Технология клееных материалов и плит

Баланс сырья

Сущность методики расчета шпона и сырья, потребного для производства заданного количества продукции, сводится к последовательному увеличению объема этой продукции на величину тех отходов и потерь которые имеют место на каждой стадии технологического процесса. Расчеты ведутся в направлении, противоположном ходу технологического процесса, — от готовой продукции к исходному сырью [2; 6−8]. 5.1 Расчет количества сухого шпона

Графы 1…6 табл. 6.1 заполняем, используя сведения, приведенные в табл. 1.1 и 5.

4.Количество переобрезанной фанеры Q0, м3, определяем по формуле (5.1)где а1 — процент отходов, получаемых при переобрезе, в расчетах принимается равным двум. Q0 = (70,76*(100−2))/100 = 69,34 м3Объем отходов, получаемых при переобрезе, м3устанавливается из выражения, м3(5.2)q1 = (69,34*2)/(100−2)=1,42 м3Количество необрезной фанеры, м3, рассчитываем по формуле (5.3)где a2- процент отходов при обрезке фанеры %, определяют из выражения (5.4)где Fн-площадь необрезного листа фанеры, м2; Foплощадь обрезного листа фанеры, м2. F0 = 4,65 м3а2 = ((4,99−4,65)*100)/4,99 = 6,81%Q2 = (70,76*100)/(100−6,81) = 75,9 м3Объем отходов, м3, образующихся при обрезке фанеры, определяет по формуле, (6,5)q2 = 70,76 * (6,81/(100−6,81)) = 5,17 м3Количество сухого шпона, м3, поступающего на участок сборки пакетов, с учетом потерь на упресовку устанавливаем из выражения (5.6)где а3 — величина упрессовки фанеры, %, принимается равной «у», рассчитанной по формуле (4.9).Q3 = (75,9*100)/(100−7,14) = 81,7 м3Потери шпона на упрессовку, м3, при склеивании рассчитываем по формуле (5.7)q3=(75,9*7,14)/(100−7,14) = 5,84 м3Количество сухого шпона, м3, выходящего из сушилок, с учетом отходов, образующихся при сортировании, ребросклеивании, транспортировке, изготовлении ленточек шпона для починочных станков, студент определяет по формуле (5.8)где a4 — величина отходов сухого шпона, %, принимается равной a4= = 2., 4%. При использовании в процессе склеивания шпона по длине на «ус», величину а4 увеличиваем на 1. .

2%.Q4 = (100*81,7)/(100−3) = 84,23 м3Объем отходов шпона, м3, образующихся на участке сортирования, починки и ребросклеивания шпона рассчитываем по формуле (5.9)q4 = (81,7*3)/(100−3) = 2,53 м3Общее количество шпона, м3, при изготовлении неквадратной фанеры разделяем на продольный и поперечный с учетом слойности и строения пакета, их количество рассчитываем по формуле (5.10)где Sштолщина шпона, мм; Ki-число слоев шпона в пакете ітолщина, шт.; m — количество пакетов, загружаемых в рабочий промежуток пресса. Q4i = (84,23*1,5*19*1)/28 = 85,7 м310 продольных шпона — Q = 45,1 м³;9 поперечных шпона — Q = 40,6 м³. продукция

Переобрезная фанера

Необрезная фанера

Сухой шпон поступающий на участок сборки пакетов

Сухой шпон, выходящий из сушилок

МаркаФормат, мм х мм

Толщина, мм

Толщина пакета, мм

Слойность, шт

Количество Q1Отходы при переобрезке

Количество Q0, м3Отходы при обрезке

Количество Q2, м3Потери на упрессовку

Количество Q3, м3Отходы при сортировании и ребросклеивании

Количество Q4, м3 В том числеа1%q0, м3а2.%q2, м3a3.%q3, м3а4.%q4, м3продольныйпоперечный

ФСФ1525 X 305 026 281 970,7621,4269,346,815,1775,97,145,8481,732,5385,745,140,6Расчет количества сырья на изготовление заданного количества шпона. Баланс сырья

Количество сырого шпона, м3, рассчитываем по формуле (5.11)где а5 — суммарные потери шпона на усушку по ширине (ат — тангенциальная усушка) и толщине (ар — радиальная усушка), %, а5 =ат +ар= 4+5,7 = 9,7Q5 = (100*84,23)/(100−9,7) = 93,28 м3Суммарные потери, м3 на усушку шпона по толщине и ширине листов рассчитываются по формуле (5.12)q5 = (84,23*9,7)/(100−9,7) = 9,05 м3Определим потребное количество чураков, шт., по формуле (5.13)где Vшвыход шпона из чурака средневзвешенного диаметра, требуемой длины и (или) средневзвешенного сорта, м3; Ко — коэффициент, учитывающий организационные потери древесины на участке лущения чураков. При расчетах можно принять K0 = 0,975−0,995.Для этого необходимо определить Vш, что потребует знания зон поперечного сечения чурака (рис.

1), причин их образования и способов регулирования объема зон.Рис. 1. Зоны поперечного сечения чурака:

1- зона рванины; 2- зона длинных кусков;

3 -зона форматного шпона; 4- зона карандаша

Зощя шпона-рванины, из которой при лущении чурака получают кусковой шпон неопределенных размеров. Размер этой зоны зависит от сбежистости чурака, формы его сечения, искривленности продольной оси и составляет 21−23% объема чурака. Зона длинных кусков, из которой получают шпон, длина кусков которого равна длине чурака, а ширина меньше длины окружности чурака. Размер этой зоны зависит от точности базирования чурака и составляет 4−5% объема последнего. Зона форматного шпона, из которой получают непрерывную ленту шпона шириной, равной длине чурака, а длиной, определяемой диаметром перерабатываемого чурака и толщиной шпона. Объем заключенной в этой зоне древесины 60−63% объема чурака. Зона карандаша, который неизбежно остается после лущения чурака. Размер этой зоны зависит от типа шпинделей, диаметра кулачков, сорта сырья, диаметра чурака и его длины и составляет 11−13%объема чурака. При использовании ограничителей прогиба чурака в конце лущения диаметр остающихся карандашей от станков легкого типа составляет 50−55 мм, среднего 70−100 мм и тяжелого — до 220 мм. Выход делового шпона из чурака Vши объемы остальных зон, образующихся при его лущении, устанавливаем по формулам, приведенным в табл. 6.

4.Таблица 6.4-Формулы для определения объема зон, образующихся при лущении одного чурака

Наименование показателярасчет1. Объем длинных кусков, получаемых из одного чурака, м3Vд.к.18 =((3,14*1,6)/4)*(0,8942−0,8532)*0,182 =0,0029Vд.к.27 =((3,14*1,6)/4)*(0,862−0,832)*0,272 =0,462

Объем форматного шпона, получаемого из одного чурака при разлушивании на станках с телескопическими шпинделями, M3Vф.ш.18 = ((3,14*1,6)/4)*(0,8532*0,182−0,0732) = 0,022Vф.ш.27 = ((3,14*1,6)/4)*(0,832*0,272−0,0822) = 0,0553, Объем делового шпона, получаемого из одного чурака, м3Vш18 = 0,022−0,0029 = 0,019Vш27 = 0,055−0,0046 = 0,054. Объем карандаша из одного чурака, м3Vk18 = ((3,14*1,6)/4)*0,0732 =0,0067Vk27 = ((3,14*1,6)/4)*0,0822 =0,845

Объем шпона-рванины из одного чурака, м3Vp18 = 0,044-(0,022+0,0029+0,0067) =0,012Vp27 = 0,103-(0,055+0,0046+0,0084) = 0,0356

Средневзвешенный объем длинных кусков, м3. V'д.к = (0,0029*74+0,0049*26)/100 =0,347

Средневзвешенный объем форматного шпона, м3V'ф.ш. = (0,022*74+0,055*26)/100 =0,0318

Средневзвешенный объем делового шпона, м3V'ш =(0,019*74+0,05*26)/100 =0,0279

Средневзвешенный объем карандаша, м3V'k =(0,0067*74+0,0084*26)/100 =0,7 110

Средневзвешенный объем шпона-рванины, м3V'p =(0,012*74+0,035*26)/100 =0,1 811

Расход сырья на 1 м³ сырого шпона, м3Rc18= 0,044/0,027 =1,63Rc27= 0,103/0,027 =3,82 В таблице использованы следующие параметры: lдлина чурака, м; устанавливается по формату фанеры; Длина чураков 1,6 м. dчдиаметр чурака в верхнем отрубе;dKдиаметр карандаша, м. Диаметр карандаша, м, из сырья 1-го сорта устанавливают по формуле (5.14)где d0— диаметр кулачков, м, dk18= 0,07−0,275+0,24*0,182−0,195*0,2253 = 0,073 мdk27= 0,07−0,275+0,24*0,272−0,195*0,2253 = 0,082 мКв — эмпирический коэффициент выхода, представляющий собой отношение dx/dч, где dч — диаметр чурака в верхнем отрубе, adx-диаметр цилиндра, имеющего длину l, равную длине листа сырого шпона, и объем, равный объему всего делового шпона, получаемого из одного чурака без долущивания, плюс объем карандаша:(5.16)Значение Kbрассчитываем по формуле (5.17)где Kbтаблiтабличное значение коэффициента выхода делового шпона для березовых чураков длиной 1,6 м; Kдл— поправочный коэффициент на длину чурака;Kп— поправочный коэффициент нaпороду древесины; Кв27 = 0,905/1,05 = 0,86Кв18 = 0,894Kл— коэффициент выхода форматных листов шпона из чурака рассчитывается по формуле (5.18)где Kл. таблтабличное значение коэффициента выхода форматных листов шпона для березовых чураков длиной 1,6 м. Кл27 = 0,867/1,05 = 0,83Кл18 = 0,853Результаты расчетов объема зон, образующихся при лущении одного чурака, представляем в таблице. Таблица 5.2Объемы зон при лущении чурака одного сорта, разной длины и диаметра

Длиначурака, мСортсырья

НаименованиепоказателяЗначение показателя, м3, при диаметре чурака, мСредневзвешенное значение показателя с учетом диаметра чурака, м3dч1 = 0,18dч2 = 0,271,61-й1. Объем длинных кусков0,290,00460,342

Объем форматного шпона0,0220,0550,0313

Объем делового шпона0,0190,050,0274

Объем карандаша0,670,00840,715

Объем шпона-рванины0,0120,0350,0186

Расход сырья на 1 м³ сырого шпона1,633,822,58Далее по рассчитанным значениям Q5и Vшопределяем по формуле (5.13) количество чураков соответствующей длины, диаметра и средневзвешенного сорта (или средневзвешенного диаметра), необходимых для изготовления шпона требуемого формата. N = 92,4 /(0,031*0,975)=3057штN18 = 2262N27 = 795Затем определяем объем этих чураков по формулеQ=NіVі.(5.19)Q6=2262*0,06 = 183,42 м3Количество отходов на карандаши и шпон-рванину, м3, рассчитываем соответственно по формулам:(5.20) ., q6к= 3057*0,0071 = 21,7 м3(5.21)q6р = 3057*0,018 = 55,03 м3Количество сырья в кряжах, м3 рассчитывается по формуле (5.23)где а7 — величина отходов при разделке кряжей, %, принимается равной1…

3%.Q7 = 100*183,42/(100−2) = 187,16 м3Объем отходов, образующихся при разделке кряжей на чураки, м3, определяется по формуле (5.24)q7 = 183,42*2/(100−2) = 3,74 м3Далее определяем, м3/м3:расход сырья на Iм3 обрезной фанеры (5.25)R = 187,16/70,76 =2,64расход сухого шпона на I м3 обрезной фанеры (5.26)R1 =81,7/70,76 = 1,15расход сырого шпона на I м3 сухого шпона (5.27)R2 = 92,4/81,7 = 1,13расход сырья на I м3 сырого шпона (5.28)R3 = 187,16/92,4 =2,03Расчеты могут быть признаны правильными, если достигнуто выполнение равенства (5.29)2,64=1,15*1,13*2,03=2,64Таблица 5.

4. Расчет количества сырья

Сухой шпон

Сырой шпон

ЧуракиКряжи

Формат, мм х мм

Толщина, мм

Количество Q4Потери на усушку в тангенцальном и радиальном направлении

Количество Q5, м3Отходы при лущении на

Количество Q6, м3Отходы при раскрое кряжей на чураки

Количество Q7, м3а5%q5, м3Карандаши q6, м3Шпон-рванинуq6, м3а7.%q7, м31 525 X 30 501,583,49,78,9692,421,755,3 183,4223,74 183,42Приведенные расчеты и сведения, представленные в табл. 6.1 и 6.2, позволяют студенту составить баланс сырья и представить его в табл. 6.

10.Таблица 5.6 Баланс сырья

Наименование показателя Обозначение

В смену, м3В% к объему сырья

Количество перерабатываемого сырья, м3Q7183,42 100

Количество выпускаемой фанеры, м3Q170,7638,58%Количество отходов, м3: — на карандашиq621,711,83%- на шпон-рванинуq655,0330,00%- при ребросклеивании и починкеq41,670,91%- при обрезкеq25,242,86%Потери, м3: — на усушку шпонаq58,964,88%- на упрессовку шпона .q35,843,18%Производство фанеры — небезотходный процесс. При разделке фанерного сырья и форматной обрезке образуются опилки, которые можно использовать при производстве древесно-стружечных плит. Древесно-стружечная плита (ДСтП) — материал, получаемый путем склеивания частиц древесины связующим веществом, нанесенным на их поверхность, при прессовании в результате создания контакта между частицами древесины и воздействия тепла. Исследования показали, что опилки можно применять во внутреннем слое ДСтП в объеме до 50% без потери прочности и снижения других показателей. Расчет количества клея, необходимого для изготовления заданного количества клееной слоистой древесины

Для изготовления фанеры, в соответствии с установленной программой, определяем производственный расход клея в кг на м3, учитывающий все возможные потери клея, как при его изготовлении, так и при использовании. Потребное количество жидкого клея, необходимое на Iм3 фанеры, определяется по формуле (5.30)где qтехнологическая норма расхода, г/м2,; Kслойность фанеры; Sф — толщина фанеры, мм; K0- коэффициент, учитыиающий потери клея при обрезке материала, K0 = Fн/F0; Fhплощадь листа склеиваемого материала до его обрезки, м2; F0- площадь листа фанеры после обрезки, м2; Knкоэффициент, учитывающий потери клея при сю изготовлении и последующем использовании, Kn = 1,03−1,05.Qж = (110*(19−1)*1,1*1,03)/26 = 86,28 кг

Расчет клея на производственную программу цеха рассчитываем по формуле, кг: (5.31)Qпр = 86,28*70,76 = 6105,17 кг

Перечень показателей технологичности цеха фанеры представлен в табл. 5.

12.Таблица5.

7- Показатели технологичности цеха фанеры

Наименование показателя

Значение показателя1. Вид продукциифанера2. Марка продукции

ФСФ3. Порода древесиныольха4. Количество выпускаемой продукции, м3/см, при ее геометрических размерах, мм: LxBxS =70,76 м35. Количество перерабатываемого сырья, м3/см, при длине, 1,60 м.183,42 м36. Расход сырья, м3/м3:на 1 м фанерына 1 м³ сырого шпона, 2,642,037. Расход сырого шпона на Iм3 сухого, м3/ м3, 1,138. Расход сухого шпона на Iм3фанеры, м3/м31,159.Расход клея, кг/ м386,28Выводы

Рассматривая технологический процесс изготовления фанеры с точки зрения его технической базы, следует выделить такие показатели, как уровень техники и стабильность технологических операций, выполняемых на этой технике. Если первое подразумевает прогрессивность технических решений, заложенных в оборудование, то второе — сохранение постоянства показателей (толщина и разнотолщинность шпона, ширина и длина форматных листов шпона, его влажность и т. д.) в течение заданного интервала времени. На фанерных предприятиях используется такой показатель, как удельный расход фанерного сырья на производство 1 м³ сырого и сухого шпона и фанеры. Несмотря на то, что этот показатель не позволяет оценить качественные характеристики древесины и шпона, он, тем не менее, дает количественную оценку, т. е. технологический и производственный количественные выходы. Первый характеризует возможное количество продукции, получаемое в результате переработки фанерного сырья по принятой технологии, второй — фактическое количество продукции, получаемое с учетом не только технологических, но и производственных потерь и отходов. Итак, анализируя удельный расход фанерного сырья, можно сделать следующие выводы: выход готовой продукции составляет 38% из сырья, что удовлетворяет желаемым результатамосновные потери сырья, приходится на шпон-рванину, что тоже удовлетворяет желаемым результатам, так как фанера является материалоемким продуктом.

по другим показателям потерь сырья особых отклонений тоже не наблюдается. Библиографический список

Стовпюк Ф. С. Оформление графической части курсовых и дипломных проектов: Методические указания для студентов факультета механической технологии древесины и инженерно-экономического. J l.: JlTА, 1976. 44 с. Куликов В. А., Чубов А. Б. Технология клееных материалов и плит: Учебное пособие для вузов.

М.: Лесн. пром-сть, 1984, 334 с. Волынский В. Н. Технология клееных материалов: Учебное пособие для вузов. Архангельск: Изд-во Арханг. гос. техн. ун-та,

2003. 280 с. Чубов А. Б. Технология клееных материалов: Учебное пособие. СПб.: СПбГЛТА, 2002. 84 с. Сосна Jl.М. Технология деревообрабатывающих производств іТехнология клееных материалов и плит: Методические указания по курсовому проектированию для студентов специальности 1720. Л.: ЛТА, 1983. 29 с. Сосна Л. М. Технология деревообрабатывающих производств / Технология клееных материалов и плит: Учебное пособие. Л.: ЛТА, 1983.

60 с. Производство фанеры. Руководящие технико-технологические материалы (PTTM) РДЗ. — 2000. СПб.: ООО «Перспектива», 2000.

200 с. Справочник фанерщика / Под ред. канд. техн. наук И. А. Шейдина. М.: Лесн. пром-сть, 1968.

832 с. ГОСТ 3916.

1 — Фанера общего назначения с наружными слоями из шпона лиственных пород. Технические условия. ГОСТ 3916.

2 — Фанера общего назначения с наружными слоями из шпона хвойных пород. Технические условия. ГОСТ 9462– — Лесоматериалы круглые лиственных пород. ГОСТ 9463– — Лесоматериалы круглые хвойных пород. ГОСТ 99– — Шпон лущеный. Технические условия. Роффаэль Э. Выделение формальдегида из древесностружечных плит. М.: Экология, 1991. 180 с. Анохин А. Е. Снижение токсичности мебели.

М.: МГУЛ, 2002. 111 с. Ермолаев Б. В., Чубов А. Б., Каратаев С. Г. Новый активный наполнитель для клея на основе карбамидоформальдегидных смол. Инф. листок. X s 791−89. ЦНТИ.

1989.ГОСТ 15 812

Древесина клееная слоистая. Сырье и продукция. Термины и определения. ГОСТ 15 813

Древесина клееная слоистая. Технология производства. Термины и определения. ГОСТ 15 814

Древесина клееная слоистая. Оборудование, инструменты и приборы. Термины и определения.