Технология изготовления древесно стружечных плит

Министерство образования Российской Федерации

Брянская государственная инженерно – технологическая академия

(БГИТА)

кафедра ²Технология деревообработки²

КУРСОВОЙ ПРОЕКТ

По дисциплине ²Технология изготовления ДСтП²

Пояснительная записка

(01 ТД 540 – ПЗ )

Разработал

студент гр. ТД – 402 М.Ю.Алдухова

Поверил

к.т.н., доцент А.В. Лукаш

2000

Введение. Цель курсового проекта.

Целью курсового проекта является расчёт норм расхода сырья и клеевых материалов на каждой технологической операции, расчёт потребного количества оборудования, составление схемы технологического процесса и разработка плана размещения оборудования.

Производство древесностружечных плит (ДСтП) динамично развивающаяся отрасль деревообрабатывающей промышленности.

Увеличение объёмов производства ДСтП происходит главным образом за счёт реконструкции действующих предприятий.

Производство ДСтП началось в Германии в 40-х годах, в связи с трудностями снабжения материальными ресурсами.

Применение древесностружечных плит даёт возможность снизить материалоёмкость продукции. 1м3 ДСтП заменяет 2-2,5 м3 пиломатериалов. Применение новых технологий позволяет использовать низкокачественную древесину и отходы деревообрабатывающих производств. Повысить формоустойчивость, жёсткость и прочность изделия. Уменьшить или устранить анизотропные свойства. Повысить био-, огне-, водо- и химическую стойкость изделия за счёт применяемого связующего.

Процесс изготовления плит характеризуется высокой экономичностью и почти полностью автоматизирован.

ДСтП изготовляют из различных частиц с использованием разных видов связующих, различными способами и для различных целей. Этим объясняется большое число разновидностей плит. Чаще всего плиты классифицируются по следующим признакам:

  1. способу прессования;

  2. конструкции плит;

  3. плотности плит;

  4. виду используемых древесных частиц;

  5. виду поверхности;

  6. виду используемого связующего;

  7. виду обработки поверхности;

  8. качеству поверхности;

  9. физико-механическим свойств.

Плиты изготавливают толщиной 8...28 мм, длиной 1830-5680 мм, шириной 1220-2500мм.

Основной составляющий материал плит - древесина. ДСтП изготавливают путём горячего прессования мелких древесных частиц, смешанных со связующим.



1 Характеристика плит , намеченных к производству

Данные о плитах, намеченных к производству приведены в таблице 1

Таблица 1- характеристика плит марки П-А

Наименование показателя

Показатели

Заданный формат плит, мм

3500-1750

Расчётная толщина шлифованных плит, мм

19

Плотность плит, кг/м 3

720

Слойность плит

3

Толщина слоёв, мм

наружных

5,7

внутренних

13,3

Характер окончательной обработки

шлифован.

Связующее на основе смолы марки

КФ-МТ-15



Таблица 2 – Физико-механические показатели плит плотностью 720 кг/ м3 марки П-А

1 Влажность, %

512

2 Разбухание по толщине %, (Т>в>)

за 24 часа

22

за 2 часа

12

3 Предел прочности при статическом изгибе, МПа, (Т>н>)

16

4 Предел прочности при растяжении  пласти, МПа, (Т>н>)

0,3

5 Удельное сопротивление выдёргиванию шурупов, Н/мм, (Т>н>)

из пласти

60

из кромки

50

6 Покоробленность, мм, (Т>в>)

1,2

7 Шероховатость поверхности пласти R>m>, мкм, (Т>в>)

с обычной поверхностью

50

после двух часов вымачивания

150











2 Расчёт производительности цеха

2.1Общая схема главного конвейера и способов

производства плит

Формирование непрерывного стружечного ковра из осмоленной стружки и горячее прессование древесностружечных плит в соответствии с современным производством производят на автоматической линии, получившей название главного конвейера.

Существует большое разнообразие типов главных конвейеров, которые можно объединить в следующие группы:

  1. конвейеры для формирования пакетов и прессование плит на жёстких металлических поддонах;

  2. конвейеры для формирования стружечного ковра и горячее прессование плит на непрерывной гибкой ленте;

  3. конвейеры для формирования стружечного ковра на непрерывной ленте из гибких синтетических поддонов и горячее прессование плит без поддонов;

  4. конвейеры для формирования стружечного ковра и горячее прессование плит на гибких металлических поддонах.

Бесподдонное прессование ДСтП предусматривает придание стружечным брикетам прочности, достаточной для их дальнейшей транспортировки конвейерами и загрузки в рабочие промежутки пресса без поддонов.

Рассмотрим отечественный конвейер ДК-100. В этом конвейере стружечный пакет формируется на формирующе-прессующем ленточном конвейере из прорезиненной ленты типа БКНЛ шириной 2000 м толщиной 10мм. Боковые кромки стружечного ковра формируются вертикально расположенными лентами шириной до 300 мм двух боковых конвейеров, установленных с обеих сторон основного горизонтального ленточного конвейера в зоне насыпки стружечного ковра.

Стружечный ковёр подпрессовывается в прессе Д4046-3. Подпрессованные брикеты передаются системой ленточных конвейеров из прорезиненной ленты к прессовой установки для горячего прессования, перед которой загружаются способом вкладывания в загрузочную этажерку .

Бесподдонное прессование ДСтП имеет следующие преимущества перед прессованием на поддонах: уменьшается площадь, занимаемая главным конвейером, в связи с отсутствием линии возврата поддонов; отпадает потребность в поддонах; уменьшается разнотолщинность плит; исключаются затраты энергии на нагрев поддонов.

Конструкция плиты- трёхслойная. Особенность производства- чёткое разделение двух потоков изготовления стружки для внутреннего и наружного слоёв.

При смешивании стружки со связующим к стружке для наружного слоя добавляется большее количество связующего, чем к стружке внутреннего слоя. В результате получаются плиты с высокими механическими показателями, гладкой и ровной поверхностью.

