Технология клееных материалов и древесных плит: Методические указания к курсовому и дипломному проектированию

Методические указания к курсовому и дипломному проектированию производства древесностружечных плит для студентов специальности 250403-«Технология деревообработки» всех форм обучения

Составители: Дамдинов Ц.Д. Балханова Е.Д. Эрдынеев С.В. Рецензент: Беппле Р.Р.

Подписано в печать 2005 г. Формат 60х841/16. Усл. п.л. 2,79, уч.- изд.л 2,5 Тираж 30 экз. Заказ №269 _________________________________________________

Федеральное агентство по образованию Восточно-Сибирский государственный технологический университет

ТЕХНОЛОГИЯ КЛЕЕНЫХ МАТЕРИАЛОВ И ДРЕВЕСНЫХ ПЛИТ Методические указания к курсовому и дипломному проектированию производства древесностружечных плит для студентов специальности 250403-«Технология деревообработки» всех форм обучения

Составители: Дамдинов Ц.Д. Балханова Е.Д. Эрдынеев С.В.

Издательство ВСГТУ, Улан-Удэ, ул. Ключевская, 40,в Улан-Удэ, 2005

Технология клееных материалов и древесных плит: Методические указания к курсовому и дипломному проектированию производства древесностружечных плит для студентов специальности 250403 «Технология деревообработки».- Улан-Удэ, Издательство ВСГТУ, 2005.-48 с.

Составители: Дамдинов Ц.Д. Балханова Е.Д. Эрдынеев С.В.

Методическое указание предназначено для разработки курсового и дипломного проекта по производству древесностружечных плит для студентов очного и заочного отделения специальности 250403-«Технология деревообработки»

Ключевые слова: древесно-стружечная плита, прессование, формирование ковра, тепловлажностная обработка. Рецензент: Беппле Р.Р.

Восточно-Сибирский государственный технологический университет, 2005

ВВЕДЕНИЕ Технологическая часть курсового и дипломного проектов является основным разделом. Она разрабатывается с учетом современных достижений отечественной и зарубежной науки и техники в области производства древесностружечных плит. Весь технологический процесс проектируется по методу непрерывного потока с применением автоматических линий. При этом одновременно решаются вопросы повышения качества и снижения себестоимости продукции, а также вопросы рационального расходования сырья и материалов. 1. ИСХОДНЫЕ МАТЕРИАЛЫ ДЛЯ ПРОЕКТИРОВАНИЯ 1. Задание на курсовое и дипломное проектирование, выданное студенту руководителем проекта. 2. Государственные стандарты на древесностружечные плиты (ГОСТ 10632-89). 3. Современные экономичные типовые проекты и специальная техническая литература по производству древесностружечных плит (справочники, каталоги, рекламные проспекты и прайсы, журналы: «Деревообрабатывающая промышленность», «Лесной журнал» и др.).

2. СОСТАВ ТЕХНОЛОГИЧЕСКОЙ ЧАСТИ Технологическая часть курсового и дипломного проекта состоит из расчетно-пояснительной записки и графического материала. Содержание расчетно-пояснительной записки: Реферат Введение 1. Характеристика продукции (анализ существующих конструкций плит, характеристика плит, намечаемых к производству заданием по проектированию). 2. Определение производительности пресса по заданной программе цеха. 3. Расчет сырья для выполнения заданной программы. 4. Определение часового расхода стружечно-клеевой смеси, раздельно смолы и древесины и других материалов на основных стадиях производства ДСтП (пооперационный расчет). 5. Разработка технологического процесса производства плит. 6. Подбор необходимого технологического оборудования, приспособлений и инструментов. 7. Расчет количества основного технологического оборудования. 8. Расчет площади складов готовой продукции. 9. Разработка плана цеха. 10. Описание технологического процесса. Графические материалы: 1. Структурная схема технологического процесса. 2. План производственного цеха ДСтП с расположением оборудования. 3. Продольный и поперечный строительно-монтажные разрезы производственного цеха ДСтП.

3. МЕТОДИКА ВЫПОЛНЕНИЯ ТЕХНОЛОГИЧЕСКОЙ ЧАСТИ ПРОЕКТА 3.1 Характеристика продукции В соответствии с заданием по проектированию, на основании действующих государственных стандартов на древесностружечные плиты и специальной технической литературы приводятся подробные сведения о плитах, намеченных заданием к производству. Основные показатели характеристики плит могут быть представлены в виде таблицы №1. Таблица 1. Характеристика производимых ДСтП Наименование показателя Величина показателя *Марка плиты Формат готовых плит, мм - длина - ширина - толщина Конструкция (слойность) плит ** Доля в общей толщине плиты, % - наружных слоев - внутренних слоев Плотность плит, кг/м3 Характер окончательной обработки плит Марка смолы Наименование отвердителя и других специальных добавок в связующее Норма расхода смолы по отношению к массе абсолютно сухой стружки, % Нормы расхода по отнош. к массе смолы, % - отвердителя - специальных добавок Условное обозначение ДСтП*

*Плиты марки П-А первого сорта с мелкоструктурной поверхностью, шлифованные, класса эмиссии формальдегида Е-1, размерами 3500х1750х15 мм обозначают следующим образом: П-А, М, Е-1, 3500 х1750х15, ГОСТ 10632-89. **Доля внутренних и наружных слоев трехслойных и пятислойных плит принимается согласно данным прил. №1. Физико-механические показатели плит, намечаемых к производству заданием, должны быть приняты согласно действующему стандарту на плиты (ГОСТ 10632-89) и приведены в виде таблицы 2. Показатели физико-механических свойств плит для особого назначения, отсутствующие в действующем стандарте, принимаются из справочной литературы. Таблица 2 - Физико-механические показатели выпускаемых плит Наименование показателя Величина показателя Предел прочности, МПа - при статическом изгибе - при растяжении перпендикулярно пласти плиты Разбухание (за 24 часа), % - с гидрофобными добавками - без гидрофобных добавок Показатели, не предусмотренные стандартом 3.2 Определение производительности цеха Производственная мощность цеха по выпуску древесностружечных плит определяется производительностью головного оборудования - горячих прессов, выбранных для изготовления плит. Выбор прессовых установок производится с учетом конструкции плит и объема годовой программы их выпуска и дается в задании на проектирование.

