2.4 Разработка структурной схемы технологического процесса
Основными технологическими операциями в лесопильном цеху являются:
продольный раскрой бревен и брусьев на пиломатериалы;
поперечный раскрой (торцовка) досок.
продольный раскрой (обрезка) необрезных досок;
Отметим, что в лесопильном цеху осуществляется только первоначальная торцовка досок (вырезка дефектных участков), а окончательная торцовка досок в размер – после сушки.
Кроме основных операций, в цеху перерабатываются кусковые отходы (горбыли, рейки и обрезки). Чаще они дробятся на технологическую щепу.
Схемы технологических процессов, которые включают те или иные операции, могут быть различными. Выбор схемы зависит от размерно-качественной характеристики сырья, назначения и спецификации изготавливаемых пиломатериалов, способов распиловки, объема производства и эффективности технологического оборудования.
В моем курсовом проекте для распиловки сырья на пилопродукцию применяются вертикальные ленточнопильные станки в паре с многопильными круглопильными станками, структурная схема которых представлена на рисунке 2.2.
Рисунок 2.2 – Структурная схема технологического процесса
2.3 Выбор, обоснование и расчет технологического оборудования
2.3.1 Выбор ленточнопильного и многопильного станка и расчёт их производительности.
В своем курсовом проекте мы приняли ленточнопильный станок Кедр 1000 для распиловки бревен. Необходимо распиливать брусья двух толщин: 200 мм,
125мм, 150 мм, для чего необходим станок с высотой пропила 200 мм. Выбираем станок для распиловки бруса ‒ многопильный круглопильный станок Ц8Д10.
Технические характеристики станков Кедр 1000 и Ц8Д10 представлены в таблице 2.10.
Таблица 2.10 ‒ Технические характеристики станков Кедр 1000 и Ц8Д10
|
Техническая характеристика |
Кедр 1000 |
Ц8Д10 |
|
Размеры распиливаемого материала, мм: ширина толщина длина |
|
19-420 200 1700-7000 |
|
Длина обрабатываемых брёвен, м |
6,5 |
|
|
Максимальный диаметр обрабатыв. бревна, мм |
1000 |
|
|
Ширина ленточной пилы, мм |
100 |
|
|
Диаметр пильных шпиков, мм |
900 |
|
|
Количество пил, шт. |
|
8 |
|
Диаметр пил, мм |
|
400-500 |
|
Частота вращения пильного вала, об/мин |
|
1826 |
|
Просвет станка, мм |
|
630 |
|
Наибольшее расстояние между крайними пилами, мм |
|
380 |
|
Скорость подачи, м/мин |
до 35 |
4;5;12;16;24 |
|
Способ подачи |
|
ролик |
|
Общая мощность, кВт |
30 |
49,7 |
|
Габариты станка, мм длина ширина высота |
9570 4965 1500 |
2980 2525 1777 |
|
Масса, кг |
|
5260 |
Сменная производительность ленточнопильных и многопильных станков определяется по формуле:
,
(2.9)
где U – скорость подачи, м/мин;
Т – продолжительность смены, мин;
q и L – соответственно объем и длина бревна, м3 и м;
Кр и Км – коэффициенты использования соответственно рабочего и машинного времени.
z – количество резов при распиловке одного бревна.
Расчёт ленточнопильного станка.
Расчёт производительности ведётся для каждого вида постава:
а) диаметр 22 см
/см,
б) диаметр 26 см
/см,
в) диаметр 30 см
/см.
Максимальная сменная производительность ленточнопильного станка для диаметра 26 см.
Определяем среднюю производительность
/см.
При норме 70000 м3/год сменная производительность должна быть:
.
Станок не обеспечивает годовую производительность по сырью 70000 м3
Определяем количество станков для распиловки бревен.
шт.
Принимаем к установке четыре станка для распиловки бревна.
Рассчитаем
производительность ленточного станка
при
:
а) диаметр 22 см
/см,
шт/см.
б) диаметр 26 см
/см,
шт/см.
в) диаметр 30 см
/см,
шт/см.
Максимальная сменная производительность потока:
/см,
шт/см.
Сменная производительность круглопильного станка:
а) диаметр 22 см
/см
=1387 шт/см,
б) диаметр 26 см
/см
=1387 шт/см,
в) диаметр 30 см
/см
=1387 шт/см.
Максимальная производительность потока, рассчитанная по максимальной производительности ленточных станков составляет 240·4=960 шт/см. Производительность круглопильного станка при распиловке брусьев – 1387 шт/см. Значит одного многопильного станка будет достаточно.
Определяем среднюю производительность:
.
