Технология клееных материалов и древесных плит

 

 

Министерство образования и науки РФ

ФГБОУ ВПО “Сибирский государственный технологический университет”

Лесосибирский филиал

 

 

Кафедра: Технологии производств в лесном комплексе

 

 

 

 

 

 

 

Технология клееных материалов и древесных плит

 

 

                                                         Лесосибирск 2014

 

Содержание

 Введение..............................................................................................................4

1.Выбор условий гидротермической  обработки чураков................................5

2.Определение количественного  выхода шпона при лущении...........................12

3.Определение производительности  линии лущения – рубки ленты шпона.....17

Заключение………………………………………………………………………...24

Библиографический список…………………………………………………….....25

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Введение

 

    Производство  клееных  материалов является крупной  и непрерывно развивающейся отраслью  деревообрабатывающей промышленности.

Главной задачей данной расчётно-графической работы является определение количественного и качественного выхода шпона для производства фанеры, производительности линии лущения. Цель работы – овладеть методикой расчёта производительности оборудования.

Производство клееных материалов является крупной и непрерывной развивающейся отраслью деревообрабатывающей промышленности. С каждым годом растет выпуск этих материалов и расширяется их ассортимент. Они находят широкое применение в различных отраслях народного хозяйства [1]. Фанеру и изделия из неё всё более широко применяют в строительстве, вагоностроении, автомобилестроении, производстве мебели. Специальные виды фанеры используют в авиастроении и судостроении, а также для производства труб, контейнеров, тары и других видов продукции. [3]

Фанерное производство включает в себя выпуск различных марок фанеры. Основные виды фанерной продукции: фанерные плиты, состоящие из склеенных между собой 7 и более листов лущеного шпона с заданным направлением волокон в смежных слоях; бакелизированная фанера – фанера повышенных водоатмосферостойкости и прочности; авиационная фанера – фанера, предназначенная для использования в авиационной промышленности; декоративная фанера – фанера, облицованная плёночным покрытием в сочетании с декоративной бумагой; фанерные трубы и муфты, изготавливаемые навивкой из специальной трубной фанеры; древесные слоистые пластики (ДСП), состоящие из склеенных синтетическими клеями в процессе термической обработки под высоким давлением слоёв лущеного шпона; гнутоклееные детали, полученные методом гнутья с одновременным склеиванием нескольких слоев шпона; лущеный шпон, получаемый при лущении чурака; строганый шпон, получаемый при строгании бруса или ванчеса; столярные плиты, изготавливаемые облицовыванием шпоном реечных щитов; массы древесные прессовочные (МДП) – продукт совместной обработки частиц древесины, синтетических смол или их модификаций [2]. Увеличение объёмов фанерного производства будет происходить за счёт расширения, модернизации производства и улучшения качества продукции.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

      1 Выбор условий гидротермической обработки чураков 

 

При лущении тонкий слой древесины, срезаемый с чурака, должен быть достаточно плотным, не иметь трещин и разрывов. Для предотвращения         появления трещин чураки перед лущением подвергаются тепловой обработке с целью усиления деформативности древесины. Гидротермообработка чураков перед лущением производится путем их проваривания, т. е. они выдерживаются в течение определенного количества времени в горячей воде.

Для получения качественного шпона температура древесины перед     лущением должна быть для ольхи и березы не менее 200С, сосны, ели 300С,   дуба 400С, лиственницы 30 – 450С.

Режим гидротермообработки чураков включает температуру                  нагревающей среды и время выдержки их в этой среде. При этом время          нагревания чураков зависит как от температуры нагревающей среды, так и от физических свойств древесины, диаметра чураков и их начальной температуры, желаемой температуры на поверхности карандаша, остающегося после           лущения.

Условия режима определены исходными данными, указанными в таблице 3.1 [1].

Последовательность решения задачи по определению времени нагревания чураков:

1.Определяем  отношение радиуса карандаша  к радиусу r/R.

Отношение r/R подсчитываем для каждой группы заданной группы     диаметров чураков, при этом радиус R берем по наибольшему значению       диаметра в данной группе.

Для определения диаметра остающегося  карандаша, dk, м, используем следующую формулу

                           dk = do – 0,00275 + 0,26dч2 - 0,12dч3,                    (1.1)

где   do - диаметр кулачков лущильного станка, м;

dч – диаметр чураков, м.