2.2 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. Быстрое отверждение связующего внутри стружечного пакета достигается за счёт нагрева клеевых слоёв, расположенных на поверхности древесных частиц. Т.О. для прогрева клеевых слоев требуется прогреть стружечный брикет по всей его толщине, чтобы в среднем слое температура достигала значения не ниже 100 0С, при которой происходит быстрое отверждение связующего. Кроме того, такая температура обеспечивает испарение и выход избыточной влаги из стружечного брикета за время прессования.

Основной способ прессования в мировой практике- прессование ДСтП в многоэтажных гидравлических прессах. Для прессования плит без поддонов применяются многоэтажные гидравлические пресса марки Д 4744.



2.3 Выбор режима горячего прессования ДСтП

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

Продолжительность прессования >пр>, мин, определяется по формуле

(1)

где >уд>- удельная продолжительность прессования, мин/мм, /1/, (>уд>=0,28мин/мм);

-толщина плиты.




Удельное давление Р=27105 Па определяется по таблице 15.4 /1/ в зависимости от плотности 720 кг/м3 и удельной продолжительности прессования >пр>=0,28мин/мм.

Режим горячего прессования

Температура прессования, 0С 160

Начальное удельное давление, Па105 2,7

Влажность стружечных брикетов,

загруженных в пресс, % 8

Продолжительность прессования, мин 5,7

2.4 Режим работы цеха

Максимальная производительность цеха достигается при непрерывной работе цеха достигается при непрерывной работе основных его отделений по скользящему 4х бригадному графику по 8 часов в смену без перерыва между сменами и без остановки в выходные дни.

Устанавливается следующий режим работы цехов

Число дней в году

365

Число дней на капремонт

20

Число дней на профилактический ремонт

33

Праздничные дни

10

Общий фонд рабочего времени Т>ф>, дней

302



Число рабочих дней в году Т>эф>, определяем по формуле

(2)

где -продолжительность смены;

к- число смен;

Коэффициент использования оборудования К>и.об> цеха ДСтП в первую очередь определяется коэффициентом использования главного конвейера, зависит от уровня освоения техники и технологии производства, квалификации обслуживающего персонала.



2.5 Определение производительности цеха



Производительность цеха по производству ДСтП определяется производительностью многоэтажного гидравлического пресса, который является узловым агрегатом главного конвейера. Производительность других участков подчинена производительности горячего пресса. Производительность гидравлического многоэтажного пресса П> ч>, м3/ч, определяется по формуле

(3)

где n - число рабочих промежутков пресса;

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

к- коэффициент использовании всех агрегатов главного конвейера;

>выд>- продолжительность прессования плит, мин;

>всп>- продолжительность вспомогательных операций на 1 цикл работы пресса, мин.

Годовая производительность пресса П> г>, м3/год, определяется по формуле

(4)

где n- число рабочих часов в году, ч.









3 Характеристика сырья, древесных частиц, смолы,

отвердителя для производства плит



Для наружных и внутренних слоёв используется сырьё по ОСТ-13-200-85 при одинаковом соотношении пород (берёза, осина, сосна). В сырье не допускаются такие дефекты, как наружная трухлявая гниль, обугленность. Ядровая гниль ограничивается в зависимости от сорта, остальные дефекты допускаются.

Характеристика древесных частиц для формирования слоёв древесностружечных плит приведена в таблице 3.

Таблица 3- Характеристика древесных частиц для формирования

слоёв ДСтП

Параметры древесных частиц

Плиты с обычной структурной поверхностью П-А

наружный слой

внутренний слой

Размеры (не более), мм

толщина

ширина

длина



0,1

2

10



0,25

10

30

Фракционный состав

3/2

2/0,25

0,25/0

-/7

7/0,5

0,5/0

Для производства ДСтП используется карбамидоформальдегидная смола марки КФ-МТ-15. Карбамидоформальдегидные смолы обладают следующими преимуществами: быстро отверждаются при нагревании; скорость желатинизации можно регулировать в значительных пределах (от 15 до120); имеют высокую прочность склеивания и светлую окраску; запасы сырья для производства карбамидных смол практически неограниченны.

Смола марки КФ-МТ-15 по ТУ6-05-12-88 малотоксичная.

Таблица 4 – Физико-химические показатели карбамидоформальдегидной смолы КФ-МТ-15

Внешний вид

однородная суспензия от белого до светло- жёлтого цвета без механических включений

Массовая доля сухого остатка, %

661

Продолжение Таблицы 4 – Физико-химические показатели карбамидоформальдегидной смолы КФ-МТ-15

Коэффициент рефракции

1,462-1,465

Массовая доля свободного формальдегида, % не более

0,3

Вязкость условная по ВЗ-4 при 2050С, с

после изготовления

после хранения 60 суток



30-50

150

Концентрация водородных ионов, рН

6,5-8,5

Стабильность смолы при хранении, мес.

до 2

Продолжительность желатинизации при добавлении 1%

NH>4>Cl, ч, не менее

при 1000С

при 2010С





35-55

8

Плотность при 200С, г/см3

1,26-1,28

Предел прочности при скалывании по клеевому слою после вымач. образцов в воде в теч. 24 ч, МПа не менее

1,6



В качестве отвердителя для внутреннего слоя используют 20%-ый раствор хлористого аммония. Во избежание преждевременного отверждения связующего в поверхностных слоях при загрузке брикетов в пресс для наружных слоёв в качестве отвердителя используется 2-5%-ый раствор хлористого аммония или комбинированный отвердитель следующего состава:

хлористый аммоний, м.ч.

20

аммиачная вода 25%-ой концентрации, м.ч.

25-30

вода, м.ч.

55-60

Расход отвердителя составляет 5-6 м.ч. на 100 м.ч. рабочего раствора смолы.



















4 Расчёт 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, необходимо выполнить соответствующие расчёты.

Для определения требуемого количества оборудования и его загрузки необходимо знать какое количество материала перерабатывается на данной технологической операции.

Необходимо задаться или определить плотность плиты по слоям и установить норму расхода связующего.



