Ирина Эланс

Автор который поможет с любыми образовательными и учебными заданиями

Технологический процесс производства фанеры

Министерство образования и науки Российской Федерации

Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования

«Тихоокеанский государственный университет»

Кафедра «технология заготовки и переработки древесных материалов»

Пояснительная записка к курсовой работе по дисциплине «Технология клееных материалов и древесных плит»

КП.10041034387.00.00.00.ПЗ

Выполнил студент ЗФУО

группы ТД-02з(у)

3 года обучения

Шифр зач. кн. 10041034387

Фамилия Смирнов

Имя Станислав

Отчество Петрович

Проверил________________

Хабаровск – 2013

ТИХООКЕАНСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ

Кафедра «Технология заготовки и переработки древесных материалов»

ЗАДАНИЕ №07

на курсовую работу по курсу «Технология клееных материалов и древесных плит»

Студенту 3 года, группа ТД-02з(у) , специальность 250303.65

Смирнову Станиславу Петровичу

тема: «Разработать технологический процесс производства фанеры»

ИСХОДНЫЕ ДАННЫЕ:

1. Порода древесины доля ложного ядра, %	Сосна 0
2. Мощность цеха, м³/смену (фанера)	130
3. Длина кряжа (чурака), м	1,6
4. Средний диаметр чураков в верхнем отрубе, см	30
5. Процентное соотношение сортов сырья (1:2:3)	10:36:51
6. Способ производства	Горячий
7. Марка фанеры	ФСФ
8. Формат обрезной фанеры, мм	1 525х1 525
9. Формат необрезной фанеры, мм	1 600х1 600
10. Толщина фанеры, мм	4 и 12
11. Количество слоев в листе фанеры	3 и 7
12. Процент к общей выработке фанеры соответствующей толщины	35:65
13. Процент ребросклеивания шпона	10
14. Процент починки шпона	25
15. Условия склеивания пакетов шпона в рабочем промежутке пресса	Несколько пакетов
16. Число рабочих промежутков в прессе	15
17. Способ загрузки пакетов шпона в пресс	Механизированный
18. ГОСТ на фанеру, класс эмиссии формальдегида	3916.2-96; Е2
19. Способ склеивания шпона	Горячий
20. Количество шлифованной фанеры, %	25
21. Количество смен	3

СОСТАВ КУРСОВОЙ РАБОТЫ.

Расчетно-пояснительная записка

1. Введение, актуальность темы.

2. Характеристика продукции, сырья и материалов.

3. Расчет производственной программы цеха.

4. Разработка схемы технологического процесса с обоснованием принятых технологических решений

5. Расчет расхода сырья, материалов.

6. Подбор и расчет потребного количества основного, технологического и транспортного оборудования.

7. Описание технологического процесса.

8. Составление ведомостей потребного количества пара, воды, сжатого воздуха, электроэнергии на технологические нужды.

9. Охрана труда и окружающей среды.

Графическая часть

План цеха или участка (в соответствии с заданием, формата А1 или А3, с использованием САПР)

Задание принял к исполнению «___» ________ 20___г.

Срок сдачи работ «___» ________ 20___г.

Руководитель работ «___» ________ 20___г.

РЕФЕРАТ.

КР содержит 1 лист чертежа формата А1, пояснительную записку на 80 листах формата А4, содержащую, 9 таблиц, 3 приложения, 5 литературных источников.

ЛУЩЕНЫЙ ШПОН, СУШКА ШПОНА, МНОГОЭТАЖНЫЙ ПРЕСС, ФАНЕРНЫЙ ЧУРАК, ФАНЕРА ПОВЫШЕННОЙ ВЛАГОСТОЙКОСТИ, ФЕНОЛФОРМАЛЬДЕГИДНЫЕ СМОЛЫ.

Объектом работы является технологический процесс производства фанеры.

Цель работы – овладеть методикой разработки технологического процесса производства фанеры.

Задачами курсового проекта являются: составление производственной программы клеевого участка цеха фанеры, определение потребного количества сырья, клееных материалов и оборудования для проектируемого цеха, а также порядка размещения оборудования в цехе.

СОДЕРЖАНИЕ.