Вычисляем отношение для первой группы диаметров 30 – 32 см.     Сначала рассчитываем диаметр остающегося карандаша dk, м.

Принимаем d0 = 0,070 (исходя из исходных данных пункт 6[1]); dч = 0,31 м. Подставляя эти значения в формулу (1.1), получим

dk1 = 0,070 – 0,00275 + 0,26*0,312 – 0,12*0,313 =0.09

Определяем радиус карандаша, r, м

r1 =

Определяем радиус чурака, R, м

R1 =

Определяем отношение радиуса карандаша к радиусу чурака по формуле

 

Подставляя значение в формулу, получаем

Аналогичные операции проводим с другими группами.

Вычисляем отношение для второй группы диаметров 34– 36 см.    Рассчитываем диаметр остающегося карандаша dk, м.

Принимаем d0 = 0,070; dч = 0,35 м. Подставляя эти значения в формулу (1.1), получим

dk2  = 0,070 – 0,00275 + 0,26*0,352 – 0,12*0,353  = 0,09

Определяем радиус карандаша, r, м

r2 =

.

Определяем радиус чурака, R, м

R2 =

Определяем отношение радиуса карандаша к радиусу чурака по формуле

Подставляя значение в формулу, получаем

Вычисляем отношение для третьей группы диаметров 38 – 40 см.   Рассчитываем диаметр остающегося карандаша dk, м.

Принимаем d0 = 0,070; dч = 0,39 м. Подставляя эти значения в формулу (1.1), получим

dk3 = 0,070 – 0,00275 + 0,26*0,392 – 0,12*0,393 = 0,1

Определяем радиус карандаша, r, м

r3 =

Определяем радиус чурака, R, м

R3 =

Определяем отношение радиуса карандаша к радиусу чурака по формуле

Подставляя значение в формулу, получаем

Вычисляем отношение для четвертой  группы диаметров 42 – 44 см. Рассчитываем диаметр остающегося карандаша dk, м.

Принимаем d0 = 0,070; dч = 0,41 м. Подставляя эти значения в формулу (1.1), получим

dk4 = 0,070 – 0,00275 + 0,26*0,412 – 0,12*0,413 = 0,1

Определяем радиус карандаша, r, м

r4 =

.

Определяем радиус чурака, R, м

R4 =

Определяем отношение радиуса карандаша к радиусу чурака по формуле

Подставляя значение в формулу, получаем

2. По способу  доставки чураков, породе древесины  выбираем влажность древесины  по таблице 4.2[1].

Так как в данном варианте способ доставки сырья железнодорожный и порода древесины – лиственница, то влажность берём равную 60-80%.

3.Зная влажность  и породу древесины, выбираем  значение коэффициента тампературопроводности a, , по таблице 4.3[1].

а = 0,00063

4.Значение безразмерной температуры, θ, находим по формуле

                                             (1.2)

где     t  – температура на поверхности карандаша, 0С;

t0 – начальная температура чурака, 0С;

t1 - температура нагревающей среды, 0С;

Температура на поверхности карандаша t, как уже указывалось, зависит от породы древесины и может быть принята: для березы, ольхи –200С, сосны, ели 300С, лиственницы 400С.

Температура нагревающей среды t1 принимается 40 – 500С (при             обработке древесины по мягким режимам). Значения начальной температуры выбираем по таблице 2[1].

Принимаем t = 400 C; t1 = 500 C; t0 = 300C. Подставляя эти значения в   формулу (1.2), получим

5.Величину критерия, F0, определяем по таблице 4.4 [1].

Принимаем θ = 0,50 , получим F01 =0,2

Принимаем θ = 0,50 , получим F02 =0,2

Принимаем θ = 0,50 , получим F03 =0,25

Принимаем θ = 0,50 , получим F04 =0,25.

Время нагревания чураков, Z, ч, определяем по формуле

                                                          (1.3)

где     а – коэффициент температуропроводности, ;

R – радиус  чурака, м;

F0 – критерий теплового подобия Фурье.

Расчёты времени нагревания проводим отдельно для чураков каждой группы диаметров.

Находим Z1 для первой группы диаметров 30-32 см.Принимаем F01 = 0,2; R1 = 0,16 м; а = 0,00063 . Подставляя эти значения в формулу (1.3), получим

Находим Z2 для второй группы диаметров 34-36см. Принимаем F02= 0,2; R2 = 0,18 м; а = 0,00063 . Подставляя эти значения в формулу (1.3), получим

 Находим Z3 для третьей группы диаметров 38-40см. Принимаем F03=0,25; R3 = 0,20 м; а = 0,00063 . Подставляя эти значения в формулу (1.3), получим

                                                                     

 

Находим Z4 для четвёртой группы диаметров 42-44см. Принимаем F04=0,25; R4 = 0,22 м; а = 0,00063 . Подставляя эти значения в формулу (1.3), получим

 

Для нагревания сырья в настоящее время стремятся использовать как   открытые бассейны, так и закрытые многосекционные варочные бассейны, в которых обработка ведётся по мягким режимам. Емкость одной секции, Е, м3, такого бассейна определяем по формуле

                                                      (1.4)

где     L – длина секции, м;

B – ширина  секции, м;

H – высота  бассейна, м;

- коэффициент плотности укладки  чураков.

Возможные размеры секций:

L = от 5 до 15 м;

 

B = l + (1-2 м);

H = 2,5 – 3 м;

 

  l –длина нагреваемого чурака, м;

 

- коэффициент плотности укладки  принимаем равным 0,7.

Находим ёмкость, Е, м3,одной секции. Принимаем L = 10 м; B = 2,9 м;       H = 3 м; = 0,7. Подставляя эти значения в формулу (1.4), получим

Е = 10*2,9*3* 0,7 = 60,9 м3.

Производительность бассейна (секции), А, м3/см, определяем по формуле

                                                   (1.5)

где      T     – продолжительность смены, ч;

E     –  емкость одной секции, м3;

Z     –  время нагревания чураков, ч;

ZВСП – время загрузки и разгрузки одной секции бассейна, ч.

Затраты вспомогательного времени могут приниматься из расчета 0,26 – 0,28 ч на каждый погонный метр длины секции.

Находим производительность бассейна для первой группы диаметров   26-28см. Принимаем Т = 8ч; Е = 60,9 м3; Z1 = 3,1 ч; ZВСП = 0,27 ч. Подставляя эти значения в формулу (1.5), получим

.

Находим производительность бассейна для второй группы диаметров   30-32см. Принимаем Т = 8ч; Е = 60,9 м3; Z2 = 10,29 ч; ZВСП = 0,27ч, получаем

.

Находим производительность бассейна для третьей группы диаметров 34-36см. Принимаем Т = 8ч; Е = 60,9 м3; Z3 = 15,87 ч; ZВСП = 0,27 ч, получаем

.

Находим производительность бассейна для четвертой группы диаметров 38-40см. Принимаем Т = 8ч; Е = 60,9 м3; Z4 = 19,21 ч; ZВСП = 0,27 ч, получаем

.

Расчет производительности варочного бассейна производим отдельно для каждой заданной группы диаметров чураков, приведенных в задании.

 

 

 Заданием предусмотрено общее количество перерабатываемого сырья и распределение этого сырья по группам диаметров в процентах. С учетом этого определяем количество перерабатываемого сырья по каждой группе диаметра Q1, Q2,...,Qn.

Находим Q1, т. е. 25% от 170  Q1 =

Находим Q2, т. е. 35% от 170  Q2 =

Находим Q3, т. е. 25% от 170  Q3 =

 

Находим Q4, т. е. 15% от 170  Q4 =

Зная производительность варочного бассейна, количество сырья по каждой

группе диаметров, определяем потребное количество секций бассейна,

n, секций, для проваривания  сырья каждой группы по формуле

                                                        (1.6)

где  Q1; Q2;...,Qn  – количество сырья данной группы диаметров, м3;

     А1; А2;....,Аn – производительность варочного бассейна при проваривании чураков той же группы диаметров, м3/смену.

Рассчитываем потребное количество секций бассейна, n, секций, для   первой группы диаметров 30-32см. Принимая Q1 = 42,5; А1 = 62,63 .       Подставляя эти значения в формулу (1.6), получим

n1 =

.

Рассчитываем потребное количество секций бассейна для второй группы диаметров 34-36см. Принимая Q2 = 59,5; А2 = 50,05 , получаем