раздел 2

L_п – расстояние между задними кромками двух соседних стружечных пакетов на конвейере, м;

В_п – ширина пакета, м;

S_сл – толщина внутреннего слоя или суммарная толщина наружных слоев, м;

W_осм – влажность осмоленной стружки,%;

W_пл – влажность готовых плит,%;

R_к – ритм главного конвейера, с;

n – количество машин, формирующих наружные или внутренний слой.

Ритм главного конвейера определяется по формуле

(2.27)

где t_ц – продолжительность цикла прессования, мин;

n – количество одновременно прессуемых плит, шт.

Подпрессовка сформированных пакетов предназначена для предохранения их от осыпания при транспортировке и загрузке в горячий пресс, а также уменьшения расстояния между плитами пресса.

Контроль массы пакета является важным этапом технологического процесса, так как он помогает держаться стабильной плотности получаемой продукции. Расчетная величина массы находится по следующей формуле

(2.28)

где l_п и b_п – длина и ширина формируемого пакета, м;

h_пл – толщина нешлифованной плиты, м;

W_п – влажность пакета, принимаемая в среднем 12%;

W_пл – влажность готовой плиты, равная (8%),

ρ_пл – плотность плиты, кг/м³.

Техническая характеристика подпресовщика непрерывного действия фирмы Siempelkamp дана в таблице П2.47 [18]. Принимаем один подпрессовщик.

Обрезка плит при непрерывном движении ковра происходит на пильных агрегатах таблица П2.48 [18]. Принимаем один пильный агрегат с косой балкой.

После выгрузки из горячего пресса плиты должны охладиться или кондиционироваться и только потом поступать на механическую обработку (форматную обрезку, шлифование, раскрой). Вызвано это необходимостью выравнивания внутренних напряжений в плите, связанных с разностью температур, влажности и степени поликонденсации связующего в наружных и внутреннем слоях. Производится это в установках веерного типа по таблице П2.49[18]. Принимаем два веерных охладителя.

Расчет площади для технологической выдержки плит производится в следующей последовательности.

Определяем площадь для выдержки плит размером 2750×2070×18 мм (до шлифования).

Площадь одного пакета (и штабеля) будет составлять

(2.29)

Объем одного пакета при высоте стопы 0,4 м равен

V = F ·h = 5,69 · 0,4 = 2,28 м³.

Количество стоп, укладываемых в один штабель, принимается равным 9, тогда количество прокладок высотой 0,1 м составит тоже 9.

Высота штабеля будет равна: Н = 9 ∙ 0,4 + 9 ∙ 0,1 = 4,5 м

Объем одного штабеля будет составлять: V_шт = 2,28 ∙ 9 = 20,5 м³.

Объем плит, изготовленных за 4 дня вычисляется по формуле

(2.30)

где П_ч – часовая производительность пресса, м³;

m – количество рабочих смен в сутки;

t – средняя продолжительность смены, ч;

n – количество суток хранения.

Для укладки такого количества плит потребуется штабелей

(2.31)

Значит, в сутки потребуется уложить 155,8/4=39,0 штабелей. Площадь занимаемая этими штабелями составит: F_сут = 39,0 ∙ 5,69 = 221,9 м². Суточный запас плит после выдержки должен быть подан на шлифование, сортирование и упаковку. Следовательно, штабели должны быть сгруппированы по суткам.

Древесностружечные плиты выпускают шлифованными. Используют шлифовальный станок фирмы Steinemann.

Производительность шлифовальных станков определяется по следующей формуле

(2.32)

где U – скорость подачи, м/мин; U=20 м/мин;

К_р – коэффициент использования рабочего времени;

К_з – коэффициент заполнения станка;

l – длина шлифуемой плиты, м.

Количество шлифовальных станков рассчитывается по формуле

(2.33)

где Q₂^н, Q₂^вн принимаются по таблице 2.14;

ρ_н и ρ_вн – плотность соответственно наружных и внутреннего слоев плит, кг/м³;

П – производительность шлифовального станка, шт.;

V_пл – объем плиты, м³.