  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 >н> и >вн>, кг/м3, определяем по формуле

(5)

где >пл>- плотность плиты, кг/м3;

>н> и >вн>- плотность соответственно наружных и внутреннего

слоёв,кг/м3;

i>н >и i>вн>- соответственно доля внутреннего и наружных слоёв;

;

;

,

.



Проверка: 660,50,7+858,80,3=720 кг/м3





4.2 Норма расхода связующего



Норма расхода связующего в процентах к массе абсолютно сухой стружки зависит от породы древесины, слоя и конструкции плит.

При использовании смеси пород норму расхода связующего для каждого слоя Р>ср>, определяем как средневзвешенную величину, по формуле

(6)

где Р>1>, Р>2>, Р>n>> >-норма расхода связующего /1/;

i>1>, i>2>, i>n>- доля сырья данной породы в общем объёме сырья, по

спецификации.

Для наружных слоёв

Для внутреннего слоя

Средневзвешенное содержание связующего Р>ср.пл>, %, по сухому остатку в стружечной плите определяем по формуле

(7)



4.3 Пооперационный расчёт перерабатываемого

материала



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

Количество абсолютно сухого материала в готовых плитах g>абс.с.>,кг/ч, (при влажности готовых плит 8%) определяем по формуле

, (8)

где П>ч>- часовая производительность цеха, кг/ч;

>сл>- толщина одного слоя, мм;

>пл>- толщина готовой плиты, мм;

>пл>- средняя плотность данного слоя, кг/м3;

1,08- коэффициент, учитывающий влажность плиты.

Для наружных слоёв

Для внутреннего слоя

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

3626(5,7+1,5)/5,7=4580.

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

4580-3626=954.

Примем, что потери в виде шлифованной пыли на 50% возвращаются в производство в бункер сухой стружки для наружных слоёв

9540,5=477.

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 4580100/ (100-4,15)=4778

для внутреннего слоя 6506100/ (100-4,15)=6789.

Отходы при обрезке после измельчения на 90% возвращаются в бункер сухой стружки для внутреннего слоя. При этом количество возвращаемого материала кг/ч, составляет

(4778-4580)+(6789-6508)0,9=432.

Потери при формировании ковра, %, составляют

(4100-3550)/3550100=15,5,

где 4100-длина стружечного пакета с учётом стружечной массы в разделительной коробки формирующего конвейера, мм.

Масса абсолютно сухого материала, кг/ч, проходящего через формирующие машины, составит

для наружных слоёв 4778100/ (100-15,5)=5654

для внутреннего слоя 6785100/ (100-15,5)=8034.

Потери сухого материала для наружных слоёв, кг/ч, при формировании стружечного ковра равны

5654-4778=876.

Стружечная масса из разделительных коробок главного конвейера с помощью пневмотранспортной установки возвращается в формирующие машины внутреннего слоя, поэтому количество абсолютно сухого материала, кг/ч, выходящего из смесителя, для внутреннего слоя равно

6789-876=5913.

Норма расхода связующего составляет для наружных слоёв 14,5%, для внутреннего слоя 9,5%(см 4.2). Тогда часовой расход сухого связующего, кг/ч, составит

для наружных слоёв 565414,5/(100+14,5)=716

для внутреннего слоя 5913 9,5/(100+9,5) =513.

Количество абсолютно сухих древесных частиц, кг/ч, поступающих в смесители, равно

для наружных слоёв 5654-716=4938

для внутреннего слоя 5913-513=5400.

Масса абсолютно сухой стружки, кг/ч, поступающей в бункера, с учётом возврата шлифованной пыли в бункер наружного слоя и дроблёнки от форматной обрезки- в бункер для внутреннего слоя составит

для наружных слоёв 4938-447=4461

для внутреннего слоя 5400-432=4968.

Количество крупных древесных частиц, отделяемых при сепарации стружки наружного слоя и направляемых в стружку внутреннего слоя, равно примерно 10%. Тогда масса абсолютно сухой стружки, кг/ч, выходящей из сушильных барабанов, составит

для наружных слоёв 4461100/(100-10)=4957

для внутреннего слоя 4968-496=4472,

где 496=4957-4461- количество древесных частиц, перешедших из

наружных слоёв во внутренний.

Потери при сушке стружки составляют для наружных слоёв 3%, для внутреннего слоя 2,5%. Тогда потребность в абсолютно сухой стружке, кг/ч, перед сушкой составит

для наружных слоёв 4957100/(100-3)=5110

для внутреннего слоя 4472100(100-2,5)=4587.

Потери при раскрое и измельчении сырья, изготовлении и транспортировки стружки, а также непредвиденные потери в сумме достигают примерно 7%. Тогда потребность в абсолютно сухой древесине, кг/ч, составит

для наружных слоёв 5110100/(100-7)=5494

для внутреннего слоя 4587100/(100-7)=4932

Результаты расчётов сводим в таблицу 3.

Часовой расход материала данной влажности на каждой технологической операции g>w>, кг, определяем по формуле

, (9)

где g>абс.с.>- расход абсолютно сухого материала, кг;

W- влажность материала на данной технологической операции %, на данном потоке.

Для наружных слоёв (пример расчёта)

Таблица 5 - Часовой расход абсолютно сухого материала и при данной влажности на каждой технологической операции.

Технологические

операции

Часовой расход абс. сух. мат-ла

по смоле, кг

Влажность материала, %

Часовой расход мат-ла данной W по слоям, кг

наружные

внутренние

W>н>

W>вн>

наружные

внутренние

Готовые шлифованные плиты

3626

6508

8

8

3916

7029

До шлифовки

4580

6508

8

8

4946

7029

До обрезки

4778

6789

8

8

5160

7332

В формирующих

машинах

5654

8034

14

10

6446

8837

До формирующих машин

5654

5913

14

10

6446

6504

До бункеров сухой стружки

4461

4968

3

2

4595

5067

До сепарации

4957

4472

3

2

5106

5661

До сушилок

5110

4587

80

80

9198

8257

До измельчения (потребность в сырье)

5494

4932

80

80

9889

8878

Пооперационный расчёт позволяет не только определить поток материала (стружки) в единицу времени на данной технологической операции, но и по результатам его расчёта определить удельный расход древесного сырья и смолы на 1 м3 плит. Для этого необходимо часовой расход сырья по массе разделить на плотность древесного сырья при данной влажности (80%). Первоначально определяют плотность древесного сырья.

