Введение

    Целью курсового проекта является разработать  цех по производству древесностружечных плит с годовой программой 85 тыс. м³. Для этого нам необходимо выполнить следующее:

• выбрать марку  смолы и обосновать выбор;
• рассчитать производительность цеха:

        а) выбрать схему  главного конвейера и способ производства плит;

        б) выбрать режим  горячего прессования;

        в) рассчитать производительность цеха;

    - выбрать отвердитель;

    - рассчитать расход сырья и  материалов;

• выбрать и рассчитать потребное количество основного технологического оборудования;
• составить схему технологического процесса и план размещения оборудования.

    1 Характеристика плит намеченных к производству

    1.1 Классификация и виды плит

    Плиты подразделяют:

• по физико-механическим показателям – на марки П-А  и П-Б;

• по качеству поверхности – на Ι и ΙΙ сорта;

• по виду поверхности – с обычной и  мелкоструктурной (М) поверхностью;

• по степени  обработки поверхности – на шлифованные (Ш) и не шлифованные;

• по гидрофобным  свойствам – с обычной и  повышенной (В) водостойкостью;

• по содержанию формальдегида – на классы эмиссии  Е1, Е2и Е3.

    Размеры плит должны соответствовать указанным размерам таблицы 1.  

    Таблица 1 – Размеры древесностружечных плит и предельные отклонения от номинальных размеров (по ГОСТ 10632 – 07)

    Примечания:

• толщина не шлифованных плит устанавливается как сумма номинального значения толщины шлифованной плиты и припуска на шлифование, который не должен быть более 1.5 мм;

    - допускается выпускать плиты  размерами меньше основных на 200 мм с градацией 25 мм, в количестве не более 5 % от партии;

• по согласованию с потребителем допускается выпускать плиты форматов, не установленных в таблице 1.

    Отклонение  от прямолинейности  кромок  не  должно быть более  2 мм.

    Отклонение  от  перпендикулярности комок плит не должно быть более 2 мм на 1000 мм длины кромки.

    Перпендикулярность  кромок может определяться разностью длин диагоналей пласти, которая не должна быть более 0.2 мм длины плиты.

    Плиты должны изготавливаться с применением  синтетических смол, разрешённых Минздравом РФ.

    Содержание  вредных химических веществ, выделяемых плитами в производственных помещениях, не должно превышать допустимо предельно концентраций, утверждённых Минздравом РФ для воздуха рабочёй зоны производственных помещений.

    В условиях эксплуатации количество химических веществ, выделяемых плитами в производственных помещениях, не должно превышать в окружающей среде предельно допустимых концентраций, утверждённых Минздравом РФ для атмосферного воздуха.

    Физико-механические показатели плит плотностью от 550 кг/м³ до 820 кг/м³ должны соответствовать нормам, указанным в таблице 3.

    В зависимости от содержания формальдегида  плиты изготавливают трёх классов  эмиссии, указанных в таблице  2. 

    Таблица 2 – Классы эмиссии древесностружечных плит

    В условном обозначении плит указывают:

• марку;
• сорт;
• вид поверхности (для плит с мелкоструктурной поверхностью);
• степень обработки поверхности (для шлифованных плит);
• гидрофобные свойства ( для плит повышенной водостойкости);
• класс эмиссии формальдегида;
• длину, ширину и толщину в миллиметрах;

    - обозначение настоящего стандарта.

Таблица 2 – Физико-механические показатели плит общего назначения по ГОСТ 10632-07

    Примеры условных обозначений:

    Плит  марки П – А первого сорта  с мелкоструктурной поверхностью шлифованных класса эмиссии Е1 размерами 3660×1830×16 мм:

    П – А, Ι, М, Ш, Е1,  3660×1830×16, ГОСТ 10632 – 07;

    То  же, плит марки П – Б второго  сорта с обычной поверхность не шлифованных класса эмиссии Е2 размерами 3660×1830×16 мм:

    П – Б, ΙΙ, Е2, 3660×1830×16, ГОСТ 10632 – 07. 
 

    На  кромку плиты наносят в виде чёткого  штампа тёмным красителем маркировку, содержащую:

• наименование и (или) товарный знак предприятия-изготовителя;
• марку, сорт, вид, поверхности и класс эмиссии;
• дату изготовления и номер смены.

    Плиты на экспорт нормируют по нормативно-технической  документации. Плиты, предназначенные  для использования в районах  Крайнего Севера и приравненных к ним районах, упаковывают по ГОСТ 15846.

    На  экспорт плиты упаковывают в  соответствии с требованиями внешнеэкономических предприятий.

