Выбор и обоснование способа раскроя бревен на пиломатериалы

 

Содержание

 

 

  Введение…………………………………………………………………………..3

1. Выбор и обоснование способа раскроя бревен на пиломатериалы…………..4
2. Анализ возможности выполнения спецификации пиломатериалов по объёмам и сечениям…………………………………………………………………...5
3. Составление и расчет поставов………………………………………………….7
4. Составление плана раскроя…………………………………………………….12
5. Описание схемы технологического процесса и расчет основного оборудования лесопильного цеха………………………………………………………….14
6. Планировка основного оборудования и выбор транспортного оборудования лесопильного цеха………………………………………………………………21
7. Составление календарного графика распиловки сырья………………………22
8. Составление баланса древесины при раскрое бревен………………………...25
9. Основные технико-экономические показатели проектируемого лесопильного цеха……………………………………………………………………………….27

Заключение…………………………………………………………………………..28

Приложение А (справочное)   Библиографический список…...…………………29

Спецификации……………………………………………………………………….30

 

 

 

 

Введение

 

Правильно построенный процесс работы лесопильного цеха должен обеспечить рациональное использование древесины, оборудования, площадей при высокой производительности труда и оборудования, равномерном темпе работы на всех участках и полной безопасности работы.

В ближайшей перспективе намечается техническое перевооружение предприятий лесопильной промышленности на основе прогрессивных технологий с использованием современных высокопроизводительных технических средств. Все больше применяются технология агрегатного производства пиломатериалов, сухопутная сортировка пиловочного сырья перед подачей в распиловку и при выгрузке в запас, механизированная и автоматизированная сортировка получаемых пиломатериалов. Создано и разрабатывается оборудование для агрегатной переработки бревен.

Целью курсовой работы является закрепление теоретических знаний по курсу, овладение методикой и техникой подбора и расчета поставов, составление плана раскроя пиловочного сырья, методами расчета и планировки оборудования лесопильного цеха.

 

1 Выбор и обоснование способа раскроя бревна на                                  пиломатериалы

 

Раскрой бревен возможен двумя способами: брусово-развальным и развальным. Первый применяется в том случае, когда требуется произвести выпиловку обрезных длинномерных пиломатериалов с большим удельным весом досок одной ширины, он является более экономичным, то есть этот способ лучше использует качественные особенности сырья, а также более высокий выход пиломатериалов. Развальный способ раскроя является более целесообразным в случае выработки не обрезных пиломатериалов, предназначен для последующей переработки на заготовки. Согласно заданию на данную курсовую работу выбирается брусово-развальный способ раскроя, во-первых, требуется получить большой удельный вес обрезных длинномерных пиломатериалов одной длины, во-вторых, в задании приведен процент брусовки 100%.  

 

2 Анализ возможности выполнения спецификации пиломатериалов по объемам и сечениям

 

Для анализа соответствия спецификации пиловочных бревен заданному количеству и размерам пиломатериалов и последующего расчета поставов составляется ведомость количества бревен и досок (таблицы 1,2).

 

Таблица 1 – Ведомость количества бревен

Диаметр бревен, см.	Объем бревен Q, м3.	Объем одного бревна q, м3.	Количество бревен m, шт.
1	2	3	4
16	100	0,155	645
20	200	0,194	1030
24	250	0,330	757
28	250	0,45	555
32	200	0,590	338
Итого:	1000		3329

 

Таблица 2 – Ведомость количества досок

Сечение досок, мм.	Объем досок V, м3.	Объем одной доски v, м3.	Количество досок z, шт.
1	2	3	4
75 x 200	50	0,09	556
50 х 200	70	0,06	1167
50 х 150	100	0,0045	2222
40 х 125	100	0,03	3333
19 х 100	110	0,0114	9649
16 х 75	70	0,0072	9722
Итого:	500		26649

 

Прежде чем составить постава производится проверка:

Объем заданного сырья при усредненном выходе 60% должен соответствовать объемам пиломатериалов заданных спецификацией:

 

                                                            V=0,6×Q                                 (1)

 

где  V – заданных спецификацией пиломатериалов, м3;

Q – объем заданного спецификацией сырья, м3;

 

500м3<0,6´1000=600м3.

 

Соотношение средней длины досок и среднего диаметра бревна должно быть в следующей зависимости:

 

                                                             bср£10×a×dср, ,                                              (2)

 

где    a - коэффициент пропорциональности, для 100%-ой брусовки – 0,63.

