Проектирование лесопильного предприятия

Содержание Введение

1. Структурная схема технологического процесса

2. Расчет производительности головного оборудования

3. Окорка древесины, комплексная линия для окорки и сортировки бревен

4. Интенсивность поступления сырых пиломатериалов на сортировочную линию.

5. Окончательная обработка пиломатериалов Вывод Список используемой литературы

Введение

За последние десятилетие произошли коренные изменения в области технологии, оборудования и систем управления лесопильной промышленностью.

Вместо лесопильных рам в современных процессах используются фрезерное, фрезерно-ленточнопильное и фрезерно-круглопильное оборудование, имеющие большую производительность нежели лесопильные рамы, Скорости подач такого оборудования достигают 200м/мин.

До перехода к рыночной экономике в отечественной лесопильной промышленности использовалось до 100 тысяч лесопильных рам, около 10% двухэтажные и остальные, в основном, одноэтажные. Поэтому классификация бревнопильного оборудования сводилась к классификации лесопильных рам по назначению: общего или специального назначения; величине просвета: узко-, среднеи широкопросветные; по виду распиливаемого материала: для распиловки бревен, для развала брусьев; по величине хода: направлению движения и уклона пильной рамки и др. На сегодняшний день лесопильные рамы практически не устанавливаются, так как могут перерабатывать не более 2−3 бревен в минуту. Современное оборудование имеет возможность перерабатывать до 20 и более бревен ха то же время.

Современные процессы лесопиления нельзя проектировать и реконструировать без учета взаимосвязи и взаимовлияния основных операционных цехов: цеха подготовки сырья, лесопильного цеха, цеха камерной сушки и участка окончательной обработки пиломатериалов. Поэтому проектирование лесопильных предприятий необходимо осуществлять комплексно с расчетом структуры и основных параметров основных цехов.

В данном проектирование лесопильного предприятия используется бревнопильное оборудование проходного типа групповой распиловки бревен на пиломатериалы. Коэффициент использования его рабочего времени составляет Км = 0,9.

Студенты, обучающиеся по специальности 250 403, выполняют курсовые и дипломные проекты по проектированию лесопильных предприятий с пакетной отгрузкой пиломатериалов. Курсовой проект по дисциплине «Технология лесопильно-деревообрабатывающих производств» ставит целью систематизировать знания, полученные студентом на лекциях, в процессе выполнения лабораторных работ и при самостоятельном изучении дисциплины, научить основам планирования раскроя пиловочного сырья, основам проектирования лесопильных цехов, выбора и расчета производительности технологического оборудования, определения производственной мощности лесопильных цехов.

1. Структурная схема технологического процесса В связи с высокой годовой производительностью лесопильного предприятия, а именно 50 000 следует принять в качестве оборудования лесопильную линию «HewSaw SL250 TRIO». Так как оно является оборудованием проходного типа со скоростями подач от 60 до 150 м/мин. Также эта линия способна распиливать диаметры от 10 до 52 сантиметров включительно. Линия предназначена для распиловки брусово-развальным способом для обработки толстомера на крупных лесопильных производствах.

В неё входят :

1). Устройство ориентации и центровки бревен

2). Фрезерно-брусующий станок

3). Измерение бруса

4). Брусующе-пильный станок

5). Транспортер-отделитель

6). Многопильный станок Бревно поступающие на линию сначала измеряется затем поступает на устройство оптимизации и центрирования бревен так называемый кантователь который с помощью лазера определяет кривизну бревна и центрует его. После этого бревно поступает во фрезерно-брусующий станок. Потом мы измеряем получившийся брус и подаем его на брусующе-пильный станок там происходит распиловка бруса и фрезеровка досок. Следующая операция это разделение досок которое происходит на специльном разделителе. После этого следует поворот бруса и распиловка его вразвал. Двигатели линии оснащены преобразователями частоты, благодаря чему скорость ее подачи и длину щепы можно регулировать

Структурная схема процесса

2. Расчёт производительности головного оборудования Расчёт производительности головного оборудования начинается с расчёта скоростей подач и коэффициентов аппроксимации ведётся в виде системы уравнений .

Где , — коэффициенты аппроксимации; минимальный и максимальный диаметры распиливаемых бревен в мм; а соответственно максимальные и минимальный скорости подач лесопильной линии в м/мин.