      2 Расчет производительности цеха

      2.1 Пресс для горячего прессования 

    Основная  цель горячего прессования ДСтП - уплотнение стружечного брикета до заданной толщины плиты и стабилизации этой толщины за счёт склеивания между собой древесных частиц.

    В качестве основного оборудования при изготовлении трехслойных древесностружечных   плит принимают многоэтажный гидравлический пресс ПР – 6А при прессовании плит на поддонах. 

      2.2 Выбор режима горячего прессования древесностружечных    плит 

    Продолжительность прессования плит в прессе является важным технологическим параметром, т.к. она определяет не только свойства, но и производительность пресса для горячего  прессования.

    К параметрам режима горячего прессования относятся следующие: температура прессования, условия прессования (с паровым ударом и без него), величина давления, продолжительность прессования, начальная

 влажность стружечных брикетов, загружаемых в пресс горячего прессования и т. д. Температуру плит пресса устанавливают в пределах 160-220 °С (она указана в задании на курсовой проект).

    Продолжительность прессования (выдержки) плит в прессе является важнейшим технологическим параметром, определяющим не только производительность пресса горячего прессования и цеха (завода) ДСтП, но и  свойства получаемых плит. Продолжительность прессования зависит от многих факторов: плотности плит, температуры плит пресса, конструкции и толщины, влажности стружечных брикетов, применения парового удара, вида связующего  и т. д.

     Продолжительность прессования t_пр, мин, определяется по формуле

    где     t_уд – удельная продолжительность прессования, мин/мм;

          d – толщина плиты, мм.

    Удельную  продолжительность прессования (минут  на 1 мм толщины плиты)  и давление выбирают по таблицам 2.1 и 2.2 /1/,  t_уд=0,38 мин/мм

    После определения всех параметров выписывают режим горячего прессования по форме:

    2.3  Режим работы цеха и коэффициент использования оборудования 

    Фонд  рабочего времени оборудования определяется вычитанием из числа дней в году количества  устанавливается в соответствии со следующим режимом работы цехов:

    Число дней в году     ............……………….. ……   365

    Число дней на капитальный ремонт     ....……….    20

    Число дней на профилактический ремонт   …...      29

    Праздничные  дни............………………………..      12

Число рабочих дней в году Т = 365 – 29 – 20 - 12 = 304 дня.

      Тогда фонд рабочего времени (число рабочих часов  в году), Т_эф, ч, определяется по формуле

    где t – продолжительность рабочей смены, ч;

         к – число рабочих смен в сутки.

Т _ЭФ = 304 ∙ 3 ∙ 8  = 7296.

Итак, годовой  фонд рабочего  времени  составляет 7296 часов. 

    2.4 Определение производительности цеха 

    Производительность  цеха по производству ДСтП определяется производительностью многоэтажного гидравлического пресса, который является основным агрегатом главного конвейера. В цикл прессования кроме непосредственного прессования входит время, затрачиваемое на загрузку пакетов в загрузочную этажерку и выгрузку склеенных плит из пресса. Производительность гидравлического многоэтажного пресса, П_Ч, м³/ч, определяется по формуле

    где    П_Ч – часовая производительность пресса, м³/ч;

          n – число рабочих промежутков пресса;

          l и b – соответственно длина и ширина чистообрезных ДСтП, м;

          d – толщина шлифованных плит, м;

     К_И – коэффициент использования агрегатов главного конвейера;

          t_ПР – продолжительность прессования плит, мин;

          t_ВСП – продолжительность вспомогательных операций на 1 цикл

                  работы пресса, (1,5-2)  мин.

    Годовая производительность пресса, П _Г, м³/год, определяется по формуле

П_Г = П_Ч ∙ Т_ЭФ

    где Т_ЭФ – число рабочих часов в году, ч.

    Полученное  значение округляют до десятков тысяч  м³/год.  

      3 Характеристика сырья, древесных  частиц, смолы и  отвердителя  для производства плит 

    3.1 Характеристика сырья, древесных  частиц 

    Для производства плиты используется следующее сырье:

    -для внутренних слоев: шпон-рванина (береза – 70 %, ольха – 30 %);

    -для наружных слоев: карандаши фанерного производства (береза – 70 %, ольха – 30 %).

    Характеристика  древесных частиц, для формирования слоёв древесностружечных плит приведена в таблице 6. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

Таблица 6 - Средние размеры древесных частиц для формирования слоев

     3.2 Характеристика смолы и отвердителя 

    Для производства ДСтП используется карбамидоформальдегидная смола марки КФ-МТ-15.

