3.2 Пооперационный расчет расхода сырья

Сущность методики расчета древесного сырья, необходимого 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 ведут в направлении, противоположном ходу технологического процесса, т.е. от готовой продукции к подаче сырья в производство. Расчеты целесообразно выполнять для каждого вида, марки и размеров фанерной продукции с необходимым усреднением требуемых данных на конечной стадии расчета в соответствии с заданным процентным составом проектируемой продукции.

Основой расчетов является определение на каждой технологической операции объемов полуфабрикатов и потерь на учетную единицу продукции - м², м³, т. В конце расчета получают индивидуальную норму расхода сырья. Данные расчета сводятся в общую таблицу пооперационного расхода, на основе которой рассчитываются:

• объёмы полуфабрикатов и потерь на часовую программу выпуска фанеры;

• баланс использования сырья на годовую программу;

• потребный объем сырья на годовую программу;

• объем отходов, подлежащих дальнейшей переработке.

В качестве исходного объёма продукции с которого начинается пооперационный расчет можно принять годовую или часовую программу выпуска продукции (таблица 2.1). Но из-за громоздкости расчетов и возможных ошибок целесообразнее взять один м³ фанеры.

Объем фанеры Q_i c учетом потерь на шлифование, м³, определяется по формуле

, (3.5)

где а₁ – потери объема древесины на шлифование, %

, (3.6)

где Р_ш - объем шлифованной фанеры, % к общему выпуску фанеры;

дается в задании или принимается с учетом выпуска

фанеры высших сортов, обычно Р_ш ≤ 50 %;

∆S – припуск на шлифование принять по п. 3.1.

Объем отходов q₁ в виде шлифовальнной пыли, м³:

, (3.7)

Объем фанеры Q₂ с учетом потерь на физико-механические испытания и переобрез фанеры:

, (3.8)

где а₂ - потери на испытания и переобрез, принимаются для фанеры общего назначения 0,5...1%, фанеры для экспорта 4... 5%, авиационной фанеры 5... 10 %.

Объем отходов q₂ в виде опилок и обрезков, м³:

(3.9)

Объем фанеры Q₃ с учетом потерь а₃ на обрезку по формату, определяется по формуле

, (3.10)

, (3.11)

где F_H - площадь листа необрезной фанеры, м²;

F_ф- площадь листа готовой фанеры, м².

Припуски на обрезку фанеры по длине и ширине листа принимают в зависимости от формата фанеры и технологических возможностей проектируемого производства. Для новейших технологических линий на участках лущения, сборки пакетов и обрезки фанеры по формату, припуски на обработку следует принять в пределах 50…60 мм, для действующего устаревшего оборудования, где невозможно обеспечить достаточную точность изготовления шпона по длине и ширине листа, правильную сборку пакетов и надежную фиксацию листа фанеры при обрезке, припуски на длину и ширину листа увеличивают до 75…80 мм.

Объем отходов q₃ в виде опилок и обрезков реечного типа, м³:

(3.12)

Объём сухого шпона Q₄ с учетом потерь а₄ на упрессовку фанерного пакета и усушку шпона по толщине:

, (3.13)

где а₄ - величина упрессовки фанерного пакета (таблица 3.1)

Объём безвозвратных потерь определяется по формуле

_. (3.14)

Объем сухого шпона с учетом потерь на участке ребросклеивания кусков и починки форматного шпона (шпон на выходе из сушилок):

, (3.15)

где а₅ - потери сухого шпона на прирезку и прифуговку деловых кусков и изготовление лент для починки форматного шпона, в зависимости от сорта сырья принимаются в пределах 2…4 %.

Объем отходов в виде обрезков шпона определяется по формуле

. (3.16)

Полученная величина является нормой расхода сухого шпона на 1м³ фанеры и по ней рассчитывается требуемая производительность цеха сушки шпона, т.е. Н_с = Q₅.