= 120 мм, = 520 мм

= 150 м/мин =60 м/мин;

G0 — x; G1 — y;

Уравнение решаем методом вычитание одного уравнения из другого.

x/120 — x/520 = 90 ;

(520 x — 120 x)/ 52 000 = 90;

400 x = 4 680 000 ;

x= 11 142,857 ;

Затем подставляем полученный коэффициент в исходное уравнение для получения второго коэффициента.

11 142,857/120 + y = 150 ;

111,42 + y = 150 ;

y= 38,58 .

Следовательно и 38,58.

Для данного типа предприятий коэффициент использования машинного времени, у фрезерно-профилирующей линии принимаем равным Км = 0,9.

Результаты расчетов сменной производительности предприятия и необходимого числа смен представлены в табл. 1.

Таблица 1. Производительность предприятия на базе фрезерно профилирующей линии HewSaw SL250 TRIO.

Таблица 1

Приведем пример расчёта скорости подачи i-ого диаметра.:

=/ +;

= 11 142,857 / 240 + 38,58 ;

= 85 м/мин Пример расчёта объёма бревна i-ого диаметра.:

= ;

= (3,915 + 0,2025) * (0,12 + 0,2 025 + 0,1 825 ;

= 4,1175*0,014 + 0,1 825 ;

= 0,0631

Где L — длина бревна в (м); dрасчётный диаметр бревна в (м).

Фактическая производительность фрезерно-профилирующей линии HewSaw SL250 при распиловке бремен j-х диаметров, м3 в смену, определяется по формуле:

в смену.)

где U — скорость подачи, м/мин; Lср — средняя длина бревен, м; Км — коэффициент использования машинного времени, принять равным 0,9; Кn — коэффициент скрытых потерь, принять равным 0,96; Кт. иФПЛ — коэффициент технического использования фрезерно-профилирующей линии, принять равным 0,834; Тс — продолжительность смены, принять равным 480 мин.; qi — объем бревна i-го диаметра заданной длины, м3.

Число смен, необходимых для распиловки бревен диаметром 12 см, nсм12, объем которых в 1000 м³ сырья равен 7,048 м³, определяется по формуле По результатам расчетов находим сумму числа смен, затрачиваемых на распиловку 1000 м³ бревен при заданной кривой сырья, ?nсм. Среднесменная производительность лесопильного цеха, м3 бревен/смена, определяется по формуле:

При двухсменном режиме работы годовая фактическая производительность лесопильного цеха, м3 бревен в год, определяется по формуле:

515 327,546 (м3 бревен в год) где N — количество смен в сутки; Тг — количество рабочих дней в году; Ки — коэффициент использования линии для сортировки досок с производительностью 120 досок в мин.; Кг — коэффициент средне годовых условии работы, принять равным 0,86; Кзкоэффициент загрузки.

Коэффициент загрузки определяется по формуле:

Коэффициент использования машинного времени определяется по формуле:

где tм — время машинной обработки предмета труда; Тц — время цикла, ,

tв — время вспомогательных операции со временем машинной обработки.

3. Окорка древесины, комплексная линия для окорки и сортировки бревен.

Окорка хлыстов и бревен на лесопильных предприятиях необходима по следующим соображениям:

1. Высококачественная технологическая щепа может быть получена для ЦБП только при наличии окорки пиловочника.

2. Окорка бревна и хлыстов существенно повышают точность измерения диаметров, облегчает определение кривизны, эллиптичность и других особенностей формы и качества древесины.

Различают следующие станки для окорки хлыстов и бревен: окорка на роторных окорочных станках, получившая наибольшее распространение в мировой практике лесопиления. У финнов это станки «Камбио 66», ВК-26 и др. В России это ОК40−2; ОК63−2; ОК80−2 и ОК100−2, относящихся к классу однороторных станков, а так же 2ОК40−1; 2ОК63−1 и 2ОК80−1, относящихся к классу двухроторных станков. Двухроторные станки способны окоривать мерзлые и подсушенные лесоматериалы как хвойных, так и лиственных пород. При работе на форсированных режимах, а так же в зимний период на обоих роторах устанавливаются коросниматели, что позволяет повышать скорость подачи бревен и качество окорки лесоматериалов.

К важнейшим требованиям окорки пиловочника на роторных станках относятся определение рациональных скоростей подачи и сведение потерь древесины к минимуму.

Фактическая производительность лесопильного цеха равна 300 тыс. м3 бревен в год.

