Разработка технологического процесса получения обрезных пиломатериалов с установкой лесопильных рам

Разработка технологического процесса получения обрезных пиломатериалов с установкой лесопильных рам

Лесопильное производство? выгодный бизнес.

В отличие от лесопильного производства Западной Европы и Северной Америки, российское занимается выпуском обезличенных пиломатериалов, то есть материалов, поступающих на рынок без учета требований, обусловленных характером их дальнейшего применения. И, как правило, такие материалы используются нерационально.

Пиломатериалы специального назначения? это прежде всего конструкционные пиломатериалы, прошедшие сортировку по прочности и качеству, причем их типоразмеры определяются заказчиком (чаще всего домостроительными предприятиями). Сюда же можно отнести пиломатериалы, используемые в качестве заготовок для производства оконных и дверных блоков, поддонов и т. д. Такая продукция постоянно востребована, в особенности в связи с развитием малоэтажного деревянного домостроения. Зарубежный опыт показал, что максимальную долю специализированной пилопродукции в общем объеме производства могут обеспечить только довольно крупные предприятия, оснащенные современной высокопроизводительной техникой. Тем не менее малые и средние лесопильные производства также имеют полное право участвовать в деятельности ЛПК. Они обладают определенной гибкостью и при правильном подборе основного оборудования легко находят свою нишу на местных рынках.

ПКроме того, в ряде регионов России фирмы, относящиеся к малому бизнесу, успешно сотрудничают с крупными предприятиями, которые, как правило, обладают избыточными сушильными мощностями и высокопроизводительным оборудованием для углубленной переработки пиломатериалов из так называемого отпада, который неизбежно появляется на любом производстве. Поэтому крупные деревообрабатывающие компании зачастую нуждаются в дополнительных объемах пиломатериалов для того чтобы полностью загрузить свое оборудование. Группа компаний «Глобал Эдж» предлагает широкий выбор лесопильного оборудования, начиная от позиционного, применяемого на малых и средних производствах, и заканчивая высокопроизводительными лесопильными линиями с высокой степенью автоматизации технологического процесса. Здесь стоит упомянуть прежде всего оборудование датской фирмы OBELP Group, лишь недавно появившееся в России. Ему отдают предпочтение крупнейшие лесопильные компании Германии, Австрии, Швеции, США, Канады и ряда других стран. Лесопильные линии этой фирмы отличаются широким диапазоном производительности (от 60 до 300 тыс. м³ пиловочника в год), возможностью переработки любых сортиментов, включая низкокачественный круглый лес (на линиях по производству пиломатериалов для поддонов и подобных им изделий). В состав этого комплекса оборудования входят автоматические высокоэффективные линии сортировки пиловочника, современные фрезернобрусующие, фрезернопрофилирующие и многопильные станки, линии обрезки кромок, торцовки и сортировки пиломатериалов. Причем, сортировка может производиться как в полуавтоматическом, так и в автоматическом режиме. Пиломатериалы сортируются не только по размерам и качеству, но и по прочности, что значительно расширяет возможности их выгодной реализации. Линии фирмы OBELP Group могут оснащаться современным оборудованием для автоматического штабелирования и упаковки пиломатериалов. Отечественных предпринимателей может заинтересовать и еще одно предложение группы «Глобал Эдж»? универсальные лесопильные линии, не требующие предварительной сортировки пиловочника. «Глобал Эдж» предлагает как полнокомплектные лесопильные линии, так и их отдельные системы и агрегаты, которые легко встраиваются в уже работающие производства при необходимости повысить их производительность и уровень автоматизации.

Помимо высокопроизводительного оборудования, группа «Глобал Эдж» поставляет и позиционное оборудование: ленточные и круглопильные (в том числе многопильные) станки легкого и среднего класса, а также другое оборудование, включая вспомогательное.

1. Общая часть

1.1 Характеристика способа распиловки бревен

Распиловку бревен можно производить одной или несколькими пилами. Первый вид распиловки называется индивидуальным, второй — групповым.

Групповая распиловка производится преимущественно на лесопильных рамах, индивидуальная — на круглопильных и ленточнопильных станках.

Индивидуальный способ распиловки целесообразнее применять при распиловке ценных пород древесины, бревен большого диаметра, а также для получения досок радиального распила. На лесопильных рамах распиловка может быть произведена вразвал или с брусовкой.