РЕФЕРАТ . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4

ВВЕДЕНИЕ . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 7

Характеристика продукции и сырья . . . . . . . . 9

1. Производительность цеха . . . . . . . . . . 12

2. Определение расхода шпона, потребного для изготовления заданного количества фанеры . . . . . . 21

2.1. Расчет выхода шпона из чурака и количества образующихся отходов . . . . . . . . . . . . . . . . 21

2.2. Расчет сухого шпона . . . . . . . . . . . 26

2.3. Расчет количества сырья на изготовления заданного количества шпона . . . . . . . . . . . . . 30

3. Баланс сырья . . . . . . . . . . . . . . . . 36

4. Расчет количества клеематериалов . . . . . . 37

5. Выбор и расчет потребного оборудования для производства шпона и фанеры . . . . . . . . . . . . 38

5.1. Гидротермическая обработка сырья . . . . . 39

5.2. Окорка фанерного сырья . . . . . . . . . . 40

5.3. Разделка (раскряжевка) сырья . . . . . . . 41

5.4. Лущение древесины . . . . . . . . . . . . 43

5.5. Ножницы для рубки шпона . . . . . . . . . 46

5.6. Сушка шпона . . . . . . . . . . . . . . . 47

5.7. Сортировка шпона . . . . . . . . . . . . . 51

5.8. Починка шпона . . . . . . . . . . . . . . 52

5.9. Прирубка и ребросклеивание шпона . . . . . 54

5.10. Нанесение клея, сборка пакетов . . . . . 55

5.11. Подпрессовка пакетов . . . . . . . . . . 57

5.12. Склеивание пакетов шпона . . . . . . . . 59

5.13. Форматная обрезка фанеры . . . . . . . . 59

5.14. Сортировка фанеры . . . . . . . . . . . . 61

5.15. Шлифование фанеры . . . . . . . . . . . . 62

6. Описание технологического процесса изготовления фанеры . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 65

7. Определение расхода пара, электроэнергии и инструмента . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 68

7.1. Расход пара . . . . . . . . . . . . . . . 68

7.2. Расход электроэнергии . . . . . . . . . . 68

7.3. Расход режущего и заточного инструмента . 69

8. Охрана труда при производстве фанеры . . . 70

Заключение . . . . . . . . . . . . . . . . . . 75

Список литературы . . . . . . . . . . . . . . . 77

Приложение А . . . . . . . . . . . . . . . . . 78

Приложение Б . . . . . . . . . . . . . . . . . 79

Приложение В . . . . . . . . . . . . . . . . . 80

ВВЕДЕНИЕ.

Фанера представляет собой слоистую клееную древесину, состоящую из трех и более листов лущеного или клееного шпона с взаимно перпендикулярным расположением волокон в смежных слоях, это композиционный материал. К фанерной продукции относят виды клееной слоистой древесины, полуфабрикаты ее производства, а также отдельные виды клееной древесины (столярные плиты) и продукты переработки древесных отходов (древесные пресс-массы).

Производство клееных материалов является крупной и непрерывной развивающейся отраслью деревообрабатывающей промышленности. С каждым годом растет выпуск этих материалов и расширяется из ассортимент. Они находят широкое применение в различных отраслях народного хозяйства. Фанеру и изделия из нее все более широко применяются в строительства, вагоностроении, производстве мебели. Специальные виды фанеры используют в авиастроении и судостроении, а также для производства труб, контейнеров, тары и других видов продукции.

Фанерное производство включает в себя выпуск различных марок фанеры. Основные виды: фанерные плиты, состоящие из склеенных между собой 7 и более листов лущеного шпона с заданным направлением волокон в смежных слоях; бакелизированная фанера – фанера повышенной водоатмосферостойкости и прочности; авиационная фанера – фанера, предназначенная для использования в авиационной промышленности; декоративная фанера – фанера, облицованная пленочным покрытием в сочетании с декоративной бумагой; фанерные трубы и муфты, изготавливаемые навивкой из специальной трубной фанеры; древесные слоистые пластики (ДСП), состоящие из склеенных синтетическими клеями в процессе термической обработки под высоким давлением слоев лущеного шпона; гнутоклееные детали, полученные путем гнутья с одновременным склеиванием шпона; лущенный шпон, получаемый при лущении чураков; строганный шпон, получаемый при строгании бруса или ванчеса; столярные плиты, изготавливаемые облицовыванием шпоном реечных щитов; массы древесные прессованные (МДП) – продукт совместной обработки частиц древесины, синтетических смол или их модификаций. Увеличение объемов фанерного производства будет происходить за счет расширения, модернизации производства и улучшения качества продукции.

ХАРАКТРЕИСТИКА ПРОДУКЦИИ И СЫРЬЯ.

Фанера влагостойкая ФСФ производится в основном из сосны, свойства которой обеспечивают не только привлекательный и гармоничный вид поверхности, но и отличные показатели прочности при невысоком весе.