Средневзвешенную плотность древесины одной породы >ср. п.>, кг/м3, для наружных слоёв определяем по формуле

(10)

где р>др.>, р>к.>, р>гн.> - соответственно доля здоровой древесины,

коры, гнили в общем объёме сырья, %;

>др. >,>к.>, >гн.> - соответственно плотность здоровой древесины коры, гнили в общем объёме сырья, %.

Средневзвешенная плотность всего используемого сырья по слоям >ср.др.с.>, кг/м3, определяется по формуле

, (11)

где i>n>- доля древесного сырья данной породы в общей массе

сырья, %.

Тогда средневзвешенная плотность всего используемого сырья для наружного слоя равна

Средневзвешенную плотность древесины одной породы >ср.п.>, кг/м3, для внутреннего слоя определяем по формуле

(12)

Часовой расход или потребность в древесном сырье V>др.с.>, м3/г, определяем по формуле

(13)

Удельный расход древесного сырья м3, на 1 м3 плит составит

,

где 15,2- часовая выработка плит, м3.

Годовая потребность в древесном сырье, м3, составит

,

где 110170- производительность цеха в год, м3.

Удельный расход смолы м3, (в пересчёте на сухой остаток) на изготовление 1 м3 плит равен

,

где 716 и 513-часовой расход смолы по сухому остатку, соотенно, для наружных и внутреннего слоёв.

Удельный расход, кг, смолы стандартной концентрации (К=64%) на изготовление 1м3 плит составит

.

Годовой расход смолы, тонн, стандартной концентрации составит





4.4 Проверочный расчёт расхода сырья, смолы и

химикатов на изготовление 1 м3 плиты



Часовой расход или потребность в древесном сырье V>др.>, м3, определяем по формуле

(14)

где >баз.н >и >баз.вн> - средняя базисная плотность древесины соотв.

для наружных и внутреннего слоёв;

К>п.н >и К>п.вн.>- коэффициенты, учитывающие потери и отходы

древесины при изготовлении плит;

где К>разд>- коэф. потерь при разделки сырья, К>разд>=1,07;

К>суш.>- коэф. потерь стружки в период её сушки

для внутреннего слоя К>суш.>=1,025,

для наружных слоёв К>суш.>=1,03;

К>тр.>- коэф.потерь сырья и смолы при обрезке плит по

периметру, К>тр>=1,0415;

К>шл.>- коэф. потерь при шлифовании плит, К>шл.>=1,18

Средняя базисная плотность древесины для наружных слоёв >ср.баз.>, кг/м3, определяется по формуле 10

Средняя базисная плотность всего используемого сырья >ср.бпаз.др.>, кг/м3, определяется по формуле 11

Средняя базисная плотность для внутреннего слоя >ср.баз.>, кг/м3, определяется по формуле 12

Расчёт расхода смолы g>сух.см.>, кг, производим по формуле

(15)

где К>п>- коэффициент потерь смолы на отдельных участках тех процесса, определяем по формуле

,

где К>см.>- коэффициент потерь смолы на участках её приготовления и смешивания связующего со стружкой, принимаем1,007.

Выход смолы в виде рабочего раствора, кг, с К>р>=60%, равен

Расход смолы, кг, стандартной концентрации К>ст.>=64%, равен

Расход смолы g>р.раств.>, кг, в виде рабочего раствора равен

Расход жидкого раствора отвердителя g>отв.>, кг, определяем по формуле

(16)

где Р>отв.>- процент добавления отвердителя, который выбирается в зависимости от марки смолы и слоя плиты, принимаем Р>отв.>=5 %.

Для наружных слоёв

Для внутреннего слоя

Таблица 6- Сводная ведомость расхода смолы и химикатов

Компоненты плиты

Расход материалов

на 1 м3

в час

в год

нар.

внутр.

нар.

внутр.

нар.

внутр.

Древесное сырьё, м3

1,81

27,51

199393

0,68

1,13

10,34

17,18

74945

124520

Смола КФ-МТ-15, кг
в сухом виде

81,8

1243,36

9011873

стандартной концентр.

127,8

1942,56

14079675

рабочего раствора

136,3

2071,76

15013117

Отвердитель, кг в т.ч.

6,81

103,5

750168

3,35

3,46

50,92

52,59

369168

381172

хлористый аммоний

0,67

0,692

10,184

10,52

73814

76237

аммиачная вода

1,005

15,276

110720

вода

1,675

2,768

25,46

42,07

184534

304949







5 Выбор и расчёт потребного количества основного

технологического оборудования



5.1 Выбор схемы переработки сырья



От технологической схемы переработки сырья в стружку зависит подготовка сырья пред измельчением. Применяются две схемы:

  1. Длинномерную дровяную древесину и карандаши фанерного производства раскраивают по длине на мерные отрезки длиной не более 1 м. Мерные отрезки перерабатывают в стружку на стружечных станках (ДС-6 или ДС-8.) с ножевым валом. Стружку дополнительно измельчают (в основном по ширине и частично по длине) в специальных дробилках. Полученная по такой технологии плоская стружка пригодна для изготовления однослойных и всех трёхслойных, после повторного измельчения- и наружных слоёв пятислойных и многослойных плит.

  2. Длинномерную дровяную древесину, карандаши, кусковые отходы, шпон-рванину измельчают в рубительных машинах в технологическую щепу, а последнюю- в центробежных стружечных станках (типов ДС-5, ДС-7 и др.) в игольчатую стружку. Такая стружка без дополнительного повторного измельчения не пригодна для формирования наружных слоёв плит, поэтому может использоваться для внутреннего слоя. При повторном измельчении и последующей сортировке на фракции (мелкую и крупную) игольчатая стружка становится пригодной для формирования наружных (мелкая) и внутреннего (более крупная) слоёв.