При распиловке с брусовкой вначале из бревна выпиливается двухкантный брус и боковые доски, в дальнейшем брус раскраивается на доски; при этом все средние доски получаются чистообрезными одной ширины, равной толщине бруса. Наличие таких досок, составляющих 65−70% объема всех досок, получаемых из бревен, позволяет легко выполнять заказы на пиломатериалы определенной ширины, которые, за исключением нескольких средних досок, получаются тангенциальной распиловки. При больших диаметров распиловка с брусовкой производится с применением в схеме раскроя двух и трех брусьев. Это объясняется большой разницей между диаметром бревна и требуемой шириной досок. Обычно при производстве обрезных досок распиловка с двумя брусьями возможна при диаметре бревен 30 см, а с тремя — 45 см. В курсовом проекте предлагается использовать распиловку брёвен с брусовкой.

2. Расчетно-технологическая часть

2.1 Спецификация сырья

Таблица 1. Спецификация пиловочного сырья

Порода сырья — сосна, средняя длина — 4,5 м; ГОСТ — 9463−86

2.2 Составление оптимальных поставов

d = 16 см

Рисунок 1

E₃ = =1,7 t₃ = 40 мм

Е₂ = E₃ + t₃ + Пу + р

Е₂ = 1,7 + 40 + 1,4+3,4 = 46,5 мм t₂ = 16 мм

Е₁ = Е₂ + t₂ + Пу + р

Е₁ = 46,5 + 16 + 0,7 + 3,4 = 66,95 мм t₁ = 16 мм

— ;

d = 22 см

Рисунок 2

E₃ = =1,7 t₃ =50 мм

Е₂ = E₃ + t₃ + Пу + р

Е₂ = 1,7 + 50+1,6 + 3,4 = 56,7 мм t₂ = 25 мм

Е₁ = Е₂ + t₂ + Пу + р

Е₁ = 56,7 + 25 + 1 + 3,4 = 86,1 мм t₁ = 22 мм

— - - ;

d = 28 см

Рисунок 3

E₄ = =1,7 t₄ = 60

E₃ = E₄ + t₄ + Пу + р

Е₃ = 1,7+ 60+ 3,4+1,8 = 66,9 мм t₃ = 32 мм

Е₂ = Е₃ + t₃ + Пу + р

Е₂ = 66,9 + 32 + 1,2 + 3,4 = 102,5 мм t₂ = 19 мм

Е₁ = Е₂ + t₂ + Пу + р

Е₁ = 102,5 + 19 + 0,8 + 3,4 = 125 мм t₁ = 16 мм

— - - ;

d = 32 см

Рисунок 4

E₅ = =1,7 t₅ = 60 мм

Е₄ = Е₅ + t₅ + Пу + р

Е₄ = 1,7 + 60 + 1,8 + 3,4 = 66,9 мм t₄ = 40 мм

Е₃ = Е₄ + t₄+ Пу + р

Е₃ = 66,9 + 40 + 1,4 + 3,4 = 111,7 мм t₃ = 22 мм

Е₂ = Е₃ + t₃ + Пу + р

Е₂ = 111,7 + 22 + 0,9 + 3,4 = 138 мм t₂ = 16 мм

Е₁ = Е₂ + t₂ + Пу + р

Е₁ = 138 + 16 + 0,7 + 3,4 = 158,1 мм t₁ = 0 мм

— - - - - ;

d = 36 см

Рисунок 5

E₅ = =1,7 t₅ = 60 мм

Е₄ = Е₅ + t₅ + Пу + р

Е₃ = 1,7 + 60 + 1,8 + 3,4 = 66,9 мм t₄ = 44 мм

Е₃ = Е₄ + t₄ + Пу + р

Е₃ = 66,9 + 44 + 1,5 + 3,4 = 115,8 мм t₃ = 25 мм

Е₂ = Е₃ + t₃ + Пу + р

Е₂ = 115,8 + 25 + 1 + 3,4 = 145,2 мм t₂ = 19 мм

Е₁ = Е₂ + t₂ + Пу + р

Е₁ = 145,2 + 19 + 0,8 + 3,4 = 168,4 мм t₁ = 16 мм

— - - - - ;

2.3 Расчет поставов

Таблица 2. Ведомость расчета поставов к плану раскроя сырья

2.4 План раскроя бревен на пиломатериалы

Таблица 3. План раскроя бревен на пиломатериалы

2.5 Баланс сырья. Посортный выход пиломатериалов

Таблица 4. Баланс хвойного сырья при выработки обрезных пиломатериалов по ГОСТ 8486–86

Таблица 5. Посортный выход пиломатериалов

2.6 Выбор и расчет технологического оборудования

2.6.1 Расчет производительности оборудования и его потребного количества

Y = E + 1,

распиловка сырье бревно оборудование

где Y — количество пил в поставе, шт.;

E — количество сортиментов, выпиливаемых по поставу, шт.