Принимаем 2 шлифовальных станка фирмы Steinemann.

Межоперационные запасы щепы и стружки создаются для бесперебойной работы цехов ДСтП. Бункера устанавливают на следующих участках: перед стружечными станками, сушильными агрегатами, смесителями. Бункера одновременно выполняют функцию дозирования измельченной древесины на следующую операцию. Для сохранения качества сырье каждого вида целесообразно хранить в отдельных бункерах.

Для хранения щепы используют бункер вместимостью 150 м³ типоразмера 4,5 фирмы «Siempelkamp» (таблица П2.56 [18]).

Для хранения стружки и пыли применяют бункера больших объемов (около 300 м³). Технические характеристика бункера хранения и дозирующего бункера для сухой стружки ДСтП производства фирмы «Siempelkamp» представлены в таблице П2.62 [18]).

Принимаем по одному бункеру.

Готовые плиты должны соответствовать требованиям ГОСТ 10632-2007 [11]. На каждую плиту должна быть нанесена маркировка, включающая наименование предприятия-изготовителя, марку, толщину, сорт, класс эмиссии формальдегида, обозначение ГОСТ 10632-2007 [1].

Расчет площади склада для технологической выдержки плит.

Объем плит, изготовленных за 5 дня вычисляется по формуле

Для укладки такого количества плит потребуется штабелей

Значит, в сутки потребуется уложить 194,8/5=39,0 штабелей. Площадь занимаемая этими штабелями составит: F_сут = 39,0 ∙ 5,69 = 221,9 м².

На линии ламинирования применяется позиционный пресс.

Его производительность, м³/ч, вычисляется по следующей формуле

(2.34)

где n – количество этажей пресса;

l_пл, b_пл, h_пл – размеры чистообрезной шлифованной плиты, м;

К_ик – коэффициент использования главного конвейера, принимаемый 0,85 или по данным предприятия;

t_ц – время цикла прессования, мин.

Так как формат греющих плит пресса 2250х5800 мм, а размеры ламинированной плиты 2070х2750 мм, то прессоваться будут сразу две плиты. Таким образом, производительность пресса П_ч=9,29·2=18,58 м³/ч. Так как производительность проходного пресса ContiRoll при производстве ДСтП составляет 33,28 м³/ч, то принимаем 2 линии ламинирования ДСтП с производительностью пресса П_ч=18,58·2=37,16 м³/ч. Таким образом, будет выполняться производственная программа.

Производительность линии пропитки взята из технических данных линии в таблице 2.7.

Таблица 2.7 – Технические данные линии пропитки

Параметр	Значение
1	2
Рабочая скорость	55 м/мин
Декоративная бумага	100 г/м²
Содержание смолы (пропитка)	50 %
Содержание твердых в-в в смоле	50 %
Влажность после 1-ой сушилки	~12 %
Расход смолы на узле покрытия	45 г/м²
Содержание тверд. вещ-в в смоле	50 % - остаток вода
Конечная влажность	6,5 % ± 0,3%
Конечный вес бумаги	210 г/м²
Температура в сушилках	средняя ~160 °C
	средняя ~150 °C
Потребление тепла	~1700 кВт

Производительность линии рассчитывается по формуле

(2.35)

где U – скорость подачи, м/мин;

t – продолжительность работы линии в сутки, ч;

К_м – коэффициент использования машинного времени;

b – ширина бумаги, м.

С учетом производительности пресса при производстве ДСтП количество плит выпускаемых в сутки равно 8769. Площадь плиты для облицовывания равна 2·2,75·2,07=11,39 м², тогда площадь бумаги для облицовывания равна 11,39·8769=99878,9 м²/сут. Для выполнения производственной программы будет достаточно наличия одной линии пропитки.

Используемое оборудование приведено в таблице 2.8.