Все остальное производственное оборудование цеха должно быть согласовано с производительностью этих прессов. Производительность прессовой установки зависит от многих факторов: конструкции, пресса, плотности плиты, марки клея и др., но в основном определяется режимом прессования. Особое значение при выборе режима имеет выдержка плит под давлением τвыд – время с момента достижения заданного по режиму давления до момента размыкания плит пресса. При непрерывном прессовании таким основным фактором является скорость движения ковра через пресс. Рекомендуется при выборе режимов прессования руководствоваться исходными данными, приведенными в прил.№2. Выбранный режим прессования должен быть представлен в виде таблицы 3. Для того чтобы определить производительность пресса и цеха необходимо принять режим его работы. При непрерывной работе по скользящему графику может быть принят следующий режим работы цеха. Число дней работы цеха в году определяется по формуле А = К- (х1+х2), (1) где К – количество календарных дней в году; х1 – число праздничных дней в году; х2 – число нерабочих дней, связанных с ремонтом оборудования. Таблица 3 - Режим прессования ДСтП Наименование параметра Принятое значение параметра 1 2 Температура нагрева плит пресса, 0С Удельное давление прессования, МПа Удельная продолжительность прессования плит, τуд, мин/мм Скорость непрерывного прессования, м/мин

х2 определяется по формуле х2 = хк + хп, (2) где хк- число дней на капитальный ремонт оборудования, принимается хк от 11 до 26 дней; хп- число дней на профилактический ремонт оборудования, принимается не более 36 дней. Количество смен работы пресса в году вычисляется по формуле N = m • A, (3) где m- количество смен работы пресса в сутки, m=3; А – количество смен работы цеха в году. Годовой фонд работы пресса в часах вычисляется по формуле Tгод = N • Tсм , (4) где N - количество смен работы пресса в году; Тсм – продолжит-ть рабочей смены в часах, Тсм = 8 час. Производительность многоэтажного пресса периодического действия вычисляется по формулам 5-7. В штуках плит в час Пчас =

60 • К • п

τц

.

(5)

В м3 обрезных шлифованных плит в час Пчас =

В штуках плит в смену Псм =

60 • К • п • S • b • l

τц

60 • К • п • Тсм

τц

.

.

В м3 обрезных шлифованных плит в смену Псм =

60 • К • п • S • b • l • Тсм

τц

.

(8)

.

(9)

В штуках плит в год Пгод =

60 • К • п • Тсм • N

τц

В м3 обрезных шлифованных плит в год Пгод =

60 • К • п • S • b • l • Тсм • N

τц

,

(10)

где К – коэффициент использования рабочего и машинного времени главного конвейера, К=0,85…0,95; n – количество рабочих этажей пресса; S, b, l – толщина, ширина и длина обрезанной шлифованной плиты в м; Тсм – продолжительность рабочей смены в часах, Тсм= 8 час; N – Количество смен работы пресса в году; τц - продолжительность цикла горячего прессования, мин.

(6)

Продолжительность цикла горячего прессования вычисляется по формуле

(7)

τц = τвыд + τвсп , (11) где τвыд – продолжительность прессования плит в прессе под давлением τвсп – продолжительность вспомогательных операций за полный цикл работы многоэтажного пресса (загрузка и вы-

грузка, смыкание и размыкание плит пресса), мин, τвсп от 1,2 до 1,3 мин. Продолжительность загрузки τ1, смыкания плит пресса τ2 и время подъема давления не должны превышать 0,8 мин. Продолжительность размыкания плит пресса составляет от 0,3 до 0,4 мин. Продолжительность прессования плит в прессе под давлением вычисляется по формуле τпр =τуд (S + ∆S),

(12)

где τуд – удельная продолжительность выдержки плит в прессе под давлением, мин/мм (принимается исходя из параметров режима прессования, см. прил. 2); S – толщина шлифованной плиты, мм; ∆S – припуск на шлифование плиты для многоэтажного пресса, мм, ∆S=1,5 мм. Для одноэтажного пресса припуск ∆S=1,0 мм. Производительность одноэтажного пресса рассчитывается по формулам 5-12, но при следующих значениях величин: τвсп – время, затраченное на загрузку пакета в пресс, τвсп от 1,5 до 2 мин.; К =от 0,9 до 0,98; п = 1. Часовая производительность, м3/час, пресса непрерывного действия вычисляется по формуле

Пчас = 60 • К • S • b • Vпр , муле

(13)

где Vпр – скорость прессования, вычисляется по форVпр= l/τвыд , где l- длина зоны прессования, м.

(14)

Время выдержки в прессе τвыд определяется по формуле 12. Длина зоны прессования l и ширина плиты b выбираются из технических характеристик пресса непрерывного действия. По таблице 4 выбирается температура и удельная продолжительность прессования. Сменная и годовая производительность прессов непрерывного действия вычисляется по формулам Псм = 60 • К • S • b • Vпр • Tсм , м3/смену,

(15)

П год = 60 • К • S • b • Vпр • Tсм • N , м3/год ,

(16)

где К- коэффициент использования главного конвейера, К=0,96. Удельное давление прессования Руд определяется в зависимости от удельной продолжительности прессования τуд и плотности плиты в прил. 3. Зная удельное давление прессования Руд в МПа можно определить гидравлическое давление Р г в гидросистеме пресса: 4 Р уд • F Рг = , (17) π • d пл2 • ппл • η где F – площадь прессуемого стружечного пакета, м2; dпл – диаметр плунжера пресса, м; nпл – число рабочих цилиндров; η - КПД гидравлического пресса (изменяется от 0,84 до 0,95) На основании выполненных расчетов и табличных данных строится диаграмма прессования. 3.3 Расчет сырья на заданную программу

Расход древесного сырья q др в плотных м3 на 1 м3 плит вычисляется с учетом потерь древесины при ее исходной влажности, равной 30% и более по формуле qдр =

100 • γ пл • Kп • (100 + Wдр ) (100 + р ) • (100 + Wпл ) • γ дрw

,

В случае, если плиты изготавливаются из различных древесных пород, то средняя плотность древесного сырья вычисляется по формуле

γ др cw =

(18)

