Разработка технологического процесса лесопильного цеха

1. Состав курсового проекта

1.1 Содержание пояснительной записки и основные этапы проектирования

2. Составление плана раскроя пиловочного сырья на пиломатериалы

2.1 Исходные данные для проектирования

2.2 Пример заполнения спецификации пиловочных бревен

2.3 Выбор и обоснование способа раскроя бревен на пиломатериалы9

3. Составление плана раскроя пиловочного сырья

3.1Анализ выполнения спецификации пиломатериалов из заданного пиловочного сырья

3.2 Пример анализа выполнения спецификации пиломатериалов из заданного пиловочного сырья

3.3 Расчет поставов

3.4 Расчет поставов при развальном способе раскроя

3.5 Пример расчета поставов

4. Расчет плана и баланса раскроя пиловочного сырья

4.1 Составление баланса раскроя древесины

4.2 Пример составление баланса раскроя древесины

5. Расчет производственного процесса в лесопильном цехе

5.1 Расчет поточной линии лесопильного цеха на базе лесопильных рам

5.2 Расчет потребного количества обрезных станков

5.3 Расчет потребного количества торцовочных станков

5.4 Пример расчет производственного процесса в лесопильном цехе

5.5 Пример расчет потребного количества обрезных станков

5.6 Пример расчет потребного количества торцовочных станков

6. Выбор транспортных средств

6.1 Околорамное оборудование

6.2 Составление структурной схемы технологического процесса и планировки лесопильного цеха

7. Основные технико-экономические показатели лесопильного цеха

Список использованных источников

В условиях рыночной экономики целью производства является быстрое реагирование на изменения структуры рынка.

Лесопильные производства необходимо организовывать таким образом, чтобы оперативно перестраиваться на выпуск необходимого вида продукции. Это возможно при наличии автоматизированных средств управления и производства.

В настоящее время имеет место тенденция к устройству небольших мобильных лесопильных производств на базе оборудования малой мощности. Однако и в этих условиях главным остается увеличение выхода продукции из пиловочного сырья, улучшения качества пиломатериалов, а также экономия трудовых и энергетических ресурсов. Это достигается путем использования более прогрессивных технологий производства, а также применение современных методов управления.

Поэтому в основу настоящих методических указаний положены методики расчета производительности лесопильных потоков предприятий средней и малой мощности. По тексту методических указаний сделаны конкретные ссылки на литературные источники, которые необходимо проработать студенту при выполнении проекта.

1. Состав курсового проекта

Курсовой проект выполняется на основании задания, полученного на кафедре технологии деревообработки или на лесопильном предприятии. Пример заполнения бланка задания представлен в приложении А.

1.1 Содержание пояснительной записки и основные этапы проектирования Проект состоит из пояснительной записки и графической части.

Объем пояснительной записки составляет от 30 до 50 страниц рукописного текста.

Материалы расчетно-пояснительной записки рекомендуется располагать в следующей последовательности:

— введение;

— составление плана раскроя пиловочного сырья на пиломатериалы;

а) анализ выполнения спецификации пиломатериалов;

б) расчет поставов по выбранному способу раскроя;

в) расчет плана раскроя сырья на пиломатериалы и его анализ;

г) составление баланса раскроя сырья и его анализ;

— разработка технологического процесса лесопильного цеха а) расчет производительности и потребного количества лесопильного оборудования;

б) расчет потребного количества обрезных станков;

в) расчет потребного количества торцовочных станков;

г) выбор необходимых транспортных средств лесопильного цеха;

д) описание технологического процесса проектируемого производства пиломатериалов;

— технико-экономические показатели принятых решений;

— список использованных источников.

Графическая часть проекта состоит из трех листов формата А1 и содержит:

— структурно-технологическую схему производственного процесса предприятия;

— план размещения технологического оборудования лесопильного цеха первый этаж;

— план размещения технологического оборудования лесопильного цеха, второй этаж.

2. Составление плана раскроя пиловочного сырья на пиломатериалы

2.1 Исходные данные для проектирования

Исходными данными для составления плана раскроя сырья являются:

— спецификация пиловочных бревен;

— спецификация пиломатериалов;

— установленное в лесопильном цехе оборудование.

Для выполнения технологических расчетов спецификация пиловочных бревен должна быть дополнена и представлена в виде таблицы 1.

Объем одного бревна, м3, выбираются по таблицам ГОСТа /1/, представленным в приложении Б.

Объем бревен, м3, приводится в задании.

Число бревен шт, i-го диаметра определяется по формуле

(1)

где — объем бревен, i-го диаметра, м3;

— объем одного бревна i-го диаметра, м3.

Таблица 1 — Спецификация пиловочных бревен

Диаметр бревен и объем заносятся в таблицу 1 из бланка задания (приложение А). Объем одного бревна выбирается по таблице приложения Б в зависимости от диаметра и длины бревен. Длина бревен принимается равной 5.0 м (приложение А).

Число бревен рассчитывается по формуле 1. Результат вычислений округляется до целого значения.

2.3 Выбор и обоснование способа раскроя бревен на пиломатериалы При выборе способа раскроя следует руководствоваться следующими положениями.