Станок обеспечивает годовую производительность по сырью 70000 м3
2.3.2 Торцовочные станки
В лесопильном цеху осуществляют позиционную торцовку. Для позиционной торцовки используют позиционные торцовочные станки, которые располагаются перед обрезными станками. Принимаем для установки торцовочный станок ЦМЭ 3Б, технические характеристики которого приведены в таблице 2.11.
Таблица 2.11 - Технические характеристики станка ЦМЭ 3Б
|
Техническая характеристика |
ЦМЭ 3Б |
|
Размеры обрабатываемого материала, мм: ширина толщина |
400 10-100 |
|
Диаметр пилы, мм |
500 |
|
Скорость резания, м/с |
76 |
|
Общая мощность, кВт |
4,1 |
|
Габариты станка, мм длина ширина высота |
5140 1800 1850 |
|
Масса, кг |
800 |
Определим количество досок, поступающих за смену на торцовку. Для этого составим таблицу 2.12.
Таблица 2.12 – Количество досок поступающих на торцовку
|
№ постава |
Количество досок в одном поставе |
Сменная производитель-ность потока при КiКт=1 |
Сменная производительность, шт. досок | ||||||||||
|
I проход |
II проход | ||||||||||||
|
I проход |
II проход | ||||||||||||
|
необрезные |
обрезные |
необрезные |
бревна, шт. |
м3 |
Необре-зные |
Обрез- ные |
Необре-ные | ||||||
|
1 |
4 |
2 |
2 |
960 |
268,8 |
3840 |
1920 |
1920 | |||||
|
2 |
4 |
5 |
2 |
748 |
291,2 |
2992 |
3740 |
1496 | |||||
|
3 |
4 |
1 |
4 |
536 |
277,6 |
2144 |
536 |
2144 | |||||
Наибольшее количество необрезных досок поступают на обрезку и торцовку при распиловке бревна диаметром 22 см.
В таком случае на обрезку и торцовку поступает:
шт.
досок.
Сменную производительность торцовочных станков определяют по формуле:
,
(2.10)
где Nпр – пропускная способность станка;
Т – продолжительность смены, мин;
К – коэффициент использования рабочего времени.
шт.
досок.
Количество станков определяют по формуле:
,
(2.11)
где N – наибольшее количество досок, которые поступают на торцовку или обрезку;
П – сменная производительность торцовочного или обрезного станка, шт.
Количество торцовочных станков:
Принимаем один торцовочный стол ,оборудованный двумя станками ЦМЭ 3Б.
2.3.3 Обрезные станки
Для обрезки необрезных досок используются круглопильные обрезные или фрезернопильные станки. Выбираем станок Ц2Д-7А.
Таблица 2.13 - Технические характеристики станка Ц2Д-7А
|
Техническая характеристика |
Ц2Д-7А |
|
Размеры обрабатываемого материала, мм: ширина толщина длина |
60-500 13-100 не менее 1500 |
|
Просвет станка, мм |
800 |
|
Диаметр пилы, мм |
500 |
|
Количество пил, шт. |
2 |
|
Скорость подачи, м/мин |
60:80;90;100;110;120;150 |
|
Частота вращения пильного вала, 1/мин |
2400 |
|
Общая мощность, кВт |
38 |
|
Габариты станка, мм длина ширина высота |
2650 2050 1250 |
|
Масса, кг |
4250 |
Сменная производительность обрезных станков:
,
(2.12)
где U – скорость подачи, м/мин;
Т – продолжительность смены, мин;
К – коэффициент использования станка;
L – длина доски, м.
шт.
досок.
Количество обрезных станков:
.
Так как перегрузка составляет лишь 0,7%, принимаем один обрезной станок Ц2Д-7А.
2.3.4 Оборудование для переработки отходов
Кусковые отходы (опилки, рейки) измельчают на технологическую щепу, для этого применяют рубительные машины.
Для определения необходимого количество рубительных машин принимаем наибольшую производительность цеха при распиловки сырья: П = 291,2 м3 .
Количество
отходов, которые поступают на дробление,
определяем с учетом расчета баланса
.
Выбираем рубительную машину МР2-20. Ее производительность за час составляет 20 м3, значит за смену:
,
(2.13)
.
Количество рубительных машин определяют по формуле:
,
(2.14)
где П – наибольшая сменная производительность лесоцеха, м3;
Рк – количество кусковых отходов по балансу древесины, %;
Пр.м. – сменная производительность рубительной машины, м3.
.
Принимаем одну рубительную машину.
Полученную щепу следует рассортировать по фракциям. Для этой цели выбираем сортировочную машину СШЧ-70 с производительностью 70 м3/ч (в насыпном объеме). Рубительная машина МР2-20 имеет производительность по плотному объему 20 м3/час, это значит, что по насыпному объему составляет: 20·2,7=54 м3/час.
