Технологические процессы лесопильного цеха

Размещено на http://www.allbest.ru

Размещено на http://www.allbest.ru

Содержание

Введение

1. Составление спецификации сырья и пиломатериалов

2. Анализ возможности выполнения спецификации пиломатериалов из сырья

3. Выбор и обоснование способа раскроя бревен

4. Составление и расчет поставов

5. Составление баланса пиловочного сырья

6. Расчет производительности и количества оборудования в технологическом потоке производства пиломатериалов

7. Расчет производительности и количества станков в потоке за головным оборудованием

8. Расчет количества оборудования для переработки кусковых отходов на технологическую щепу

9. Расчет производительности и количества окорочных станков

10. Описание технологического процесса лесопильного цеха

Список литературы

Введение

Промышленная переработка древесины в различные изделия начинается в лесопильных цехах с распиловки лесоматериалов (бревен) на брусья, доски и бруски. Основной задачей лесопиления является рациональное использование всего пиловочного сырья на требуемую пилопродукцию с наименьшим образованием отходов, к которым относятся горбыли, рейки, отрезки от досок и опилки. Сократить потери древесины в отходы при выпуске основной продукции (пиломатериалов) позволит правильная организация технологического процесса лесопильного производства, включающая сортировку бревен по диаметрам перед раскроем и дальнейшую подачу в распиловку по установленным поставам, правильную ориентацию бревен перед головным оборудованием в зависимости от формы и качества круглых лесоматериалов, точную обрезку кромок досок на обрезном станке и рациональную торцовку при формировании длины доски. Кроме того, большое значение имеет обоснованно выбранный способ раскроя в зависимости от размеров бревен по диаметру, размеров пилопродукции и требований, предъявляемых к ней, а также тип оборудования (лесопильные рамы, ленточнопильные и круглопильные станки, фрезернопильные агрегаты) и характеристики применяемого инструмента (толщина пил, шаг зубьев и величина развода или плющения).

Дальнейшее совершенствование технологии лесопиления следует осуществлять с учётом специализации по сырью и пилопродукции, углубления исследований способов раскроя пиловочного сырья, прогнозирования запасов сырьевых ресурсов и изучения спроса рынка потребления.

Развитие комплекса лесопильного производства включает в себя решение организационно-технических и технологических мероприятий по проведению приёма, обработки, размещению, хранению, подготовке к подаче пиловочника в лесопильный цех.

Проведение окорки пиловочного сырья позволяет использовать технологическую щепу на целлюлозно-бумажных предприятиях практически полностью. При этом повышается производительность бревнопильного оборудования.

Удовлетворение потребностей деревообрабатывающего производства специфицированными пиломатериалами должно быть обеспечено соответствующей технологией лесопильного производства, важнейшую часть которого составляет система рациональных поставов и определённая интенсивность их использования. Однако известно, что даже правильно составленные постава для раскроя пиловочника определённого диаметра (или групп диаметров) могут быть совершенно неэффективны при выработке пиломатериалов по конкретной спецификации. Эффективность таких схем определяется при проведении раскроя пиловочного сырья.

1. Составление спецификация сырья и пиломатериалов

Спецификация составляется на основе размеров и объёмов бревен, указанных в таблице 2.1 методического указания.

Таблица 1 Спецификация пиловочного сырья

Диаметр бревна, см	Длина бревна, м	Объём сырья в годовой программе, м3	Объём одного бревна, м3	Количество бревен в партии данного диаметра, шт.
16	5,0	5 000	0,124	40 323
18	5,0	23 000	0,156	147 436
22	5,0	23 000	0,23	100 000
28	5,0	15 000	0,37	40 541
32	5,0	18 000	0,48	37 500
36	5,0	16 000	0,60	26 667
Итого:		100 000		392 466

По спецификации сырья определяем средний диаметр вершинных торцов бревен, см:

где d₁, d₂,…, d_n - диаметры вершинных торцов бревен, см.

m₁, m₂, …, m_n - количество бревен, соответствующих указанным диаметрам торцов, шт.

Расчёт поставов сводится к определению ширины, длины досок и их объёмного выхода при известных диаметрах брёвен, их длин и толщин досок в поставе.

Спецификацию пиломатериалов составляем на основе размеров и объёмов досок, указанных в задании.

Таблица 2 Спецификация пиломатериалов

Размеры досок	Длина доски, м.	Объём одной доски, м3	Объём пиломатериалов в годовой программе, м3	Количество досок в годовой программе, шт.
Толщина, мм	Ширина, мм
50	250	5,0	0,0625	7 600	121 600
40	225	5,0	0,045	10 600	235 556
75	175	5,0	0,065625	6 000	91 429
50	175	5,0	0,04375	4 600	105143
50	125	5,0	0,03125	7 600	243 200
25	125	5,0	0,015625	3 000	192 000
25	100	5,0	0,0125	3 000	240 000
22	75	5,0	0,00825	6 000	727 273
25	Р.ш.	5,0	0,0125	4 600	368 000
19	Р.ш.	5,0	0,0095	6 000	631 579
Итого:				59 000	2 955 779

По спецификации пиломатериалов определяем среднюю ширину досок, мм:

где b₁, b₂, …,b_n - ширина досок в спецификации пиломатериалов, мм.

Q₁, Q₂, …,Q_n - объём досок, заданной ширины, м3.

Q_пм - общий объём пиломатериалов по спецификации, м3.

2. Анализ возможности выполнения спецификации пиломатериалов из сырья

1. По объёму пиломатериалов

При усредненном объёмном выходе 62% объём заданного сырья должен соответствовать объёму заданных пиломатериалов:

Q_пп ? 0,62·Q_c

где Q_пп - объём пиломатериалов по спецификации, м3.

Q_c - объём сырья в годовой программе, м3.

59000 ? 0,62·100000

59000 ? 62000

Так как условие выполняется, то объём пиловочных бревен достаточен для выполнения заданного объёма пиломатериалов.

2. По размерам заданных сечений пиломатериалов должно быть справедливо неравенство:

b_ср ? ad_ср

где, а - коэффициент зависящий от способа раскроя:

для 100%-й брусовки - 0,63

для 50%-й брусовки - 0,68

для 100%-го развала - 0,73

123,23 ? 10·0,63·23,2

123,23 ? 146,16

По размерам заданных сечений спецификация выполняется.