Y₁ = 6 + 1 = 7 шт.

Y₂ = 6 + 1 = 7 шт.

Y₃ = 8 + 1 = 9 шт.

Y₄ = 8 + 1 = 9 шт.

Y₅ = 10 + 1 = 11 шт.

Таблица 6. Исходные данные для расчёта

2.6.2 Выбор модели лесопильной рамы

Требуемая ширина просвета пильной рамки Втр

В_тр = (d_max + S * L + 2C) * 10,

где d_max — максимальный диаметр распиливаемых бревен из спецификации

сырья, см;

S — сбег, см /м;

C — запас, см.

B_тр = (36 + 1,15 * 6 + 2 * 5) * 10 = 529 мм.

Согласно этого соотношения, учитывая перспективы развития техники и технологии, выбираем для проектируемого участка лесопильную раму 2Р63−1.

2.6.3 Расчет потребного количества установленных рамосмен на распиловку 1000 м³ сырья

Таблица 7. Техническая характеристика 2Р63−1

Таблица 8. Расчет потребного количества установленных рамосмен на распиловку 1000 м³ сырья

Производительность лесопильной рамы определяется по формуле

П_см = (? * n * T * q * K) / (1000 * L)

где П_см — производительность лесопильной рамы, м³

? — инструкционная посылка лесопильной рамы при распиловке бревен данным поставом, мм/об;

n — число оборотов коленчатого вала лесопильной рамы, об/мин;

Т — средняя продолжительность смены, мин;

q — объем бревна, распиливаемого данным поставом, м³;

К — коэффициент использования потока с двухэтажными лесопильными рамами;

L — средняя длина бревна, согласно заданной спецификации, м.

П₁ = (48 * 345 * 480 * 0,11 * 0,864) / (1000 *4,5) = 167 м³/см

П₂ = (36 * 345 * 480 * 0,2 * 0,864) / (1000 *4,5) = 228 м³/см

П₃ = (29 * 345 * 480 * 0,33 * 0,864) / (1000 *4,5) = 304 м³/см

П₄ = (24,5 * 345 * 480 * 0,43 * 0,864) / (1000 *4,5) = 334 м³/см

П₅ = (17,5 * 345 * 480 * 0,54 * 0,864) / (1000 *4,5) = 300 м³/см

Потребное количество эффективных рамосмен определяется по формуле с. 12 [3]

К_бр = Q₁ / П_ф (26)

где К_бр — потребное количество эффективных рамосмен;

Q₁ — объем сырья, распиливаемого по поставу, м³;

П_ф — среднесменная производительность эффективной лесопильной рамы при распиловке бревен данным поставом, м³/см.

К_бр1 = 150 / 167 = 0,9 рамосмен

К_бр2 = 150 / 228 = 0,6 рамосмен

К_бр3 = 250 / 304 = 0,8 рамосмен

К_бр4 = 300 / 334 = 0,9 рамосмен

К_бр4 = 150 / 300 = 0,5 рамосмен

Потребное количество установленных рамосмен для распиловки сырья объемом 1000 м³, определяется по формуле

q = ?q_бр

Складывая все значения потребного количества установленных рамосмен получим:

q = 0,9 + 0,6 + 0,8 + 0,9+ 0,5 = 3,7 рамосмен

Количество установленных рамосмен, отработанных лесопильным потоком за год, определяется по формуле

Д = в * i * [365 — (104 + Д_р + Д_n)],

где Д — количество установленных рамосмен;

в — число установленных рам;

i — число смен;

Д_р — число праздничных дней;

Д_n — число дней на ремонт;

104 — число дней выходных.

Д = 1 * 2 * [365 — (104 + 13 + 15)] = 466 рамосмен

Годовая производительность потока по сырью определяется по формуле

П_год = 1000 * Д / q

П_год = 1000 * 466 / 3,7 = 125 945 м³/го

2.6.4 Расчет ритма работы участка лесопильных рам

Расчет ритма сводится в таблицу 9.