где γпл – плотность изготовляемых плит, кг/м3; γдрw – плотность древесного сырья заданной влажности, принимается по прил.7; Wпл –влажность готовой плиты, %, Wпл=7…9%; Wдр –влажность исходного древесного сырья, %; Кп – коэффициент, учитывающий потери древесины при изготовлении древесностружечных плит; Р – норма расхода связующего, %. Коэффициент потерь сырья Кп учитывает потери сырья на отдельных технологических операциях и вычисляется по формуле 19, значения коэффициентов потерь находят в приложениях 4; 5; 6. (19) Кп = Кразд • Ксорт.щ • Кс • Ксуш • Ктр• Кобр •Кшл , Норма расхода абсолютно сухой смолы р, % по отношению к весу абсолютно сухой стружки для однослойных и многослойных плит принимается из таблицы 11, для трехслойных плит определяется по формуле р + рн • i р = рср • в , (20) 1+ i где рср- средняя норма расхода абсолютно сухой смолы, %; рв и рн – нормы расхода абсолютно сухой смолы к весу абсолютно сухой стружки во внутреннем и наружных слоях плиты, %, принимается по прил. 7; i – соотношение весов наружных слоев к внутреннему, i=0,3…0,4.

100 , аi

∑γ

(21)

i

где аi – доля древесины данной породы в общем объеме сырья, %; γi – плотность древесины данной породы с заданной влажностью, кг/м3 (Приложение 7). 3.4 Расход жидкой смолы на 1 м3 готовых плит Расход готовой смолы стандартной концентрации на 1 м готовых плит определяется по формуле qстр.абс.сух • Р • К псм q жсм = , (22) k где q стр абс сух – расход абсолютно сухой стружки на изготовление 1 м3 плит, кг (без учета потерь); Кп см – коэффициент, учитывающий потери смолы в процессе производства и обработки (шлифовании, обрезке) плит, определяется по приложениям 4; 5; k – стандартная концентрация, смолы, %, принимается согласно ТУ и ГОСТов на смолы соответствующих марок (в среднем k=66 %); р - норма расхода абсолютно сухой смолы в % по отношению к весу абсолютно сухой стружки. Расход абсолютно сухой стружки на изготовление 1 м3 плит, кг определяется по формуле 104 • γ пл qстрабссух = . (23) (100 + Wпл ) • (100 + р) 3

Для приготовления рабочего раствора смола разбавляется водой до концентрации 50…54%. Расход воды, кг, для приготовления рабочего раствора смолы на 1 м3 готовых плит определяется по прил. 9, либо по формуле q • (к − k1 ) qвод = жсм , (24) к1 где q ж см- расход жидкой смолы стандартной концентрации на 1 м3 готовых плит, кг, (определяется по формуле 21); k 1- стандартная концентрация смолы, %, k=64…66 %; к – концентрация рабочего раствора смолы, %, к = 50…55 %.

Расход отвердителя, кг, на 1 м3 готовой плиты определяется по формуле q •х (25) qотв = ; жсм отв , 100 где q ж см - расход жидкой смолы стандартной концентрации, кг на 1 м3 готовых плит; q отв – норма расхода отвердителя, %, по отношению к весу смолы стандартной концентрации. Если для приготовления связующего применяется сложный отвердитель (приложение 9), то выбирается рецепт отвердителя, рекомендуемый для данной марки смолы. Производится расчет расхода каждого из компонентов отвердителя, кг, для приготовления раствора отвердителя на 1 м3 готовых плит. Результаты расчета сводятся в таблицу 5. В случае применения простого отвердителя №1 (приложение 10) производится расчет расхода воды для приготовления раствора хлорида аммония 20 %-ой концентрации.

3.5 Расход гидрофобных добавок на 1 м3 готовых плит Потребное количество добавки, кг, (в расчете на основной компонент – парафин) на 1 м3 готовых плит определяется по формуле стр qабссух • хгд qгд = , (26) 100 где х г д – норма расхода парафина, %, по отношению к весу абсолютно сухой стружки, х г д=1,0…1,5%. Если в стружку вводится гидрофобная эмульсия, то необходимо определить расход компонентов на 1 м3 готовых плит, руководствуясь выбранным рецептом. Результаты расчета сводятся в таблицу 4. Таблица 4 - Состав гидрофобной эмульсии Наименование компонентов эмульсии Гидрофобная эмульсия Компоненты: - парафин - ПАВ - вода

Количество ком- Расход компонента, кг, на 1 м3 гопонентов в массовых частях товых плит

100 4 155

В заключении составляется сводная ведомость расхода сырья на 1 м3 готовых плит на заданную программу цеха, которая представляется в виде таблицы 5.

Таблица 5 - Сводная ведомость расхода сырья и материалов Расход сырья Вид сырья и материалов на в в в 1 м3 час смену год Древесное сырье, м3 (ТУ, ГОСТ) Смола жидкая стандартной концентрации, кг (марка, ТУ, ГОСТ) Вода, кг (м3) Отвердитель, кг, в том числе компоненты: Гидрофобная добавка, кг, в том числе компоненты: 3.6. Определение часового расхода сырья по основным стадиям производства плит 3.6.1. Часовой расход абсолютно сухой стружечноклеевой массы, кг, в пересчете на обрезные шлифованные плиты определяется: для однослойных и многослойных плит П • γ • 100 , (27) Qабссух = ц пл 100 + Wпл для трехслойных плит расчет ведется отдельно для внутреннего и наружных слоев:

для наружных слоев П •γ • а н Qабссух = ц пл н , 100 + Wп

(28)

для внутреннего слоя в Qабссух =

Пц • γ пл • ав

, (29) 100 + Wп где П ц –часовая производительность цеха, м3; γ пл – плотность готовой плиты, кг/м3; а н и а в – соответственно, доля наружных и внутренних слоев в общей толщине плиты (приложение 1); Wпл – влажность готовой плиты, %. Изменяется от 5 до 12 %. 3.6.2. Часовой расход абсолютно сухой стружечноклеевой смеси, кг, с учетом потери на шлифование плит определяется по формулам 30-32. Для многослойных и однослойных плит Qч = Qабссух • К шл ,

(30)

где Кш – коэффициент потерь при шлифовании плит (Таблица 9). Для трехслойных плит расчет потерь ведется только для наружных слоев н Qчн = Qабссух • К шл , (31) для внутренних слоев потерь нет, т.е. в Qчв = Qабссух