Сырьем для влагостойкой фанеры ФСФ по ГОСТ 3916.2-96 является высококачественный сосновый лущеный шпон толщиной от 1,8 мм до 3,6 мм, влажностью 6-2% (по ГОСТ 99-96) и фенолоформальдегидная смола марки СФЖ-3013 по ГОСТ 20907-75.В отличие от фанеры марки ФК, слои шпона в фанере ФСФ склеиваются фенолформальдегидной смолой (Ф-фанера, СФ- смоляной фенолформальдегидный клей).

Так как фанера ФСФ более влагоустойчива и обладает улучшенной износостойкостью, ее можно применять не только для внутренней отделки в домостроении (обшивка стен, основа под полы, сооружение перегородок в жилых помещениях и др.), но и для отделки наружных фасадов и каркасного строительства. Так же фанеру марки ФСФ применяют в автомобилестроении, вагоностроении, для изготовления рекламных щитов и упаковок.

Основные качества фанеры ФСФ - это повышенная влагостойкость, износоустойчивость, механическая прочность и легкость в обработке.

Фанера влагостойкая ФСФ проходит испытания в лаборатории для определения: предела прочности при скалывании по клеевому слою; предела прочности при растяжении вдоль волокон; предела прочности при статическом изгибе вдоль.

При лущении тонкий слой древесины, срезаемый с чурака, должен быть достаточно плотным, не иметь трещин и разрывов. Для предотвращения появления трещин чураки перед лущением подвергаются тепловой обработке с целью усиления деформативности древесины. Гидротермообработка чураков перед лущением производится путем их проваривания, т. е. они выдерживаются в течение определенного количества времени в горячей воде.

Для получения качественного шпона температура древесины перед лущением должна быть для ольхи и березы не менее 20⁰С, сосны, ели 30⁰С.

Режим гидротермообработки чураков включает температуру нагревающей среды и время выдержки их в этой среде. При этом время нагревания чураков зависит как от температуры нагревающей среды, так и от физических свойств древесины, диаметра чураков и их начальной температуры, желаемой температуры на поверхности карандаша, остающегося после лущения.

Сырьем для фанеры марки ФСФ является лущеный сосновый шпон размерами 1 600х1 600х1,8 мм. Шпон из сосны является одним из самых доступных материалов. Он пользуется спросом из-за того, что делает любой интерьер привлекательным и интересным. Качественный натуральны сосновый шпон успешно используется при изготовлении мебели в качестве отделочного материала. Шпон из сосны, как правило, имеет желтовато-красный, бледно-желтый оттенок, прямые волокна. Этот материал характеризуется прочностью, легкостью обработки и небольшой объемной массой. Если сравнивать сосновый шпон со шпоном из бука или березы (других лиственных пород), то этот вид отделочного материала является более мягким, а так же влагоустойчив. Шпон из сосны со временем приобретает более темный оттенок.

Для склеивания фанеры используют фенолформальдегидную смолу марки CФЖ-3013 (ГОСТ 20907-75).

Смола фенолформальдегидная марки СФЖ-3013 предназначена для производства фанеры, фанерной продукции и других целей. Качественные показатели смолы приведены в таблице 1.

Таблица 1 – Показатели смолы фенолформальдегидной марки CФЖ-3013

Наименование показателя	Норма
Внешний вид	Однородная вязкая жидкость от красновато-коричневого до темно-вишневого цвета без механических примесей
Вязкость, с	40-130
Массовая доля нелетучих веществ (сухой остаток), %	39-43
Массовая доля щелочи, %	4,5-5,5
Массовая доля свободного фенола, % не более	0,18
Массовая доля свободного формальдегида, % не более	0,18
Предел прочности при скалывании по клеевому слою фанеры после кипячения в воде в течении 1 часа, МПа	1,47

1. РАСЧЕТ ПРОИЗВОДСТВЕННОЙ ПРОГРАММЫ ЦЕХА.

Производственная программа цеха составляется на основании расчетов производительности пресса.