Если в наличии имеется сырье средних и больших диаметров и требуется выработать чисто обрезные пиломатериалы с большим удельным весом досок одной ширины, то наиболее экономичным является брусово-развальный способ раскроя сырья.

Развальный способ раскроя является выгодным при выработке обрезных пиломатериалов разной ширины при распиловке тонкомерных бревен диаметром 14 — 16 см и при выработке необрезных пиломатериалов.

В приведенном примере наиболее целесообразно принять брусово-развальный способ, так как бревна диаметром 30 и 38 см относятся к крупным бревнам.

3. Составление плана раскроя пиловочного сырья

3.1 Анализ выполнения спецификации пиломатериалов из заданного пиловочного сырья Основой технологической подготовки производства пиломатериалов является составление оптимального плана раскроя сырья, обеспечивающего получение пиломатериалов заданных размеров и качества при минимальном расходе древесины.

Составлению плана раскроя предшествует предварительная проверка возможности выполнения спецификации пиломатериалов из заданного состава сырья.

Анализ выполнения спецификации пиломатериалов проводят по показателям ширины пиломатериалов и объемному выходу.

По методу проф. Г. Д. Власова устанавливается возможность выполнения спецификации пиломатериалов из заданного сырья.

По размеру ширины проверка заключается в сравнении средней ширины пиломатериалов bср., мм, и среднего диаметра бревен dср., см.

Спецификация пиломатериалов выполнима, если соблюдается условие

bср 10dср, (2)

где — коэффициент пропорциональности, равный:

— 0,63- при распиловке со 100 — % брусовкой;

— 0,68- при распиловке с 50 — % брусовкой;

— 0,73 — при распиловке со 100 — % развальным способом раскроя.

Средний объем бревна определяется по формуле

(3)

где — объем бревен по спецификации, м3, (таблица 1);

— общее количество бревен по спецификации бревен, шт, (таблица 1).

Средний диаметр бревен определяется по среднему объему бревна, м3 и по средней длине по таблицам объемов круглых лесоматериалов (приложение Б).

Средняя ширина партии досок bср, мм, находится по формуле

bср= (4)

где, А — объем пиломатериалов по спецификации, м3;

V1, V2,…Vnобъем пиломатериалов, м3, шириной b1, b2, …bn, мм.

Для разноширинных пиломатериалов ширину можно принять равной 100 мм.

Спецификация в объемном отношении выполнима, если соблюдается условие

(5)

где Qобъем бревен по спецификации, м3;

Окоэффициент объемного выхода пиломатериалов.

Значение теоретического коэффициента полезного выхода может быть принято в зависимости от диаметра распиливаемого сырья. Ориентировочно можно руководствоваться данными таблицы 3 для получения обрезных пиломатериалов по ГОСТ 8486 /3/ из пиловочного сырья по ГОСТ 9463 /4/.

Таблица 3-Коэффициент объемного выхода

3.2 Пример анализа выполнения спецификации пиломатериалов из заданного пиловочного сырья

Средний объем бревна рассчитывается по формуле 3

Для объема бревна 0,69 м³ и длине 6,5 м, средний диаметр по таблице (приложения Б) принимаем равным 34 см.

Средняя ширина партии досок, bср, мм, находится по формуле 4.

bср==127

Проверяется условие (формула 2)

127 ?10· 34·0,63;

127?214,

где 0,63 — коэффициент пропорциональности при 100 — % брусовке.

Так как неравенство верно, то спецификация пиломатериалов по размерам средней ширины выполнима.

Спецификация в объемном отношении выполнима, так как соблюдается условие (формула 5)

614?;

614? 557,

где 0,63 — коэффициент объемного выхода при среднем диаметре бревен 34 см.

3.3 Расчет поставов

Расчет поставов сводится к определению ширины и длины выпиливаемых досок, их объема и процента выхода пиломатериалов. При выполнении курсового проекта расчет поставов производится графическим методом. Прежде чем перейти к расчету поставов, следует произвести расчет количества пиломатериалов, подлежащих выпиловке в погонных метрах (кроме разнотолщинных пиломатериалов).

Результаты расчетов заносят в таблицу 4.

Первую, вторую и третью графы таблицы заполняют по заданию на выполнение спецификации пиломатериалов. Объем одного погонного метра доски берется из вспомогательных таблиц приложения В.

Расчет потребного количества пиломатериалов i — го сечения, в погонных метрах, определяется по формуле

(6)

где — количество пиломатериалов i-го сечения по заданию, м3;

— объем одного погонного метра пиломатериалов i-го сечения, м3.

Таблица 4- Расчет количества пиломатериалов в погонных метрах

При составлении поставов необходимо соблюдать основные правила:

— поставы должны быть симметричными;

— не следует включать в один постав доски двух смежных толщин с разницей 3…5 мм;

— следует избегать включения в постав большого числа тонких досок толщиной 16 и 19 мм;

— в центральной части постава при распиловке в развал следует предусматривать толстые доски, по мере перехода к краям постава толщина досок должна уменьшаться;

— в целях вырезки ослабленной сердцевины, гнили и метиковых трещин одной сердцевинной или двумя центральными досками рекомендуется в поставах толщину досок выбирать по данным, представленным в таблице 5;

— оптимальное количество досок в поставе указано в таблице 6;

— в пределах пласти бруса можно ставить доски любой требуемой толщины. Однако выпиловка из зоны пласти бруса более толстых досок дает лучший выход благодаря уменьшению потерь в опилки и на усушку;

— высоту бруса при брусово-развальном способе раскроя нужно принимать в пределах от 0,6 до 0,8 вершинного диаметра бревна.