В данном курсовом проекте мы используем первую схему, а следовательно двухпоточное изготовление стружки. При данном изготовлении (на станках с ножевым валом) стружка имеет лепестковую форму. ДСтП приготовленное из этой стружки будет иметь более высокие прочностные характеристики, чем плиты из стружки приготовленной по второму способу.



  1. Разделка длинномерного сырья по длине и толщине



Для разделки длинномерного сырья диаметром до 400 мм на отрезки длиной 1 м рекомендуется использовать многопильный станок ДЦ-10.

Производительность станка П, м3/см, определяем по формуле

, (17)

где T- продолжительность смены, мин;

  1. скорость подачи подающего конвейера, м/мин;

V>бр>- средний объём разрезаемых брёвен со средним

расчётным диаметром по ГОСТ 2708-75. V>бр>=0,12м3;

К>1>- коэффициент использования рабочего времени;

К>2>- коэффициент заполнения подающего конвейера;

  1. шаг между упорами, м.

Требуемое количество станков n, шт, определяем по формуле

(18)

где Q>сырья>- объём сырья, который необходимо переработать в

смену, м3;

П- расчётная производительность станка, м3/см.



5.3 Обнаружении в сырье металлических предметов



Для обнаружения металлических включений в сырье применяют электронные металлоискатели: электронный прибор, состоящий из автогенераторного датчика металла, детектора, усилителя импульсов с выходным реле, выпрямителя, стабилизаторов напряжения и приборов звуковой сигнализации.

На ленточном конвейере с шириной ленты 1700 мм перед рубительной машиной установлен металлоискатель с размерами проходного окна 17001200 мм.









  1. Измельчение древесины в стружку



Для переработки используем барабанную рубительную машину ДС-6 и центробежный стружечный станок ДС-7.

Требуемое количество машин ДС-6 n, шт., определяем по формуле

(19)

где Q>стр>- потребность в стружке в час на данном потоке, м3;

П- производительность машины,м3/см

Принимаем 2 машины ДС-6.

Требуемое количество станков ДС-7 n, шт, определяем по формуле (19)

Принимаем 2 станка ДС-7.



5.5 Буферное хранение щепы, сырой и сухой стружки.



Для хранения запасов щепы и дозированной её выдачи используют бункера. Количество бункеров для хранения щепы n>б>, шт, определяем по формуле

(20)

где g>стр.>- часовая потребность в стружке на потоке, кг/ч;

-время, в течении которого бункера обеспечивают

бесперебойную работу, =1ч;

V>б>- объём бункера, м3;

>стр.>- насыпная масса стружки, кг/м3;

К>з>- коэффициент заполнения объёма.

Примем 1 бункер ДБО-150.

Требуемое количество бункеров для хранения сырой стружки n>б>, шт., определяем по формуле 20

Примем 2 бункера ДБО-60.

Требуемое количество бункеров для хранения сухой стружки n>б>, шт., определяем по формуле (20)

для наружных слоёв

Примем 1 бункер ДБОЕ 60

для внутреннего слоя

Примем 1 бункер ДБОЕ 60.



5.6 Сушка древесных частиц



Для сушки древесных частиц используем сушильный барабан

Прогресс.

Перерабатываемое сырьё имеет важность 60-70 %. Влажность стружки перед смешиванием со связующим должна быть 2-4 % для внутренних и 4-6 % для наружных слоёв, поэтому древесные частицы подвергают сушке. Для сушки измельчённой древесины используют преимущественно газовые сушилки непрерывного действия, которые работают на топочных газах.

Основной частью барабана Прогресс является одноходовой сварной барабан, на котором закреплены бандажи, они катятся по опорным роликам. Барабану вращение передаётся от электродвигателя и редуктора через зубчатую пару с венцовой шестерней на барабане.

По длине сушилка разделена радиальными перегородками на 5 отсеков. На этих отсеках закреплены продольные лопасти. В торцовых частях сушилки расположены центральные люки для входа и выхода стружки с газо- воздушной смесью. Топочные газы с t=800900 0С поступают в смесительную камеру, где смешиваются со свежим воздухом, температура при этом снижается до 300450 0С. В эту смесь попадает сырая, измельчённая древесина, стружка пересыпается из отсека в отсек и перемещается вдоль барабана. Под влиянием газо-воздушного потока, высушенная стружка попадает в циклон, где отделяется от газо-воздушной смеси, температура на выходе 170 0С. Производительность сушилки 5900 кг/г.

Требуемое количество сушильных барабанов n, шт., определяем по формуле

(21)

где V>расч.>- требуемый объём сушильного барабана.

(22)

где U - напряжение барабана по влаге, т.е. количество испаряемой влаги в час на 1 м3 объёма барабана, U=3060 кг/м3;

g>вл.>- количество испаряемой влаги на 1 кг высушиваемой

стружки, определяем по формуле

(23)

где W>н> ,W>к >- соответственно начальная и конечная влажность, %.

Принимаем 2 барабана Прогресс.



5.7 Сортировка древесных частиц



Для сортировки древесных частиц применяем механические сортировки марки ДРС-2, одноступенчатый пневматический сепаратор Келлер для наружных слоёв и двухступенчатый пневматический сепаратор ДПС-1для внутреннего слоя

Требуемое количество сепараторов ДПС-1 n, шт., определяем по формуле (19)

Принимаем 1 пневматический сепаратор ДПС-1.

Требуемое количество сепараторов Келлерn, шт, определяем по формуле (19)

Принимаем 1 пневматический сепаратор Келлер.

Требуемое количество механических сортировок ДРС-2 n,шт, определяем по формуле (19)

Принимаем 1 механическую сортировку ДРС-2.



5.8 Повторное измельчение стружки



Для измельчения стружки по длине и ширине наиболее распространены молотковые и лопастные дробилки, которые работают по принципу удара.

Принимаем зубчатовинтовую дробилку ДМ-8.

Требуемое количество дробилок n, шт., определяем по формуле

(24)

где >стр>- толщина стружки, мм.

Принимаем 1 дробилку ДМ-8.