Таблица 2.8 – Сводная таблица загрузки оборудования завода ДСтП

№ п/п.	Оборудование	Производительность			n, шт.		Загрузка, %
		м3/ч	т/ч
1	2	3	4	5		6
1	Проходной пресс ContiRoll	33,28	-	1		100
2	Кран ККС-10	128,6	-	1		27,5
3	Барабанная рубительная машина BK-DH 300х800 фирмы Bruks	40	-	1		88,3
4	Сортировка фирмы Kone CS 800	300		1		11,8
5	Магнитный сепаратор П-100	-	-	1		-
6	Центробежный стружечный станок фирмы Homback Z=150-50	-	6,3	4		83
7	Молотковая мельница MMV 16/12	-	5,3	2		89,2
8	Сушилка фирмы Butner	-	25	1		91
9	Вибросепаратор VPT-7.5 фирмы Техпан	50	-	1		67
10	Смеситель для наружного слоя 80SL/41	-	17	1		63
11	Смеситель для внутреннего слоя 90СL/47	-	18	1		90
12	Формирующих машин для наружного слоя SC-3	9,2	-	2		70,5
13	Формирующих машин для внутреннего слоя SC-4	15	-	2		76
14	Подпресовщик непрерывного действия	-	-	1		-
15	Пильный агрегат с косой балкой	-	-	1		-
16	Веерные охладители	-	-	2		-
17	Шлифовальный станок фирмы Steinemann	196,9 м2/ч	-	2		96
18	Позиционный пресс при ламинировании	9,29	-	2		89,6
19	Линия пропитки	4439 м2/ч	-	1		64,2

2.4 Материальные и другие расчеты технологического процесса

Структура норм расхода сырья и материалов в производстве плит определяется составом и соотношением отдельных нормообразующих элементов, входящих в них. В состав индивидуальных специфицированных норм включаются: полезный расход сырья и материала, технологические отходы, технологические потери.

Полезный расход – количество сырья и материала, которое вещественно входит в состав единицы продукции ДСтП.

Технологическими отходами в производстве плит являются опилки и отсев при изготовлении технологической стружки, отходы при форматной обрезке плит, пылевые отходы при шлифовании плит.

К технологическим потерям относятся: потери при транспортировании и сушке стружки, потери при смешивании стружки со связующим, формировании и транспортировании ковра, потери на распыл при форматной обрезке и шлифовании плит.

Индивидуальные специфицированные нормы расхода древесного сырья вычисляются по формуле

(2.36)

где Н^s – индивидуальная специфицированная норма древесного сырья, м³/м³;

П^s – чистый (полезный) расход древесного сырья (стружки) в производстве плит, кг/м³;

ρ_баз – средневзвешенная базисная плотность древесного сырья при влажности W, кг/м³; (таблица 2.9);

К^s – расходный коэффициент, учитывающий технологические отходы и потери сырья на всех участках технологического процесса, определяемый по формуле (2.40).

Таблица 2.9 – Базисная плотность основных пород древесного сырья

Порода древесины	Базисная плотность, кг/м3
Ель	360
Сосна	400
Осина	400
Ольха	420
Береза	500

Чистый расход абсолютно сухого древесного сырья на производство плит находится по соотношению

(2.37)

где ρ_пл – плотность шлифованных плит, кг/м³;

D_см – расход смолы (по абсолютно сухому веществу) в процентах к массе абсолютно сухой стружки в зависимости от вида и породы применяемой древесины;

D_отв – процентное содержание отвердителя;

W_пл – влажность плиты, %.

Средневзвешенная базисная плотность древесного сырья рассчитывается по следующей формуле

(2.38)

где ρ_ср.к – средневзвешенная плотность k-й породы;

i_k – доля древесного сырья k-й породы в общей массе сырья;

n – количество пород.

Средневзвешенная плотность сырья (кг/м³) для каждой породы определяется по формуле

(2.39)

где ρ_др, ρ_к и ρ_гн – базисная плотность древесины, коры и гнили соответственно (ρ_гн = 0,65  ρ_др) , кг/м³ (таблицы 2.9, 2.10);

Р_др, Р_к и Р_гн – доля здоровой древесины, коры и гнили в общем объеме сырья соответственно, %.