Средний диаметр определится как:

                                               

                                                                       (3)

 

где   m1,m2,¼mn – количество бревен, соответствующих указанных диаметрам, шт;

 

 см..

 

Для определения средней ширины досок воспользуемся формулой (4):

 

                                                                                            (4)

 

где    V – общий объем пиломатериалов из спецификации, м3;

b1, b2,¼,bn – ширина досок, мм;

V1, V2,¼,Vn – объем досок соответствующих заданной ширине, м3;

 

мм

121,359мм£10×0,63×23,235мм

121,359мм<146,380мм

 

В результате анализа было установлено, что выбранный способ раскроя обеспечивает выполнение спецификации пиломатериалов из заданных бревен указанных размеров.

 

 

3 Составление и расчет  поставов

Составление поставов производится в последовательности по трудности выработки пиломатериалов. Наряду с трудными для выработки пиломатериалами в постава включаются и менее трудные в качестве попутного выхода.

К наиболее трудным для выработки относятся широкие и толстые пиломатериалы высших сортов, неповторяющиеся в низших сортах. Такие пиломатериалы можно получить из высококачественных зон пиловочного сырья

высшего сорта и крупного диаметра.

К наименее трудным для выработки пиломатериалов относятся: обрезные доски высших сортов разной ширины, требующиеся в незначительном количестве, так как и можно получить из высококачественных зон бревен как попутный выход;

обрезные доски одних и тех же размеров, но разной сортности, так как их выработка, в зависимости от удельных соотношений этих пиломатериалов по сортам, может производиться из сырья третьего и даже четвертого сортов; обрезные низших сортов и не обрезные всех сортов, так их можно получить из сырья любой сортности или в качестве попутного выхода при выработке трудных пиломатериалов.

Такая последовательность составления поставов обеспечивает возможность выбрать и закрепить для выработки наиболее трудных пиломатериалов высших сортов и крупных размеров. В курсовой работе показатели качества сырья условно опускаются.

Составление поставов предусматривает выбор толщин досок для бревен заданных диаметров. Наиболее широкие и толстые доски получают из брусьев, вырабатываемых из бревен крупных диаметров. Для каждого требуемого бруса диаметр бревна определяется по формуле (5):

 

                                                                                                           (5)

где  H – толщина бруса, см.

 

Для определения размеров досок при брусово-развальном способе раскроя пользуются графиком квадрантом. Способ определения расстояния до внутренних пластей досок показан на рисунке 1.

 

Таблица 3 – Ведомость выбора диаметров бревен

Сечение доски, мм.	Толщина бруса Н, мм.	Диаметр бревна, см.
		Расчетный.	Принятый.
1	2	3	4
75 x 200	200	33,33…25	32,28
50 х 200	200	33,33…25	32,28
50 х 150	150	25…18,75	24
40 х 125	125	20,8…15,62	20,16
19 х 100	100	16,67…12,5	16
16 х 75	75	12,5…9,375	16

 

Рисунок 1 – Схема для определения расхода ширины постава

(определение толщин досок)

 

Расстояние до внутренних пластей первой пары досок L1 от оси четного постава равно половине пропила:

 

                                                             L1=П/2 .                                                          (6)

Для второй пары досок:

 

                                                      L2=П/2+(S1+Dy1+П),                                             (7)

 

где     П – ширина пропила, мм;

S1 – толщина доски первой пары, мм;

Dy1 – припуск на усушку доски первой пары, мм;

 

Так как в технологию раскроя бревна заложена в основном распиловка с брусовкой, основой постава первого прохода является брус, толщина которого во втором проходе обеспечит выпиловку обрезных досок спецификационной ширины. За пределами бруса подбор толщин досок определяется условиями спецификации.

Постав второго прохода составляется из следующих соображений. В пределах постели бруса набираются доски, толщины которых соответствуют данной ширине; за пределами постели бруса тонкие доски набираются в соответствии со спецификацией и правилами составления поставов.

Кроме толщин постав должен включать ширины обрезных досок и длины укороченных досок. Для определения размеров досок при развальном и брусово-развальном способах раскроя пользуются графиком-квадрантом. В [1] представлен усовершенствованный график-квадрант, предложенный профессором Грачевым А.В. По графику можно определить оптимальные значения толщин досок, а также ширину и длину досок с учетом поправок на сбег. Для нахождения значения толщины доски при развальном способе раскроя, а также за пределами бруса при брусово-развальном способе нужно знать расстояние до внутренней пласти этой доски от центра постава.