Окорка и сортировка пиловочника осуществляется на сортировочной линии ОК-БС при коэффициенте превышения комплексной линии по сравнению со средней производительностью лесопильного цеха Кс = 1,1. Средний диаметр бревен на предприятии — 23 см и средняя длина бревен 5,5 м. Планируемые простои комплексной линии? tок-бспл.пр = 30 мин. Случайные простои участков окорки и сортировки бревен? tоксл. пр= 24 мин.; ?tбссп.пр = 24 мин. Время простоем комплексной линии по организационным причинам? tз = 48 мин; Годовой фонд времени работы комплексной линии Тг = 500 смен. Цикловая производительность комплексной линии ОК-БС бревен в минуту составляет.

Предварительные расчеты показывают, что для обеспечения окорки и сортировки пиловочника при производственной мощности предприятия 500 тыс. м3 бревен в год необходима комплексная линия БСФ2−60 с производительностью линии 14,314 бревен в минуту (т.е с длительностью рабочего цикла Tц=4,19 с) и с максимальным количеством бревен в накопителе между участками окорки и сортировки E=10.

пиломатериал пакетный бревно отгрузка Здесь? н — коэффициент межучастнового наложения случайных потерь оборудования окорки и сортировки бревен, который рассчитывается следующим образом:

Так как среднее время простоя для устранения неполадок? ср = 3600 * (1 — Yбр) = 3600 * (1 — 0,95) = 180 с. При сумме случайных простоев окорочного и сортировочного оборудования, равных 24 мин, в течение 480 минутной смены уровень безотказной работы комплексной линии Yбр = 0,95.

Рассчитываем требуемую цикловую производительность комплексной линии Рассчитываем фактическую производительность комплексной линии:

(бревен в смену) Вычисляем оперативный запас бревен при периоде работы лесопильного цеха Т =2 смены и 21сортировочных группах бревен nгр:

()

Определяем необходимую емкость склада рассортированных бревен:

Время накопления оперативного запаса (смен):

Для расчета страхового запаса бревен перед лесопильным цехом допустим, что в нем установлена одна фрезерно-профилирующая линия на базе R250. Из расчета видно, что в смену поступает максимально порядка 1350 м³ бревен, а в течении 30 минут 85 м³ пиловочника. Таким образом, страховой запас составляет 85 м³ бревен. Исходя из этого рассчитывается цикл работы и число автопогрузчиков, обеспечивающих синхронную работу системы: окорка и сортировка бревен — склад рассортированного сырья — лесопильный цех. Естественно, что количество приемных транспортеров перед лесопильным цехом для рассортированных бревен равно количеству бревнопильных линий, в данном случае 1.

При цикловой производительности комплексной линии ОК-БС 8987,7865 бревен в смену 8987,7865/480=18,72 бревен.

На окорочном участке с окорочными станками 2ОК63−1 и 2ОК40 может быть максимально пропущено:

Здесь U1 и U2 — скорость подачи окорочных станков 2ОК63−1 и 2ОК40, соответственно м/мин. l — средняя длина бревна, м. ?l — средняя величина межторцового разрыва = 0,3, м. Разница между максимальной пропускной способность окорочного участка и цикловой производительностью комплексной линии должна составлять 1,5 — 2 раза (29,161/18,72 = 1,55), что может позволить обеспечить нормальную работу комплексной линии окорки и сортировки бревен даже в зимнее время.

Определяем необходимое число карманов :

где nгр — количество сортировочных групп бревен; nрез — количество резервных карманов; nотб — накопители, в которые направляется низкокачественное сырье; nкон — конечный карман, куда попадают бревна, в процессе сортировки которых по тем или иным причинам произошли сбои в системах их замера и адресации.

4. Интенсивность поступления сырых пиломатериалов на сортировочную линию Для определения производительности линии сортировки пиломатериалов необходимо определить среднюю интенсивность поступления сырых пиломатериалов из лесопильного цеха, шт./мин. Для этого воспользуемся формулой:

Где — коэффициент технического использования линии для торцовки и сортировки досок (определяется при расчёте производительности лесопильного цеха); - коэффициент загрузки лесопильного цеха (определяется при расчёте производительности лесопильного цеха); N-число j-их бревнопильных линий; nчисло сортировочных групп пиломатериалов;

— пропускная способность головного оборудования лесопильного цеха определяется по формуле:

;