3. Выбор и обоснование способов раскроя бревен

Выработка пиломатериалов требуемых размеров и качества при распиловке связана с необходимостью выполнять операционной последовательности технологический процесс формирования ширины, толщины и длины выпиливаемой пилопродукции.

Совокупность операций, которые выполняют при распиловке бревен на пиломатериалы требуемых размеров и качества, называют раскроем пиловочного сырья.

Распиловку бревен на пиломатериалы осуществляют различными способами, а выбор их зависит от породы сырья, его размеров и качества, предполагаемого назначения вырабатываемой пилопродукции, конструкции бревнопильных станков.

В курсовом проекте мною был выбран способ раскроя со 100-% брусовкой бревен, так как необходимо получить обрезной пиломатериал из бревен диаметром от 16 до 36 см., также данный способ раскроя обеспечивает выполнение спецификации пиломатериалов из заданного сырья.

При распиловке с брусовкой бревно распиливают за два прохода. На первом проходе из бревна выпиливают двухкантный брус, необрезные пиломатериалы и два горбыля, а на втором проходе из бруса - обрезные и необрезные пиломатериалы и два горбыля. Обрезные доски из бруса имеют ширину равную его толщине, что позволяет вырабатывать до 70 % пиломатериалов, спецификационных по ширине. При распиловке бревен в развал или с брусовкой средние доски получаются радиальными, а крайние боковые - тангенциальными. Все остальные доски занимают промежуточное положение.

4. Составление и расчет поставов

Составление поставов.

Выделяем из спецификации пиломатериалов основные доски поставов. К основным относятся доски толщиной 32 мм и более. Ширины этих досок определяют толщину бруса.

Расчетный диаметр бревен (d_р) для выпиловки основных досок определяется из условия:

d_р = 1,4·Н,

где Н - толщина бруса, см.

Определим предельный охват диаметра бревна 36 см поставом, см:

,

где D - диаметр бревна в комле, см;

d - диаметр бревна в вершине, см;

b_min - минимальная ширина доски, см;

L - длина доски, м;

l - минимальная длина доски, м;

По ГОСТ 24454-80; b_min = 75 мм; l_min = 1 м.

Таким образом, в соответствии с величиной предельного охвата диаметра бревна поставом суммарная величина толщин досок в поставе первого прохода с припусками на усушку и пропил не должна превышать 393,41 мм для бревен диаметром 36 см.

Ширину пропила принимаем 3,6 мм, припуски на усушку устанавливаются для влажности пилопродукции 22%

Первый проход

В центр постава устанавливается брус толщиной 250 мм.

Расход ширины постава при выпиловке бруса:

пиломатериал лесопильный цех

Е_бр = Н+У_н+2·р

где Н - ширина бруса, мм.

Ун - усушка, мм.

р - ширина пропила, мм.

Е_бр = 250+6,2+2·3,6=263,4 мм.

Остаток допускаемой величины постава, из которого выпиливаются боковые доски:

Е_ост=Е_пред - Е_бр

Е_ост = 393,41 - 263,4=130,01 мм.

Боковые доски устанавливаем в постав симметрично относительно пластей бруса. Подбором определяем, что в остаток постава можно установить 2 доски толщиной 25 мм и 2 доски - 19 мм.

Расход ширины постава на боковые доски:

Е_бок = h_i·n_i + У_i·n_i + p·n

где h_i - толщина боковых досок, мм;

У_i - усушка на боковые доски, мм;

n_i - количество досок одинаковой толщины, шт;

n - общее количество боковых досок, шт.

Е_бок = 25·2 + 19·2 + 0,8·2 + 0,6·2 + 43,6 =103,8 мм.

Полный расход ширины постава первого прохода:

Е₁ = Е_бр + Е_бок = 263,4 + 103,8 = 367,2 мм.

Полученный постав первого прохода. 19 - 25 - 250 - 25 - 19

Второй проход

Определим ширину пласти бруса по графику-квадранту на пересечении окружности вершинного диаметра и половины расхода ширины постава на брус.

По графику эта величина составляет 258 мм. Количество досок толщиной 50 мм, которые можно выпилить из бруса, укрупнено можно из соотношения - 258:50 = 5,16 шт., следовательно, в постав можно установить 5 досок толщиной 50 мм.

Расход ширины постава

Е₇₅ = 50·5 + 1,5·5 + 6·3,6 = 279,1 мм.

Остаток допускаемой величины постава, из которого выпиливаются боковые доски:

Е_ост = 393,41 - 279,1=114,31 мм.

В оставшуюся часть постава можно установить 2 доски толщиной 25 мм и 2 доски - 19 мм.

Расход ширины постава на боковые доски:

Е_бок = 25·2 + 19·2 + 0,8·2 + 0,6·2 + 63,6 = 112,4 мм.

Полный расход ширины постава второго прохода:

Е₂ = Е_бр + Е_бок = 279,1 + 112,4 = 391,5 мм.

Полученный постав первого прохода.

19 - 25 - 50 - 50 - 50 - 50 - 50 -25 - 19

Аналогичным способом осуществляется составление поставов для других диаметров.

Расчет поставов.

Расчёт поставов проводится по графику-квадранту.

Определение размеров досок лежащих в пифагорической зоне:

мм;

где: D - диаметр бревна в комле, см;

d - диаметр бревна в вершине, см.

Расход ширины постава на одну доску

Сердцевинная доска или брус (в нечетном поставе) R_с = h_с + У_с

Центральная доска (в нечетном поставе) R_ц = 0,5Р + h_ц + у_ц

Боковая доска R_б = Р + h_б + у_б

Ширина доски определяется по графику-квадранту на пересечении расхода ширины полупостава (расстояние от оси до наружной части доски) и окружности вершинного диаметра бревна. Длина таких досок равна длине бревна. Крайние боковые доски получаются укороченными, и сначала задается их ширина из спецификации с припуском на усушку, а затем определяем их длину по графику-квадранту, учитывая, что расстояние между соседними окружностями равно длине доски 1м.

Во втором проходе ширина досок, выпиливаемых из пласти бруса равна толщине бруса. Длина этих досок равна длине бревна. Размеры боковых досок определяем по выше приведенной методике.