В данном пункте расчета суммируются общие потери объема древесины в м³ и % на участке подготовки шпона и прессования фанеры:

(3.17)

. (3.18)

Если заданием предусмотрено проектирование цеха или участка прессования фанеры, расчет индивидуальной нормы расхода сухого шпона на 1 м³ фанеры на этом заканчивается. На основе нормы затем рассчитывается расход сухого шпона на часовую и годовую программу в соответствии с календарным планом:

, (3.19)

, (3.20)

где П_год – годовая программа выпуска фанеры, м³, берется из задания или по данным базового предприятия;

П_ч – часовая программа выпуска фанеры, м³, принимается по таблице 2.1.

Аналогично рассчитываются объемы безвозвратных потерь и отходов. Полученные по ходу расчета данные вносятся в таблицу 3.5.

Если задано проектирование предыдущих участков или цехов производства, выполняют дальнейшие расчеты.

Объем сырого шпона на входе в сушилки определяется по формуле

, (3.21)

где а₆ - потери на усушку шпона принимаются равными величине

тангенциальной усушки шпона u_t, , %.

Следует заметить, что радиальная усушка шпона по толщине учтена в величине упрессовки фанерного пакета. Усушка шпона по ширине u_t, %, принимается по справочным данным [1,2] или рассчитывается по формуле

, (3.22)

где - W_k конечная влажность сухого шпона, %, берется из технологических инструкций или справочных данных [1,2]. Для большинства марок фанеры общего назначения W_k = 6...l2 %;

K_s, K_t,, К_п - поправочные коэффициенты соответственно на толщину шпона, температуру агента сушки и породу древесины;

, (3.23)

, (3.24)

, (3.25)

где S_Ш - толщина шпона, мм;

t_c - средняя температура агента сушки по длине сушилки (100-200) °С;

- плотность древесины, кг/м³ (береза 600, ольха 490, осина 480,

сосна 470, лиственница 630, пихта 350).

Для неравнослойных фанерных пакетов рассчитывается средневзвешенная толщина шпона S_ш, по которой определяются необходимые расчетные величины:

, (3.26)

где P_i - значение каждой толщины шпона в процентах к сумме толщин шпона в фанерном пакете;

S_i - толщина шпона в различных слоях пакета, мм.

Ширина листа сырого шпона, В_сыр, определяется по формуле

, (3.27)

где В_сух – ширина листа сухого шпона, принимается с учётом ширины фанеры и припуска на обрезку 50…60 мм.

Длина листа сырого и сухого шпона одинакова (L_сыр = L_cyx), т.к. усушка незначительна и припуск на усушку по длине листа не дается. Безвозвратные потери на усушку шпона q_б, м³,определяется по формуле

. (3.28)

Полученная в данном расчете величина Q₆ является нормой расхода сырого шпона на 1 м³ сухого шпона, по которой рассчитывается задание участку сушки шпона, т.е.

. (3.29)

Объем чураков с учетом потерь на участке лущения

, (3.30)

где a₇ – суммарные потери объема чураков, %, в виде шпона-рванины и карандашей, рассчитываются по нижеизложенной методике.

Для каждого сорта и диаметра чураков рассчитываются показатели объемного выхода форматного шпона деловых кусков, карандашей, шпона-рванины, по формулам

, (3.31)

, (3.32)

V_дш=V₂+V_{3 ,} (3.33)

, (3.34)

V_р=V_ч-(V_дш+V_к), (3.35)

где l_ч – длина чурака, м;

d_ч – диаметр чурака в верхнем торце, м;

d_к – диаметр карандаша, м (принимается как средняя величина по данным базового предприятия или рассчитывается по формулам 3.36; 3.37; 3.38);

К_в – коэффициент суммарного выхода делового шпона (таблица3.3.);

К_л – коэффициент выхода форматного шпона (таблица 3.3.);

V₂ – объём деловых кусков, м³;

V₃ – объём форматного шпона, м³;

V_дш – суммарный выход делового шпона, м³ ;

V_p – объём рванины, м³;

V_ч – объем чурака по ГОСТ2708-75 (таблица 3.2).

В зависимости от сорта и диаметра чураков d_ч, м, диаметры карандашей d_к, м, рассчитываются по формулам

1 сорт , (3,36)

2 сорт , (3,37)

3 сорт . (3,38)

где d₀ – диаметр внутренних кулачков лущильного станка, м

(65, 70, 75, 90, 100 мм);

К_дл – поправочный коэффициент на длину карандаша (чурака):

Влияние длины чураков на объемный выход шпона учтен при расчете диаметра карандашей по формулам 3.36; 3.37; 3.38. В данном расчете необходимо учесть, что в некоторых последних моделях лущильных станков диаметр внутренних кулачков d₀, на которых происходит долущивание чураков длиной до 2,5 м, равен 75 мм. В других моделях станков тяжелого типа, для чураков длиной 2,5 м и более диаметр d₀ равен 100;102 и 106 мм. Последние величины d₀ в расчетах по формулам 3.36 - 3.38 рекомендуется применять для чураков диаметром более 40 см.

Таблица 3.2 – Объем чураков (по ГОСТ 2708-75)

Диаметр в верхнем торце, м	Объем чураков, м3, при длине, м
	1,3	1,6	1,9	2,2	2,5
1	2	3	4	5	6
0,16	0,026	0,035	(0,042)	(0,048)	(0,056)
0,17	0,032	0,039	(0,048)	(0,056)	(0,063)
0,18	0,035	0,044	0,053	(0,062)	(0,071)
0,19	0,040	0,049	0,060	(0,069)	(0,078)
0,20	0,045	0,054	0,065	(0,076)	(0,078)
0,21	0,048	0,060	0,072	(0,084)	(0,097)
0,22	0,053	0,066	0,079	0,093	(0,107)
0,23	0,059	0,073	0,089	0,104	(0,118)
0,24	0,064	0,080	0,098	0,114	(0,130)
0,25	0,070	0,088	0,107	0,125	(0,142)
0,26	0,076	0,096	0,116	0,135	0,154
0,27	0,082	0,103	0,125	0,145	0,167
0,28	0,089	0,112	0,136	0,157	0,180
0,29	0,095	0,120	0,145	0,169	0,193
0,30	0,102	0,128	0,156	0,181	0,200
0,31	0,109	0,137	0,165	0,193	0,220
0,32	0,116	0,145	0,180	0,200	0,230
0,33	0,123	0,155	0,190	0,220	0,250
0,34	0,130	0,160	0,200	0,230	0,260
0,35	0,140	0,170	0,210	0,240	0,280
0,36	0,151	0,182	0,221	0,252	0,290
0,38	0,160	0,200	0,240	0,280	0,320
0,40	0,180	0,220	0,270	0,310	0,360
Примечание: в скобках показаны объёмы чураков по длинам и диаметрам не рекомендуемым к производству лущеного шпона.

Таблица 3.3 - Значение поправочного коэффициента К_дл на длину чурака

lч, м	1,3	1,6	1,9	2,2	2,5
Кдл	0,96	1,0	1,06	1,14	1,19

Таблица 3.4 – Значение коэффициентов К_в и К_Л для березовых чураков длиной 1,6 м

Диаметр чураков, м	Кв выхода делового шпона для сырья сортов			Кл выхода форматного шпона для сырья сортов
	1	2	3	1	2	3
0,16	0,891	0,885	0,878	0,849	0,841	0,831
0,18	0,894	0,888	0,880	0,853	0,845	0,834
0,20	0,897	0,891	0,882	0,857	0,849	0,837
0,22	0,900	0,894	0,884	0,861	0,853	0,839
0,24	0,902	0,896	0,885	0,864	0,856	0,840
0,26	0,904	0,898	0,886	0,866	0,857	0,841
0,28	0,905	0,899	0,886	0,866	0,857	0,841
0,30	0,906	0,900	0,887	0,868	0,859	0,842
0,32	0,906	0,900	0,887	0,868	0,859	0,842
0,34	0,907	0,901	0,887	0,868	0,859	0,842
0,36	0,908	0,901	0,888	0,869	0,860	0,842
0,38	0,908	0,902	0,888	0,869	0,860	0,843
0,40	0,909	0,902	0,889	0,870	0,861	0,843
Для чураков других пород табличные значения умножаются на коэффициенты: Сосна – 0,98 Пихта – 0,93 Лиственница – 0,96 Ольха – 0,97 Ель – 0,95 Осина – 0,89

Для большеформатной фанеры расчеты по формулам 3.30 - 3.38 выполняются раздельно для каждой длины чурака, т.е для продольного и поперечного шпона.