(32)

3.6.3. Часовой расход абсолютно сухой стружечноклеевой смеси, кг, с учетом потерь при форматной обрезке определяется: для однослойных и многослойных плит Qобр = Qч • К обр

(33)

для трехслойных плит: для наружных слоев Q н обр = Qчн • К н обр ,

(34)

для внутреннего слоя Q в обр = Q в ч • К в обр ,

(35)

где Кобр, Квобр, Кнобр – коэффициенты потерь сырья и смолы при форматной обрезке плит (Приложение 5). Кнобр=1,05 – при поддоном и бесподдоном способе прессования, Кнобр=1,074 –при непрерывном способе прессования. 3.6.4. Часовой расход стружечно-клеевой смеси, кг, проходящей через формирующие машины, с учетом потерь при формировании ковра вычисляется по формулам 36 и 37. Для однослойных и многослойных плит: абсолютно сухой стружечно-клеевой смеси Qков = Qср обр • К ков , стружечно-клеевой смеси заданной влажности Q • (100 + Wков ) W . Qков = ков 100

(36)

(37)

н н В = Qков − Qобр ,

н

Для трехслойных плит абсолютно сухой стружечноклеевой смеси: для наружных слоев Q н ков = Q н обр • К н ков , (38) для внутреннего слоя Q в ков = (Q в обр − В) • К в ков , где Кн ков=Кв ков=1,15 – при поддонном способе;

Кн ков=Кв ков=1,005 – при бесподдонном способе прессования; В - возврат потерь. Для трехслойных плит стружечно-клеевой смеси заданной влажности для наружных слоев Q н ков • (100 + W н ков ) Wн Qков = , (40) 100 для внутреннего слоя Q в ков • (100 + W в ков ) Wв Qков = , (41) 100 где W ков, W в ков, W н ков – заданная влажность стружечно-клеевой смеси, %, для однослойных плит, внутреннего и наружных слоев трехслойных плит. W ков=16…18 %, W в ков = 9…13%, W н ков =16…18%. Возврат потерь В стружечно-клеевой смеси, получаемых при формировании ковра наружных слоев трехслойных плит, кг, вычисляется по формуле

(39)

где: Q мулы 34.

ков

определяется по формуле 38; Q

(42) н обр

из фор-

3.6.5. Часовое количество стружечно-клеевой смеси, выходящей из смесителя, кг, определяется по формулам 4348. Для однослойных и многослойных плит: абсолютно сухой стружечно-клеевой массы Qч = Qсм ,

(43)

стружечно-клеевой массы заданной влажности QчW =

Qч • (100 + Wсм ) . 100

(44)

Влажность стружечно-клеевой смеси, выходящей из смесителя, %, можно определить по формулам 49-51. Для однослойных и многослойных плит

Для трехслойных плит: абсолютно сухой стружечно-клеевой массы для наружных слоев Q н ч = Q н см ,

(45)

для внутренних слоев Q в ч = Q в см ,

В случае использования прессования с «паровым ударом» для трехслойных плит может быть принято Wн см =15…18%, но средняя влажность стружечно-клеевой смеси не должна превышать 15…16%.

(46)

Wков =

Wстр • k + p • (100 − k )

(49) • 100 . k • (100 + p ) Для трехслойных плит вначале расчет ведется раздельно для внутреннего и наружного слоя, затем определяется оптимальное значение влажности всей стружечноклеевой смеси. Для наружных слоев W н стр • k + p н • (100 − k ) • 100 . k • (100 + p н ) Для внутреннего слоя

стружечно-клеевой массы заданной влажности для наружных слоев Q н ч • (100 + W н см ) Q = , 100 для внутренних слоев Wн ч

W н см =

(47)

Q в ч • (100 + W в см ) Q = , (48) 100 где W см, W в см, W н см – заданная влажность стружечно-клеевой смеси, %, для однослойных плит, внутреннего и наружных слоев трехслойных плит. При обычных режимах прессования (без парового удара) W см=16…18 %, Wв см = 9…13%, W н см =16…18%. Wв ч

W

в

см

W в стр • k + pв • (100 − k ) = • 100 , k • (100 + p в )

(50)

(51)

где W стр, W в стр, W н стр – влажность стружки после сушки, %, для однослойных и многослойных плит, внутреннего и наружных слоев трехслойных плит. W стр=2…4%, W в стр= 2…3%, W н стр=3…4%; к – рабочая концентрация раствора смолы, %, к=50…54%;

р, рн, рв - нормы расхода абсолютно сухой смолы для однослойных и многослойных плит, для внутреннего и наружных слоев трехслойных плит (Приложение 8).

3.6.7. Часовое количество стружки, выходящей из сортировочных устройств, кг, определяется по формулам. Для однослойных и многослойных плит: абсолютно сухой стружки

Средневзвешенная влажность стружечно-клеевой смеQсорт = (Qч − Qсвяз ) • К сорт ,

си Wсмоп =

i • Wсмн + Wсмв , 1+ i

(52)

(56)

где К сорт принимается по приложению №4. Стружки заданной влажности после сушки

где i- весовое соотношение стружечно-клеевой смеси наружных слоев к внутреннему, i=0,3…0,4. 3.6.6. Сменное количество абсолютно сухой смолы, кг, в часовом количестве абсолютно сухой стружечно-клеевой смеси выходящей из смесителя определяется по формулам 53-55. Для однослойных и многослойных плит Q •р Qсвяз = ч . (53) 100 + р Для трехслойных плит: для наружных слоев Q н ч • рн н Q связ = , (54) 100 + р н для внутреннего слоя Q в ч • рв Q в связ = , (55) 100 + р в где Q ч, Q нч Q вч – часовой расход абсолютно сухой стружечно-клеевой смеси, выходящей из смесителей, кг; Р, Рн, Рв – норма расхода абсолютно сухой смолы (Приложение 8).

W = Qсорт

Qсорт • (100 + Wстр )

, 100 где: Wстр- влажность стружки от 2 до 4 %.

(57)

Для трехслойных плит абсолютно сухой стружки: для наружных слоев Q н сорт = (Q н ч − Q н связ ) • К сорт ,

(58)

для внутренних слоев Q в сорт = (Q в ч − Q в связ ) • К сорт .