5.9 Приготовление рабочих растворов смолы,

отвердителя и связующего

5.9.1 Приготовление рабочего раствора смолы



Смола КФ-МТ-15 после изготовления имеет высокую концентрацию (661%) и относительно высокую вязкость (до 50с. по ВЗ-4).вязкость должна быть не более 35с., поэтому вязкость снижают следующими способами:

  1. Разбавлением водой, т.е. снижение концентрации до 5266 %.

  2. Подогревом смолы.

Первый способ имеет преимущественное применение. В ёмкость для смолы при работающей мешалке постепенно добавляют расчётное количество воды температурой 1820 0С.

Количество воды g>в.>, кг, определяется по формуле

(25)

где g>см.>- масса смолы, кг;

К>1>-начальная концентрация смолы, %;

К>2>-заданная концентрация смолы, %.



5.9.2 Приготовление рабочего раствора отвердителя



Ввиду различных условий нагрева наружных и внутренних слоёв стружечных брикетов в период горячего прессования, применяют связующее с разной продолжительностью отверждения: для внутреннего слоя- 30...60с., для наружных слоёв 110...130с. Для внутреннего слоя используют более активный отвердитель, обычно 20 %-ый раствор хлористого аммония. Для наружных слоёв 37 %-ый раствор NH>4>Cl.

Отвердитель готовят следующим образом:

В горячую воду (50-60 0С) загружают отвешенное количество хлористого аммония, нужной концентрации, перемешивают до растворения, после чего, добавляют нашатырь 25 %-ый. Готовый отвердитель должен соответствовать следующим требованиям:

Для наружных

Для внутреннего

Коэффициент рефракции

1,4131,414

1,3711,372

рН среды

9,09,5

5,56,0

Плотность при 200С, кг/м3

10401045

10401045



5.9.3 Приготовление связующего



На 100 м.ч. рабочего раствора смолы рекомендуется добавить 5 м.ч. рабочего раствора отвердителя .

Таблица 7- Характеристика готовых связующих для производства плит

Параметры

Для внутреннего слоя

Для наружных слоёв

Содержание сухих веществ, %

5556

5556

Коэффициент рефракции

1,4481,449

1,4481,449

Вязкость по ВЗ-4, с.

1320

1320

Время желатинизации при 100 0С, с.

3555

110130

Время желатинизации при 20 0С, с.

8

10



5.9.4 Дозирование компонентов, приготовление и

подача связующего в смесители



Смолу из специальной ёмкости подают в небольшую расходную ёмкость с датчиком уровня. После расходной ёмкости смола проходит через рабочий фильтр и далее насосом подаётся к фильтру с манометром, а затем к ДКС-1. Из ёмкости приготовления отвердитель подают в расходную ёмкость, из которой его отбирают насосом и направляют в компенсатор.

Для контроля расхода смолы используют счётчик 2СВЩС-25. Для контроля расхода отвердителя используют поплавковый ротаметр РС-3 с непосредственным измерением.

Расчёт расхода смолы принятой концентрации V>ж.см.>, л/мин, определяем по формуле

(26)

где Р- процент добавления смолы по сухому остатку, %;

К- концентрация расхода связующего, %;

>см.>- плотность смолы, кг/м3;

g>w>- расход стружки, кг.

Примем установку ДКС-2, количество этих установок n, шт., определяем по формуле

(27)

Принимаем 2 установки ДКС-2.



  1. Смешивание древесных частиц со связующим



Принимаем смесители ДСМ-7.

Требуемое количество смесителей n, шт., определяем по формуле (27). При расчёте часовой расход осмоленной стружки данной влажности принимаем из таблицы 7 До формирующей машины  из последних колонок.

Принимаем 2 смесителя ДСМ-7.

Выполняют двухступенчатое дозирование сначала по массе, потом по объёму. Объёмное дозирование осуществляют дозаторами- питателями непрерывного действия. Погрешность объёмного дозирования 2050 % и поэтому не может быть рекомендовано.

На предприятии с отечественным оборудованием, для дозирования стружки используют ковшовые весы ОДК4-20017, которые устанавливаются после вертикальных бункеров ДБОС-60. Так как в смеситель стружка должна поступать непрерывно и равномерно потоком, то перед смесителем устанавливают выравнивающий бункер- питатель. Получается двухступенчатое дозирование- первоначально по массе на ковшовых весах, а затем по объёму в бункере-питателе.



  1. Формирование стружечного ковра



Определяем ритм главного конвейера R>к>, с.,по формуле

(28)

где >ц>- продолжительность прессования, мин;

  1. число рабочих промежутков в прессе;

Скорость формирующего конвейёра , м/мин, по формуле

, (29)

где t>к>- шаг между упорами главного конвейера, м;

Производительность формирующей машины (расход осмоленной стружки) П>ф.м.>, кг/мин, определяем по формуле

(30)

где >сл.>- заданная плотность слоя, кг/м3;

>сл.>- толщина формируемого слоя, мм;

W>осм.стр>- влажность осмоленной стружки, %;

R>к>- ритм главного конвейера, с;

Загрузку формирующей машины определяем по формуле

, (31)

где П>ф.м>- производительность формирующей машины, кг/мин,

(по технической характеристике /1/).

Для наружных слоёв

Для внутреннего слоя

Принимаем 4 формирующих машины.





5.12 Предварительная подпрессовка и контроль массы

стружечных пакетов



Для обеспечения непрерывного процесса работы главного конвейера необходимо, чтобы цикл работы пресса предварительной подпрессовки был на 2-3 секунды короче ритма работы главного конвейера.

Производительность пресса Д4046 П>пр>, м3/ч, определяем по формуле

(32)

где u- скорость формирующего конвейера, м/мин;

b>пл>- ширина обрезной плиты, м;

>пл>- толщина не шлифованной плиты, м;

К>и.к>- коэффициент использования главного конвейера.

Загрузка пресса определяется по формуле

, (33)

где Q>пл>- часовая выработка чистообрезных плит, м3/ч;

Для получения плит со стабильными показателями физико- механических свойств важно обеспечить одинаковую насыпку осмоленной стружки.

Для контроля массы сформированных пакетов предусмотрены контрольные весы марки ДВ-3.