Исходя из данных в задании числа промежутков пресса (15) выбираем пресс марки П714Б, со следующими техническими характеристиками:

Таблица 2 – Техническая характеристика пресса П714Б

Параметр	Значение
Усилие пресса, мН	6,3
Давление прессования, МПа	2,2
Число этажей	15
Размер плит, мм	1 650х1 750
Толщина греющих плит, мм	42
Высота рабочего промежутка, мм	70
Схема прессования	Бесподдонная
Число главных/вспомогательных цилиндров	1/2
Диаметр плунжеров, мм, главных/вспомогательных	600/160
Скорость смыкания плит, мм/с	80
Скорость движения толкателя загрузочной этажерки, мм/с	350
Скорость подъема и опускания стола, мм/с	80
Скорость движения экстрактора, мм/с	380
Установленная мощность, кВт	19
Размеры пресса (lxbxh), м	6,86х5,55х2,83

Производительность пресса для каждого вида фанеры, П_ч, м³/ч, определяется по формуле (1.1)

(1.1)

где F₀ – площадь обрезной фанеры заданного формата, м²;

S_a – заданная толщина фанеры, мм;

n – число пакетов, склеиваемых в рабочем промежутке пресса, для фанеры толщиной 4 мм – 3, для 12 мм – 1;

m – число этажей пресса;

K_и – коэффициент использования рабочего времени, принимаем 0,95;

τ₀ – цикл работы пресса, с, складывается из времени, затрачиваемого на ряд операций, определяется по следующим формулам:

- время, потребное на загрузку пакетов, τ₁, с, определяется по формуле (1.2):

(1.2)

где l₁ – ход толкателя загрузочной этажерки, мм;

u₁ – скорость движения толкателя загрузочной этажерки, мм/с.

- время, затрачиваемое на подъем стола, τ₂, с, определяется по формуле (1.3):

(1.3)

где h – высота рабочего промежутка пресса, мм;

m – число этажей пресса;

u₂ – скорость подъема стола пресса, мм/с;

S_n – толщина пакета шпона, помещаемого в один промежуток пресса, мм, определяется по формуле (1.4):

(1.4)

где S_ш – толщина склеиваемого материала, мм, принимаем 1,8 мм;

У – упрессовка пакета при склеивании, % (при толщине 12 мм – 12%);

n₁ – число пакетов, шт., помещаемых в один промежуток пресса, определяется по формуле:

- время, затрачиваемое на создания рабочего давления на пакет, τ₃, с, определяется по формуле (1.5):

(1.5)

где τ_п – время подъема давления, отнесенное к одному этажу пресса, принимаем 0,2-0,3 с;

m – число этажей пресса.

- время выдержки пакетов под давлением τ₄ на фенолформальдегидных клеях при толщине фанеры 4 мм и температуре плит пресса 115-120⁰С составит 540 с, при толщине 12 мм и температуре плит 110-115⁰С – 630 с.

- время снижения давления τ₅ состоит из двух периодов – первый период составит 10-15 с, второй при трех слоев шпона хвойных пород – 120 с, при 7 слоях – 210 с.

- время затрачиваемое на опускание стола пресса, τ₆, с, определяется по формуле (1.6):

(1.6)

где u₆ – скорость опускания стола пресса, мм/с.

Цикл работы пресса, τ₀, с, определяется по формуле (1.7):

(1.7)

Все данные необходимые для расчета продолжительности работы пресса, а также полученные результаты расчета производительности пресса сводим в таблицу 3.

Таблица 2 – Расчет производительности пресса.

Наименование показателей	Единица измерения	Обозначение	Значение показателей
Исходные данные
Вид продукции			Фанера
Марка фанеры			ФСФ
Формат в обрезном виде	мм*мм	F_O	1 525*1 525
Толщина продукции	мм	S_ф	4 мм	12 мм
Количество фанеры данной толщины от общего объема	%		35	65
Порода древесины			Сосна
Марка применяемого клея			CФЖ-3013

Продолжение таблицы 3

Наименование показателей	Единица измерения	Обозначение	Значение показателей
Пресс: а) число рабочих промежутков б) высота рабочего промежутка в) скорость движения толкателя загрузочной этажерки г) скорость подъема и опускания стола д) скорость движения экстрактора	мм мм/с мм/с мм/с	m h u₁ u₂ u₃	12 70 350 80 380
Данные, подлежащие определению
Число пакетов в рабочем промежутке пресса		n	1
Толщина пакетов		∑S_n	19,7
Толщина шпона		S_ш	1,8	1,8
Слойность пакета		n₁	3	1
Режим склеивания пакета: а) температура плит пресса б) продолжительность выдержки пакетов под давлением в) продолжительность снижения давления	⁰C с с	t τ₄ τ₅	120 540 130	110 630 220
Продолжительность части операций цикла работы пресса: а) загрузки пакетов в пресс б) подъема стола пресса в) создание давления г) опускание стола пресса	с с с с	τ₁ τ₂ τ₃ τ₆	5,14 12,1 4,5 0,8	5,14 10,4 4,5 0,7
Суммарная продолжительность цикла работы пресса	с	τ	693	871
Производительность пресса	м³/ч	П_чi	2	1,6
Средневзвешенная производительность пресса	м³/ч	П_ср	1,7

Часовая производительность пресса для каждого вида продукции:

Средневзвешенная производительность пресса, П_пр, м³, определяется по формуле(1.8):

(1.8)

где Р₁, Р₂ – процент выпуска фанеры данной толщины от общего количества;

П_пр1, П_пр2 – производительность пресса при изготовлении продукции определенной толщины, м³/ч.