Для расчета поставов графическим способом используется график-квадрант (приложение Г).

Таблица 5 — Толщина сердцевинных и центральных досок, рекомендуемых к выпиловке при раскрое бревен

Таблица — 6 Оптимальное количество досок в поставе

Примечание * Цифры без скобок показывают число досок за брусом с каждой стороны в первом проходе, цифры в скобках — число досок с каждой стороны за пределами пласти бруса при втором проходе На оси абсцисс отложены в масштабе 1: 2 расстояние между симметричными пластями досок Е (расход ширины постава) и ширина боковых досок, выпиливаемых из параболической зоны b0. На оси ординат отложены ширина пластей досок b в масштабе 1: 2.

На график нанесены:

— четверти концентрических окружностей бревен диаметром 10 …50 см;

— наклонная прямая с пометкой «квадратный брус», по которой можно определить сторону квадратного бруса из бревна или диаметр бревна для выпиливания квадратного бруса заданных размеров;

— наклонные прямые К=1,1; К=1,2; К=1,3 и К= 1,4 для определения критической ширины постава Екр при различных значениях коэффициента сбега К, рассчитываемого по формуле

(7)

где — диаметр бревна в комле, см;

— диаметр бревна в вершине, см.

Диаметр бревна в комлевом торце, см, определяется по формуле

(8)

где — средний сбег бревна, см/м (приложение Д);

— длина бревна, м.

— наклонная прямая b0 для определения оптимальной ширины обрезных досок, выпиливаемых за пределами Екр.

Для определения Екр по графику-квадранту находится точка пересечения окружности данного диаметра d с линией коэффициента сбега, соответствующей этому диаметру. Затем полученная точка сносится на ось абсцисс, где находится значение Екр.

На рисунке 1 представлена схема определения Екр по графику-квадранту

в — ширина пиломатериала, мм; Е — расход ширины постава, мм;

d — вершинный диаметр бревна, см; К — коэффициент сбега;

Екр — критический расход ширины постава, мм.

Рисунок — 1 Схема определения Екр по графику квадранту Если фактическое значение коэффициента сбега отличается от нанесенных на графике, то мысленно проводится прямая, соответствующая этому значению коэффициента путем интерполяции.

Полученные данные заносятся в таблицу 7

Таблица 7- Вспомогательная таблица к расчету поставов

Если расстояние между наружными, симметричными пластями досок меньше Екр, то ширину их определяют по вершинному торцу бревна, а длина равна длине бревна.

На рисунке 2 представлена схема определения ширины доски по вершинному торцу бревна

Е0 — общий расход ширины постава, мм; в — расчетная ширина нагруженной пласти доски, мм.

Рисунок 2 — Схема определения ширины доски по вершинному торцу бревна На оси абсцисс находим точку Е0, соответствующую общему расходу ширины постава, от нее поднимаемся вверх до пересечения с окружностью d, соответствующей диаметру бревна в вершине. Точку пересечения сносим на ось ординат и получаем расчетную ширину наружной пласти доски. После вычитания величины припуска на усушку (приложение Е) принимаем стандартную ближайшую заданную ширину доски.

Если расстояние между симметричными пластями досок больше Екр, то оптимальную ширину доски определяют следующим образом.

На рисунке 3 представлена схема определения оптимальной ширины доски, выпиливаемой из параболической зоны бревна.

На оси абсцисс находим точку, соответствующую общему расходу ширины постава, от нее поднимаемся вверх по вертикали до пересечения с окружностью данного диаметра в комле. Из точки пересечения проводим горизонтальную прямую до пересечения с наклонной прямой bо. Точку пересечения сносим на ось абсцисс, где и находим оптимальную ширину наружной пласти доски. Если она, после вычитания припуска на усушку, не соответствует значению ширины доски, заданной по спецификации, то принимаем ближайшую заданную ширину.

Е0 -общий расход ширины постава, мм; D — диаметр бревна в комле, см; в0 — прямая для определения ширины обрезных досок, выпиливаемых из параболической зоны бревна; в — расчетная ширина наружной пласти доски, мм Рисунок 3 — Схема определения оптимальной ширины доски выпиливаемой из параболической зоны бревна На оси абсцисс находим точку, соответствующую общему расходу ширины постава Е0, и поднимаемся по вертикали вверх, а на оси ординат находим точку, соответствующую значению принятой ширины доски вместе с припуском на усушку в+у, и проводим горизонтальную прямую. По точке пересечения указанных прямых находим значение расчетного диаметра. Длина укороченных досок, м, находится по формуле

(9)

где — диаметр бревна в вершине, см;

— средний сбег бревна, см/м;

— длина бревна, м.

Записи по расчету поставов ведутся в форме таблицы 8.

Длина укороченных досок находится по схеме, представленной на рисунке 4.

Е0 — общий расход ширины постава, мм; в+у — принятая ширина доски с припуском на усушку, мм; dp — расчетный диаметр, см.

Рисунок 4 — Схема определения расчетного диаметра Таблица 8- Ведомость расчета поставов

Перед записью каждого постава в одну строчку заносятся следующие данные:

— вершинный диаметр бревна, см;

— диаметр бревна в комлевом торце, см;

— длина бревна, м;

— объем одного бревна, заданного диаметра и длины q, м3;

— критический расход ширины постава Екр, мм;

— количество бревен, раскроенных по данному поставу m, шт.

Данные графы 2 и 3 заполняются на основании принятого плана раскроя бревна по каждому поставу. Графа 4 заполняется для заданной толщины доски и ее положения в поставе по приложению Е. Графы 6 и 8 определяется по графику-квадранту. Графа 9 определяется для данного сечения доски по приложению В. Графа 10 определяется как произведение граф 3,8 и 9. В графу 11 заносятся данные по объемному выходу О, %

3.4 Расчет поставов при развальном способе раскроя Для расчета поставов развальным способом при получении необрезных досок:

— определяем расход ширины постава до внутренней пласти доски:

а) для сердцевинной доски существует только расход ширины постава до наружной пласти доски;

б) для центральной доски расход ширины постава до внутренней пласти равен толщине пропила;

в) для боковой доски расход ширины постава до внутренней пласти, мм, определяется по формуле

(10)

где — расход ширины постава до наружной пласти (i-1) доски, мм;

— ширина пропила, мм.

— определяем расход ширины постава до наружной пласти доски;

— определяем длину необрезной доски:

а) если расход ширины постава до наружной пласти меньше Екр, то длина доски равна длине бревна;

б) если расход ширины постава до наружной пласти больше Екр., то на оси абсцисс находим точку, соответствующую общему расходу ширины постава до наружной пласти, и поднимаемся по вертикали вверх, а на оси ординат находим точку, соответствующую значению минимальной ширины доски вместе с припуском на усушку, и проводим горизонтальную прямую. По точке пересечения указанных прямых находим значение расчетного диаметра. Длина укороченных досок, м, находится по формуле 9;

— определяем ширину доски на середине длины. На оси абсцисс находим точку Е, соответствующую общему расходу ширины постава, от нее поднимаемся вверх до пересечения с окружностью, см, соответствующей диаметру бревна на середине длины доски

. (11)

— определяем расчетную ширину необрезной доски, мм, по формуле

(12)

где — ширина внутренней пласти необрезной доски на середине длины, мм;

— ширина наружной пласти необрезной доски на середине длины, мм.

После вычитания величины припуска на усушку (приложение Е) принимаем ближайшую стандартную кратную 10 мм ширину доски.

Записи по расчету постава заносятся в таблицу 9.

Данные графы 2 и 3 заполняются на основании принятого плана раскроя бревна по каждому поставу. Графа 4 заполняется для заданной толщины доски и ее положения в поставе по приложению Е. Графы 7 и 8 определяется по графику-квадранту. Графа 9 определяется по формуле 12. Графа 12 определяется как произведение граф 2,3,10 и 11. В графу 13 заносятся данные по объемному выходу, О, %

Таблица 9- Ведомость расчета поставов при развальном способе раскроя

3.5 Пример расчета поставов Производится расчет количества пиломатериалов, подлежащих выпиловке в погонных метрах (кроме разнотолщинных).

Первая вторая и третья графа таблицы заполняется по данным задания на проектирование (приложение А).

Объем одного погонного метра выбирают по таблице приложения В для толщины 60 мм и ширины 250 мм и составляет 0,015 м³.

Количество пиломатериалов определяется по формуле 6.

Результаты расчетов представлены в таблице 10.

Таблица 10- Расчет количества пиломатериалов в погонных метрах

По графику-квадранту определяется критический расход ширины постава и данные заносятся в таблицу 11.

Таблица 11- Вспомогательная таблица к расчету поставов

Первый постав составляется и рассчитывается для самого большого диаметра из спецификации пиловочных бревен. Из самого толстого бревна стараются выполнить самые «трудные сечения». К ним относятся самые толстые и широкие доски. При этом толщина бруса должна находиться в пределах от 0,6 до 0,8 вершинного диаметра бревна;

Из бревна диаметром 38 см можно выпиливать брус толщиной от 225 мм до 275 мм. Поэтому самая толстая и широкая доска толщиной 60 мм и шириной 250 мм может быть получена из бревна данного диаметра.

При брусово-развальном способе первоначально производится расчет двухкантного бруса. В графу 2 таблицы 10 заносится выбранная толщина бруса 250 мм. В примере рассмотрен вариант раскроя с одним брусом, поэтому в графу 3 заносится 1 шт.

По местоположению доски в поставе брус относится к сердцевинным доскам, поэтому в графу 4 заносится значение расхода ширины постава для сердцевинной доски толщиной 250 мм (приложение Ж).

Общий расход ширины постава для бруса равен расходу ширины постава, поэтому эти значения графы 3 и 4 совпадают.

Расчетная ширина доски определяется по графику-квадранту. Для этого на горизонтальной оси откладывается общий расход ширины постава, значение которого принимается равным 256, 2 мм. Из полученной точки проводится вертикальная прямая до пересечения с окружностью, соответствующей вершинному диаметру 38 см. Далее точка сносится на вертикальную ось. В данном случае значение расчетной ширины равно 280 мм.

Так как из бруса на втором проходе вырабатываются доски, то оставшиеся графы не заполняются.

Далее боковая часть бревна раскраивается на доски.

Рассмотрим расчет боковой доски толщиной 25 мм. Так как постав должен быть симметричным, то в графе 3 указываются две доски. Для боковой доски толщиной 25 мм по таблице приложения Ж определяем расход ширины постава равный 58,8 мм. Общий расход ширины постава определяется суммированием данных графы 6 (предыдущая строка) и графы 5 (текущая строка) 256,2+58,8=315.

Расчетная ширина доски определяется по графику-квадранту. Так как общий расход ширины постава меньше критического расхода ширины постава 315?331, то расчетную ширину определяют по вершинному диаметру бревна. Длина таких досок равна длине бревна.

На горизонтальной оси откладывается общий расход ширины постава 315 мм. Вверх проводится вертикальная прямая до пересечения с окружностью 38 см и из полученной точки. Точку пересечения сносим на ось ординат и получаем расчетную ширину наружной пласти доски равную 211 мм.

После вычитания величины припуска на усушку (приложение Е) принимаем стандартную ближайшую заданную ширину доски равную 200 мм. Длина доски 6,5 м. По приложению В определяем объем одного погонного метра доски толщиной 25 мм и шириной 200 мм. Данные графы 10 определяются умножением данных графы 3, 8 и 9.

Полезный выход пиломатериалов из одного бревна определяется делением данных графы 10 на объем одного бревна. Результат деления выражается в процентах 0,065/0,9*100=7,22.

Для следующей доски толщиной 25 мм, общий расход ширины постава составляет 373,8 мм, что превышает критический расход. Поэтому при расчете ширины доски из точки на горизонтальной оси проводится вертикальная прямая до окружности, соответствующей комлевому диаметру 46 см. Из точки пересечения проводим горизонтальную прямую до пересечения с наклонной прямой bо. Точку пересечения сносим на ось абсцисс, где и находим оптимальную ширину наружной пласти доски равную 155 мм. После вычитания припуска на усушку принимаем ширину доски 150 мм. Длина доски определяется по формуле 9. Расчетный диаметр определяется по графику-квадранту. На горизонтальной оси откладывается значение расхода ширины постава 373,8 мм и поднимаемся по вертикали верх. На вертикальной оси откладываем значение стандартной ширины доски с учетом припуска на усушку 153,9 мм и проводим горизонтальную прямую. По точке пересечения указанных прямых находим значение расчетного диаметра 40,5 см.

Длина доски определяется

6,5-=4,5.

Объем одного погонного метра длины определяется в зависимости от толщины и ширины доски по таблице приложения. Полезный выход пиломатериала из одного бревна в м3 определяется умножением объема одного погонного метра длины доски на длину и количество досок, Полезный выход пиломатериалов из одного бревна, в %, определяется На втором проходе для досок, у которых расход ширины постава меньше пропиленной пласти бруса, ширина равна толщине бруса, а длина этих досок равна длине бревна.

Для сердцевинной доски толщиной 60 мм суммарный расход ширины постава составляет 61,8 мм, что меньше пропиленной пласти бруса равной 280 мм. Ширина доски равна толщине бруса в 250 мм. Длина доски 6,5 м.

Для боковых досок толщиной 60 мм суммарный расход ширины постава равен 192,5 мм, что меньше 280 мм, следовательно, ширина составляет 250 мм, а длина 6,5 м. Для досок толщиной 40 мм расход ширины 282,2 больше пласти бруса 281 мм. Поэтому по графику квадранту расчетная ширина составляет 255 мм. Стандартная ширина составляет 250 мм. Длина доски равна 6,5 м, так как расход ширины постава 282,2 меньше критического расхода, 331 мм.

Для боковой доски толщиной 25 мм расход ширины постава составляет 341 мм, что больше критического расхода ширины постава 331 мм.

Следовательно, расчетная ширина доски определяется по комлевому диаметру (рисунок 3) и составляет 179 мм. Длина доски определяется по формуле 9 .

Расчет постава завершается определением суммарного полезного выхода пиломатериалов из одного бревна

0,065+0,3 375+0,855+0,0975+0,795+0,13+0,0525+0,0196=0,601

7,22+3,45+0,95+10,83+21,67+14,44+5,83+3,30=67,69.

4. Расчет плана и баланса раскроя пиловочного сырья План раскроя пиловочного сырья представляет собой систему составленных и рассчитанных поставов, обеспечивающих выполнение заданной спецификации пиломатериалов из имеющегося или ожидаемого пиловочного сырья. В нем по каждому поставу указывается число и размерно-качественный состав распиливаемых бревен и получаемых пиломатериалов.

После составления каждого постава производится заполнение соответствующей ему строки в плане раскроя, которая составляется по форме, представленной в таблице 13.

Таблица 12- Ведомость расчета поставов

План раскроя сырья включает все постава с указанием их номеров (N) по ведомости и числа распиливаемых по ним бревен (nбр/n; n м3n), что позволяет производить по нему подсчет выполнения спецификационного задания на выпиловку досок заданных размеров.

Число бревен, подлежащих распиловке по данному поставу nбр. n или n м3n, определяют из условия задания на получение основных сортиментов, выпиливаемых по этому поставу, как отношение подлежащего выпиловке объема этих сортиментов (м3 или м) к объему этих сортиментов — досок определенных размеров, получаемых из одного бревна.

После составления всех поставов в нижней части таблицы 13 подводятся итоги выполнения спецификации пиломатериалов. Подсчитывается количество полученных пиломатериалов по каждому сечению (Ai, м3), а также перевыполнение и недовыполнение каждого размера. Таблица 13 представлена с примером заполнения.

Таблица 13- План раскроя бревен на пиломатериалы

Перепилы и недопилы каждого сортимента по сравнению с заданным объемом не должны превышать 5%.

Для оценки выполнения задания определяются основные показатели использования сырья и получения пиломатериалов по плану раскроя: объемный и спецификационный выход.

Объемный выход О, %, определяется

(13)

где Асуммарный объем всех полученных пиломатериалов по плану раскроя, м3;

— объем израсходованного сырья по плану раскроя, м3.

Спецификационный выход Ос, %, определяется

Ос= (14)

где Аз — заданный объем пиломатериалов по спецификации, м3;

Н — суммарное недовыполнение досок различных сечений по

плану раскроя, м3;

Процент брусовки по сырью Вбр., %, рассчитывается

(15)

Где Qбр.- объем сырья, распиливаемого брусово-развальным способом, м3;

Qобъем всего распиливаемого сырья, м3;

4.1 Составление баланса раскроя древесины

Баланс древесины — это распределение ее после раскроя бревен по видам получаемой продукции, отходов и потерь.

При выполнении курсового проекта составление баланса производится по поставу, процент полезного выхода которого наиболее близок к количественному выходу по всему плану раскроя. Результаты расчета представляются в виде таблицы 14.

Таблица 14- Баланс раскроя

Величина потерь древесины в припуски на усушку, м 3 для каждой доски может быть определена по формуле

(16)

где — номинальная толщина доски, мм;

— номинальная ширина доски, мм;

— припуск на усушку по толщине, мм;

— припуск на усушку по ширине, мм;

— длина доски, м;

— количество досок .

Находится суммарный объем в припуски на усушку по всем доскам и определяется выраженное в процентах отношение этого объема к объему бревна.

Количество опилок, м3, определяется по формуле:

(17)

где — ширина пропила, мм (для рамной распиловки =3,6 мм);

— суммарная высота пропилов, измеренных посередине длины бревна, мм;

— длина бревна, м.

Высота каждого пропила определяется по графику — квадранту по соответствующему ему расходу ширины постава и диаметру посередине длины бревна.

Количество кусковых отходов определяется как разность между 100% и суммарным количеством пиломатериалов, потерь на усушку и отходов в опилки.

4.2 Пример составления баланса раскроя сырья Баланс составляется для приведенного в таблице 12 постава. Полезный выход пиломатериалов из одного бревна определяется суммированием данных графы 11 и 10 таблицы 10. Результат заносим в таблицу 15.

Таблица 15- Баланс раскроя

Расчет отходов в опилки начинается с определения суммарной высоты пропилов, измеренных посередине длины бревна. Для этого необходимо рассчитать диаметр,, см, не середине длины бревна по формуле

.

Для каждой доски первого прохода, включая и брус, определяется высота пропила по графику-квадранту. На горизонтальной оси откладывается величина общего расхода ширины постава. Из полученной точки проводится вертикальная прямая до пересечения с окружностью, соответствующей диаметру бревна 42 см. Точку пересечения сносим на вертикальную ось и находим величину высоты пропила.

Например: для бруса высота равна 335 мм.

Суммарная высота пропилов, измеренных посередине длины бревна равна

335*2+275*2+190*2+90*2+256,2*2+256,2*2+256,2*2+245*2+130*2=4067,2.

Количество опилок, м3, определяется по формуле 17

4067,2*3,6*6,5*10−6=0,095.

Величина потерь древесины в припуски на усушку, м 3 для каждой доски может быть определена по формуле 16. По таблице приложения Д для каждой толщины и ширины определяется припуск на усушку. Например: для доски толщиной 25 мм, шириной 200 мм и длиной 6,5 м величина потерь древесины на усушку равна

=0,3 723.

Количество кусковых отходов определяется как разность между 100% и суммарным количеством пиломатериалов, потерь на усушку и отходов в опилки

100−67,69−10−3,84−2=16,47.

5. Расчет производственного процесса в лесопильном цехе

5.1 Расчет поточной линии лесопильного цеха на базе лесопильных рам

Методика расчета оборудования рамного потока основывается на плане раскроя сырья на пиломатериалы.