— число досок, выпиливаемых из брёвен i-их диаметров на j-их бревнопильных линиях, направляемых в цех камерной сушки и окончательной обработки пиломатериалов, шт.дос. (определяется поставом); - коэффициент использования машинного времени при распиловке брёвен i-их диаметров на j-их бревнопильных линиях (определяется при расчёте производительности лесопильного цеха);- коэффициент наложенных потерь, характеризующий снижение расчётной скорости распиловки вследствие падения напряжения на зажимах нагрузки, а также скрытых потерь производительности из-за распиловки припусков по длине бревна (%1,5) и минимальных межторцовых разрывов (около 1-го процента) возникающих в процессе эксплуатации, принимаемый равный — 0,96; - коэффициент технического использования линиях, при распиловке брёвен i-их диаметров (определяется при расчёте производительности лесопильного цеха); и — доля и сумма долей бревен i-их диаметров, распиливаемых j-ой бревнопильной линии.

Расчет долей и суммы долей бревен, а так же числа бревен, удобно вести в табличной форме. Результаты расчета долей бревна и числа бревен для лесопильного цеха на базе фрезернопрофилирующей линии HewSaw SL250 TRIO представлены в табл. 2.

Таблица 2. Результаты расчета долей бревна и числа бревен для лесопильного цеха на базе фрезернопрофилирующей линии HewSaw SL250 TRIO

Число брёвен в 1000 определяется по формуле:

:

Доля бревна определяется по формуле:

;

Определим количество бревен и и долю бревна диаметром 12 см:

шт.бревен Интенсивность поступления досок на сортировочную линию по каждому диаметру, шт./мин, определяем по таб.3

Таблица 3

Таким образом Далее определяем требуемое количество карманов на сортировочной линии:

где Nсеч — количество сечений пиломатериалов в спецификации;

Nзап — необходимый запас карманов на случай заполнения основных (15−20% от Nсеч); Nрез — резервный карман, для пиломатериалов не подходящих под спецификационные требования, либо посылаемые оператором в «отбой» (5−10% от Nсеч).

6. Окончательная обработка пиломатериалов Понятие окончательной обработки возникло при пакетной отгрузке пиломатериалов. Для ее осуществления потребовалось не только высушить пиломатериалы до транспортной влажности и рассортировать их по сечениям и сортам, но и производить их сортировку по длинам, маркировку и формирование транспортных пакетов, обернутых водонепроницаемой бумагой и обвязанных металлической лентой. Таким образом каждый из транспортных пакетов должен содержать доски одной пароды, одного размера их поперечных сечений, одного сорта и преимущественно одной длины.

В состав основного технологического оборудования для окончательной обработки пиломатериалов входят пакето — и штабелеформирующие машины и линии, браковочно — торцовочные, сортирующие линии для сортировки пиломатериалов по сортам после сушки и их окончательной торцовки, устройства для сортировки досок по длинам и комплексные линии для окончательной торцовки и сортировки пиломатериалов по сортам и длинам.

Для данного курсового проектирования была взята в расчет штабелеформировочная машина и линия фирмы «Валмет» с пропускной способность 60…120 досок в минуту.

Для того чтобы определить требуемую производительность линии окончательной обработки пиломатериалов необходимо знать объемы и доли досок соответствующих сечений, поступающих на окончательную обработку. Данную информацию можно получить при применении специальных технологических программ, например по таблице полученной технологической программой «Plan-200»:

Среднесменная фактическая производительность ЛООП по входу пиломатериалов, м3 в смену, определяет какой общий объем пиломатериалов поступает на линию за смену.

Среднесменная производительность ЛООП по входу, м3 в смену, определяется по формуле:

329,97 (м3 в смену).

где Qпн — нормативно — пропускная способность линии при обработке досок i-го сечения, досок в минуту; КисЛООП — коэффициент использования машин и линий; Тс — время смены, мин; qср — средний объем перерабатываемых досок, м3; КзЛООП — коэффициент загрузки линии;? — доля досок i-го сечения.

329,97*0,324=106,91 м3/смена Коэффициент использования машин и линий вычисляется по формуле здесь — планируемые простои, связанные с организацией рабочего места, регулированием, смазкой механизмов в течение смены, перерывами в работе при пересмене и др., мин, принять 20 мин.; - перерывы в работе оборудования из-за его отказов в работе (время на их устранение), мин, принять 24 мин; - потери рабочего времени, связанные с транспортировкой (уборкой с места формирования) сушильного пакета, штабеля; подборой длинных досок в нижние ряды и стыковки коротких досок в центре пакета; регулировкой механизмов при переходе на формирование сушильного пакета, штабеля из досок другого сечения (толщины) и др., мин, принять 72 мин; - потери рабочего времени, связанные с загрузкой машин и линий и вызванные неритмичностью производственного процесса, неподачей очередной партии досок определенного сечения и другими причинами, мин, принять 24 мин.

