Технология производства древесностружечных плит
Министерство образования и науки Р.Ф.
Северо – Восточный федеральный университет им. М.К. Аммосова
Инженерно – технический факультет
Кафедра Технологии деревообработки и деревянных конструкций
Расчетно – пояснительная записка
к курсовому проекту
По дисциплине: «Технология и оборудование древесных плит и пластиков»
Выполнил: ст. гр. ТДО – 09
Слепцов Л.В
Проверил: Горохова Н.Е
Якутск – 2013 г
Содержание
Введение
- Определение годовой программы
- Определение расхода сырья и материалов
- Часовой расход абсолютно сухого материала при данной влажности на каждой технологической операции
- Хранение и транспортировка измельченной древесины на участках обработки
- Сушка стружки
- Сортировка стружки
- Смешивание стружки со связующим
- Формирование стружечных пакетов
- Холодная подпрессовка пакетов
- Форматная обрезка плит
- Шлифование и сортировка плит
- Расчет склада для хранения готовых плит
- Технико-экономический расчет
- Сводная таблица оборудования цеха с годовой программой
- Использованная литература
Введение
Общие сведения о древесностружечных плитах
Классификация и виды
Древесностружечные плиты изготовляют из древесины (иногда недревесных частиц) различными методами и для различных целей (потребителей). Этим объясняется большое разнообразие плит. Чаще всего их классифицируют по следующим основным признакам.
По способу прессования: плиты плоского и экструзионного прессования. В плитах плоского прессования древесные частицы расположены параллельно плоскости. Такие плиты имеют одинаковую прочность во всех направлениях плоскости. В плитах экструзионного прессования (полученных методом выдавливания) древесные частицы расположены перпендикулярно плоскости. Эти плиты имеют очень низкую прочность при изгибе вдоль плоскости и несколько более высокую поперек плиты. Поэтому для увеличения прочности при изгибе такие плиты подлежат обязательной облицовке с обеих сторон лущеным шпоном.
По конструкции: однослойные, трехслойные, пятислойные и многослойные.
Однослойные плиты имеют одинаковые размеры древесных частиц и одинаковое количество связующего по всей толщине. Они могут быть сплошными и с внутренними каналами вдоль плиты (многопустотные древесностружечные).
В трехслойных плитах оба наружных слоя изготовляют из более тонких (или мельчайших) древесных частиц и с большим количеством связующего по сравнению с внутренним слоем.
Пятислойная плита состоит
из одного внутреннего и двух одинаковых
симметрично расположенных
В многослойных плитах размер древесных частиц постепенно возрастает от поверхности к середине, а содержание связующего соответственно уменьшается. Однако в отличие от трехслойных или пятислойных, в которых имеется ярко выраженная граница между слоями, в многослойных плитах такой границы нет.
По плотности: плиты малой плотности (до 500 кг/м), средней плотности (500—650 кг/м3), высокой плотности (650—850 кг/м3).
Большинство плит изготовляют плотностью 650—750 кг/м3.
По виду древесных частиц для формирования наружных слоев: плиты с наружными слоям и из специальной тонкой резаной стружки и плиты с мелкоструктурной поверхностью. Первые имеют более высокую прочность на статический изгиб и низкий класс (5—6-й) шероховатости. Такие плиты применяют без облицовки или облицовывают шпоном, например в мебельном производстве. Во-вторых для формирования наружных слоев используют мельчайшие древесные частицы и пыль. Такие плиты характеризуются более низкой прочностью на статический изгиб (примерно на 10—20%), но зато высоким качеством поверхности (шероховатость не ниже 7-го класса); они пригодны для облицовки современными прогрессивными полимерными материалами.
По гидрофобности (водоустойчивости): плиты повышенной и средней (обычной) водостойкости. Плиты повышенной водостойкости изготовляют с применением фенолформальдегидных или меламиноформальдегидных смол, а также мочевиноформальдегидных смол с добавлением гидрофобных веществ. Плиты средней (обычной) водостойкости изготовляют с применением мочевиноформальдегидных смол. Прочность таких плит снижается в 3—4 раза под действием холодной воды, а под действием горячей (60°С и выше) прочность плит резко снижается, а затем они разрушаются. В связи со значительными технологическими преимуществами мочевиноформальде-гидных смол и их широким распространением абсолютное большинство плит изготовляют на их основе.