Физико-химические показатели карбамидоформальдегидной смолы  КФ-МТ-15

    В качестве отвердителя для внутреннего слоя используют 20%-й раствор хлористого аммония. Для избежания преждевременного отверждения связующего в поверхностных слоях при загрузке брикетов в пресс для наружных слоев применяют комбинированный отвердитель.  

    Состав комбинированного отвердителя,  в мас.ч.:

    хлористый аммоний ……………………………………………… 20

    аммиачная вода,  25% - ой концентрации ……………………..25-30

    вода  ……………………………………………………………50–55.      

    Расход  отвердителя составляет (5 – 6) мас. ч. на 100 мас. ч. рабочего раствора смолы. При температурах прессования выше 160° С допускается прессование плит без добавления отвердителя в наружные слои

    4  Расчет расхода сырья,  стружки,  смолы и химикатов

    Для определения потребности в сырье, стружке, синтетических смолах на единицу продукции или для выполнения заданной программы в единицу времени (час, смену, сутки, год) необходимо выполнить соответствующие расчеты.

    Для определения требуемого количества оборудования или его загрузки необходимо знать, какое количество материала перерабатывается (проходит) на данной технологической операции. 

1. Плотность плиты по слоям

     ДСтП имеет  неодинаковую плотность по толщине: большую в наружном слое и меньшую во внутреннем. Разница в плотности зависит от фракционного состава древесных частиц и других факторов. Плотность плиты по слоям, r_н и r_вн, кг/м³, определяют по формуле

    где r_пл – плотность плиты, кг/м³;

r_н и r_вн – плотность соответственно наружных и внутреннего слоёв, кг/м³;

        i_н и i_вн – соответственно доля внутреннего и наружных слоёв. 

;

;

.

    При заданной плотности плиты 650 кг/м³ плотность внутренних  и наружных слоев составит соответственно

    4.2 Норма расхода связующего 

    Норма расхода связующего (по сухому остатку) в процентах к массе абсолютно сухой стружки зависит от породы древесины, слоя и конструкции (типа) плит.

Таблица 7 – Средняя норма расхода связующего (по сухому остатку) по отношению к массе абсолютно сухой стружки

     Средневзвешенное  содержание связующего (по сухому остатку) в стружечной плите r_{ср пл}, %

                 где Р₁, Р₂, Р_n – норма расхода связующего;

                i₁, i₂, i_n – доля сырья данной породы в общем объёме сырья, по спецификации.

    Средневзвешенная  норма расхода связующего для  наружных слоев составит

    Средневзвешенная  норма расхода связующего для внутренних слоев 

    4.3 Пооперационный расчет  перерабатываемого материала 

    Данный  расчет позволяет определить количество перерабатываемого сырья на каждой технологической операции для расчета количества технологического оборудования, а также расход сырья и связующего для выполнения заданной программы.

    В связи с разным составом внутреннего  и наружных слоев и   неравномерной   их   плотностью пооперационный расчет перерабатываемого материала на каждой технологической операции ведут раздельно для каждого слоя.

    Количество  абсолютно сухого материала в  готовых плитах g_абс.с.,кг/ч, (при влажности готовых плит 8%) определяют по формуле

,

    где П_Ч – часовая производительность цеха, кг/ч;

        d_СЛ – толщина одного слоя, мм;

        d_ПЛ – толщина готовой плиты, мм;

        r_СЛ – средняя плотность данного слоя, кг/м³;

         1,08- коэффициент, учитывающий влажность  плиты.

    Количество  абсолютно  сухого  материала  в готовых плитах  для наружных   и внутренних слоёв составит

    Масса абсолютно сухого материала в  наружных слоях до шлифовки плит, кг/ч, (с учётом припуска на обе стороны 1,5 мм) составит

       3126 ∙ (5,12+1,5) / 5,12 = 4042.

    Тогда потери абсолютно сухого материала  при шлифовки плит, кг/ч, равны

       4042 – 3126 = 916.

    Потери  в виде шлифованной пыли на 50% возвращаются в производство в бункер сухой стружки для наружных слоёв

       916 ∙ 0,5 = 458.

    Потери  материала при обрезке плит по формату, %,  составят

       [(3,55∙1,8) – (3,5∙1,75) / (3,55∙1,8)] ∙100 = 4,15

    где 3,55 ∙ 1,8 – формат плиты до обрезки, м;

        3,5 ∙ 1,75 – формат плиты после обрезки, м.

    Масса абсолютно сухого материала в  плитах до обрезки, кг/ч, составит

    для наружных слоёв     (4042 ∙ 100) / (100 – 4,15)  =  4217,

    для внутреннего слоя   (5029 ∙ 100) / (100 – 4.15) = 5247.