Коэффициент технического использования линии Коэффициент загрузки линии :

Среднесменная фактическая производительность ЛООП по выходу пиломатериалов в кондиционных транспортных пакетах, т. е. из досок одной долины м3/смену, определяется по формуле:

где Ккпi — коэффициент кондиционной транспортных пакетов из досок одной линии i-го сечения в партии их запуска. Данный коэффициент характеризует объемный выход пиломатериалов, формируемые в транспортные пакеты одной длины. Как правило, для экспортных пиломатериалов это доски двух сортов, бессортные и IV-сортные. Данный коэффициент так же отражает влияние на объем пиломатериалов, выходящих с линии, в пакетах из досок одной длины: общего числа сортов досок, обрабатываемых на линии, из которых часть формируется в пакеты нескольких длин. Данный коэффициент определяется по формуле:

где Vкп — объем кондиционных пиломатериалов в партии, под одной партией понимается 1000 м³; Vп — объем партии пиломатериалов, м3; - коэффициент кондиционности транспортных пакетов из бессортных досок и досок IV сорта, определяемый по формуле:

где — объем кондиционных транспортных пакетов из досок одной длины, бессортных и IV сорта, по статистическим данным принимаем равным 324 м³; VV — объем некондиционных транспортных пакетов из досок нескольких длин V сорта, по статистическим данным принимаем равным 190 м³; Vвр — объем некондиционных транспортных пакетов из досок, например нескольких длин, направляемый на внутренний рынок, по статистическим данным принять равным 190 м³; Vдил — объем коротких досок дилен, формируемых также в некондиционные пакеты из досок нескольких длин, по статистическим данным принять равным 100 м³; Vотр — объем отрезком от пиломатериалов, получаемых в процессе обработки на комплексной линии ЛООП, по статистическим данным принять равным 110 м³; Vост — объем остатком пиломатериалов разных сортов из которых невозможно сформировать пакеты с заданными размерами поперечных сечений из досок одной длины, ни из досок нескольких длин, по статистическим данным принять равным 50 м³; - объем некондиционных транспортных пакетов из досок нескольких длин, бессортных и IV сорта, по статистическим данным принять равным 36 м³.

Коэффициенты КV, Kвр, Кдил, Котр, Кост — характеризуют уменьшение выхода пиломатериала в пакетах одной длины с линии окончательной обработки из-за того, что доски V сорта, внутреннего рынка и делены не сортируются в пакеты одной длины, а так же из-за того, что из отрезков и остатков вообще не формируются никаких транспортных пакетов. Эти коэффициенты могут быть определены по формулам

Вывод В настоящее время при развитии рыночной экономики фактическая мощность предприятия должна рассчитываться по специальным методам, учитывающим как различное оборудование, так и различные уровни надежности его работы. Инструкции ранних лет носили плановый характер и основывались на средних данных по всей стране. В современных условиях предприятия сами выбирают кривую сырья и метод его обработки в зависимости от своих нужд, что приводит к новым методам расчета его фактической мощности.

Ошибки при использовании инструкций могут достигнуть 40−60% и приводят к экономическим убыткам, способным разорить предприятие еще на стадии разработки.

Расчет по современной методике и с использованием специальных программ на ПК позволяет провести быстрый и достоверный анализ будущего производства с учетом всех имеющихся факторов, то есть максимально приближенно к реальным условиям.

В данном курсовом проекте студент произвел проектирование лесопильного предприятия, ознакомился и выбрал тип головного оборудования. Рассчитал его производительность, которая составила в год, 515 327,546 что на 5% больше планируемой мощности производства. Так же студент ознакомился с линиями окорки древесины, сортировки бревен, обрезкой не обрезных пиломатериалов и с окончательной обработкой пиломатериалов.

Список используемой литературы

1. Р. Е. Калитеевский «Лесопиление в 21 веке» Технология, Оборудование, Менеджмент. Учебник. СПб, 2008 г.-480 с.

2. Р. Е. Калитеевский, А. М. Артеменков, А. А. Тамби, В. М. Торопов Технология лесопильно-деревообрабатывающих производств, «Проектирование лесопильных предприятий с пакетной отгрузкой пиломатериалов», Учебное пособие. СПб, 2007 г.- 63 с.