Прежде необходимо выбрать тип марку лесопильных рам. Обычно лесопильную раму выбирают по требуемой ширине просвета пильной рамки;

(18)

гденаибольший диаметр бревен в вершине по спецификации, см;

— сбег бревен, см/м;

— допустимая кривизна бревен, % (= 2%);

— длина бревна, м;

10- запасное расстояние между стойками пильной рамки и комлем бревна.

По номенклатуре технологического оборудования выбирается конкретная марка лесопильной рамы. Значения технической характеристики приведены в таблице 16.

Таблица 16- Наименование, назначение и технико-экономические показатели лесопильных рам

Выявляется потребное количество рамосмен, необходимое для распиловки сырья по плану раскроя. Для этого определяется количество рамосмен на выполнение работ по каждому поставу. Результаты расчета заносятся в таблицу 17.

Графы таблицы 1,2 и 3 заполняются из плана раскроя для всех составленных поставов. Величина посылки по каждому поставу выбираются по приложению И.

Таблица 17 — Расчет потребного количества рамосмен

Если величина хода принятой лесопильной рамы отличается от той. Для которой в таблице приведены значения посылок, то величину посылки, мм определяется по формуле

(19)

где — величина хода пильной рамки принятой лесопильной рамы, мм

— величина пильной рамки, для которой приведены табличные посылки;

— табличная посылка, мм.

В качестве расчетной принимают наименьшую величину из всех полученных посылок. Расчетная посылка не может быть больше максимальной конструктивной посылки рамы.

Производительность лесопильной рамы, м3 за смену, определяется по формуле

(20)

где — продолжительность смены, мин (492);

— расчетная посылка;

— частота вращения коленчатого вала. мин-1;

— коэффициент использования лесопильной рамы;

— объем бревна. м3

— длина бревна. м.

С целью облегчения расчетов целесообразно все постоянные множители формулы объединить в один

(21)

тогда производительность определяется как

(22)

Коэффициент использования лесопильной рамы определяется

(23)

где — коэффициент использования смены, 0,9;

— коэффициент использования потока, 0,85

Коэффициент использования потока учитывает время на вспомогательные операции, не совпадающие с временем распиловки бревна (межторцовые разрывы) и суммарные внецикловые потери головного станка потока. Коэффициент использования лесопильной рамы принимают равным 0,77. Зная объем сырья, подлежащего распиловке по каждому поставу. И сменную производительность лесопильных рам, количество рамосмен,, необходимых для выполнения работ по каждому поставу плана раскроя, можно определить по формуле

. (24)

При распиловке вразвал полученное значение заносится только в графу 9, а при распиловке с брусовкой — в две графы 10 и 11.

Общее количество потребных установленных рамосмен, для распиловки сырья по плану раскроя определяется как сумма граф 9, 10. 11. по формуле где — количество рамосмены на развал бревна;

(25)

где — количество рамосмены на выпиловку бруса;

— количество рамосмены на развал бруса.

Необходимое количество установленных рамосмен для распиловки годового объема сырья определяется по формуле

(26)

где — объем сырья, подлежащего распиловке в течение года, м3;

— объем сырья по плану раскроя, м3.

Зная количество рамосмен, необходимое для распиловке годового объема сырья и режимы работы лесопильных рам, можно определить необходимое количество лесопильных рам,, подлежащих установке в цехе

(27)

где — количество смен в году работы лесопильных рам, определяется по формуле

(28)

где — число рабочих дней в году, дни (250);

— число смен работы в сутках, смен/дни (2).

— коэффициент использования лесопильных рам в году, приведенный в таблице 18 .

Таблица 18 — Значение поправочного коэффициента на среднегодовые условия

Если получается целым числом с дробью, то для обеспечения потребной производительности следует принимать большее ближайшее целое число. Если дробь не превышает 5%, то ее можно отбросить. Если число установленных лесопильных рам известно, то количество сырья,, м3, которое будет распилено на них в течение года, определяется по формуле

. (29)

На основе полученного количества лесопильных рам устанавливается количество поточных линий в лесопильном цехе.

5.2 Расчет потребного количества обрезных станков

Выполнение этих расчетов производится в следующей последовательности.

Потребное количество оборудования для выполнения операции нужно вести раздельно для каждой бревнопильной линии на основе ритма работы лесопильного потока.

Ритм работы поточной бревнопильной линии, R, мин. может быть определен по формуле

(30)

Где lср.- средняя длина бревен, распиливаемых на линии, м;

vsсредняя скорость подачи бревен на линии, м/мин.

Для бревнопильных линий, оснащенных лесопильными рамами, ритм работы, R, мин., при пропуске через них сырья различных диаметров по поставам плана раскроя может быть определен по формуле

R=, (31)

Где pрасчетная посылка, мм;

nчастота вращения коленчатого вала лесопильной рамы, мин-1.

Данные по расчету ритма работы лесопильных рам рекомендуется заносить в таблицу 19.

Таблица 19- Ритм работы лесопильных рам

На основе ритма работы лесопильного потока можно рассчитать количество оборудования, необходимого для выполнения остальных операций процесса.

Количество потребного оборудования, а, шт, для любой операции процесса определяется по формуле:

а =, (32)

где tоп.- затраты времени одним станком на выполнение операции по поставу, мин.