Первый проход:

Ширина доски

b₁²⁵ = 157 мм, b₁^ст = 125 мм, L=5,0 м

b₁¹⁹ = 102,8 мм, b₁^ст = 100 мм, L=5,0 м

Второй проход

b₂⁵⁰ = 256,2 мм, b₁^ст = 250 мм, L=5,0 м

b₂²⁵ = 128,4 мм, b₁^ст = 125 мм, L=5,0 м

b₂¹⁹ = 102,8 мм, b₁^ст = 100 мм, L=5,0 м

Определение объёма досок

q = n·h·b·l

где: n - количество досок, шт;

h - высота доски, м;

b - ширина доски, м;

l - длина доски, м.

q = 2·0,025·0,125·5 = 0,03125 м³

q = 2·0,019·0,1·5 = 0,019 м³

q = 5·0,05·0,25·5 = 0,3125 м³

Для остальных диаметров расчёт поставов приведён в таблице 4.

Таблица 4 РАСЧЁТ ПОСТАВОВ К ПЛАНУ РАСКРОЯ СЫРЬЯ

Номинальная толщина доски, мм	Кол-во досок в поставе, шт.	Расход ширины постава на одну доску, мм	Расстояние от оси до наружной пласти, мм	Ширина доски, мм	Стандартная длина доски, м	Объём досок, м3
				Расчет	Станд		Из одного бревна	Общий из партии бревен
Постав № 1 d = 36 см, L = 5 м, q = 0,60 м3, m = 24320 шт.
Первый проход
250	1	256,2	128,1	258	-	-	-	-
25	2	29,4	157,5	180	125	5	0,03125	760
19	2	23,2	180,7	102,8	100	4	0,019	462,08
Второй проход
50	1	51,5	25,75	256,2	250	5	0,0625	1520
50	2	55,1	80,85	256,2	250	5	0,125	3040
50	2	55,1	135,95	256,2	250	5	0,125	3040
25	2	29,4	165,35	128,4	125	5	0,03125	760
19	2	23,2	188,55	102,8	100	2	0,019	462,08
						итого:	0,413
						V=	68,83 %
Постав № 2 d = 36 см, L = 5 м, q = 0,6 м3, m = 2346 шт.
Первый проход
225	1	230,4	115,2	274	-	-
25	2	29,4	144,6	128,4	125	5	0,03125	73,31
19	2	23,2	167,8	102,8	100	5	0,019	44,57
19	2	23,2	191	102,8	100	5	0,019	44,57
Второй проход
40	2	41,2	20,6	230,6	225	5	0,09	211,14
40	2	44,8	65,4	230,6	225	5	0,09	211,14
40	2	44,8	110,2	230,6	225	5	0,09	211,14
25	2	29,4	139,6	128,4	125	5	0,03125	73,31
25	2	29,4	169	128,4	125	5	0,03125	73,31
						итого:	0,40175
						V=	61,75 %
Постав № 3 d = 32 см, L = 5 м, q = 0,48 м3, m = 37500 шт.
Первый проход
225	1	230,4	115,2	220	-	-
22	2	26,3	141,5	77,3	75	5	0,0165	618,75
19	2	23,2	164,7	102,8	100	5	0,019	712,5
Второй проход
40	1	43	21,5	230,4	225	5	0,045	1687,5
40	2	44,8	66,3	230,4	225	5	0,09	3375
40	2	44,8	111,1	230,4	225	5	0,09	3375
25	2	29,4	140,5	128,4	125	5	0,03125	1171,88
19	2	23,2	163,7	102,8	100	5	0,019	712,5
						итого:	0,31075
						V=	64,7 %
Постав № 4 d = 28 см, L = 5 м, q = 0,37 м3, m = 11327 шт.
Первый проход
225	1	230,4	115,2	160	-	-
25	2	29,4	144,6	128,4	125	5	0,03125	353,97
Второй проход
40	1	43	21,5	230,4	225	5	0,045	509,72
40	2	44,8	66,3	230,4	225	5	0,09	1019,43
25	2	29,4	95,7	128,4	125	5	0,03125	353,97
22	2	26,3	122	77,3	75	5	0,0165	186,90
19	2	23,2	145,2	102,8	100	5	0,019	215,21
						итого:	0,233
						V=	63,0 %
Постав № 5 d = 28 см, L = 5 м, q = 0,37 м3, m = 29213 шт.
Первый проход
175	1	179,4	89,7	220	-	-
25	2	29,4	119,1	128,4	125	5	0,025	730,33
19	2	23,2	142,3	102,8	100	2	0,0076	222,02
Второй проход
75	2	79,1	39,55	179,4	175	5	0,13125	3834,21
25	2	29,4	68,95	102,8	100	5	0,025	730,33
25	2	29,4	98,35	102,8	100	5	0,025	730,33
						итого:	0,21385
						V=	57,8 %
Постав № 6 d = 22 см, L = 5 м, q = 0,23 м3, m = 33003 шт.
Первый проход
175	1	179,4	89,7	116	-	-
19	2	23,2	112,9	102,8	100	2	0,0076	250,82
Второй проход
75	1	81,2	40,6	179,4	175	5	0,065625	2165,82
22	2	26,3	66,9	77,3	75	5	0,0165	544,55
22	2	26,3	93,2	77,3	75	5	0,0165	544,55
19	2	23,2	116,4	102,8	100	5	0,019	627,06
						итого:	0,12523
						V=	54,4 %
Постав № 7 d = 22 см, L = 5 м, q = 0,23 м3, m =52572 шт.
Первый проход
175	1	179,4	89,7	118	-	-
19	2	23,2	112,9	102,8	100	2	0,0076	399,55
Второй проход
50	2	53,3	26,65	179,4	175	5	0,0875	4600,05
22	2	26,3	52,95	77,3	75	5	0,0165	867,44
22	2	26,3	79,25	77,3	75	5	0,0165	867,44
						итого:	0,1281
						V=	55,7 %
Постав № 8 d = 22 см, L = 5 м, q = 0,23 м3, m = 25425 шт.
Первый проход
125	1	128,4	64,2	152	-	-
22	2	26,3	90,5	77,3	75	5	0,0165	419,51
19	2	23,2	113,7	102,8	100	2	0,0076	193,23
Второй проход
50	1	53,3	26,65	179,4	175	5	0,03125	794,53
50	2	55,1	81,75	102,8	100	5	0,0625	1589,06
25	2	29,4	111,15	128,4	125	5	0,03125	794,53
						итого:	0,1491
						V=	64,8 %
Постав № 9 d = 18 см, L = 5 м, q = 0,156 м3, m = 83463 шт.
Первый проход
125	1	128,4	64,2	125	-	-
19	2	23,2	87,4	102,8	100	2	0,0076	634,32
Второй проход
50	2	53,3	26,65	128,4	125	5	0,0625	5216,44
25	2	29,4	56,05	102,8	100	5	0,025	2086,58
						итого:	0,0951
						V=	60,9 %
Постав № 10 d = 18 см, L = 5 м, q = 0,156 м3, m = 63972 шт.
Первый проход
100	1	102,8	64,2	120	-	-
25	2	23,2	87,4	102,8	100	2	0,01	639,72
Второй проход
25	2	29,4	31,2	102,8	100	5	0,025	1599,30
25	2	29,4	60,6	102,8	100	5	0,025	1599,30
19	2	23,2	83,8	99,8	100	3	0,0114	729,28
						итого:	0,0714
						V=	45,8 %
Постав № 11 d = 16 см, L = 5 м, q = 0,124 м3, m = 40322 шт.
Первый проход
75	1	77,3	38,65	154	-	-
19	2	23,2	61,85	102,8	100	2	0,0076	306,45
Второй проход
22	2	24,5	12,25	77,3	75	5	0,0165	665,31
22	2	26,3	38,55	77,3	75	5	0,0165	665,31
22	2	26,3	64,85	77,3	75	5	0,0165	665,31
						итого:	0,0571
						V=	46,05 %

Таблица 5 ПЛАН РАСКРОЯ СЫРЬЯ

	Сечением, мм	19* р.ш.	Объемом, м куб.	6000	462,08 462,08	89,15	712,5 712,5	215,21	222,02	250,82 627,06	399,55	193,23	634,32	729,28	306,45	6016,25	16,25
		25* р.ш.		4600									2086,58	639,72		2726,3		1873,7
		75*22		6000			618,75	186,9		1089,1	1734,88	419,51			1995,94	6045,07	45,07
		100*25		3000					1460,65					3198,6		5389,58	2389,58
		125*25		3000	760 760	73,31 73,31	1171,88	353,97 353,97				794,53				4269,95	1269,95
		125*50		7600								2383,59	5216,44			7600,03	0,03
		175*50		4600							4600,05					4600,05	0,05
		175*75		6000					3834,21	2165,82						6000,03	0,03
		225*40		10600		633,42	8437,5	1529,15								10600,07	0,07
		250*50		7600	7600											7600
Постав	19-25-250-25-19 19-25-50-50-50-50-50-25-19	19-19-25-225-25-19-19 25-25-40-40-40-40-40-40-25-25	19-22-225-22-19 19-25-40-40-40-40-40-40-25-19	25-225-25 22-25-40-40-40-25-22	19-25-175-25-19 25-25-75-75-25-25	19-175-19 19-22-22-75-22-22-19	19-175-19 22-22-50-50-22-22	19-22-125-22-19 25-50-50-50-25	19-125-19 25-50-50-25	19-100-19 22-25-25-25-25-22	22-75-22 22-22-22-22-22-22	Выполнено:	Перевыполнено:	Недовыполнено:
Потребное количесвто бревен, шт	24320	2346	37500	11327	29213	33003	52572	25425	83463	63972	40322
Диаметр бревен, см	36	36	32	28	28	22	22	22	18	18	16
№ постава	1	2	3	4	5	6	7	8	9	10	11

5. Составление баланса пиловочного сырья

Баланс древесины в лесопилении складывается из объёмного выхода основной пилопродукции, щепы, опилок, а также потерь на усушку и распил.

Таблица 6 БАЛАНС ДРЕВЕСИНЫ

Компоненты баланса	Пиломатериалы (заготовки)	Технологическая щепа	Отсев от щепы	Опилки	Усушка и распыл	Итого:
Диаметр бревна, см	36 (1)	%	68,83	9,87	2,3	13	6	100
		м3	10044,16	1440,30	335,63	1897,05	875,56	14592,71
	36 (2)	%	61,75	15,25	2,3	14,7	6,00	100,00
		м3	942,51	232,77	35,11	224,37	91,58	1526,33
	32 (3)	%	60,78	16,22	2,3	14,7	6,00	100,00
		м3	11653,13	3109,80	440,97	2818,38	1150,36	19172,63
	28 (4)	%	57,84	17,46	2,3	16,4	6,00	100,00
		м3	2639,191	796,69	104,95	748,32	273,78	4562,92
	28 (5)	%	57,8	21,8	2,3	12,1	6,00	100,00
		м3	6247,2	2356,21	248,59	1307,80	648,50	10808,30
	22 (6)	%	54,4	22,1	2,3	15,2	6,00	100,00
		м3	4132,80	1678,95	174,73	1154,75	455,82	7597,06
	22 (7)	%	55,7	22,5	2,3	13,5	6,00	100,00
		м3	6734,47	2720,39	278,08	1632,23	725,44	12090,62
	22 (8)	%	64,8	14,3	2,3	12,6	6,00	100,00
		м3	3790,87	836,56	134,55	737,11	351,01	5850,10
	18 (9)	%	61	18,5	2,3	12,2	6,00	100,00
		м3	7937,33	2407,22	299,28	1587,47	780,72	13012,02
	18 (10)	%	45,8	33,7	2,3	12,2	6,00	100,00
		м3	4567,60	3360,88	229,38	1216,70	598,38	9972,93
	16 (11)	%	46,05	32,65	2,3	13	6,00	100,00
		м3	2302,39	1632,42	114,99	649,97	299,99	4999,75
Средний на программу	%	56,17	22,4	2,3	13,13	6,00	100,00
	м3	60991,65	24322,82	2497,43	14257,08	6515,04	108584,02

Средний объём пиломатериалов определяется по формуле:



Расчёт объёма опилок

Q_{оп i} = Q_оп¹ + Q_оп² + Q_оj + Q_ок, м³

Объём опилок, полученных при обрезке досок:

Q_оj = h_ср·l_ср·p_об·2·n_об, м³

Объём опилок, полученных при торцовке досок:

Q_ок = h_ср·В_ср·p_т·2·n_тор, м³

где: d_ср - диаметр бревна по середине его длины, м;

d_ср = d + S(L/2),

где d - диаметр бревна в вершине, м;

S - сбег (0,01 м/м);

L - длина бревна, м;

z - количество пропилов в поставе i-го бревна;

l_ср - средняя длина досок в поставе, м;

p - ширина пропила лесопильных рам, м (0,0036);

h_ср, l_ср, - средняя толщина и длина досок, поступающих на обрезку, мм;

р_об - ширина пропила при обрезке досок, м (0,0045);

n_об - количество досок, подвергающихся обрезке кромок, шт;

h_ср, В_ср, - средняя толщина и ширина торцуемых досок в поставе, м;

р_т - ширина пропила торцовочного станка, м (0,005);

n_т - количество досок, подвергающихся торцовке, шт;

Распиловка с брусовкой

Q¹_{оп i} = 0,63·d_ср·z¹·l_ср·p, м³

Q²_{оп i} = 0,95·Н_бр·z²·l_ср·p, м³

где Н_ср - толщина бруса, м;

z¹, z² - количество пропилов соответственно в первом и втором проходах при распиловке бревна или бруса.

Объём опилок для постава № 1

Q_оп¹₁ = 0,63·0,385·6·5·0,0036 = 0,0262 м³

Q_оп²₁ = 0,95·0,256·10·5·0,0036 = 0,0438 м³

Q_оj = 0,022·5·0,0045·2·8 = 0,00792 м³

Q_ок = 0,019·0,1·0,005·2·2 = 0,000038 м³

Q_{оп 1} = 0,0262 + 0,0438 + 0,00792 + 0,000038 = 0,077958 м³

Аналогично рассчитываем объём опилок для других поставов.

Q_{оп 2} = 0,03493 + 0,0433 + 0,01017 + 0,000019 = 0,088379 м³

Q_{оп 3} = 0,02347 + 0,03933 + 0,00765 + 0,000038 = 0,070492 м³

Q_{оп 4} = 0,01383 + 0,0385 + 0,00819 + 0,000019 = 0,060519 м³

Q_{оп 5} = 0,01660 + 0,02095 + 0,00719 + 0,000019 = 0,044759 м³

Q_{оп 6} = 0,00778 + 0,02394 + 0,0031 + 0,000038 = 0,034894 м³

Q_{оп 7} = 0,00778 + 0,02095 + 0,0024 + 0,000019 = 0,031155 м³

Q_{оп 8} = 0,01334 + 0,01334 + 0,00221 + 0,000019 = 0,02891 м³

Q_{оп 9} = 0,00651 + 0,01112 + 0,00139 + 0,000019 = 0,01903 м³

Q_{оп 10} = 0,00651 + 0,01058 + 0,00198 + 0,000019 = 0,01909 м³

Q_{оп 1} = 0,0059 + 0,00958 + 0,0007 + 0,000019 = 0,016153 м³

Объём опилок в процентном отношении:

, %

% %

% %

% %

% %

% %

%

Средний объем опилок:

Расчёт объёма технологической щепы

Т_i = 100 - (V_i + О_пi + П_i + То_i), %

Т₁ = 100 - (68,83 + 13 + 2,3 + 6) = 9,87 %

Т₂ = 100 - (61,75 + 14,7 + 2,3 + 6) = 15,25 %

Т₃ = 100 - (60,78 + 14,7 + 2,3 + 6) = 16,22 %

Т₄ = 100 - (57,84 + 16,4 + 2,3 + 6) = 17,46 %

Т₅ = 100 - (57,8 + 12,1 + 2,3 + 6) = 21,8 %

Т₆ = 100 - (54,4 + 15,2 + 2,3 + 6) = 22,1 %

Т₇ = 100 - (55,7 + 13,5 + 2,3 + 6) = 22,5 %

Т₈ = 100 - (64,8 + 12,6 + 2,3 + 6) = 14,3 %

Т₉ = 100 - (61 + 12,2 + 2,3 + 6) = 18,5 %

Т₁₀ = 100 - (45,8 + 12,2 + 2,3 + 6) = 33,7 %

Т₁₁ = 100 - (46,05 + 13 + 2,3 + 6) = 32,65 %

Т_ср = 100 - (56,17 + 13,13 + 2,3 + 6) = 22,4 %

6. Расчёт производительности и количества оборудования в технологическом потоке производства пиломатериалов

Выбор оборудования

Выбор типа оборудования определяется экономической целесообразностью его использования для переработки сырья определенных диаметров при заданном объеме производства, для раскроя низкокачественных бревен, пораженных гнилью и имеющих кривизну, для получения пилопродукции определенного назначения и т.д.

В одном цехе возможна организация нескольких специализированных поточных линий с различным оборудованием в зависимости от объемов переработки, размерно-качественного и породного состава пиловочного сырья. Для рационального использования сырья в технологическом потоке лесопильного производства предусматривается переработка отходов. Для этого выбирается оборудование для переработки кусковых отходов на технологическую щепу.

Выбор модели лесопильных рам

Выбираем лесопильную раму модели Р63-4Б

Техническая характеристика лесопильной рамы Р63-4Б

Просвет пильной рамки В	630 мм
Величина хода Н	400 мм
Толщина распиливаемых бревен, см	45
Длина распиливаемого материала, м	3,0 … 7,5
наименьшая толщина выпиливаемой доски, мм	16
Частота вращения коленчатого вала	285 мин-1
Наибольшее число пил в поставе	12 шт
Мощность	52,4 кВт
Масса	6000 кг
Габаритные размеры:
длина	4230 мм
ширина	2615 мм
высота	3000 мм

Сменная производительность лесопильных рам

где _i - фактическая посылка за один оборот вала рамы, т.е. за один полный (рабочий и холостой) ход пильной рамки, мм;

n - частота оборотов коренного вала рамы в минуту, мин^-1;

Т - число минут в смене;

К_р=0,93 - коэффициент использования лесопильной рамы (стр.205 [1])

q_i - объем бревна,м³

l_i - номинальная длина бревна, т.е. без припуска на оторцовку, так как время на распиловку припуска учитывается в коэффициенте К.

К_м=0,93 - коэффициент использования машинного времени рамы.

Расчет посылок

1. Посылка по производительности пилы (р) зависит от технических характеристик режущего инструмента.