кр=2,7 – коэффициент разрыхление для щепы.
Значит, беспрерывную сортировку щепок от одной рубительной машины МР2-20, обеспечит одна сортировочная установка СШЧ-70.
2.3.5 Выбор вспомогательного и транспортного оборудования
Работа лесопильного цеха по принципу бесперебойного потока обеспечивается за счет установки дополнительного и транспортного оборудования и механизмов. Эти механизмы, кроме транспортных функций выполняют функцию междуоперационных накопителей.
Цепной конвейер.
Продольные цепные конвейеры (бревнотаски) предназначены для подачи бревен со склада сырья или заводского бассейна в лесопильный цех. Выбранная бревнотаска должна обеспечивать непрерывную работу ленточнопильного станка, т.е. ее производительность не должна быть меньше производительности ленточнопильного станка.
Примем к установке конвейер БА-40 со скорость движения цепи 0,8 м/с.
Часовая производительность конвейера определяется:
,
(2.15)
где V – скорость движения цепного конвейера, м/с;
L – средняя длина бревна, м;
К1 – коэффициент использования рабочего времени;
К2 – коэффициент использования тягового органа.
бр/ч.
Сменная производительность конвейера составляет:
.
Полученную производительность сравниваем с максимальной производительностью потока:
Пп = 960 шт/см < Псм .
Значит один цепной конвейер обеспечит беспрерывную работу одного лентонопильного станка.
Сбрасыватель бревен.
Сбрасыватели бревен предназначены для снятия бревен с продольного цепного конвейера на накопительное устройство. Сброс бревен осуществляется с помощью трех толкателей, которые шарнирно соединены с приводными рычагами.
Брусоперекладчик.
Брусоперекладчик двухсекционный БрП100.
Брусоперекладчик – устройство, предназначенное для перемещения предметов обработки с одной позиции на другую.
Поперечный цепной конвейер.
Поперечный цепной конвейер предназначен для перемещения необрезных досок и обрезков, которые сбрасываются с ленточнопильных и круглопильных станков. Конвейер перемещает доски для дальнейшей переработки на обрезных или торцовочных станках. Поперечный конвейер также можно применять для перемещения реек от обрезных станков.
Часовая производительность поперечного конвейера определяется по формуле:
,
(2.16)
где V – скорость движения цепей конвейера, м/с;
b – средняя ширина доски, м;
К1 – коэффициент использования рабочего времени;
К2 – коэффициент использования тягового органа.
Рассчитаем производительность поперечного конвейера, подающего доски от ленточнопильных станков по формуле:
.
Определяем сменную производительность конвейера:
.
Сравниваем данное значение со сменной производительностью ленточнопильного потока:
Пп = 5760 д/см < Псм.
Следовательно, принимаем один поперечный цепной конвейер.
Ленточный конвейер.
Для перемещения отдельных материалов (досок, реек, горбылей).
Принимаем ленточный конвейер КСЛ5040-60 со скоростью ленты 1,7 м/с.
Часовая производительность конвейера определяется:
шт/ч.
Сменная производительность конвейера составляет:
.
Полученную производительность сравним с производительностью выхода обрезных пиломатериалов из многопильного станка:
Пп = 3740 шт/см < Псм .
Значит один ленточный конвейер обеспечит беспрерывную работу многопильного станка.
Аналогично рассчитаем сменную производительность ленточного конвейера после обрезного станка:
,
.
Полученную производительность сравним с производительностью выхода обрезных пиломатериалов из обрезного станка:
Пп = 5760 шт/см < Псм .
Значит один ленточный конвейер обеспечит беспрерывную работу обрезного станка.
2.3.5 Сортировочные установки для пиломатериалов
На лесопильных предприятиях для сортирование досок используют сортировочные конвейеры ТСП-3, ТСП-4 с ручной укладкой досок в пакеты, а так же полуавтоматические сортировочные установки модели ПСП.
Определяем дробность сортирования, это значит количество групп, на которые разделяются пиломатериалы, по формуле 3.11:
,
(2.17)
где А – коэффициент, который учитывает средний диаметр распиливаемых бревен,
r – количество эффективных ленточнопильных станков в цеху,
s, l – количество групп на которые делятся доски соответственно по сорту и длине,
К – коэффициент повторения размеров,
R – резервированные места.
Выбираем автоматическую сортировочную установку ПСП-18.
Максимальное количество досок, которые могут поступить за смену на сортирование:
шт.
Количество сортировочных установок определяем по формуле:
шт.
Принимаем две сортировочные установки.