(59)

Стружки заданной влажности после сушки: для наружных слоев Q н сорт • (100 + W н стр ) Wн Qсорт = , 100 для внутренних слоев Q в сорт • (100 + W в стр ) Wв Qсорт = , 100 где Wн стр =4%, Wв стр=2%.

(60)

(61)

3.6.8. Часовое количество стружки, кг, выходящей из сушилки определяется по формулам 62-67: для однослойных и многослойных плит: абсолютно сухой стружки Qсуш = Qсорт • К суш ,

(62)

где: К суш принимается по приложению 4.

Для однослойных и многослойных плит: абсолютно сухой стружки Qстр = Qсуш • К ссм ,

Стружки заданной влажности Qстр =

Qсуш • (100 + Wстр ) 100

(68)

где К с см принимается по приложению 4. .

(63)

Для трехслойных плит абсолютно сухой стружки для наружных слоев Q н суш = Q н сорт • К суш ,

для внутренних слоев Q в суш = Q в сорт • К суш ,

(64) (65)

где К суш принимается по приложению 4. стружка заданной влажности для наружных слоев Q н стр =

для внутренних слоев Q в суш • (100 + W в стр ) Q в стр = . (67) 100 3.6.9. Часовое количество сырой стружки (или щепы), кг, выходящей из стружечных станков или рубительных машин определяется по формулам 68-73.

Q н суш • (100 + W н стр ) , 100

стружки заданной влажности Q • (100 + Wстр ) . QW ст = ст 100 Для трехслойных плит: абсолютно сухой стружки для наружных слоев

(69)

Q н ст = Q н ст • К ссм ,

(70)

для внутренних слоев Q в ст = Q в ст • К ссм ,

(71)

где К с см принимается по приложению 4. (66)

стружка заданной влажности для наружных слоев QWн ст =

Q н ст • (100 + W н стр ) , 100

(72)

для внутренних слоев QWв ст =

Q в ст • (100 + W в стр ) , 100

(73)

где Wн стр, Wв стр – принимается в зависимости от влажности исходного древесного сырья (для отходов деревообработки W=20-40%, для технологической щепы от W=30-80%, для дровяного сырья W=80-100 %). 3.6.10. Часовой расход древесины, м3, для изготовления стружки (или щепы) на стружечных станках или рубительных машинах вычисляется по формулам 74-79. Для однослойных и многослойных плит: абсолютно сухой стружки Qдр =

Qст • К разд

γ драбссух

,

(74)

где К разд принимается по приложению 4; γдрабссух- плотность абсолютно сухой древесины, кг/м3, принимается по приложению №7.

Qдр • (100 + Wдр )

, 100 где Wдр- влажность исходного сырья, %.

Q

н

=

Q н ст • К разд

,

(76)

для внутренних слоев Q в ст • К разд Q в др = .

(77)

др

γ драбссух

γ драбссух

стружка заданной влажности для наружных слоев QWн др =

Q н др • (100 + W н др ) , 100

(78)

для внутренних слоев QWв др =

Q в др • (100 + W в др ) . 100

(79)

Данные о часовом расходе сырья на основных стадиях производства, полученные в результате расчета, сводятся в таблицу 6 и сопоставляются с данными таблицы 5.

стружки заданной влажности QW др =

Для трехслойных плит: абсолютно сухой стружки для наружных слоев

(75)

Таблица 6- Часовой расход сырья по основным стадиям производства плит

2

Стружечно-клеевая масса в готовых обрезанных и шлифованных плитах, кг Стружечно-клеевая масса с учетом потерь на шлифование, кг Стружечно-клеевая Не учитывается масса, проходящая через формирующие машины, с учетом потерь при формировании ковра, кг Стружечно-клеевая Не учитывается масса, выходящая из смесителя, кг Смола абсолютно сухая, кг Стружка, выходящая из сортировочных устройств, кг

5

6

Внутрен-ний слой

4

Наружные слои

3

Однослойные и многослойные плиты

Внутрен-ний слой

1

Наружные слои

Однослойные и многослойные плиты

Стадии производРасход сырья ства и обработки Абсолютно сухого Заданной влажности плит Трехслойные Трехслойплиты ные плиты

2

3

4

5

6

7

7

Не учитывается

То же

Продолжение табл. 6 1 Стружка, выходящая из сушилок, кг Стружка или щепа, выходящая из стружечных станков или рубительных машин, кг Древесина для изготовления стружки или щепы, м3

4 РАЗРАБОТКА ТЕХНОЛОГИЧЕСКОЙ СХЕМЫ ПРОИЗВОДСТВА ДСтП, ПОДБОР И РАСЧЕТ ОСНОВНОГО ТЕХНОЛОГИЧЕСКОГО ОБОРУДОВАНИЯ Существует большое разнообразие технологических схем производства древесностружечных плит. Условно можно разделить способы производства по двум характерным признакам: по конструкции плит (однослойные, многослойные, трехслойные, пятислойные плиты); по способу формирования стружечного ковра и горячего прессования (поддонный и бесподдонный способы прессования, прессование плит на гибких проницаемых поддонах). При изготовлении однослойных и многослойных плит может быть разработано достаточно много схем, отличающихся друг от друга только операцией формирования стружечного ковра и применяемых для этой цели оборудованием. Технологическая схема производства трехслойных ДСтП более сложная, чем предыдущая, так как имеет четкое разделение потоков изготовления стружки для внутреннего и наружных слоев. Для подготовки стружки на каждом из потоков применяется разнотипное оборудование и различ-

ные технологические режимы на отдельных операциях. Для повышения уровня механизации переработки сырья в стружку и снижения ее себестоимости в последнее время используют однопоточную схему изготовления стружки. Крупномерное сырье и кусковые отходы первоначально перерабатываются в рубительных машинах в щепу, которая после сортировки измельчается в стружку на центробежных стружечных станках. Такая схема переработки сырья в стружку приемлема в производстве всех типов плит. Однако при такой технологии необходимо более тщательное сортирование стружки и организуется дополнительный участок доизмельчения крупной стружки на мельницах. Исходя из задания на дипломное (курсовое) проектирование и опираясь на принципиальную схему производства ДСтП, а также данные технологического расчета, разрабатывается технологическая схема производства плит. Выбор оборудования зависит от применяемой технологической схемы, технологической характеристики и загрузки станков или устройств. С техническими характеристиками оборудования, описанием его работы можно познакомиться по специальной литературе [1,2]. Количество единиц оборудования на каждой технологической операции рассчитывается по формуле Q , (80) Пчас К и где Q- часовой расход материала на каждой технологической операции, кг/час; Пч- часовая производительность оборудования, выбирается по техническим характеристикам или рассчитывается по формулам [1,3]; Ки- коэффициент загрузки оборудования, принимается Ки=0,8…0,9. п расчет =