Массу влажного стружечного пакета g>п>, кг, определяем по формуле

, (34)

где B>п >,L>п>- соответственно ширина и длина формируемых паке-

тов, м;

W>п>- влажность пакета, %;

W>пл>- влажность готовых плит, %.

Влажность пакета W>n>, %, определяем по формуле

(35)

где i- отношение массы наружных слоёв к массе внутреннего,

i=0,8;

W>вн> и W>н>- влажность осмоленных древесных частиц, соотв.

внутреннего и наружных слоёв.

Влажность осмоленных древесных частиц W>осм>, %, определяем по формуле

(36)

где К- сухой остаток связующего, % (табл.3 /1/);

W>стр.>- влажность стружки, поступающей в смеситель, %.

По формуле (35) определяем влажность пакета

По формуле (34) определяем массу влажного стружечного пакета



  1. Охлаждение, кондиционирование и выдержка плит



После выдержки в прессе горячего прессования, в плитах имеют место значительные градиенты температуры, влажности и степени поликонденсации связующего. Это служит причиной образования внутренних напряжений в плитах, которые с течением времени выравниваются. Поэтому после выгрузки из пресса, плиты необходимо кондиционировать. Для кондиционирования используем веерный охладитель.

Работа веерного охладителя сблокирована с работой пресса горячего прессования, т.е. он должен пропускать все плиты, выходящие из пресса.

Число этих плит m, шт/ч, определяем по формуле

, (37)

где n- число рабочих промежутков пресса;

К>и.к>- коэффициент использования главного конвейера;

>ц>- продолжительность цикла прессования, мин.

После охлаждения плиты укладывают в плотные стопы высотой 400 мл. Для этого применяют штабелеукладчики ДШ-1.



  1. Форматная обрезка и шлифование



Для обрезки плит используем станок ДЦ-8.

Производительность станка П, м3/ч, определяем по формуле

, (38)

где u- скорость подачи, м/мин;

>пл> и b>пл>- соответственно толщина и ширина обрабатываемых

плит, мм;

К>1>- коэффициент использования станка, К>1>=0,9;

К>2>- коэффициент использования рабочего времени, К>2>=0,95.

Примем 1 обрезной станок .

Загрузку станка проверяем по формуле (33)

Для шлифования плит применяем линию шлифования ДЛШ-50, производительностью 50 тыс. м3/год.

Производительность шлифовальной линии П>л>, м3/ч, линии определяем по формуле (38)

Загрузку линии определяем по формуле (33)

Примем 1 шлифовальную линию.



  1. Промежуточная выдержка и хранение плит на складе



От линии шлифования и сортировки пачки плит высотой до 600 мм перевозят автопогрузчиками на склад, где укладывают в штабели высотой до 4,5 метров.

Площадь для выдержки или хранения плит F>пак>, м2, определяется по формуле

, (39)

где l>пл> и b>пл>- соответственно длина и ширина плит, м;

Объём 1 пакета V>пак>, м3, высотой 400 мм, определяем по формуле

(40)

Число пакетов n, шт., укладываемых в 1 штабель высотой не более 4,5 м с учётом прокладок толщиной 100 мм между пакетами равно

Объём плит в 1 штабеле V>шт>, м3, определяем по формуле

(41)

Число штабелей для укладки суточного объёма производства плит n>шт.с>, шт, определяем по формуле> с>

(42)

где Q>сут>- объём производства плит за одни сутки.

Число штабелей для укладки 7-ми суточного объёма производства плит n>шт>, шт., составит

Площадь склада хранения плит S, м2,определяем исходя из количества штабелей на 7-ми суточный запас плюс проезды и проходы, площадь которых можно принять равной площади, занятой штабелями, по формуле

(43)

где F>пак>- площадь одного штабеля.





















  1. Сводная ведомость основного технологического

оборудования



Таблица 8- Сводная ведомость основного технологического

оборудования

Наименование оборудования (операции)

Марка

Принятое количество

Коэфф. загрузки

Установленная мощн.

нар.

вн.

нар.

вн.

ед.

всего

1.Измельчение

древесины в стружку

ДС-6

2

0,77

409

2. Измельчение щепы в стружку

ДС-7

2

0,59

416

3.Сортировка щепы

СЩ-1

1

0,69

33,6

4.Буферное хранение

щепы

ДБО-150

1

0,26

7

5.Буферное хранение

сырой стружки

ДБО-60

1

1

0,77

17,4

6.Буферное хранение

сухой стружки

ДБОС-

60

1

1

0,8

0,72

21

17

7.Зубчато-ситовые

мельницы

ДМ-8

1

0,63

140

8.Сушильный барабан

Прог- ресс

1

1

0,99

57

9.Сортировка древесных частиц механическая

ДРС-2

1

0,51

5,5

10.Сортировка древесных частиц пневматическая

ДПС-1

1

0,48

5,3

11.Сортировка древесных частиц пневматическая

Келлер

1

0,64

6





Продолжение таблицы 8- Сводная ведомость технологического

оборудования

12.Смесители

ДСМ-7

1

1

0,64

0,65

43,5

47,3

13.Дозирование и

подача связующего

ДКС-2

1

1

0,4

0,29

2,53

1,65

14.Формирующие

машина

ДФ-6

2

2

0,63

0,95

7,8

9,4

15.Предварительная

подпрессовка

Д4046

1

0,69

16.Горячее прессование

Д4744

1

17.Охлаждение

веерный

охладит.

1

4,2

18.Форматно-обрезной

станок

ДЦ-8

1

0,7

26,1

19.Шлифование

ДЛШ-8

1

0,52

343

20. Разделка длиномерного сырья по длине и толщине

ДЦ-10

1

0,16

141,6



































6 Описания технологического процесса



  1. Подготовка сырья и изготовление стружки



Стружку для наружных слоёв изготавливают из сырья для технологической переработки карандашей и другого кругломерного сырья, опилок и стружки- отходов от деревообрабатывающих станков.

Для изготовления стружки внутреннего слоя, кроме того, используют щепу, получаемую измельчением неокоренных кусковых отходов (горбыли, рейки, обрезки) и шпон- рванина фанерного производства.