где H - высота хода пильной рамки, мм;

F - площадь впадины зубьев пилы, мм²;

t - шаг зубьев пилы, мм

- коэффициент напряженности впадины зуба = 0,83;

hmax - максимальная высота пропила по середине длины бревна, мм;

при распиловке с брусовкой:

где d_ср - диаметр бревна по середине его длины, мм;

Н_бр - высота бруса, мм.

Для постава №1, d = 36 см;

Проход 1

Проход 2

Расчет посылок по производительности пилы для каждого постава и диаметра заносится в таблицу 7.

Посылка по качеству пропиленной поверхности зависит от группы качества распиловки, величины подачи бревна на один зуб пилы, количества зубьев пилы, участвующих в распиловке.



где U_z - величина подачи бревна на один зуб пилы, мм (табличное).

Для постава № 1, d=36 см:

Проход 1

Проход 2

Расчет посылок по качеству пропиленной поверхности для каждого постава и диаметра заносится в таблицу 7.

Посылка по мощности привода лесопильной рамы может быть определена по формуле:

где N - мощность привода лесопильной рамы, кВт;

- КПД лесопильной рамы, принимаем равным 0,8;

Куд - удельное сопротивление древесины резанию, определяется из выражения

где К - постоянное давление передней грани зуба = 3,5;

a_р - поправочный коэффициент на затупление зубьев пил, принимаемый после 4 ч работы - 2,0;

р_з - удельное усилие на трение и деформацию задней гранью зуба на 1мм ширины лезвия - 0,72 кг/мм;

Для постава № 1, d = 36 см

Проход 1

Проход 2

Расчет посылок по мощности привода лесопильной рамы для каждого постава и диаметра записывается в таблицу 7.

При распиловке бревен посылка должна обеспечивать устойчивую работу пил, требуемое качество пиломатериалов (шероховатость пропиленной поверхности) и рациональное использование мощности привода лесопильной рамы. За расчетную посылку принимается наименьшая из величин посылок, определенных по производительности пил, качеству распиловки и мощности привода.

Таблица 7 Расчетные посылки

№ постава	Диаметр бревна, см	Проход	Посылка, мм/об.
			р, по призводи-тельности пилы	z, по качеству пропиленной поверхности	N, по мощности привода лесопильной рамы
1	36	1	22,52	25	28,6
		2	25,3	25	17,3
2	36	1	20,97	25	21,0
		2	22,97	30,8	18,1
3	32	1	25,18	25	32,9
		2	22,97	30,8	19,8
4	28	1	26,37	30,8	59,1
		2	22,97	30,8	19,7
5	28	1	21,46	30,8	37,6
		2	29,35	30,8	38
6	22	1	31,79	30,8	76,3
		2	29,35	30,8	33,3
7	22	1	31,79	30,8	76,3
		2	29,35	30,8	38,0
8	22	1	25,44	30,8	48,7
		2	40,64	34,5	64,9
9	18	1	33,33	30,8	92
		2	34,54	34,5	77,8
10	18	1	30	30,8	90,2
		2	42,77	34,5	70,8
11	16	1	31,67	30,8	98,7
		2	56,13	34,5	95,7

Производительность лесопильных рам:

Постав № 1, d = 36 см:

Постав № 2, d = 36 см:



Постав № 3, d = 32 см:

Постав № 4, d = 28 см:

Постав № 5, d = 28 см:

Постав № 6, d = 22 см:

Постав № 7, d = 22 см:

Постав № 8, d = 22 см:

Постав № 9, d = 18 см:

Постав № 10, d = 18 см:

Постав № 11, d = 22 см:

Расчет потребного количества головного оборудования для раскроя бревен и брусьев

Необходимое количество бревнопильных станков определяют по количеству рамо-смен, потребных для распиловки сырья по плану раскроя. Расчет количества рамо-смен проводится на распиловку 1000 м³ сырья по отдельным поставам. Составляется таблица распределения по поставам при переработке 1000 м³ (табл. 8).

Таблица 8 Распределение сырья по поставам в объеме 1000м³

№ постава	Диаметр бревен, см.	Процентное содержание сырья в общем объёме	Объём сырья по поставам в 1000 м3
1	36	6,0	60
2	36	0,6	6
3	32	9,3	93
4	28	2,8	28
5	28	7,2	72
6	22	8,2	82
7	22	13,0	130
8	22	6,3	63
9	18	20,7	207
10	18	15,9	159
11	16	10,0	100
Итого:		100	1000

Необходимое количество эффективных рамо-смен для распиловки сырья по поставам можно определить по формуле:

где m_i - потребное количество эффективных рамо-смен для выполнения работ по поставу:

a_i - объем сырья в 1000м3, подлежащий распиловке по поставу, м³;

А_i - сменная производительность рам, м/см.

Общее количество эффективных рамо-смен для распиловки 1000 м3 сырья находят суммированием количества рамо-смен по поставам:

где m_i - количество рамо-смен при распиловке с брусовкой.

При распиловке с брусовкой каждое бревно пропускают через лесопильные рамы 2 раза. Поэтому количество установленных рамо-смен должно быть увеличено вдвое.

Таблица 9

№ постава	Диаметр бревна, см.	Расчетная посылка, мм/об	Производительность, м3/см	Способ раскроя	Количество рамо-смен
					эффективных	установленных
1	36	17,3	245,63	с брусовкой	0,24	0,48
2	36	18,1	256,99	с брусовкой	0,02	0,04
3	32	19,8	224,9	с брусовкой	0,41	0,82
4	28	19,7	172,5	с брусовкой	0,16	0,32
5	28	21,46	187,9	с брусовкой	0,38	0,76
6	22	29,35	159,74	с брусовкой	0,51	1,02
7	22	29,35	159,74	с брусовкой	0,81	1,62
8	22	25,44	138,46	с брусовкой	0,45	0,9
9	18	30,8	113,7	с брусовкой	1,82	2,64
10	18	30	110,75	с брусовкой	1,43	2,86
11	16	30,8	90,38	с брусовкой	1,11	2,22
	7,34	13,68

m = 13,68

Количество рамо-смен, необходимое для распиловки годового объема сырья, определяется по формуле:

где Q_c - объем сырья, подлежащий распиловке в течение года, м³

Расчетное количество рам при известном режиме работы цеха определяется из выражения:

где N - количество смен работы каждого станка в году (500 - при двухсменной работе, 250 - при односменной);

К_т - коэффициент использования станков в году, учитывающий остановку на капитальный ремонт (К_т = 0,9).

Принимаем количество рам равное 4, две на первом и две на втором проходах.

Процент загрузки оборудования определяется отношением расчетного количества станков к принятому фактическому количеству (R_ф).

7. Расчёт производительности и количества станков в потоке за головным оборудованием

Ритм работы бревнопильных станков определяется временем, необходимым для распиловки бревна по поставу (мин).

,

где: Д_i - расчетная посылка, мм/об;

L_i - длина бревна, м;

n - частота вращения коленчатого вала, мин ^-1;

К_m - коэффициент использования машинного времени (0,9);

Ритм работы головного оборудования

Таблица 10

№ постава	Диаметр бревна, см.	Длина бревна, м	Расчетная посылка, мм/об	Ритм работы станка, мин
1	36	5,0	17,3	1,13
2	36	5,0	18,1	1,08
3	32	5,0	19,8	0,98
4	28	5,0	19,7	0,99
5	28	5,0	21,46	0,91
6	22	5,0	29,35	0,67
7	22	5,0	29,35	0,67
8	22	5,0	25,44	0,77
9	18	5,0	30,8	0,63
10	18	5,0	30	0,65
11	16	5,0	30,8	0,63

Количество потребного количества оборудования в любой операции процесса зависит от ритма головного оборудования и определяется по формуле:

,

где: С_i - потребное количество станков для выполнения операции, шт;

t_{оп i} - затраты времени на выполнение работ по поставу, мин;

,

где Q _{пост i} - объём работ по данной операции по поставу;

для обрезного станка

Q _пост - суммарная длина досок в м, поступающих с одного постава на обрезку;

для торцовочного станка

Q _пост - суммарная количество досок в шт., поступающих с одного постава на торцовку;

А _ст - производительность обрезного или торцовочного станков, соответственно, м/мин или шт/мин;

Производительность обрезного станка, м/мин

А_ст = U·K_м,

где: U - скорость подачи, м/мин;

К_м - коэффициент машинного времени станка, определяемый по формуле:

,

где: l_ср - средняя длина доски, м;

t_b - неперекрытое вспомогательное время выполнения операции обрезки 2 с;

Производительность:

А_ст1 = 80·0,65 = 52,0 м/мин;

А_ст2 = 80·0,65 = 52,0 м/мин;

А_ст3 = 80·0,65 = 52,0 м/мин;

А_ст4 = 80·0,65 = 52,0 м/мин;

А_ст5 = 80·0,63 = 50,4 м/мин;

А_ст6 = 80·0,63 = 50,4 м/мин;

А_ст7 = 80·0,6 = 48,0 м/мин;

А_ст8 = 80·0,6 = 48,0 м/мин;

А_ст9 = 80·0,57 = 45,6 м/мин;

А_ст10 = 80·0,48 = 38,4 м/мин;

А_ст11 = 80·0,43 = 34,4 м/мин;

Количество потребного оборудования:

,

где: С_i - потребное количество станков для выполнения операций, шт;

t_опi - затраты времени на выполнение работ по поставу, мин.

Затраты времени на выполнение работ по поставу определяются по формуле:

,

где: Q_пост - суммарная длина досок в м, поступающих на обрезку;

A_ст - производительность станка в тех же единицах измерения в минуту, м/мин;

Затраты времени на выполнение работ, мин;

мин мин мин

мин мин мин

мин мин мин

мин мин

Потребное количество станков для выполнения операции, шт;

Таблица 7 Расчёт количества обрезных станков в лесопильном потоке Ц2Д - 7А

№ постава	Диаметр, см	Ритм, мин	Производительность, м/мин	Объём работ по поставу, м	Время на выполнение операции, мин	Количество станков
						расчётное	принятое
1	36	1,13	52	40	0,77	0,68	1
2	36	1,08	52	50	0,96	0,89	1
3	32	0,98	52	40	0,77	0,79	1
4	28	0,99	52	40	0,77	0,78	1
5	28	0,91	49,6	34	0,69	0,74	1
6	22	0,66	49,6	34	0,69	1	1
7	22	0,66	48	24	0,5	0,76	1
8	22	0,77	48	24	0,5	0,65	1
9	18	0,63	45,6	14	0,31	0,49	1
10	18	0,65	38,4	10	0,26	0,4	1
11	16	0,63	34,4	4	0,12	0,19	1

Процент загрузки станка:

Производительность торцовочного станка, м/мин

где t_ц - время на выполнение операции торцовки (8 с.)

шт/мин;

мин; мин

Потребное количество станков для выполнения операции, шт;

Таблица 8 Расчёт количества торцовочных станков в лесопильном потоке ЦКБ40-1

№ постава	Диаметр, см	Ритм, мин	Производительность, м/мин	Объём работ по поставу, шт.	Время на выполнение операции, мин	Количество станков
						расчётное	принятое
1	36	1,13	7,5	4	0,53	0,47	1
2	36	1,08		2	0,26	0,24	1
3	32	0,98		4	0,53	0,54	1
4	28	0,99		2	0,26	0,27	1
5	28	0,91		2	0,26	0,27	1
6	22	0,66		4	0,53	0,58	1
7	22	0,66		2	0,26	0,39	1
8	22	0,77		2	0,26	0,34	1
9	18	0,63		4	0,53	0,84	1
10	18	0,65		4	0,53	0,82	1
11	16	0,63		2	0,26	0,41	1

Процент загрузки станка:

%

8. Расчёт количества оборудования для переработки кусковых отходов на технологическую щепу

Для измельчения кусковых отходов в щепу применяют рубительные машины различных марок.

Выбираю рубительную машину МРГ-20Н.

Производительность рубительных машин:

А_м = 60·К·f·К₁·n·z·l·Т, пл.м³/см;

где: К - коэффициент загрузки машины, К = 0,5;

f - площадь поперечного сечения загрузочного патрона, м²;

К₁ - коэффициент заполнения патрона древесиной, К₁ = 0,3;

n - частота вращения диска, мин^-1;

z - минимальное число ножей на диске, шт, z = 2;

l - длина щепы, м;

Т - время смены, ч.

А_м = 60·0,5·0,0924·0,3·500·2·0,018·8 = 120 пл.м³/см

Количество рубительных машин:

где Q_т+Q_то - объём кусковых отходов, м³, перерабатываемых в щепу.