Число единиц оборудования принимается путем округления до ближайшего целого числа. Процент загрузки оборудования вычисляется по формуле З=

п рассчет ппринят

• 100

(81)

Для разделки длинномерного сырья на чураки применяют многопильные станки ДЦ-10М. Для переработки крупномерного сырья в щепу применяются рубительные машины. По виду рабочего органа рубительные машины подразделяются на дисковые и барабанные. В производстве применяются отечественные дисковые рубительные машины марок МРГ-20 Н, МРГ –40, МРНП –10, МРЗ-50 Н, а также зарубежные машины фирм «Раума-Реппола» и «Клёкнер». На современных предприятиях применяются и барабанные рубительные машины марки ДУ-2А для измельчения в щепу отходов лесозаготовок и лесопиления, а также мелких кусковых отходов деревообработки и шпонарванины (в пакетах). Количество рубительнвх машин вычисляется по формуле q , (82) п рубит = Пч • γ щ • К и где q - часовой расход материала до измельчения, кг/час; Пч – часовая производительность выбранного оборудования, м3/ч; Ки – коэффициент использования оборудования, Ки=0,8…0,9; γщ – насыпная масса технологической щепы, кг/м3.

Для получения резанной стружки из длинномерного круглого сырья применяют стружечные станки с ножевым валом марки ДС-6, ДС-8 отечественного производства и фирм ФРГ «Хомбак» и «Пальман». Щепа и мелкие кусковые отходы перерабатываются в стружку на центробежных стружечных станках ДС-7 и ДС7А. Необходимое количество стружечных станков вычисляется по формуле 80. Измельчение стружки по длине и по ширине обычно производят в молотковых дробилках ДМ-8А и зубчатоситовых мельницах марки ДС-7М, предназначенной для измельчения специальной резанной стружки, как для внутреннего, так и для наружных слоев. Расчет количества молотковых дробилок и мельниц производится по формуле 80. В производстве ДСтП используются сушилки с вращающимся барабаном, вихревые сушилки с неподвижным барабаном, трубы-сушилки. Отечественная промышленность выпускает сушильные установки с вращающимся барабаном «Прогресс» марок Н-411-56 и Н-167-66, а также агрегаты комбинированной сушки АКС-8 с использованием барабана «Прогресс». Используются также и высокопроизводительные сушильные установки фирм «Бизон» и «Бютнер» и трубы сушилки BSH-4. Расчет необходимого числа сушилок производится по формуле 80. Для сортировки стружки применяют механические сортировочные устройства качающегося типа, обеспечивающие разделение стружки по длине и ширине, пневматические сепараторы обеспечивающие разделение стружки по толщине. В производстве ДСтП применяются отечественные механические сепараторы марок ДРС-2 и ДРС-3, а также сортировочные устройства производства ФРГ фирм «Миаг» и «Алгайер». При пневматической сортировке стружки применяются двухступенчатые пневмосепараторы марки ДПС-1, а также одноступенчатые сепараторы ДСС-

1.07 и «Келлер» (ФРГ). Расчет необходимого числа сортировочных устройств производится по формуле 80. Для смешивания стружки со связующим применяются высокооборотные смесители с безвоздушным распылением клея. Из отечественного оборудования используются смесители ДСМ-5, ДСМ-7. Из импортного оборудования применяются смесители фирм «Рауте» (Финляндия) и «Драйс» (ФРГ). Расчет необходимого числа смесителей производится по формуле 80. Для хранения и дозирования щепы, сырой и сухой стружки применяют вертикальные бункера со шнековыми разгрузчиками марок ДБО-300, ДБО-150, ДБОС-60-1, ДБО60-1. Применяются горизонтальные бункера ДБО-1, ДБД-1 с объемным дозированием и бункера ДБД-2 и ДБВ-1 с массовым дозированием стружки. Расчет необходимого количества бункеров для сухой и сырой стружки производится по формуле qстр • τ пбунк = , (83) V бунк•γ стр • К 3 где qстр – часовой расход стружки, кг/час; τ - время, в течение которого бункера обеспечивают бесперебойную работу на данном участке, ч, τ=2…4 часа; Vб – объем бункера, м3; γстр – насыпная плотность стружки, кг/м3 (Прил. 11); Кз – коэффициент заполнения объема бункера, принимают значение Кз для горизонтальных бункеров – 0,9, для вертикальных –0,95. Для формирования древесностружечного ковра при поддонном и бесподдонном способе прессования плит применяют отечественные формирующие машины марок ДФ-1, ДФ-2М, Дф-6, а также импортные формирующие машины фирм «Рауте», «Валмет», «Бизон». Для формирования

стружечного ковра с мелкоструктурной поверхностью и с ориентированным положением древесных частиц применяют формирующие станции фирмы «Бере и Грегэн» (ФРГ). Расчет необходимого количества формирующих машин производится по формуле 80. Для форматной обрезки в цехах ДСтП применяются отечественные четырехпильные форматно-обрезные станки марок ДЦ-3, ДЦ-3М, ДЦ-8, ДЦ-11, а также станки фирмы «Бэтхер и Геснер». Расчет производительности обрезных станков, м3/час, производится по формуле 60 • V • S пл • bпл • К1 • К 2 , (84) 106 где V – скорость подачи, м/мин; Sпл и bпл – толщина и ширина плиты, мм; К1 – коэффициент использования станка, К1=0,8…0,9; К2 – коэффициент использования рабочего времени, К2=0,9…0,95. Для шлифования древесностружечных плит применяют станки ДКШ-1 и ДКШ-3А, а также линии шлифования ДЛШ-50-М и ДЛШ-100, выполненные на базе станков ДКШ-1. Из импортных станков BSM –2, BSM – 4, «Рауте». Производительность линии шлифования производится по формуле 84. Важным условием нормальной работы оборудования является правильный подбор транспортных связей, при этом необходимо учитывать состояние и геометрическую форму древесных частиц, а также дальность их перемещения. Транспортное средство не только обеспечивает бесперебойную работу технологического оборудования, но и оказывает существенное влияние на энергозатраты и эксплуатационные расходы, а значит и на себестоимость выпускаемой продукции. Как правило, для транспортировки технологического сырья применяются цепные и ленточные конП=

вейеры; для транспортировки щепы и стружки – ленточные, скребковые и пневмотранспортные установки; для транспортировки плит – роликовые конвейеры. Выбранное транспортное оборудование должно быть показано в графической части проекта. 5 РАСЧЕТ ПЛОЩАДИ СКЛАДА ДЛЯ ХРАНЕНИЯ ПЛИТ От линии шлифования и сортировки пачки плит отправляют на склад, где укладывают в штабеля высотой до 4,5 м. Плиты хранят в сухом отапливаемом (в зимнее время) и вентилируемом помещении, оснащенном механизмами для погрузки, разгрузки и транспортировки. Расстояние между опорами, на которые укладывают пачки плит не должно превышать 500 мм (по длине плиты). Штабеля устанавливают на расстоянии не менее 1,5 м от дверей и 0,5 м от стен. Между штабелями должны быть проезды и проходы. Ширина проезда рекомендуется не менее 2,5 м, главного проезда не менее 5 м. Не допускается размещать штабеля вблизи отопительных труб и приборов, а также в местах с повышенной влажностью. Температура в помещении для хранения плит должна быть не меньше 10 0 С., а относительная влажность не выше 65%. Площадь складов для хранения и выдержки плит рассчитывают по формулам 85-90. Площадь пакета или штабеля, м2, рассчитывают по формуле Fпак = l пл · b пл , где l пл и b пл – длина и ширина плиты, м.

(85)

Объем пакета высотой 400 мм, м3, рассчитывается по формуле Vпак = 0,4 F пак .

(86)

3

Объем плит в штабеле, м , рассчитывается по формуле Vшт = Vпак ·n пак ,

(87)

где п пак – количество пакетов в штабеле с учетом прокладок между пакетами толщиной 100 мм, п пак принимают равным 9. Число штабелей, шт, вычисляют по формуле п шт = Q / Vшт ,

(88)

где Q – объем плит за данный период времени (за 6-8 суток). Число штабелей для укладки суточного объема производства плит вычисляют по формуле п шт с = Q сут / Vшт , (89) где Q сут – суточная производительность цеха. Суточный запас плит после выдержки ежедневно должен быть подан на дальнейшую обработку, для этого штабеля на участке выдержки группируют по суточной выработке. Между суточными группами должны быть проезды шириной не менее 5 метров. Площадь склада для хранения плит, м2, определяют с учетом проездов и проходов, площадь которых принимают

равной площади занятой штабелями. Таким образом, площадь склада вычисляется по формуле Sск = 2 F пак· п шт . (90) 6 РАЗРАБОТКА ПЛАНА РАСПОЛОЖЕНИЯ ТЕХНОЛОГИЧЕСКОГО ОБОРУДОВАНИЯ План расположения технологического оборудования разрабатывается с учетом принятой технологической схемой и расчетного количества оборудования. Примерные схемы расположения технологического оборудования приведены в справочной литературе [3]. Оборудование должно быть расположено с учетом необходимых проездов и проходов. Ширину проездов можно принять в пределах 3…3,5 м, ширину проходов – 1…1,5 м. Габаритные размеры технологического оборудования следует принимать согласно их техническим характеристикам, приведенным в справочной [1,2] и рекламной литературе. План цеха выполняется в масштабе 1 : 100 или 1 : 200 в карандаше. На графическом листе с чертежом плана цеха приводится экспликация оборудования по установленной в стандарте форме. 7 ОПИСАНИЕ ТЕХНОЛОГИЧЕСКОГО ПРОЦЕССА ПРОИЗВОДСТВА ДСтП Описание технологического процесса производится согласно принятой технологической схеме или по плану цеха с указанием позиций оборудования. В описании процесса должна соблюдаться последовательность технологических операций, транспортные связи, а также требования к сырью и готовой продукции. В описании указываются марки выбранного оборудования и его количество. Пример описания технологического процесса производства ДСтП приведен в справочной литературе [3].

0,40 0,38 0,36 -

-

0,37 0,35 0,34 -

0,10 8 -

-

0,35 0,33 0,32 0,05 0,10 -

0,03

0,32 0,30 0,29 0,18 0,17 0,15 0,13 -

0,29 0,28 0,27 -

0,27 0,25 0,24 -

180 190 200 210 220 210

8

0,09

0,45 0,42

7

-

0,42 0,40

-

0,39 0,37

6

-

0,36 0,34

5

-

0,33 0,31

-

0,30 0,28

Плиты класса эмиссии формальдегида Е1

4

-

8

3

-

800

7

220

750

6

Одноэтажный пресс с предварительным нагревом ТВЧ Одноэтажный пресс с продув-кой пакета перегретым паром Каландровый пресс с нагревом ТВЧ

210

700

5

Одноэтажный пресс

220

650

4

2

210

600

3

160

Многоэтажный пресс

2

Удельная продолжительность прессования не шлифованных плит τуд, мин/мм, при плотности, кг/м3

170

1

- Режимы прессования древесностру-

550

Приложение 2 жечных плит Тип прессо- Тем вой установ- пера тура ки плит прес са, 0 С

1

200

Приложение 1 - Доля внутренних и наружных слоев ДСтП различной конструкции Доля слоев в общей толщине плиты, Конструкция и ха% рактер окончательной обработки Наружных ПромежуВнутренплиты точных них Трехслойные шли35-40 60-65 фованные Пятислойные шли25-30 15-20 50-60 фованные