По виду обработки поверхности: шлифованные и нешлифованные.
По виду отделки поверхности: необлицованные и облицованные. Плиты облицовывают шпоном, декоративным бумажно-слоистым пластиком, бумажно-смоляной пленкой на основе термореактивных и термопластичных смол, укрывистыми лакокрасочными материалами (имитационная печать), иногда металлом и др.
В соответствии с ГОСТ 10632—77 древесностружечные плиты изготовляют трех марок: П-1, П-2 и П-3. Плиты П-1 и П-3 изготовляют одной группы, П-2 — двух групп А и Б.
Технология производства ДСтП
Древесностружечные плиты за последние 10—15 лет стали, очевидно, одним из самых известных и распространенных древесных материалов. Они являются основным конструкционным материалом в производстве мебели, а в последнее время получают все большее признание и в строительстве, в частности в производстве малоэтажных домов.
Сырье для древесностружечных плит — различного вида отходы лесопиления, лесозаготовок, деревообработки (горбыли, рейки, откомлевки, сучья, срезки, стружка, опилки), а также низкокачественные круглые лесоматериалы. Становится понятным значимость этого производства: из отходов и низкокачественной древесины получается материал, из которого изготовляют высококачественные, долговечные изделия.
Все кусковые отходы измельчаются в щепу на рубительных машинах. Из щепы, а также из стружки, отходов и опилок на специальных роторных станках приготовляется стружка. Из круглых лесоматериалов стружка изготовляется или непосредственно из бревна на станках с ножевым валом, или по схеме щепа — стружка, когда сначала изготовляется щепа, а затем из щепы стружка. Перед подачей бревен на струженный станок их разрезают на мерные заготовки (обычно длиной 1 м).
Стружка должна иметь определенные, наперед заданные размеры (толщина 0,2—0,5 мм, ширина 1 — 10 мм, длина 5—40 мм). В наружные слои плиты направляется стружка наименьших размеров. Кроме соблюдения размеров необходимо также следить, чтобы стружка была плоской, равномерной толщины, с ровной поверхностью. Стружка для наружных слоев после стружечных станков проходит дополнительное измельчение на дробилках (здесь уменьшается ширина) или в мельницах, где изменяется толщина. Последняя операция имеет особое значение для плит, которые отделываются методом ламинирования, так как в этом случае предъявляются высокие требования к качеству их поверхности.
Изготовленная сырая стружка хранится в бункерах, куда подается системой пневмотранспорта или механическими транспортерами. Из бункеров сырая стружка подается в сушилки. Сушить стружку необходимо до влажности 4—6%, а для внутреннего слоя — до 2—4%. Поэтому стружку разных слоев сушат в отдельных сушилках. В производстве древесностружечных плит используются, как правило, конвективные сушилки, в большинстве случаев барабанного типа. В топке сушилки сжигается газ или мазут, температура в ней 900— 1000° С. На входе в барабан Температура сушильного агента достигает 450—550° С, на выходе она от 90 до 120° С. Барабан имеет диаметр 2,2 м и длину 10 м, устанавливается он с наклоном в 2—3° в сторону входа сырой стружки.
После сушки стружка сортируется или на механических (ситовых) агрегатах, или пневматически. На этих машинах происходит разделение стружки на фракции для наружных и внутренних слоев. На этом заканчивается изготовление стружки. Автор должен заметить, что эта часть технологического процесса во многом предопределяет успешное выполнение последующих операций, производительность процесса и особенно качество плит. Поэтому приготовлению стружки (работе оборудования на этом участке, квалификации операторов) уделяется большое внимание.
Стружка смешивается со связующим в специальных агрегатах, Называемых смесителями. Операция эта сложная, поскольку технология производства требует покрытия связующим каждой стружки. Неосмоленные стружки не склеиваются, а излишняя смола на стружке приводит к перерасходу связующего и плохому качеству плит. Связующее в смеситель подается в виде растворов. Их концентрация в потоке наружного слоя 53— 55%, внутреннего слоя несколько больше (60—61%). В настоящее время наиболее распространены смесители, в которых распыленное связующее (размеры частиц 30—100 мкм) факелом направляется на поток взвешенных в воздухе стружек. Эти два потока перемешиваются, связующее осаждается на поверхности стружек. Смесители, как правило, нуждаются в тонком регулировании, при котором соблюдаются строгие количественные соотношения между стружкой, смолой и отвердителем. После осмоления стружка ленточными или скребковыми транспортерами направляется в формирующие машины.
Формирующие машины принимают
осмоленную стружку и высыпают ее
ровным слоем (ковром) на проходящие под
ними поддоны или ленточные
Конвейер перемещает пакеты,
которые после прохождения
Автор уже упоминал, что в состав главного конвейера входит пресс для подпрессовки. Подпрессовка необходима для уменьшения толщины пакета и повышения его транспортабельности. Толщина пакета уменьшается в 2,5—4 раза (больше при бесподдонном прессовании). Давление при этом составляет 1—1,5 МПа при прессовании на поддонах и 3—4 МПа при бесподдонном прессовании. Подпрессовка производится обычно в одноэтажных прессах, иногда это бывает подвижный пресс, чаще — стационарный.
После подпрессовки брикеты на поддонах поступают в многоэтажный гидравлический пресс для горячего прессования. При бесподдонном прессовании брикеты выкладываются лентой непосредственно на горячие плиты пресса; При прессовании на брикет воздействуют тепло и давление. Читателю, очевидно, понятно, что продолжительность горячего прессования предопределяет продолжительность цикла работы пресса и тем самым производительность всего завода. Поэтому уделяется большое внимание уменьшению цикла прессования. Стоимость пресса для горячего прессования, как и в производстве древесноволокнистых плит, составляет 20— 25% стоимости всего оборудования завода, и поэтому проблема его лучшего использования — постоянная забота работников заводов, а профессия оператора пресса — самая почитаемая.
Прессование производится при 180°С и удельном давлении 2,5—3,5 МПа. Продолжительность прессования 0,3—0,35 мин на 1 мм толщины плиты. Современные прессы имеют размеры горячих плит, достигающие 6x3 м, до 22 рабочих промежутков (одновременно прессуются 22 древесностружечные плиты). Высота пресса достигает 8 м.
Сокращение цикла прессования (увеличение производительности пресса) достигается за счет повышения температуры прессования, применения смол с меньшей продолжительностью отверждения, увеличения количества рабочих промежутков. Эти мероприятия реализованы на большинстве заводов, что позволило поднять производительность прессов с 35 до 80—85 тыс. м3 плит в год.
Готовые плиты пресса выгружаются на приемную (разгрузочную) этажерку, а с нее на линию, где они обрезаются с четырех сторон (линию форматной обрезки). В состав этой линии часто входит агрегат для охлаждения плит. Затем они укладываются в стопы, где выдерживаются не менее 5 суток. Далее плиты шлифуются на оборудований и инструментом, которые были описаны выше. В соответствии с требованиями стандарта плиты сортируются, а затем или раскраиваются на заготовки для мебельных щитов, или отправляются потребителям полноформатными.
Необходимо отметить, что производство древесностружечных плит непрерывно совершенствуется: появляются новые виды плит, принципиально новые машины, более эффективные связующие. Представляют, в частности, интерес плиты из стружки, размеры которых по длине и ширине составляют десятки миллиметров; стружка располагается в плоскости плиты. Это обеспечивает высокую прочность плит на статический изгиб, что важно при их применении в строительстве. Такие плиты (из ориентированной крупноформатной стружки) с успехом заменяют фанеру, которая становится все более дефицитной.
В последние годы стали
использовать нетоксичные
- Определение годовой программы
Эффективный фонд рабочего времени
n - число смен, принимается равным 3;
т - продолжительность рабочей смены (8 час).
Техническая характеристика многоэтажного гидравлического пресса
«Д4743Б»
Для прессования на поддонах
Параметры |
Значения |
Максимальное усилие пресса, кН |
196 |
Максимальное удельное давление на пакет, МПа |
2,7 |
Формат плит пресса, мм⨉мм |
3700⨉2000 |
Толщина плит пресса, мм |
140 |
Число рабочих промежутков |
16 |
Расстояние между плитами пресса, мм |
110 |
Число рабочих цилиндров: |
6 |
Диаметр рабочих цилиндров, мм |
500 |
Максимальное давление рабочей жидкости в гидросистеме, |
19,8 |
Скорость смыкания плит, мм/с |
160 |
Рабочая жидкость |
Водная эмульсия |
Установленная мощность двигателей, кВт |
202,5 |
Высота над уровнем пола, мм |
10300 |
Часовая производительность горячего пресса
где
где
(0,3)
Определение годовой программы цеха
Необходимое количество горячего пресса на годовую программу
Условная часовая
=
Возможная производительность одного этажа многоэтажного пресса
= 0,732
- Определение расхода сырья и материалов
Характеристика выпускаемой продукции
Полезный расход по массе абсолютно сухой древесины на 1 однослойной плиты
Р– средневзвешенная норма расхода связующего,%
Р=9,5*100%= 950%
Коэффициент потерь
;
;
ри за счет дополнительного измельчения при транспортировке, перемешивания и уноса мелких частиц системами пневмотранспорта,принимается 1,03;
ет по 50 мм на обе стороны,мм;
*
Часовая и годовая потребность в абсолютно сухой древесине
Расход древесины некоторой влажности
Объем влажной древесины
Количество связующих в жидком состоянии при данной концентрации
внутренний слой
наружный слой
Расход связующего в абсолютно сухом виде
внутренний слой
наружный слой
Технические потери
Часовая производительность цеха
- Расчет и выбор технологическог
о оборудования
Измельчение исходного сырья в стружку
Техническая характеристика станка PSKM-10
Параметры |
Значения |
Производительность по распиленному сырью, |
2000 |
Диаметр ситового барабана, мм |
1000 |
Ширина ситового барабана, мм |
2х160 |
Ширина размольной дорожки, мм |
180 |
Мощность привода крыльчатки, кВт |
132-200 |
Мощность привода барабана, кВт |
45 |
Масса без двигателя, кг |
1800 |
n=
Процент загрузки
З=*100=87%
- Хранение и транспортировка изм
ельченной древесины на участках обработки
Техническая характеристика бункера ДБО – 80
Параметры |
Значения |
Емкость бункера, |
60 |
Число разгрузочных конвейеров |
2 |
Производительность одного конвейера, |
12-120 |
Число э/двигателей, шт |
6 |
Установленная влажность, кВт |
23,3 |
Габаритные размеры бункера,м |
|
Масса, кг |
20500 |
Необходимое количество бункеров
где
- Сушка стружки
Техническая характеристика барабанной сушилки Н167 – 66
Параметры |
Значения |
Рабочий объем барабана, |
38 |
Производительность по сухой стружке, |
4500 |
Размеры барабана, мм: длина внутренний диаметр барабана |
10000 2000 |
Температура сушильного агентаС на входе в барабан на выходе из барабана |
230-550 90 – 120 |
Объем газовоздушной смеси, проходящей через барабан, т. |
25-30 |
Скорость движения сушильного агента в барабане, |
1,8 – 2 |
Установленная мощность двигателей, кВт В том числе: привода барабана привода вентилятора |
14 48 |
Удельный расход электроэнергии на 1т. сухой стружки, кВт*ч |
20-30 |
Удельный расход условного топлива на 1т. сухой стружки, кг |
100 |
Габарит, м длина ширина высота |
14 4 3,5 |
Масса, т |
32,5 |
Производительность барабанной сушки
Потребное количество сушильного оборудования n=1ед.
Сортировка стружки
Техническая характеристика механической качающейся
сортировки ДРС – 1
Параметры |
Значения |
Производительность по сухой стружке, кг/ч |
2800 |
Общая площадь сит, |
- |
Максимальные размеры просеиваемых частиц ,мм |
50х15х1 |
Угол наклона сит, град |
1;1,5;2,0 |
Амплитуда колебаний, мм |
100 |
Число колебаний в минуту |
200 |
Установленная мощность двигателя, кВт |
2,2 |
Расход воздуха на аспирацию ситового короба, |
0,31 |
Габарит, мм длина ширина высота |
2700 2700 2700 |
Масса, кг |
856 |
Производительность
Потребное количество сушильного оборудования n=1ед.