N - количество смен работы машины в году (500 - при двухсменной работе цеха и 250 - при односменной).



Принимаем одну рубительную машину.

Производительность сортировочной установки СЩ - 1М

А_с = А_ч^табл·T·К_р·К_загр, нас.м³/см;

где: А_ч^табл - часовая производительность сортировки в насыпных м³;

Т - время смены, ч;

К_загр - коэффициент загрузки сортировки, К_загр = 0,5;

К_р - коэффициент использования рабочего времени, К_р = 0,75.

А_с = 60·8·0,75·0,5 = 180 нас.м³/см

Количество сортировочных устройств:

где Кп - коэффициент перевода плотных кубометров древесины в насыпные (2,5);

Принимаем одно сортировочное устройство.

9. Расчёт производительности и количества окорочных станков

Выбираем окорочный станок модели ОК63-2.

Производительность окорочных станков, м³/см:



где U_i - скорость подачи i-го диаметра, м/мин (из технической характеристики станка);

Т - время смены в минутах (480);

К_р - коэффициент использования рабочего времени (0,85);

К_п - коэффициент повторного пропуска бревен (0,5);

К_м - коэффициент использования машинного времени (0,7);

L_i - длина бревна, м;

q_i - объём бревна, м³;

м³/см

м³/см

м³/см

м³/см

м³/см

м³/см

м³/см

м³/см

м³/см

м³/см

м³/см

Потребное количество станко-смен:

где Q_i - объём сырья i-го диаметра в годовой программе, м³;

A_i - производительность станка при окорке i-го диаметра, м³/см.

Общее количество станко-смен:

С_m = ?С_mi;

С_m = 465,89

Расчетное количество станков:

где N - количество рабочих смен в году (250);

Принимаем один окорочный станок.

Процент загрузки станка:

%

%

10. Описание технологического процесса лесопильного цеха

В лесопильном цехе предусматривается распиловка бревен со 100% брусовкой. В цехе установлено следующее технологическое оборудование: лесопильная рама первого ряда для распиловки бревен, лесопильная рама второго ряда для распиловки бруса, обрезной станок для обрезки обзольных кромок необрезных досок, торцовочный станок для формирования стандартной длины пиломатериалов и вырезки дефектов из досок. Круглые лесоматериалы подаются в цех продольным цепным конвейером БА-3М (1) и сбрасываются с него на впередирамную тележку ПРТ8-2Д (3) сбрасывателем СБР-75 (2). При помощи зажимных клещей тележки бревно закрепляется, разворачивается, центрируется по поставу и подается на передние вальцы рамы, которые обеспечивают подачу бревна на пилы во время процесса раскроя. Бревно освобождается от зажимных клещей тележки за полтора метра до конца распиловки и происходит возврат тележки за следующим сортиментом. Полученная продукция (брус, необрезные доски и горбыли) после выхода из лесопильной рамы первого ряда Р63-4Б (4) попадает на двухсекционный рольганг-разделитель ПРД-75 (5). Короткие горбыли и опилки удаляются сразу за рамой при помощи люка. Брус отделяется от необрезных досок направляющими ножами и попадает на рольганг после того, как его вытолкает следующий брус. Необрезные доски и длинные горбыли к этому времени успевают пройти за передний конец бруса на вторую секцию рольганга до упора, по которому свинчиваются на поперечный цепной конвейер ТЦП-5 (10). Брус, перемещаясь по рольгангу, доходит до упора и брусоперекладчиком БРП-75 (7) передается на рольганг-манипулятор ПРДВ-75 (6) перед рамой второго ряда Р63-4Б (8), где центрируется по поставу и подается в распиловку. Продукция, полученная при раскрое на раме второго ряда (обрезные и необрезные доски) поступают на позадирамный рольганг ПРДП-75 (9), имеющий разделительные шины, внутри которых перемещаются обрезные пиломатериалы к ленточному конвейеру КЛС40-50 (16), выносящему их на сортировочную площадку, расположенную за лесопильным цехом. Необрезные доски и длинные горбыли, оказавшиеся за шинами, свинчиваются на поперечный конвейер (16) и вместе с досками от рамы первого ряда перемещаются к роликовому столу (12) для подачи в обрезной станок Ц2Д-7А (11) для обрезки кромок. Длинные горбыли сбрасываются в люк перед обрезным станком. За обрезным станком установлено рейкоотделительное устройство (13), посредством которого рейки сбрасываются в люки, а обрезные доски перемещаются к навесному рольгангу ПРДН-5 (14) и подаются на браковочно-торцовочный стол, оснащенный торцовочным станком позиционного типа ЦКБ40-1 (17). Оторцованные доски далее по ленточному конвейеру перемещаются на сортировочную площадку.

Сортировочные площадки представляют собой полумеханизированные или механизированные поперечные цепные конвейеры, служащие для перемещения досок к подстопным местам складирования продукции различных размерно-качественных групп. Распределение досок и их укладка на подстопные места или в карманы-накопители производятся механизировано или вручную.

Все отходы лесопильного производства сбрасываются на нижний этаж через люки, расположенные непосредственно за технологическим оборудованием. Опилки попадают на скребковые транспортеры, выносятся за пределы цеха и ссыпаются в бункер, который по мере накопления разгружается. Опилки в дальнейшем могут использоваться в гидролизном производстве или для изготовления древесно-стружечных плит. В большинстве случаев опилки применяются в сельском хозяйстве или продаются населению. Твердые отходы (горбыли, рейки и отрезки досок) скидываются на ленточные конвейеры и могут подаваться в рубительную машину для переработки в технологическую щепу, либо удаляются из цеха и далее используются как топливо. Из горбыля, в зависимости от его размеров, может вырабатываться обапол, который поставляется для крепления горных выработок.

Список литературы

1. Азаренок В.А., Левинская Г.Н. Основы технологии лесопиления на предприятиях лесного комплекса. Екатеринбург, 2002.

2. Уласовец В.Г. Организация и технология лесопильного производства. Екатеринбург, 2001.

3. Уласовец В.Г. Технологические основы производства пиломатериалов. Екатеринбург, 2002.

4. Левинская Г.Н. Проектирование технологического процесса лесопильного цеха. Методические указания и контрольные задания к выполнению курсового проекта. Екатеринбург, 2004

Размещено на Allbest.ru