Доля длинных чураков i^", пропорциональна сумме толщин продольного шпона содержащей в фанерном пакете:

, (3.39)

где i^” – доля длинных чураков для продольного шпона.

n^” – число слоев продольного шпона;

S^” – толщина продольных слоев шпона, мм;

- сумма толщин шпона в фанерном пакете (см. формулы 3.1 и 3.2)

Соответственно, доля коротких чураков для поперечного шпона

, (3.40)

Далее по вычисленным величинам для каждой длины чураков рассчитывается средневзвешенный расход чураков на 1 м³ фанеры

, (3.41)

где , - соответственно расход чураков для продольного и поперечного шпона, м³.

Если задан состав сырья по нескольким диаметрам и сортам в процентах к общей потребности, то производится вычисление средневзвешенных величин выхода сначала по сортам, затем по диаметрам. И далее определяется средневзвешенная норма для продольного и поперечного шпона.

Для последующих расчетов результаты вычислений по п. 3.2.7 целесообразно свести в таблицу 3.4.

Выход делового шпона в процентах к объёму сырья вычисляется по формуле

(3.42)

где V_ч – объём чурака, м³.

Тогда потери объёма на участке лущения, a₇ , %, будут равны

a₇=V_пот=100 - Р_дш , (3.43)

Общий объём отходов на участке лущения q₇ (карандаши и шпон-рванина) определяется по формуле

q₇=Q₇ – Q₆ , (3.44)

Рассчитанная в п.3.2.7 величина Q₇, является нормой расхода чураков на 1м³ фанеры, т.е. Q₇= Н_ф.

Расход сырья Q₈ в кряжах (круглых лесоматериалах для лущения)

Q₈= , (3.45)

где а₈ – потери объёма при раскрое бревен на чураки; в зависимости от кратности длины бревен и сорта сырья; а₈=1…3 %.

Объем отходов в виде опилок и обрезков брёвен определяется по формуле

q₈ = Q₈ – Q₇. (3.45)

Таблица 3.5 - Объемный выход шпона и отходов из чураков (1_ч=1,6 м; d₀=0,065 м; береза; d_ч=0,16 м; III сорт – 40%; d_ч=0,30 м I сорт – 60%)

Составляющие объема	Объемы для чураков				Средневзвешенный выход, %
	dч=0,16 м сорт III		dч=0,30 м сорт I
	м3	%	м3	%
Чурак, VЧ	0,035	100	0,128	100	100
Форматный шпон, V3	0,0127	36,28	0,078	60,94	51,07
Кусковый шпон, V2	0,0026	7,43	0,0077	6,02	6,58
Деловой шпон, V2 + V3	0,0153	43,71	0,0857	66,96	57,65
Карандаши, V3	0,0063	18,01	0,0089	6,95	11,38
Шпон-рванина, Vр	0,0134	38,28	0,0334	26,09	30,98
Всего потерь в отходы	0,0197	56,29	0,0423	33,04	42,36
Кора (за балансом)	0,0049	14,0	0,0166	13,0	-

На этом заканчивается расчет нормативов по расходу сырья на 1м3 фанеры. Результаты расчета сводятся в таблицу 3.5, на основе которой рассчитываются показатели баланса древесины, отходов и готовой продукции на часовую и годовую программы выпуска продукции.

Кора при обмере сырья не учитывается и составляет забалансовые отходы. Выход отходов окорки в процентах от объёма сырья можно принять следующим: береза – 13; сосна – 11; лиственница – 18; ольха – 10; ель – 9,5; пихта – 9,5; осина – 14.

Далее рассчитывается общий баланс продукции, сырья и отходов на часовую и годовую программу выпуска фанеры (таблица 3.6.). Полученные результаты используются для расчета оборудования и проектирования производственных участков по всему технологическому циклу.