Годовая производственная программа для каждого вида продукции,Q₁_год, м³, определяется по формуле (1.9):

(1.9)

где Д – число рабочих дней в году, принимаем 260;

С – число смен, принимаем 3;

Q₁_см – заданный сменный объем производства каждого вида продукции, м³/смену.

Необходимое количество прессов, К, шт., определяем по формуле (1.10):

(1.10)

где 7,7 – средняя продолжительность смены, ч.

Принимаем к установке 10 прессов марки П714Б

Полученные результаты сводим в таблицу 4.

Таблица 4 – Производственная программа цеха

Вид и марка продукции	Формат в обрезном виде мм х мм	Толщина, мм	Число пакетов в рабочем промежутке	Число этажей пресса	Заданный объем производства продукции, %	Количество прессов	Продолжительность цикла, с	Производительность пресса, м³/ч	Средневзвешенная производительность пресса, П_сп, М³/ч	Объем производства каждого вида продукции, Q_iсм, м³	Годовая производственная программа,Q_iгод, м³
ФСФ	1 525х1 525	4	3	15	35	3	693	2	1,7	45,5	35 490

Продолжение таблицы 4

Вид и марка продукции	Формат в обрезном виде мм х мм	Толщина, мм	Число пакетов в рабочем промежутке	Число этажей пресса	Заданный объем производства продукции, %	Количество прессов	Продолжительность цикла, с	Производительность пресса, м³/ч	Средневзвешенная производительность пресса, П_сп, М³/ч	Объем производства каждого вида продукции, Q_iсм, м³	Годовая производственная программа,Q_iгод, м³
ФСФ	1 525х1 525	12	1	15	65	7	871	1,6	1,7	84,5	65 910
									ИТОГО		101 400

2. ОПРЕДЕЛЕНИЕ РАСХОДА ШПОНА И СЫРЬЯ, ПОТРЕБНОГО НА ИЗГОТОВЛЕНИЕ ЗАДАННОГО КОЛИЧЕСТВА ФАНЕРЫ.

Расчеты ведутся в направлении, противоположном ходу технологического процесса, – от готовой продукции к исходному сырью.

Последовательность расчета:

1. Расчет выхода шпона из чурака и количества образующихся отходов при лущении.

2. Расчет количества сухого шпона, необходимого для изготовления заданного количества нешлифованной фанеры.

3. Расчет количества кряжей, необходимых для изготовления заданного количества шпона.

2.1. Расчет выхода шпона из чурака и количества образующихся отходов.

В процессе лущения получается большое количество отходов в виде шпона-рванины и карандашей. Выход шпона из чурака (форматного и неформатного) зависит от размеров и формы чураков, качества древесину, точности базирования чураков при установке их в лущильный станок.

Расчет ведется для двух размеров длин чураков (с целью получения продольного и поперечного шпона), т.к. длины совпадают, то расчет ведем по длине 1,6 м и диаметру 30 см.

Для определения выхода шпона пользуются эмпирическими формулами.

Диаметр оставшихся карандашей, d_k, м, определяют по формулам (2.1), (2.2), (2.3):

- I сорта:

(2.1)

- II сорта:

(2.2)

- III сорта:

(2.3)

При расчетах d₀ принять равным 0,065 м.

Объем неформатного шпона, получаемого из 1 м³ сырья, V₁, м³, определяется по формуле (2.4):

(2.4)

где l_ч – длина чурака, м;

d_ч

- диаметр чурка в верхнем отрубе, м;

К_в – коэффициент выхода шпона, принимаем при диаметре 0,3 м и длине 1,6 м для I сорта – 0,906, II сорта – 0,900, III сорта – 0,887;

К_л – коэффициент выхода форматного шпона, принимаем для I сорта – 0,868, II сорта – 0,859, III сорта – 0,842.

V_ч – объем чурака, при диаметре 0,3 м и длине 1,6 м принимаем 0,128 м³.

Объем форматного шпона, получаемого из 1 м³ сырья, V₂, м³, определяется по формуле (2.5):

(2.5)

Всего объем шпона, получаемого из 1 м³ сырья, V_ш, м³, определяется по формуле(2.6):