Таблица 9. Расчет ритма работы участка лесопильных рам

Ритм работы лесопильной рамы определяется по формуле

R = L * 1000 /? * n * K_n

где R — ритм работы лесопильной рамы, мин;

L — длина распиливаемых бревен, м;

? — инструкционная посылка, мм/об;

n — частота вращения коленчатого вала, об/мин.

Подставив эти значения в формулу, получаем:

R₁ = 4,5 * 1000 / 48 * 345 * 0,864 = 0,3 мин

R₂ = 4,5 * 1000 / 36 * 345 * 0,864 = 0,4 мин

R₃ =4,5* 1000 / 29 * 345 * 0,864 = 0,5 мин

R₄ = 4,5 * 1000 / 24,5 * 345 * 0,864 = 0,6 мин

R₅ = 4,5 * 1000 / 17,5 * 345 * 0,864 = 0,8 мин

Ритм работы участка лесопильной рамы равен ритму работы лесопильной

Рамы.

2.6.5 Определение потребного количества обрезных станков

По ведомости расчета поставов определяем, что наибольшая ширина досок 275 мм. По данным ведомости расчета поставов требуется совмещать обрезку кромок с раскроем досок по ширине. Выбираем многопильный обрезной станок OPTIMAT-100.

Таблица 10. Техническая характеристика OPTIMAT-100

Расчет станков производится в таблице 11.

Таблица 11. Расчет потребного количества обрезных станков OPTIMAT-100

Среднюю длину необрезных досок принимаем равной длине бревна.

Коэффициент производительности обрезного станка К_n, определяется по формуле

К_n = L_ср / L_ср + t_в * U / 60,

Принимаем t_в = 1,5 с.

Kn = 4,5 / 4,5+ 1,5 * 30 / 60 = 0,8

Цикловая производительность обрезного станка Пц, м/мин, определяется по формуле

П_ц = П_т * К_n,

где П_ц — цикловая производительность обрезного станка, м/мин;

П_т — технологическая производительность обрезного станка, м/мин.

П_т = U = 30 м/мин.

П_ц = 30 * 0,8 = 46,8 м/мин

Затраты времени t_on, мин, для выполнения работ по поставу одним обрезным станком определяется по формуле

t_on = Q_пост / П_ц,

t_on1 = 27 / 37,5 = 0,7 мин

t_on2 = 27 / 37,5 = 0,7 мин

t_on3 = 36 / 37,5 = 0,9 мин

t_on4 = 36/ 37,5 = 0,9 мин

t_on5 = 45 / 37,5 = 1,2 мин

Потребное количество обрезных станков для выполнения работ по поставу а, шт., определяется по формуле с. 16 [3]

а = t_on / R, (36)

а₁ = 0,7 / 0,4 = 1,75 шт.

а₂ = 0,7 / 0,5 = 1,4 шт.

а₃ = 0,9 / 0,6= 1,5 шт.

а₄ = 0,9 / 0,8 = 1,25 шт.

Сравнивая величины потребного количества обрезных станков, в лесопильном потоке необходимо установить 2 обрезных станка.

2.6.6 Определение потребного количества торцовочного оборудования

Торцовка в лесопильном цехе выполняется на проходном оборудовании.

В зависимости от ширины пиломатериалов выбираем торцовочное устройство позиционного типа. В курсовом проекте предлагается установить торцовочное устройство ЦКБ-40.

Таблица 12. Техническая характеристика ЦКБ-40

Таблица 13. Расчет потребного количества торцовочных устройств

Требуемая скорость движения цепей Uрасч, м/мин, определяется

U_расч = (л * Q_пост) / (R * K_зап),

где л — расстояние между упорами цепей, 0,6;

K_зап — коэффициент, учитывающий заполнение цепей, 0,95.

U_расч1 = (0,6 *7) / (0,3 * 0,95) = 14,7 м/мин

U_расч2 = (0,6 * 7) / (0,4 * 0,95) = 11 м/мин

U_расч3 = (0,6 * 9) / (0,5* 0,95) = 11,36 м/мин

U_расч4 = (0,6 * 9) / (0,6 * 0,95) = 9,4 м/мин

Проводя анализ расчетов можно сделать вывод, что потребное количество торцовочных станков, необходимого к установке в лесопильном потоке составляет 2 станка.