Затраты времени одним станком для выполнения работ по поставу определяются по формуле:

tоп. = (33)

где Qпост.- объем работ на данной операции по поставу, выраженный в м3, шт, пог. м;

Апроизводительность станка в тех же единицах измерения в минуту.

Расчет потребного оборудования на участке обрезки досок рекомендуется вести по таблице 20.

Таблица 20- Расчет потребного количества обрезных станков

Объем работы по поставу, Qпост., который необходимо выполнить в операции обрезки с пиломатериалами, полученными из одного бревна, т. е. количество досок из одного бревна, подлежащих обрезке.

По опытным данным производительность обрезных станков, А., шт. досок/ мин., может быть принята 10 — 12 досок в минуту.

Если количество обрезных станков, рассчитанное по формуле, получается равным целому числу с дробью больше 5−6%, то принятое количество станков округляется до большего целого числа. Если дробь меньше 5−6%, то ее можно отбросить.

5.3 Расчет потребного количества торцовочных станков Для расчета потребного оборудования на участке торцовки досок прежде всего требуется выбрать способ торцовки. В зависимости от принятой схемы технологического процесса торцовка может осуществляться на позиционных станках, которые обслуживают один определенный обрезной станок. Или на станках проходного типа, на которых собирают все доски, выходящие из лесопильного цеха или потока.

Расчет объема работ на данной операции производится аналогично расчету числа необрезных досок, поступающих на обрезку.

Данные по расчету потребного количества оборудования для торцовки досок рекомендуется заносить в таблицу 21.

Таблица 21- Расчет потребного количества торцовочных станков

Производительность позиционных торцовочных станков, А, шт./мин., определяется по формуле

А=, (34)

Где Тц — время, необходимое для торцовки одной доски, мин.

Обычно принимают, что на одну доску требуется произвести 2,25−2,5 реза (с учетом вырезки дефектных мест). На один рез в среднем затрачивается 5−6 секунд.

Для торцовочного устройства проходного типа

А=, (35)

Где vs — скорость подачи, м/мин, (7,2; 10,8; 14,4);

а — расстояние между упорами цепи, м (0,6);

К — коэффициент заполнения цепей; (0,9).

Принимаемое количество станков получается путем округления наибольшего значения потребного количества станков. Для торцовочного устройства проходного типа до ближайшего целого числа, а позиционного типа до ближайшего четного числа, так как торцовочные балансирные станки устанавливаются обычно по два на одном торцовочном столе.

5.4 Пример расчет производственного процесса в лесопильном цехе Для выбора типа и марки лесопильной рамы рассчитаем ширину просвета пильной рамки

По номенклатуре технологического оборудования выбираем лесопильную раму с просветом 75 см. Для дальнейших расчетов фиксируем технические характеристики лесопильной рамы:

— - частота вращения коленчатого вала 325 мин-1;

— величина хода пильной рамки 600, мм.

По каждому поставу определяем потребное количество рамосмен, необходимое для распиловки сырья по плану раскроя. Результаты расчета представлены в таблице 22.

Графы таблицы 1,2 и 3 заполняются на основе данных таблицы 13.

Величину посылки на выпиловку бруса выбираем по таблице приложения И, (часть 2). Посылка выбирается для диаметра 38 см и 8 пил.

Число пил определяется по поставу для распиловки бревна диаметром 38 см.

Величину посылки на развал бруса выбираем по таблице приложения И, (часть 3). Посылка выбирается для бруса толщиной 25 см и 10 пил.

Расчетная посылка принимается наименьшей из двух посылок.

Таблица 22 — Расчет потребного количества рамосмен

Производительность лесопильной рамы, м3 за смену, определяем по формуле

.

С целью облегчения расчетов целесообразно все постоянные множители формулы объединить в один

.

Зная объем сырья, подлежащего распиловке 37,8 м³, определяем количество рамосмен

5.5 Пример расчет потребного количества обрезных станков

Потребное количество оборудования для выполнения операции ведется на основе ритма работы лесопильного потока.

Данные по расчету ритма работы лесопильных рам рекомендуется заносить в таблицу 23.

Таблица 23- Ритм работы лесопильных рам

Ритм работы, R, мин., для диаметра бревна 38 см

R=.

На основе ритма работы лесопильного потока можно рассчитать количество оборудования, необходимого для выполнения технологических операций процесса.

Расчет потребного оборудования на участке обрезки досок ведется по таблице 24.

раскрой древесина лесопильный поточный

Таблица 24- Расчет потребного количества обрезных станков

Потребное время для выполнения работ по поставу одним станком, мин

tоп. =

Потребное количество станков

а =

Так как, рассчитанное количество обрезных станков получается равным целому числу с дробью больше 5−6%, то принимаем 2 станка.

5.6 Пример расчет потребного количества торцовочных станков Для расчета потребного оборудования на участке торцовки досок выбираем станки проходного типа.

Результаты расчетов потребного количества оборудования для торцовки досок заносим в таблицу 25.

Таблица 25- Расчет потребного количества торцовочных станков

Расчет объема работ на данной операции производится аналогично расчету числа необрезных досок, поступающих на обрезку.

Производительность торцовочного устройства проходного типа.