После составления поставов приступают к их расчету. Расчет поставов сводится к определению ширины досок, получаемых из пифагорической зоны бревна, и ширины и длины досок, получаемых из сбеговой зоны бревна. Расчет поставов также производится по графику-квадранту. Для простоты расчетов сбег пиловочных бревен принят 1 см/м. Расчет производится по таблице 4

 

Таблица 4 – Ведомость поставов на распиловку бревен

№№ поставов.	Диаметр бревна, см.	Длина бревна, м.	Объем бревна, м3.	Постав (запись от центра).		Расход полупостава на одну доску, мм.	Расстояние от центра до наружной пласти, мм.	Номинальные размеры досок.		Объем одной доски, м3.	Полезный выход пиломатериалов.
				Количество досок, шт.	Толщина досок, мм.			Ширина, мм.	Длина, м.		Общий, м3.		%
1	2	3	4	5	6	7	8	9	10	11	12		13
1 проход
1	32	6	0,59	1	200	102,5	102,5	240	6
				2	40	44,8	147,3	125	6	0,0300		0,0600	10,17
				2	16	20,2	167,5	75	3	0,00360		0,0072	1,22
2 проход
				2	75	79,1	79,1	200	6	0,0900		0,1800	30,51
				2	50	55,1	134,2	150	6	0,0450		0,0900	15,25
				2	16	20,2	154,4	75	6	0,0072		0,0144	2,44
				2	16	20,2	174,6	75	2,5	0,003		0,006	1,01
												0,3576	60,61
1 проход
2	32	6	0,59	1	200	102,5	102,5	240	6
				4	19	46,4	148,9	100	6	0,0114		0,0456	7,72
				2	16	20,2	172,1	75	3	0,0036		0,0072	1,22
2 проход
				2	50	53,3	53,3	200	6	0,0600	0,1200		20,34
				2	50	55,1	108,4	200	6	0,0600	0,1200		20,34
				2	19	23,2	131,6	100	6	0,0114	0,0228		3,86
				2	19	23,2	131,6	100	3	0,0057	0,0114		1,93
											0,3270		55,42
1 проход
3	28	6	0,45	1	200	102,5	102,5	190	6
				2	19	23,2	125,7	100	6	0,0144		0,0228	5,07
				2	16	20,2	145,9	75	3	0,0036		0,0072	1,22
2 проход
				2	50	53,3	53,3	200	6	0,0600		0,1200	26,67
				2	40	44,8	98,1	125	6	0,0300		0,0600	13,33
				2	19	23,2	121,3	100	6	0,0144		0,0228	5,07
				2	19	23,2	144,5	100	3	0,0057		0,0114	2,53
												0,2442	54,27

 

 

 

 

 

 

Таблица 4 – Продолжение

1	2	3	4	5	6	7	8	9	10	11	12		13
1 проход
4	24	6	0,33	1	150	77	77	180	6
				2	19	23,2	102,2	100	6	0,0114		0,0228	6,91
				2	16	20,2	120,4	75	3	0,036		0,0072	2,18
2 проход
				2	50	53,3	53,3	150	6	0,045		0,09	27,27
				4	19	23,2	99,7	100	6	0,0114		0,0459	13,82
				2	16	20,2	119,9	75	4	0,0048		0,0096	2,91
												0,1752	53,09
1 проход
5	24	6	0,33	1	125	64,2	64,2	200	6
				2	19	23,2	87,4	100	6	0,0114		0,0228	6,91
				2	19	23,2	110,6	100	5	0,0095		0,0190	5,76
2 проход
				2	40	43,0	43,0	125	6	0,0300	0,0600		18,18
				2	40	44,8	87,8	125	6	0,0300	0,0600		18,18
				2	19	23,2	111,0	100	5	0,0095	0,0190		5,76
											0,1808		54,79
1 проход
6	20	6	0,194	1	150	77,0	77,0	130	6
				2	16	20,2	97,2	75	4	0,0048		0,0096	4,95
2 проход
				2	50	53,3	53,3	150	6	0,0450		0,0900	46,39
				2	16	20,2	73,5	75	6	0,0072		0,0144	7,42
				2	16	20,2	93,7	75	3	0,0036		0,0072	3,71
												0,1212	62,47
1 проход
7	20	6	0,194	1	125	64,2	64,2	150	6
				2	19	23,2	87,4	100	5	0,0095		0,0190	9,79
2 проход
				2	40	40,3	40,3	125	6	0,0300		0,0600	30,93
				2	19	23,2	63,5	100	6	0,0114		0,0228	11,75
				2	19	23,2	86,7	100	4	0,0072		0,0152	7,84
												0,1170	60,31
1 проход
8	20	6	0,194	1	100	51,4	51,4	170	6
				2	19	23,2	74,6	100	6	0,0144		0,0228	11,75
				2	16	20,2	94,8	75	4	0,0048		0,0096	4,95
2 проход
				2	19	21,4	21,4	100	6	0,0144		0,0228	11,75
				4	19	46,4	67,8	100	6	0,0144		0,0459	23,5
				2	19	23,2	91,0	100	3	0,0057		0,0114	5,88
												0,1122	57,84

 

 

 

 

Таблица 4 – Продолжение

1	2	3	4	5	6	7	8	9	10	11	12		13
1 проход
9	20	6	0,194	1	100	51,4	51,4	170	6
				2	19	23,2	74,6	100	6	0,0144		0,0228	11,75
				2	16	20,2	94,8	75	5	0,0072		0,0144	7,42
2 проход
				2	19	18,4	21,4	100	6	0,0114		0,0288	11,75
				4	16	20,2	61,8	75	6	0,0072		0,0288	14,84
				2	16	20,2	82,0	75	5	0,0036		0,0072	6,19
												0,0960	51,96
1 проход
10	16	6	0,155	1	75	38,7	38,7	140	6
				2	16	20,2	58,9	75	6	0,0072		0,0144	9,29
				2	16	20,2	82	72	5	0,0060		0,0120	7,74
				2	16	18,4	18,4	75	6	0,0072	0,0144		9,29
				4	16	20,2	58,8	75	6	0,0072	0,0288		18,58
				2	16	20,2	79,0	75	5	0,0060	0,0120		7,74
											0,0816		52,65

 

Критерием оценки правильности составления и расчёта поставов служит величина объёмного выхода пиломатериалов РП:

 

                                                  ,                                                 (8)

 

где     V – объём пиломатериалов, полученных из распиливаемого сырья, м3;

Q - объём распиливаемого сырья (бревна), м3.

 

пример (расчет постава 1):

.

 

Составляя постава, раскрой бревна определённого диаметра, ориентируются на какой-то один размер досок. Эти доски являются основными для данного постава и ставятся в середину постава, остальные толщины досок являются попутными. Расчёт количества брёвен, необходимых для выполнения спецификации по данному размеру досок, ведётся на основные доски постава.

 

 

 

 

 

 

 

         4 Составление плана раскроя

 

План раскроя представляет собой сводную ведомость (таблица 5), включающую заданные спецификацией сырья и пиломатериалов, составленные поставы и результаты их расчёта (объёмный выход пиломатериалов).

 

Таблица 5 – План раскроя брёвен на пиломатериалы

№ поставов по ведомости.	Диаметр бревен, см.	Длина бревен, м.	Распил . кол-во  бревен по поставу, шт.	Объем распиливаемого сырья, м3.	Требуется напилить пиломатериалов, м3.
					Толщина мм	75	50			50	40	19	16
					Ширина, мм	200	200			150	125	100	75
					Длина, мм	6	6			6	6	6	6
					Объем, м3	50	70			100	100	110	70
					Выход пиломатериалов по поставам v, м3.
					Всего	в том числе отдельных сортиментов.
1	32	6	310	182,9	109,00	54,4		-	27,90		18,60	-	6,70
2	32	6	28	14,56	9,48	-		6,96	-		-	2,15	0,21
3	28	6	555	250	131,78	-		66,76	-		33,36	27,69	4,00
4	24	6	500	146	87,6	-		-	45,00		-	34,2	7,4
5	24	6	257	84,8	46,65	-		-	-		30,96	15,69	-
6	20	6	335	65,0	40,60	-		-	30,15		-	-	10,45
7	20	6	450	87,30	48,65	-		-	-		27,00	21,65	-
8	20	6	146	47,72	16,38	-		-	-		-	14,98	1,40
9	20	6	99	19,2	9,6	-		-	-		-	4,56	5,04
10	16	6	645	100	41,63	-		-	-		-	-	41,63
Выполнено				997,5	537,67	54,4		73,68	103,05		109,92	119,9	76,74
Перевыполнено П, м3				-	37,67	4,4		3,68	3,05		9,92	9,9	6,74
Недовыполнено Н, м3				-	-	-		-	-		-	-	-
Перевыполнено Сп,%				-	92,6	91,2		94,7	97,0		90,1	90,9	90,4
Недовыполнено Сн,%				-	-	-		-	-		-	-	-

 

 

Критерием оценки планирования раскроя являются объёмный выход пиломатериалов РП (формула 8) и спецификационный выход С по перевыполнению и недовыполнению как в целом по спецификации, так и по пиломатериалам отдельных сечений:

                                                       ,                                                  (9)

 

                                                       ,                                               (10)

 

где  V – суммарный объём всех пиломатериалов, м3;

П – объём перевыполнения каждого размера досок в спецификации, м3;

Н – объём недовыполнения каждого размера досок в спецификации,   м3.

пример (расчет постава 1):

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

5 Описание схемы технологического процесса и расчёт основного         оборудования лесопильного цеха

 

На основании выбранного способа раскроя и плана раскроя сырья уточняется схема технологического процесса лесопильного цеха, выбирается оборудование и производится его расчёт.

Отдельные технологические операции производятся на разном оборудовании. Выбор того или иного типа оборудования определяется экономической целесообразностью использования его при заданном объёме производства, при заданной спецификации сырья и пиломатериалов. Производственный процесс в лесопильном цехе организуется по принципу непрерывного потока, характеризуемого определённым ритмом. Ритм потока определяется ритмом работы головного (ведущего) станка.

По ведущему станку ведётся расчёт потребного количества всего остального оборудования в потоке – обрезных и торцовочных станков, которые должны справляться с обработкой всего материала, выходящего с ведущего станка в единицу времени.

В данной курсовой работе по заданию в цехе установлены две поточные  линии. Один из потоков – это двухэтажные лесопильные рамы 2Р75 первого и второго ряда. Технологические схемы получения пиломатериалов на лесопильных рамах 2Р75 приведены на рисунке 2.

 

1-двухэтажная лесопильная рама 2Р75; 2-обрезной станок; 3-торцовочный станок; 4-рубительная машина.

Рисунок 2 – Структурная схема получения пиломатериалов на лесопильных рамах.

 

Одним из показателей технической характеристики рамы является, ширина просвета пильной рамки П. Она определяет наибольший диаметр брёвен, который может быть пропущен через раму:

 

                                                          ,                                         (11)

 

где    Dmax – наибольший, комлевой диаметр распиливаемых брёвен, см;

k – допустимая кривизна брёвен (принимается равной 2%), %;

L – длина бревна, м;

5 – запасное расстояние между  стойками пильной рамки и комлем  бревна, см;

 

                                                         .

 

Следовательно, всё сырьё можно распилить на данных рамах.

Количество сырья, которое может быть распилено на установленных рамах в течение года определяется по формуле:

 

                                                                                           (12)

 

где  Ry – общее количество установленных лесопильных рам;

b – количество смен работы в году каждой рамы(b=500);

Kг – коэффициент использования лесопильных рам в году (0,9);

m – количество рамо-смен, необходимое на распиловку сырья по плану раскроя.

 

Расчет потребного рамо-смен на распиловку 1000 м сырья по отдельным поставам ведут на основании плана раскроя по таблице 6.

 

Таблица 6 – Расчёт потребного количества рамо-смен на распиловку QС , м3 сырья

№№ поставов по плану раскроя.	Диаметр бревен, см.	Объем сырья распиливаемого по поставу, м3.	Посылка, мм.			Сменная производительность лесо-рамы А, м3.	Количество потребных рамо-смен для выполнения плана раскроя.
			На выпиловку брусьев	На развал брусьев	Расчётная		На выпиловку брусьев mВБ.	На развал брусьев mРБ.
1	2	3	4	5	6	7	8	9
1	32	182,9	27,5	39	27,5	358,87	0,510	0,510
2	32	14,56	27,5	39	27,5	358,87	0,048	0,048
3	28	250	32,0	39	32,0	318,51	0,785	0,785
4	24	146	36,0	43	36,0	262,77	0,628	0,628
5	24	84,8	36,0	45	36,0	262,77	0,324	0,324
6	20	65,0	42,0	43	42,0	180,22	0,361	0,361
7	20	87,30	42,0	45	42,0	180,22	0,484	0,484
8	20	47,72	42,0	46	42,0	180,22	0,263	0,263
9	20	19,2	42,0	50	42,0	180,22	0,108	0,108
10	16	100	45,0	50	45,0	154,28	0,649	0,649
		997,5					4,160	4,160