2.6.7 Расчет потребного количества окорочных станков

По ведомости расчета поставов определяем, что наибольший диаметр бревен 36 см. Выбираем окорочный станок ОК-63.

Таблица 14. Техническая характеристика ОК-63

Сменная производительность станка П_см, м³/см, определяется,

П_см = (U * T * K_p * K_м * q) / L, (38)

где U — скорость подачи, м/мин;

T — продолжительность смены, мин;

K_p — коэффициент использования рабочего времени;

K_м — коэффициент использования машинного времени;

q — объем бревна, м3;

L — длина бревна, м.

П_см = (29 * 480 * 0,9 * 0,8 * 0,24) / 4,5= 534 м³/см

Годовая производительность станка П_год, м³/год, определяется по формуле:

П_год = П_см * Д_р * i * К,

где Д_р — количество рабочих дней;

i — количество рабочих смен;

K — коэффициент на среднегодовые условия работы.

П_год = 534 * 233 * 2 * 0,9 = 223 959 м³/год

Количество окорочных станков n, шт., определяется:

n = Q_c / П_год, (40)

где Q_c — годовая производительность лесопильного потока, м³/год.

n = 125 945 / 223 959 = 0,56 шт.

В лесопильном цехе необходимо установить 1 окорочный станок ОК-63 с процентом загрузки 56%.

2.7 Выбор вспомогательного оборудования

Транспортное и околостаночное оборудование подбирается с учетом

основного технологического оборудования, рассчитанного в курсовом проекте и заполняется в таблицу 15.

Таблица 15. Выбор вспомогательного оборудования

2.8 Расчет заточного и режущего инструмента

Годовая потребность в режущем инструменте для лесопильных рам и других станков Р, шт., определяется по формуле с. 21 [3]

Р = (100 * N * n) / ((a / b) * T * (100 — q)), (41)

где Р — годовая потребность в режущем инструменте, шт.;

N — количество часов работы инструмента в год, час;

n — число одинаковых инструментов в комплекте, шт.;

a — величина допустимого стачивания инструмента, мм;

b — величина уменьшения рабочей части инструмента за одну перемотку, мм;

T — продолжительность работы инструмента без переточки, час;

q — процент на поломку и непредвиденный расход инструмента, %.

Для лесопильных рам:

Р = (100 * 3728 * 11) / ((70 / 0,55) * 4 * (100 — 5)) = 84 шт.

Для круглопильных станков:

Р = (100 * 3728 * 8) / ((20 / 0,6) * 4 * (100 — 5)) = 235 шт.

Количество необходимых заточных станков, n, шт., следует определять по формуле

n = (Z * t) / (480 * K * P),

где n — количество требуемых станков, шт.;

Z — количество заточных инструментов, потребных в сушке, шт.;

t — среднее время на заточку одного инструмента, мин;

K — коэффициент использования станков;

P — число смен работы точильного станка.

n = (44 * 4) / (480 * 0,6 * 1) = 0,61 шт.

Заключение

В курсовом проекте разработан технологический процесс получения обрезных пиломатериалов с установкой лесопильных рам. Выполнены расчеты поставов, баланса сырья, посортного выхода пиломатериалов. Выбрано и рассчитано технологическое оборудование: лесопильная рама 2Р63−1, обрезной станок OPTIMAT -100, торцовочное устройство ЦКБ-40, окорочный станок ОК-63. Выполнен расчёт расхода электроэнергии на работу оборудования.

1. Ветшева В. Ф., Сыпневская ПЛ. Расчет поставов и составления плана раскроя пиловочного сырья. Методические указания. — Красноярск, 1983. — 35 с.

2. Кротова Л. П. Технологический расчет лесопильного потока на базе двухэтажных лесопильных рам. Методические указания по выполнению курсового и дипломного проекта. — Красноярск, 1989. — 35 с.

3. Песоцкий А. Н., Ясинский B.C. Проектирование лесопильно-деревообрабатывающих производств. — М.: «Лесная промышленность», 1976. — 316 с.

4. Рыкунин С. Н Практикум по технологии лесопильно-деревообрабатывающего производства. — М.: «Лесная промышленность», 1981. — 260 с.

5. Тюкина ЮЛ., Макаров Н. С. Технология лесопильно-деревоперерабатывающего производства. — М.; «Высшая школа», 1998. — 260 с.

6. Хасдан М. М. Справочник по лесопилению. — М: «Лесная промышленность», 1980. — 421 с.