Кругломерное сырьё со склада башенным или козловым краном, оснащённым грейферным захватом, подаётся пучками на разобщители, которые поштучно выдают чураки на станок ДЦ-10. Предварительно всё сырьё по ленточному конвейеру должно пройти через металлоискатель.

От станка ДЦ-10 мерные отрезки ленточным конвейером направляются на конвейеры- накопители перед стружечными станками с ножевым валом ДС-6. Распределение чураков на конвейере- накопители осуществляется автоматическими сбрасывателями.

От стружечных станков ДС-6 стружка возвращается скребковыми конвейерами или пневмотранспортными установками, направляется в бункера сырой стружки ДБО-60, устанавливаемые, как правило, в главном корпусе перед сушильными барабанами.

Кусковые отходы лесопиления измельчаются в щепу на барабанной рубительной машине. От неё щепа щепа поступает на сортировку СЩ-1, где производится отделение крупных и мелких частиц. Крупная щепа и сколы, не прошедшие через верхнее сито , направляются на дополнительное измельчение на рубительную машину и возвращаются на сортировку. Мелкие частицы щепы, прошедшие через нижнее сито (D=6мм), направляются на зубчато- ситовую мельницу ДМ-8 для дополнительного измельчения в микростружку или на сжигание.

При содержании в мелких частицах щепы большого количества коры, гнили или минеральных примесей, они направляются либо в неиспользуемые отходы, либо на сжигание в котельную.

Кондиционная щепа от сортировки направляется в вертикальные бункера ДБО. Мелкая фракция используется без дополнительной обработки для внутреннего слоя, сход с нижнего сита после дополнительного измельчения в мельницах ДМ-8 для наружных слоёв плит.

Подготовленные таким образом древесные частицы направляются в соответствующие бункера ДБОС-60 (для внутреннего или наружных слоёв) перед сушильными барабанами.



  1. Сушка и сортировка стружки



Сырая стружка для наружных слоёв с влажностью 80 % подаётся из бункеров в сушильные агрегаты, где высушиваются в потоке топочных газов, получаемых от сжигания мазута или природного газа. Температура агента сушки на входе в сушильный барабан равно 300 0С. Стружка для наружных слоёв высушивается до 4 % влажности, а для внутренних до 2 %.

Сортировка древесных частиц для внутреннего слоя производится только в один этап на двухступенчатом пневматическом сепараторе ДПС-1.

А для наружных слоёв последовательно в 2 этапа: сначала по ширине на механическом сепараторе ДРС-2, затем по толщине на одноступенчатом пневматическом сепараторе марки Келлер. На механическом сепараторе отделяются мелкие древесные частицы (микростружка), пригодные для формирования наружных слоёв ДСтП, и направляются в бункер для наружного слоя. В пневматическом сепараторе отделяется кондиционная стружка для внутреннего слоя.



  1. Смешивание древесных частиц со связующим



Древесные частицы для наружных и внутреннего слоёв смешиваются со связующим раздельно в высокооборотных смесителях ДСМ-5. Перед поступлением в смеситель древесные частицы дозируют по массе весами ВК-250. Затем они направляются в выравнивающий бункер- питатель, с помощью которого обеспечивается равномерное объёмное дозирование древесных частиц в смеситель.

Дозирование компонентов (смола и отвердитель) связуюшего осуществляется с помощью весов типа НД и подачи в смесители с помощью клееприготовительных установок ДКС-1, установленных рядом со смесителями.

Осмоленная стружка каждого потока раздельно транспортируется на линию распределения стружки по формирующим машинам.







6.4 Формирование стружечного ковра, предварительная

подпрессовка стружечных пакетов, горячее прессование

и охлаждение плит



Стружечный ковёр формируется послойно формашинами ДФ-6 на формирующем конвейере .



Сформированный стружечный ковёр поступает в пресс предварительной подпрессовки Д4046 , чтобы придать пакетам транспортную прочность и обеспечить свободную загрузку в пресс горячего прессования.

После предварительной подпрессовки ковёр распиливается поперечной пилой на брикеты. Стружка в результате пиления попадает в приёмник и скребковыми конвейерами подаётся в вертикальный бункер сырой стружки перед сушильным агрегатом для внутреннего слоя.

Полученные стружечные брикеты, по ускоренному конвейеру поступают на контрольные весы ДВ-3 для контроля массы стружечного брикета. Некондиционные брикеты при поступлении на качающийся конвейер направляются в игольчатые вальцы, где происходит их дробление. Полученная осмоленная стружка поступает в бункер сырой стружки для внутреннего слоя. Кондиционные стружечные брикеты поступают на загрузочный конвейер и далее в этажерку- накопитель.

С помощью загрузочной этажерки брикеты загружают в пресс Д4744 . Отпрессованные плиты поступают в веерный охладитель , где охлаждаются до t50 0C. С помощью траверсных тележек, пакеты доставляются к штабелеразгрузчику ДРШ , который отправляет плиты на обрезной станок ДЦ-8 . Отходы от обрезки измельчаются и попадают в бункер сухой стружки для внутреннего слоя. По роликовому конвейеру плиты поступают на линию шлифования ДЛШ-100. Отшлифованные плиты поступают на линию сортировки плит.

Отсортированные плиты подаются к линии раскроя плит на заготовки или на склад готовой продукции.













Список используемых источников



  1. Лукаш А.А.Технология и оборудование древесных плит и пластиков. Методические указания по выполнению курсового и дипломного проектов для студентов специальности 260200 «Технология деревообработки».

  2. Отлев И.А., Штейнберг Ц.Б. Справочник по древесностружечным плитам.- М. : Лесн.пром-ть, 1983.-240 с.

  3. Баженов В.А., Карасев Е.И., Мерсов Е.Д. Технология и оборудование производства древесных плит и пластиков. – М.: Экология, 1992, - 416 с.

  4. ГОСТ 10632-89. Плиты древесностружечные; Введ. 01.01.90. до 01.01.95. – М.: Изд-во стандартов, 1989.-13с.