Приложение 3 - Удельное давление прессования древесностружечных плит Давление прессования Руд, МПа при Удельная продолжительплотности плиты, кг/м3 ность прессо- 550 600 650 700 750 800 вания, τуд, мин/мм 2,4 Свыше 0,4 2,0… 2.2 2,2 …2, …2, 6 4 0,4…0,3 1,5 1,8 2,2 2,4… 2,7 2,9 …1, …2, …2, 2,7 …2, …3, 8 1 4 9 1 3,3 2,4 2,7… 2,9 2,2 Менее 0,3 2,0 2,9 …3, …3, …2, …2, …2, 5 2 4 4 2 Приложение 4 - Значения коэффициентов потерь сырья на отдельных стадиях производства ДСтП Наименование коэффициента потерь Значение коэффициента 1 2 Кразд- коэффициент потерь при разделке сырья 1,09 на метровые отрезки; 1,00 - при отсутствии разделки Ксорт.щ –коэффициент потерь при сортировке щепы 1,06

1 Кс- коэффициент потерь при изготовлении и сортировке стружки: - из дровяной древесины; - из кусковых отходов лесопиления и деревообработки; - из технологической щепы; - из опилок; - из шпона-рванины Ксуш – коэффициент, учитывающий потери при сушке: - для наружных слоев; - для внутреннего слоя Ктр – коэффициент потерь при транспортировке стружки

2 1,12 1,10 1,05 1,17 1,25 1,03 1,025 1,01

Приложение 5 - Значение коэффициента потерь сырья и смолы при обрезке плит Способ прессо- Формат плит вания плит после обрезки, мм

Прессование пе- 5500х1830 риодического 3660х1830 действия 3500х1750 3500х1500 Непрерывное прессование

2500х1220

Кобр с испольбез использова- зованием обрезков ния обплиты резков плиты 1,05 1,03 1,05 1,05

1,07

1,02

Приложение 6 - Значения коэффициента потерь сырья и смолы при калибровании и шлифовании плит Толщина шлифованных плит, мм Способ прессования плит 10 13 16 19 22 25 Прессование пе- 1,65 1,45 1,35 1,28 1,24 1,12 риодического 1,15 1,11 1,09 1,08 1,07 1,06 действия Непрерывное 0,58 0,61 0,50 0,48 прессование 0,40 0,38 0,38 0,37 Примечание: В числителе приведены коэффициенты потерь только для наружного слоя, в знаменателе – по отношению ко всей плите.

Приложение 8 - Норма расхода абсолютно сухой смолы, % по отношению к абсолютно сухой стружке Марка плиты Порода древесины П-А П-Б ВнутНаруж- Внутрен- Наружный ний слой слой ренний ный слой слой 14,0 10,0 13,5 9,0 Ель, сосна, кедр, пихта Береза 14,0 11,0 13,5 10,0 Бук, осина 14,0 12,0 13,5 11,0

Приложение 7 - Плотность древесины основных пород при различной влажности, кг/м3

Приложение 9 - Состав связующего на основе смолы КФ-МТ-15

Порода

1 береза бук дуб ель кедр липа листв-ца ольха осина пихта сосна тополь ясень

Условная плотность 2 502 525 580 365 350 400 525 420 400 300 400 360 550

0 3 600 640 650 429 411 470 630 490 470 350 470 430 646

Влажность, % 12 30 50 80 4 643 673 690 455 436 495 660 525 495 375 500 455 680

5 680 720 760 490 466 540 710 570 5540 410 550 500 740

6 790 830 870 560 538 620 820 660 620 470 640 570 860

7 938 982 1007 674 646 733 963 778 733 555 740 674 1007

100 8 1050 1110 1160 750 718 830 1100 880 830 630 850 760 1150

Компоненты

Рецептура в массовых частях для различных слоев плиты внутреннаружные промежуточние ные 1 2 1 2 100 100 100 100 100

Смола 66% концентрации Отверди1 2…3 7,5…10,0 тель: №1 №2 0,5…1,0 №3 0,5…1,0 7,5…10,0 вода 22…25 22…25 12…25 12…25 -

Приложение 10 - Состав отвердителей № отвер- Наименование компо-Количество компонендителя нентов тов в массовых частях № 1 (про- Хлорид аммония 20 стой) вода 80 №2 Хлорид аммония 20 Раствор аммиака, 25% 25…30 вода 65 №3 Хлорид аммония 20…25 Карбамид 14…18 вода 65 Приложение 11 Насыпная плотность древесных частиц, кг/м3 Насыпная плотность древесных частиц кг/м3 1 2 Технологическая щепа хвойных пород при влажности, % 70 260 90…100 300 120 360 Резанная стружка от станков с ножевым валом (ДС-6, «Хомбик» и др.) при влажности, % 80 150…200 3…4 80…120 Резанная стружка от центробежных стружечных станков (ДС-5, ДС-7, «Пальман» и др.) при влажности, % 80 110…150 3…4 80…20 Мелкие древесные частицы от мельниц при влажности, % 80 130…140 3…4 80…120

1

2

Мельчайшие древесные частицы – микростружки при влажности, % 3…4 120…180 Технологическая пыль от специальной резанной стружки, при влажности, % 3…4 140…150 Шлифовальная пыль при влажности, % 3…4 150…180 Опилки от лесопильных рам при влажности, % 80 150…200 3…4 100…120 Стружка – отходы от строгальных и фрезерных станков при влажности, % 10 50…110 БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК 1. Отлев А. И. Справочник по производству древесностружечных плит.- М.: Лесн. пром-сть, 1990.380 С. 2. Отлев А. И. Интенсификация производства древесностружечных плит.- М.: Лесн. пром-сть, 1989.192 С. 3. Шварцман Г. М., Щедро Д. А. Производство древесностружечных плит.- М.: Лесн. пром-сть, 1987.320 С. 4. ГОСТ 10632-89. Плиты древесностружечные 5. ТУ 6-06-12-88. Смола карбамидоформальдегидная, марки КФ-МТ-15. 6. ГОСТ 10907-75. Смола фенолформальдегидная, марки СФЖ 3014.

СОДЕРЖАНИЕ Введение ......................................................................... 3 1. Исходные материалы для проектирования .............3 2. Состав технологической части проекта ................4 3. Методика выполнения технологической части проекта ............................................................................5 4. Разработка технологической схемы производства ДСтП ........................................................................29 5. Подбор и расчет основного технологического оборудования .................................................................35 6. Расчет площади склада для хранения плит...........37 7. Описание технологического процесса производства ДСтП ....................................................................37 8. Приложения .............................................................38 Библиографический список..........................................47