Технология механической обработки древесины.

Введение
1 Характеристика изготовляемой продукции
2 Характеристика исходного сырья и клеевых материалов
3 Обоснование схемы изготовления сухого шпона
4 Установление производственной программы цеха по изготовлению фанеры
5 Определение расхода шпона и сырья, необходимого для выполнения производственной программы. Баланс сырья
6 Расчет количества клеевых материалов, необходимых для выполнения производственной программы цеха
7 Определение показателей технологичности цеха
Выводы
Список использованной литературы

Баланс сырья [9].Количество сырого шпона, м3, рассчитывают по формуле:где a5 - суммарные потери шпона на усушку по ширине (аτ - тангенциальная усушка) и толщине (ар - радиальная усушка), %,а5 = аτ + арВеличину радиальной усушки шпона принимаем равной 5 % а тангенциальной устанавливаем по [9]. Ее величину выбирают для диапазона конечной влажности шпона, равной 5-8 %. Для промежуточных толщин шпона его усушку устанавливают методом интерполяции.а5 = 5 + 8 = 13 %Суммарные потери, м3 на усушку шпона по толщине и ширине листов рассчитываются по формуле:Затем необходимо определить потребное количество чураков, шт., по формуле:где - выход шпона из чурака средневзвешенного диаметра, требуемой длины и (или) средневзвешенного сорта, м3; К0 - коэффициент, учитывающий организационные потери древесины на участке лущения чураков. При расчетах принимаемК0 = 0,985.Для определения, необходимо рассмотреть зоны поперечного сечения чурака (рис. 1).причин их образования и способов регулирования объема зон.Рисунок 1 – Зоны поперечного сечения чурака1- зона шпона-рванины; 2 –зона длинных кусков; 3 – зона форматного шпона; 4 – зона карандашаЗона шпона-рванины, из которой при лущении чурака получают кусковой шпон неопределенных размеров. Размер этой зоны зависит от сбежистостичурака. формы его сечения, искривленности продольной оси и составляет 21-23 % объема чурака.Зона длинных кусков, из которой получают шпон, длина кусков которого равна длине чурака, а ширина меньше длины окружности чурака. Размер этой зоны зависит от точности базирования чурака и составляет 4-5 % объема последнего.Зона форматного шпона, из которой получают непрерывную ленту шпона шириной, равной длине чурака. а длиной, определяемой диаметром перерабатываемого чурака и толщиной шпона. Объем заключенной в этой зоне древесины 60 -63% объема чурака.Зона карандаша, который неизбежно остается после лущения чурака. Размер этой зоны зависит от типа шпинделей, диаметра кулачков, сорта сырья, диаметра чурака и его длины и составляет 11-13 % объема чурака. При использовании ограничителей прогиба чурака в конце лущения диаметр остающихся карандашей от станков легкого типа составляет 50-55 мм.среднего 70-100 мм и тяжелого - до 220 мм [9].Выход делового шпона из чурака и объемы остальных зон, образующихся при его лущении, устанавливают по формулам, приведенным в таблице 18.Таблица 18 – Формулы для определения объема зон, образующихся при лущении одного чуракаНаименование показателяОбозначение показателяФормула для расчета1 Объем длинных кусков, получаемых из одного чурака, м3Vдк2 Объем форматного шпона, получаемого из одного чурака при разлушивании на станках с телескопическими шпинделями, м3Vфш3 Объем делового шпона, получаемого из одного чурака, м3Vш4 Объем карандаша из одного чурака, м3Vк5 Объем шпона-рванины из одного чурака, м3Vр6 Средневзвешенный объем длинных кусков, м3V’дк7 Средневзвешенный объем форматного шпона, м3V’фш8 Средневзвешенный объем делового шпона, м3V’ш9 Средневзвешенный объем карандаша, м3Vк10 Средневзвешенный объем шпона-рванины, м3V’р11 Расход сырья на 1 м3сырого шпона, м3RcВ таблице использованы следующие параметры: l - длина чурака, м; устанавливается по формату фанеры; dч диаметр чурака в верхнем отрубе, м; dк – диаметр карандаша, м [9].Диаметр карандаша, м, из сырья 1-го сорта устанавливают по формуле:из сырья 2-го сорта:где do-диаметр кулачков, м; Kв -эмпирический коэффициентвыхода, представляющий собой отношение dх/dч, где dч – диаметр чурака в верхнем отрубе, а dх – диаметр цилиндра, имеющего длину l, равную длине листа сырого шпона и объем, равный объему всего делового шпона, получаемого из одного чурака без долущивания, плюс объем карандаша.Значение Kврассчитывают по формуле:где – табличное значение коэффициента выхода делового шпона для березовых чураков длиной 1,6 м[9]; Кдл - поправочный коэффициент на длинучурака; Кп - поправочный коэффициент на породу древесины.Кл — коэффициент выхода форматных листов шпона из чурака рассчитывается по формуле:где- табличное значение коэффициента выхода форматных листа шпона для березовых чураков длиной 1,6 м[9].При длинечурака 1,3 и2,54 м табличные значения коэффициентовделят на 0,965 и 1,160 соответственно и только после этого выполняют расчеты.В случае использования в качестве фанерного сырья осиныследует ввести поправочный коэффициент на породу вразмере 1,12.Vч - объем чурака, м3. выбирают по [9]; Р1; Р2; - процентное соотношение сортов сырья или диаметров в общем его объеме. Коэффициент выхода делового шпона длячураков длиной 2,54 м для:1 сорта:2 сорта:Коэффициент выхода делового шпона для чураков длиной 1,3 м для:1 сорта:2 сорта:Коэффициент выхода форматных листов шпонадля чураков длиной 2,54 мдля:1 сорта:2 сорта:Коэффициент выхода форматных листов шпонадля чураков длиной 1,3 м для:1 сорта:2 сорта:Диаметр карандаша, м, из сырья 1-го сорта:из сырья 2-го сорта:Объем длинных кусков, получаемых из одного чурака, м3для чураков длиной 2,54 м для:1 сорта2 сортаОбъем длинных кусков, получаемых из одного чурака, м3для чураков длиной 1,3 м для:1 сорта2 сортаОбъем форматного шпона, получаемого из одного чурака при разлушивании на станках с телескопическими шпинделями, м3для чураков длиной 2,54 м для:1 сорта2 сортаОбъем форматного шпона, получаемого из одного чурака при разлушивании на станках с телескопическими шпинделями, м3для чураков длиной 1,3 м для:1 сорта2 сортаОбъем делового шпона, получаемого из одного чурака, м3для чураков длиной 2,54 м для:1 сорта:2 сорта:Объем делового шпона, получаемого из одного чурака, м3для чураков длиной 1,3 м для:1 сорта:2 сорта:Объем карандаша из одного чурака, м3для чураков длиной 2,54 мдля:1 сорта:2 сорта:Объем карандаша из одного чурака, м3для чураков длиной 1,3 м для:1 сорта:2 сорта:Объем шпона-рванины из одного чурака, м3для чураков длиной 2,54 мдля:1 сорта:2 сорта:Объем шпона-рванины из одного чурака, м3для чураков длиной 1,3 м для:1 сорта:2 сорта:Средневзвешенный объем длинных кусков, м3для чураков длиной 2,54 м:Средневзвешенный объем длинных кусков, м3для чураков длиной 1,3 м:Средневзвешенный объем форматного шпона, м3для чураков длиной 2,54 м:Средневзвешенный объем форматного шпона, м3для чураков длиной 1,3 м:Средневзвешенный объем делового шпона, м3для чураков длиной 2,54 м:Средневзвешенный объем делового шпона, м3для чураков длиной 1,3 м:Средневзвешенный объем карандаша, м3для чураков длиной 2,54 м:Средневзвешенный объем карандаша, м3для чураков длиной 1,3 м:Средневзвешенный объем шпона-рванины, м3для чураков длиной 2,54 м:Средневзвешенный объем шпона-рванины, м3для чураков длиной 1,3 м:Расход сырья на 1 м3сырого шпона, м3для чураков длиной 2,54 мдля:1 сорта:2 сорта:Расход сырья на 1 м3сырого шпона, м3для чураков длиной 1,3 мдля:1 сорта:2 сорта:Средневзвешенныйрасход сырья на 1 м3сырого шпона, м3 для чураков длиной 2,54 м:Средневзвешенныйрасход сырья на 1 м3сырого шпона, м3для чураков длиной 1,3 м:Результаты расчетов объема зон, образующихся при лущении одного чурака, представляют в таблице19.Таблица 19 – Объемы зон при лущении чурака одного диаметра, разной длины и сортаДлина чурака, мДиаметр чурака, мНаименование показателяЗначение показателя при сорте сырья, м3Средневзвешенное значение показателя с учетом сорта сырья, м31-й сорт2-й сорт2,540,24Объем длинных кусковОбъем форматного шпонаОбъем делового шпонаОбъем карандашаОбъем шпона-рваниныРасход сырья на 1 м3 сырого шпона1,30,24Объем длинных кусковОбъем форматного шпонаОбъем делового шпонаОбъем карандашаОбъем шпона-рваниныРасход сырья на 1 м3 сырого шпонаДалее по рассчитанным значениям Q5 и Vш определяют количество чураков соответствующей длины, диаметра н средневзвешенного сорта,необходимых для изготовления шпона требуемого формата.Затем определяют объем этих чураков по формуле:Количество отходов на карандаши и шпон-рванину, м3 рассчитывают соответственно по формулам: Величины рассчитанных показателей записывают в таблицу 17. Правильность расчетов подтверждают достижением равенства:С учетом коэффициента К0 равенство верно. Количество сырья в кряжах, м3 рассчитывается по формуле:где - величина отходов при разделке кряжей %. принимается равной 1-3 %.Объем отходов, образующихся при разделке кряжей начураки, м3 определяется по формуле:Далее определяют, м3/м3:- расход сырья на 1 м3 обрезной фанеры:- расход сухого шпона на 1 м3 обрезной фанеры:- расход сырого шпона на 1 м3 сухого шпона:- расход сырья на 1 м3 сырого шпона:Расчеты могут быть признаны правильными, если достигнуто выполнение равенства:На основании приведенных расчетов и сведений, представленных в таблицах 16 и 17 составляют баланс сырья и представляют его в таблице 20.После составления баланса сырья делается анализ использования древесины, указываются возможные пути увеличения выхода готовой продукции, в т.ч. за счет уменьшения безвозвратных потерь, намечаются возможные пути использования отходов [9].Таблица 20 – Баланс сырьяНаименование показателяОбозначениеВ смену, м3В % к объему сырьяПримечаниеКоличество, вырабатываемого сырья, м3Q7100Табл. 17, гр. 12Количество, выпускаемой фанеры, м3Q126,2Табл. 16, гр. 6Количество отходов, м3:- на карандашиq68,43Табл. 17, гр. 7- на шпон-рванинуq'651,49Табл. 17, гр. 8- при ребросклеивании и и починкеq43Табл. 16, гр. 16 и 17- при обрезкеq28,8Табл. 16, гр. 10 и 11Потери, м3:- на усушку шпонаq513Табл. 17, гр. 4 и 5- на упрессовку шпонаq319,599,45Табл. 16, гр. 13 и 14Удельный вес древесных отходов в фанерном производстве превышает 50%. Использование этих отходов происходит далеко не самым оптимальным образом. Основная масса используется на топливо, ачасть просто вывозится в отвалы.Вторичное сырье фанерного производства классифицируется по следующим признакам:- по структуре - крупномерные, кусковые, мягкие;- по наличию коры - из окоренного или неокоренного сырья;- по породному составу - хвойные, твердолиственные, мягколиственные исмешанного состава;- по влажности - влажные (более 12%) и сухие.Наиболее предпочтительные размерно - качественные характеристики с точки зрения использования имеют крупномерные отходы, которые сохраняют все свойства природной древесины и основные размеры сырья. Наибольший интереспредставляют карандаши и отструги, не имеющие коры.Кусковые отходы отличаются большим видовым разнообразием и неопределенностью размеров. Они могут содержать кору до 35 % либо отвержденную смолу (до 15%) в обрезках фанеры. Преимущества этих отходов - в стабильноститолщины, в сравнительно большой длине. Шпон-рванина, кроме того, представляет наиболее здоровую периферийную часть ствола.Ценность мягких отходов - в том, что их можно использовать без доизмельчения, а иногда и без сушки (древесная пыль, опилки при обрезке фанеры).Наиболее специфическим вторичным сырьем является кора. Она содержит не только кору и луб, но и до 3-4% древесины периферийной части ствола. При этом кора имеет и особые химические свойства, различные у разных пород древесины.Общие ресурсы отходов в фанерной и спичечной промышленности потенциально составляют 56,6% перерабатываемого сырья, из них крупномерные примерно 32%, кусковые 60% и мягкие 8%. Отходы окорки не входят в баланс древесины, их объем оценивается примерно в 12,5% общего объема сырья.Как видно из таблицы 20 основным отходом данного производства является шпон-рванина.Существует несколько способов утилизации отходов производства фанеры:- изготовлениедревесно-стружечных плит (ДСП). Отходы очищаются от коры, опилок и пыли, измельчаются и сушатся, после чего смешиваются с клеем и в процессе нагревания прессуются в плиты. При этом не решается вопрос утилизации древесной пыли и коры.- использование отходовпроизводства фанерыв качестве топливного материала. Современные технологии позволяют использовать отходы (в том числе древесную пыль) в виде топлива. Энергия, получаемая в процессе сгорания отходов, расходуется на сушкушпона, прессовку и другие процессы производства фанеры, что позволяет экономить другие виды топлива.- изготовление топливных брикетов. Отходы фанерного производства прессуются в плиты без добавления связующих смесей, в результате чего получается экологически чистый топливный материал. Количество энергии, выделяемое при сгорании топливных брикетов, сопоставимо с теплотворной энергией бурого угля. Поэтому топливные брикеты могут использоваться как для частных, так и для производственных нужд.- производство технологических топливных гранул – пеллет. Как и топливные брикеты, пеллеты могут использоваться в промышленном масштабе (на ТЭЦ, в заводских котельных и т.д.) и для частных нужд (отопление жилых домов). Производство пеллет позволяет утилизировать отходы и лиственных, и хвойных пород.- производство органо-минеральных удобрений. Удобрения, полученные на основе отходов фанерного производства, позволяют повысить урожайность многих сельскохозяйственных культур, а также улучшить агрономические свойства почвы;- переработка отходов в технологическую и упаковочную стружку- Переработка отходов в пилопродукцию и товары народного потребления. Из крупномерных отходов на фанерных предприятиях можно вырабатывать свыше 30 различных видов пилопродукции. В наибольшем объеме вырабатывают штакетник, тарную дощечку, черновые мебельные заготовки, брусковые детали различного назначения а также штукатурную дрань, черенки для лопат, инструментальные ручки, толкушки и т.п. Из отходов на эту продукцию в основном используют карандаши, отструги и горбыли;- переработка отходов в форматный шпон и заполнитель комбинированных материалов. Для более полного использования кускового шпона созданы технологии и оборудование для сращивания узкого и короткомерного шпона в форматный лущеный шпон.Обрезки шпона и фанеры могут быть эффективно использованы для изготовления заполнителя комбинированных материалов - реечных, ячеисто-решетчатых и ячеисто-сотовых строительных и мебельных щитов, а также ребровой фанеры.- опилки,образующиеся при разделке фанерного сырья и форматной обрезке фанеры.можно применять во внутреннем слое древесностружечных плит в объеме до 50% без потери прочности и снижения других показателей ДСтП.- Кора может использоваться во внутреннем слое трех - и пятислойных стружечных плит.6 Расчет количества клеевых материалов, необходимых для выполнения производственной программы цехаДля изготовления фанеры, в соответствии с установленной программой, определяют производственный расход клея в кг на м3 учитывающей все возможные потери клея, как при его изготовлении, так и при использовании.Потребное количество жидкого клея, необходимое на 1 м3 фанеры определяется по формуле:где - технологическая норма расхода, г/м2; К -слойность фанеры; Sф - толщина фанеры, мм; К0 - коэффициент, учитывающий потери клея при обрезке материала,К0= Fн/ F0; Fн - площадь листа склеиваемого материала до его обрезки, м2;F0 - площадь листа фанеры после обрезки м2; Kп– коэффициент, учитывающий потери клея при его изготовлении и последующем использовании, Kп= 1,03-1,05[9].Расчет клея на производственную программу цеха осуществляют по формуле, кг:Количество компонентов клея на программу определяют по формуле:где - количество i компонента клея в его составе; - суммарное количество i компонентов клея в его составе.Для склеивания листов шпона принимаем состав 1 (табл. 13).Количество смолы КФ-ЕС(Ф):Количество лигносульфонататехнического:Количество аммиака водного (25 %):Количество альбумина:Количество хлористого аммония:7 Определение показателей технологичности цехаПеречень показателей технологичности цеха фанеры представлен в таблице 21.Таблица 21 – Показатели технологичности цеха фанерыНаименование показателяЗначение показателяВид продукциифанераМарка продукцииФКПорода древесиныосинаКоличество выпускаемой продукции, м3/см, при ее геометрических размерах, мм: L×B×S 2440×1220×4171,2Количество перерабатываемого сырья, м3/см, при длине, мм: l = 2540l = 1300499,31154,06Расход сырья, м3/м3: - на 1 м3 фанеры - на 1 м3 сырого шпона, при длине чурака, ммl = 2540l = 1300Расход сырого шпона на 1 м3 сухого, м3/м3, при формате шпона: F1 = L1×B1 2440×1220F2 = L2×B21220×24400,7880,394Расход сухого шпона на 1 м3 фанеры, м3/м3:Расход клея, кг/м3Расход компонентов клея на программу, кг:- смола марки КФ-ЕС(Ф)- лигносульфонат технический- аммиак водный (25 %)- альбумин- хлористый аммоний84,8Выводы- выход готовой продукции составляет 26,2 % из сырья;- основные потери сырья, как видно из таблицы20, приходится на шпон-рванину – 51,49%;- по другим показателям потерь сырья особых отклонений не наблюдается.Для повышения эффективности производства фанеры рекомендуются следующие мероприятия:- повышение сортности сырья, использование сырья только 1-го сорта позволит использовать чураки длиной 1,3 м, что позволит осуществлять схему производства шпона с изготовлением поперечной фанеры форматом 1220×2440 мм, это приведет к снижению расхода сырья на 1 м3 фанеры, устранит необходимость использования лущильных станков других размеров и упростит технологический процесс изготовления сухого лущеного шпона.Список использованной литературыhttp://marketing-i.ru/news/837/ [электронный ресурс].http://www.fdpm.ru/plity/fanera-sostojanie-proizvodstva.htm [электронный ресурс].Волынский В.Н. Технология древесных плит и композитных материалов: Учебно-справочное пособие. – СПб.: Издательство Лань, 2010. – 336 с.Волынский, В.Н. Технология клееных материалов [Текст]: учеб.пособие для вузов / В.Н. Волынский. – 2-е изд., перераб. и доп. – Архангельск: Арханг. гос. техн. ун-т, 2003. – 280 с.ГОСТ 3916.1-96 Фанера общего назначения с наружными слоями из шпона лиственных пород. Технические условия [Текст]/ Межгост. совет по стандартизации, метрологии и сертификации. – Минск, 1997. – 16 с.ГОСТ 9462-88 Лесоматериалы круглые лиственных пород. Технические условия. [Текст] / Издательство стандартов. – Москва, 1988. – 16 с.Справочник по производству фанеры [Текст] / под ред. Н. В. Качалина. – М., 1984. – 430 с.ГОСТ 99-96. Шпон лущенный. Технические условия [Текст] / Межгост. совет по стандартизации, метрологии и сертификации. – Минск, 1997. – 18 с.Технология механической обработки древесины. Технология клееных материалов и плит [Текст] : метод.указ. по изуч. дисц. и выполнению курсового проекта для студ. по спец. 080502 / Санкт-Петербургская государственная лесотехническая академия ; сост. Б. В. Ермолаев, сост. Л. М. Сосна, отв. ред. А. Н. Чубинский. - СПб. : ЛТА, 2006. - 74 с.