- Смешивание стружки со связующим
Техническая характеристика смесителя ДСМ-5
Параметры |
Значения |
Производительность, |
1,8 |
Размеры рабочей камеры смешивания (барабана), мм: длина диаметр |
2000 500 |
Вместимость камеры, |
0,4 |
770;980;1220 | |
Число лопастей |
10 |
Число сопол распыления |
24 |
Установленная мощность,кВт |
40 |
Габарит, м: длина ширина высота |
3,74 2,8 1,5 |
Масса, кг |
2,5 |
а) количество сухих стружек со связующим
= мин
=70 кг/час
стружек, поступающих в смеситель(2-4%);
толщина внутреннего слоя нешлифованной плиты или суммарная толщина наружных слоев, мм;
ширина стружечного пакета, мм;
расстояние между передними кромками пакетов на главном конвейере, мм;
К- коэффициент запаса, учитывающий остановки смесителя на его чистку и промывку системы подачи связующего ,принимается равным 1,07-1,10;
– абсолютная влажность готовых плит(6-10);
–норма расхода связующего на внутренний или наружные слои,%;
– ритм главного конвейера, с.
б) количество рабочего раствора смолы
,кг/час
в) количество отвердителя
норма расхода отвердителя по отношению к рабочему раствору смолы,%
Необходимое количество смесителей
ед.
- Формирование стружечных пакетов
Техническая характеристика формирующей машины «ДФ – 1»
Параметры |
Значения |
Ширина формируемого ковра, мм |
1800 |
Производительность по выдаваемой осмоленной стружке, |
80 |
Число тактов работы весов в минуту |
2;4;5;8 |
Масса порции стружки, отвешиваемой весами, кг |
2-10 |
Рабочий объем бункера-дозатора, |
3 |
Скорость конвейеров, : большого наклонного горизонтального (питателя) |
11,3 5,1-45,9 |
Просвет между разравнивающими вальцами и конвейерами, мм: большим наклонным горизонтальным (питателем) |
0-40 0-40 |
Установленная мощность двигателей, кВт |
5,3 |
Габарит, мм: длина ширина высота |
4140 4400 2250 |
Масса, т |
5,0 |
Количество осмоленной стружки, расходуемой на формирование пакета
- Холодная подпрессовка пакетов
Техническая характеристика холодного пресса
Фирмы «Диффенбахер» типа SVO 4270
Параметры |
Значения |
Номинальное усилие пресса, кН |
4263 |
Размер подпрессовываемого пакета, мм длина ширина |
5700 2010 |
Высота рабочего промежутка, мм |
300 |
Размер подпрессовываемого пакета,мм |
5650х1850 |
Максимальное удельное давление на пакет, МПа |
4 |
Цикл работы пресса,с |
1 |
Шаг горизонт.перемещения,мм |
- |
Установленная мощность,кВт |
- |
Масса, т |
537 |
Производительность холодного пресса
где
ед.
- Форматная обрезка плит
Техническая характеристика форматно – обрезного станка
ДЦ – 3М
Параметры |
Значения |
Размеры обработанной плиты, мм длина ширина толщина |
2000-3750 1280-1800 10 – 60 |
Число пил |
4 |
Диаметр пил, мм |
320 |
Частота вращения пил, |
2930 |
Минимальный ритм, с |
25 |
Скорость подачи, |
6,7 |
Мощность электродвигателей, кВт |
19,0 |
Масса, кг |
6,5 |
где
Необходимое количество обрезных станков:
- Шлифование и сортировка плит
Техническая характеристика линий шлифования и сортировки
плит «ДЛШ – 50М»
Параметры |
Значения |
Размеры обрабатываемых плит, мм: Длина Ширина Толщина |
3500-3660 1750-1830 10-25,5 |
Годовая производительность при трехсменной работе, тыс. плит |
50 |
Суммарный припуск на шлифование с двух сторон, мм |
- |
Скорость подачи, |
6 – 24 |
Число групп сортировки плит, шт |
3 |
Уровень подачи плит в шлифовальные станки, мм |
- |
Давление в пневмосети, МПа |
0,6 |
Расход сжатого воздуха, |
45 |
Установленная мощность двигателей, кВт |
471 |
Габарит, мм длина ширина высота |
5700 5850 2700 |
Масса, т |
83 |