Таблица 2.10 – Средние значения содержания коры и ее плотности для наиболее распространенных пород древесины

Порода древесины	Среднее объемное содержание коры, %	Плотность коры, кг/м3
Береза	13–18	446
Сосна	12–20	308
Ель	9,5–17,0	276
Ольха	8–10	410
Осина	14–17	426

Для березы:

Для сосны:

Для ели:

Для ольхи:

Для осины:

Средневзвешенная базисная плотность древесного сырья:

Расходный коэффициент, учитывающий технологические отходы и потери сырья на всех участках технологического процесса, вычисляется из выражения

(2.40)

где К_т.стр– коэффициент, учитывающий потери древесного сырья при изготовлении технологической стружки (таблица 2.15 [18]);

К_с – коэффициент, учитывающий потери стружки и материалов при ее транспортировании и сушке (таблица 2.16 [18]);

К_ф – коэффициент, учитывающий потери стружки при смешивании со связующим, формировании и транспортировании ковра (таблица 2.17 [18]);

К_обр – коэффициент, учитывающий отходы при форматной обрезке плит (таблица 2.18 [18]);

К_шл – коэффициент, учитывающий отходы при шлифовании плит (таблица 2.19 [18]).

Расчет расхода абсолютно сухого древесного сырья по слоям плит производится в следующей последовательности.

Плотность плиты (ρ_пл) указана в задании. Плотность наружных (ρ_н) и внутреннего (ρ_вн) слоев связана с плотностью плиты следующими зависимостями

	(2.41)
	(2.42)

Чистый расход абсолютно сухого древесного сырья на наружные слои плит находятся по формуле

(2.43)

а на внутренний слой

(2.44)

где ρ_н, ρ_вн – соответственно плотность наружных и внутреннего слоев плит, кг/м³;

i_н, i_вн – соответственно доля наружных и внутреннего слоев плит;

D_см – расход смолы (по абсолютно сухому веществу) в процентах к массе абсолютно сухой стружки в зависимости от вида и породы применяемой древесины;

D_отв – процентное содержание отвердителя;

W_пл – влажность плиты, %.

Расчет расхода смолы по абсолютно сухому веществу к массе абсолютно сухой стружки в зависимости от вида и породы древесины D_см и отвердителя D_отв.

Расходный коэффициент отходов и потерь для наружных и внутреннего слоев рассчитывается по формулам

	(2.45)
	(2.46)

Тогда индивидуальная норма расхода древесного сырья составит

(2.47)

Расход связующего рассчитывается с учетом породного состава сырья и соотношения по массе наружных и внутреннего слоев шлифованной плиты. При использовании смеси пород норма расхода связующего определяется как средневзвешенная величина для наружных и внутреннего слоев плит по формуле

(2.48)

где D₁, D₂, …, D_n – норма расхода связующего для данной породы древесины, таблица 2.11;

j₁, j₂, …, j_n – доля сырья данной породы в общем объеме сырья.

Таблица 2.11 – Средняя норма расхода связующего (по сухим веществам) по отношению к массе абсолютно сухой стружки

Порода древесины	Слои
	наружные	внутренний
Береза	14,5	10,5
Сосна, ель	13,5	9,5
Ольха, осина	15,5	11,5

Расход связующего:

Средневзвешенное содержание связующего по сухим веществам в стружечной плите находится по следующей формуле

(2.49)

где D_см.ср.н и D_{см.ср.вн} – средневзвешенная норма связующего соответственно для наружных и внутреннего слоев плит (таблица 2.10);

i_н, i_вн – доля по массе соответственно наружных и внутреннего слоев шлифованной плиты, принимаемая в зависимости от варианта задания (таблица 2.2).

Средневзвешенное содержание связующего по сухим веществам в стружечной плите: