Сушка пиломатериалов. сушка пиломатериалов. Лесообрабатывающих производств екатеринбург 2012 Электронный архив углту минобрнауки россии фгбоу впо уральский государственный лесотехнический университет кафедра технологии и оборудования лесопромышленного оборудования Б.
 Скачать 1.22 Mb.
|
|
Б.Е. Меньшиков Е.В. Воробьева ТЕХНОЛОГИЯ ЛЕСООБРАБАТЫВАЮЩИХ ПРОИЗВОДСТВ Екатеринбург 2012 Электронный архив УГЛТУ МИНОБРНАУКИ РОССИИ ФГБОУ ВПО УРАЛЬСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ЛЕСОТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ Кафедра технологии и оборудования лесопромышленного оборудования Б.Е. Меньшиков Е.В. Воробьева ТЕХНОЛОГИЯ ЛЕСООБРАБАТЫВАЮЩИХ ПРОИЗВОДСТВ Методические указания к выполнению курсового и дипломного проектов для студентов очной и заочной форм обучения. Направление 656300 Технология лесозаготовительных и деревообрабатывающих производств, специальность 250401 Лесоинженерное дело Екатеринбург 2012 Электронный архив УГЛТУ 2 Печатается по рекомендации методической комиссии ЛИФ. Протокол № 89 от 26 сентября 2011 г. Рецензент МВ. Газеев, канд. техн. наук, доцент каф. МОД Редактор Р.В. Сайгина Оператор Е.В. Карпова Подписано в печать Поз. 2 Плоская печать Формат х Тираж 50 экз. Заказ № Печ. л. 2,88 Цена 14 руб. 8 коп. Редакционно-издательский отдел УГЛТУ Отдел оперативной полиграфии УГЛТУ Электронный архив УГЛТУ 3 Содержание Введение 4 1. Сушка пиломатериалов 5 1.1. Общие сведения осушке пиломатериалов …………..……….... 5 1.2. Атмосферная сушка пиломатериалов, расчет площади склада ... 6 1.3. Камерная сушка пиломатериалов. Выбор категории качества и режима сушки ………………………………………...………..……... 8 1.4. Определение производительности сушильного цеха и потребного количества камер ………………………………………………… 13 1.5. Планировка и организация работы сушильного цеха ………… 17 1.6. Потребность в оборудовании и рабочих ……………………….. 20 2. Технология деревообрабатывающего производства …………............. 22 2.1. Общие сведения …………………………………………........... 22 2.2. Характеристика сырья .………………..………...………........... 23 2.3. Номенклатура и характеристика готовой продукции. Производственная программа выпуска изделий ……………………………… 25 2.4. Способы и схемы раскроя пиломатериалов …………………… 30 2.5. Этапы изготовления изделия и выбор технологического оборудования для их выполнения …………………………………………. 31 2.6. Расчет производительности оборудования …...………. ………. 33 2.7. Расчет эффективного фонда времени работы оборудования и норм времени на обработку деталей и сборочных единиц ………... 34 2.8. Расчет расхода основных и вспомогательных материалов …… 35 2.9. Составление схемы технологического процесса, расчет необходимого количества оборудования и его загрузки ………………….. 38 2.10. Расстановка оборудования и организация рабочих мест ……. 41 Библиографический список и перечень нормативно-технических документов …..…………………..………..................................................... 44 Электронный архив УГЛТУ 4 Введение Методические указания предназначены для выполнения курсового и дипломного проектов по специальности 250401 Лесоинженерное дело для студентов очной и заочной форм обучения и являются продолжением учебно-методических указаний по курсовому и дипломному проектированию Цехи первичной переработки круглых лесоматериалов. В указаниях рассмотрены основы проектирования технологии лесообрабатывающих производств сушки пиломатериалов и их механической переработки. Технологические процессы лесообрабатывающих производств разнообразны, и их проектирование должно проводиться с учетом основных природно-производственных условий работы того или иного лесопромышленного предприятия. Основными из них являются объем пиломатериалов, подлежащих сушке и переработке, породный состав и размерно- качественные характеристики сырья, климатические условия, степень обработки пиломатериалов в цехах, вид готовой продукции и т.д. Исходными при проектировании технологии сушки пиломатериалов и их переработки являются данные, приведенные в задании (прил. 1) * и полученные в результате проектирования технологического процесса первичной переработки круглых лесоматериалов годовой объем сушки и переработки, характеристика сырья и готовой продукции, режим работы цехов, головное технологическое оборудование. В методических указаниях дано обоснование выбора категории качества сушки, режима сушильной камеры, типа сушильных камер, способа и схемы раскроя пиломатериалов, технологического оборудования для изготовления изделий, приведены методики определения производительности сушильного цеха и потребного количества камер, производительности оборудования деревообрабатывающего цеха, рассмотрены основные планировочные решения производственных участков. Кроме данных методических указаний для выполнения курсового и дипломного проектирования необходимо пользоваться учебной литературой, материалами лекций, методическими указаниями по составу этих проектов [1-11], нормативно-техническими документами [12-20]. Также имеются приложения к данным учебно-методическим указаниям, в которых представлены параметры сушки пиломатериалов, технические характеристики сушильных камер и технологического оборудования для обработки пиломатериалов, нормы выхода заготовок, характеристики изделий, планировочные решения участков сушки пиломатериалов и их переработки. * Приложения 1-15. Находятся в методическом кабинете кафедры ТОЛП. Электронный архив УГЛТУ 5 1. Сушка пиломатериалов 1.1. Общие сведения осушке пиломатериалов Сушка древесины относится к одному из важнейших процессов технологии лесообрабатывающего производства, направленных на повышение качества и долговечности изделий из нее. Сушкой называется процесс удаления из древесины влаги путем ее испарения. Она преследует следующие основные цели предупреждает размеро- и формоизменяемость деталей, исключает загнивание, окраску, увеличивает прочность изделий, повышает качество отделки и склеивания. Содержание воды в древесине характеризуется величиной, называемой влажностью W (%). По количеству содержащейся воды различают древесину - мокрую, W >120% (находящуюся вводе- свежесрубленную, 30% < W < 120%; - воздушно-сухую, 15% < W < 20% ( выдержанную на открытом воздухе- производственно-эксплуатационную, 8% < W < 12%; - абсолютно сухую, W = 0%. Высушенная древесина должна по качеству сушки соответствовать своему назначению. В зависимости от назначения высушиваемых пиломатериалов установлены четыре категории качества сушки я категория – сушка до транспортной влажности пиломатериалов экспортных и внутрироссийского потребления (16…20%); я категория – высококачественная сушка пиломатериалов до эксплуатационной влажности, обеспечивающей механическую обработку и сборку деталей в соответствии с ГОСТ 64491-82 для высокоточных составных частей изделий (производство деталей музыкальных инструментов, точное машиностроение и приборостроение, производство моделей, лыжи т.п.) (7…10%); я категория – сушка пиломатериалов до эксплуатационной влажности, обеспечивающей механическую обработку для ответственных составных частей изделий (столярно-строительное, мебельное производство, пассажирское вагоностроение, автостроение и т.п.) (7…15%); я категория – сушка для менее ответственных составных частей изделий (производство погонажных, столярно-строительных изделий, грузовое вагоностроение, пиломатериалы для производства тары и т.п.) (10…15%). Основными способами сушки являются - камерная, проводимая в специальных помещениях – сушильных камерах Электронный архив УГЛТУ 6 - атмосферная сушка пиломатериалов на открытых складах или под навесом при размещении пиломатериалов в штабелях. Технологический процесс по сушке пиломатериалов на нижнем лесопромышленном складе лесозаготовительного предприятия начинается с участка по сортировке сырых пиломатериалов в лесопильном цехе и заканчивается отгрузкой сухих пиломатериалов со склада готовой продукции потребителям или подачей в деревообрабатывающий цех. При проектировании технологических процессов по сушке пиломатериалов следует учитывать основные требования правил охраны труда и техники безопасности при проведении всех видов работ в соответствии с действующими нормативными документами по противопожарным нормам, правилам техники безопасности и т.п. При расположении котельной, складов топлива и пиломатериалов, необходимо учитывать господствующие ветра, рельеф местности и противопожарное расстояние между отдельными объектами. Проектирование технологического процесса сушки пиломатериалов предусматривает решение следующих основных задач - целесообразный выбор места для расположения склада атмосферной сушки и сушильного цеха на нижнем лесопромышленном складе в зависимости от расположения сортплощадки лесопильного цеха и склада пиломатериалов для деревообрабатывающих цехов - обоснованная программа объема сушки пиломатериалов или заготовок- применение совершенных лесосушильных камер, технологии и режимов сушки с целью обеспечения высокого качества сушки пиломатериалов- применение современных средств механизации по формированию, разборке и транспортированию сушильных штабелей и пакетов, разработка рациональных транспортных схем - разработка планировки сушильного цеха, те. размещение всех его помещений с учетом размеров, типа и количества камера также способа формирования штабелей. 1.2. Атмосферная сушка пиломатериалов, расчет площади склада Атмосферной сушкой называется способ сушки пиломатериалов в штабелях, размещенных на специальных открытых складах, омываемых атмосферным воздухом без его подогрева. Атмосферную сушку применяют, главным образом, для сушки пиломатериалов на лесопильных предприятиях до транспортной влажности и на некоторых деревообрабатывающих предприятиях для подсушки и выравнивания начальной влажности пиломатериалов перед камерной сушкой. Электронный архив УГЛТУ 7 При атмосферной сушке влажность пиломатериалов снижается до 20- 22% в зависимости от климата (температуры и влажности воздуха, породы и толщины материала. Конечная влажность пиломатериалов, высушенных при атмосферной сушке на среднем Урале, достигает 18-15%, а на юге Урала 15-12%. Атмосферная сушка пиломатериалов требует устройства больших площадей складов и имеет длительные сроки просыхания пиломатериалов. Ориентировочные сроки сушки хвойных пиломатериалов на открытых складах для различных климатических зон указаны в прил. 2. Правила атмосферной сушки и хранения пиломатериалов на складах регламентированы государственными стандартами для пиломатериалов хвойных пород – ГОСТ 3808.1-80; для пиломатериалов твердых лиственных пород (в том числе и березы) – ГОСТ 7319-80. По правилам атмосферная сушка проводится в штабелях, укладываемых на специальных фундаментах. Штабель для атмосферной сушки формируется из пакетов пиломатериалов, уложенных на прокладках сечением 19…25 40…50 мм. Длина пакета принимается равной максимальной длине досок. В штабель пакеты укладываются в несколько рядов по высоте. Горизонтальные ряды отделяются друг от друга межпакетными брусками толщиной не менее 75 мм. Между пакетами в каждом горизонтальном ряду оставляются разрывы. Штабеля покрывают крышами, предохраняющими пиломатериалы от солнечных лучей и осадков. Для пиломатериалов хвойных пород применяются квадратные (в плане) штабеля, длина и ширина которых соответствует наибольшей длине укладываемых досок, а высота составляет 3,5-4 м. Пиломатериалы лиственных пород укладывают в более длинные (8-11 м, но узкие (1,5-2 м) штабеля высотой домна прокладках. Тонкие заготовки (до 32 мм) допускается укладывать клеткой в штабеля небольшой длины (2,5-3,5 мВ соответствии с ГОСТ 3808.1-80 формирование штабеля для атмосферной сушки может производиться двумя способами штучное формирование единого штабеля и из сушильных пакетов (пакетный штабель. В зависимости от принятого способа укладки применяют соответствующие подъемно-транспортные механизмы. При формировании рядовых штабелей пиломатериалы по складу развозят автолесовозами. Для подъема досок используют штабелеры. Доски по рядам штабеля раскладываются вручную. Пакетные штабеля из заранее подготовленных пакетов формируются с помощью автопогрузчиков, башенных или консольно-козловых кранов, кран-балок. Примерные схемы складов пиломатериалов атмосферной сушки при укладке пакетов кран-балкой, консольно-козловым краном, автопогрузчиком, башенным краном приведены в прил. 3. При планировке складов штабеля объединяют в секции площадью не болеем. Каждую группу Электронный архив УГЛТУ 8 отделяют от соседних групп продольными и поперечными проездами. Ширина продольных проездов должна быть 9…10 м, поперечных – не менее 5 м. Число штабелей пиломатериалов и размеры склада для атмосферной сушки пиломатериалов определяются в зависимости от объемов их дальнейшей переработки, а также с соблюдением необходимых противопожарных разрывов, дороги т.п. Площадь участка лесного склада F скл м, необходимая для складирования пиломатериалов, определяется по формуле F скл = п пл К НК Е , (1) где Е – количество пиломатериалов для единовременного размещения на складе, м Н – высота штабелей без подштабельных оснований, м (для крана ККС-10 – м для крана КБ – 9…10 м при укладке автопогрузчиком не болеем К пл – коэффициент использования участка склада, занятого под атмосферную сушку, представляющего собой отношение площади, занятой штабелями, к площади участка (0,6…0,7); К п – коэффициент полнодревесности (0,3…0,35). 1.3. Камерная сушка пиломатериалов. Выбор категории качества и режима сушки Камерная сушка является основным промышленным способом сушки пиломатериалов, осуществляемая в сушильных камерах, как правило, в конвективных. Режим работы в сушильном цехе устанавливается из условия, что в году камера должна работать 300 суток, в 3 смены. Остальное время года отводится на ее ремонт и выходные дни. Высушенная древесина должна по качеству сушки соответствовать своему назначению (0, 1, 2, 3 категории качества сушки. При переработке сухих пиломатериалов требования к качеству сушки устанавливаются стандартами на продукцию, вырабатываемую из этих пиломатериалов. Нормы показателей качества сушки пиломатериалов и требования к влажности древесины в изделиях приведены в прил. 4. В зависимости от требований, предъявляемых к качеству древесины, пиломатериалы могут высушиваться низкотемпературными режимами различных по температурному уровню категорий мягкие, нормальные и форсированные. Мягкие режимы М (температура 52…70 С) обеспечивают бездефектную сушку пиломатериалов при полном сохранении естественных физико- Электронный архив УГЛТУ 9 механических свойств древесины, прочности, цвета. Они рекомендуются для сушки экспортных пиломатериалов до транспортной влажности ив отдельных случаях, для внутреннего потребления пиломатериалов высших сортов. Нормальные режимы Н (температура 55…90 С) обеспечивают бездефектную сушку при полном сохранении прочностных показателей с незначительным изменением цвета – до любой конечной влажности. Рекомендуется для сушки пиломатериалов внутрироссийского потребления высших сортов. Форсированные режимы Ф (температура 75…120 С) обеспечивают бездефектную сушку при некотором (до 20%) снижении прочности на скалывание с возможным потемнением древесины и рекомендуются для сушки пиломатериалов до эксплуатационной влажности, имеющих большой запас прочности. Режимы сушки в камерах периодического действия выбираются в соответствии с ГОСТ 19773-84, непрерывного действия – ГОСТ 18867-84. Для сушки древесины твердолиственных пород, например березы, применяют более мягкие режимы. При обеспечении требуемых качественных показателей предпочтение должно быть отдано категории режима, при которой обеспечивается большая интенсивность процесса (наименьшая продолжительность процесса сушки и его экономичность. При выборе типа сушильной камеры необходимо учитывать целый ряд факторов, в том числе виды выпускаемой продукции, объемы производства, наличие тех или иных источников теплоснабжения и т.д. Существуют некоторые общие принципы выбора типа сушильных установок. Основным видом оборудования для сушки пиломатериалов до эксплуатационной влажности являются конвективные камеры периодического действия. На предприятиях, занимающихся первичной переработкой в небольших объемах и выпускающих изделия, не требующие точной механической обработки (III категории качества сушки, применяют, как правило, камеры периодического действия, в том числе с воздушным теплоносителем. К таким относится значительная часть лесозаготовительных предприятий. При сушке пиломатериалов ответственного назначения, а также разнообразной их спецификации пои категориям качества и при необходимости снятия остаточных деформаций путем влаготеплообработки целесообразно применять камеры периодического действия с водяным теплоносителем. На предприятиях с развитым лесопилением и значительными объемами переработки для массовой сушки товарных пиломатериалов до транспортной влажности наиболее целесообразно использовать камеры непре- Электронный архив УГЛТУ 10 рывного действия, объединенные в сушильные блоки с необходимой производительностью, или камеры периодического действия фронтального типа с разовой загрузкой до 150 мВ тех случаях, когда планируется производство из сухих пиломатериалов высококачественной продукции, например клееных изделий, сушка проводится в два этапа. Сначала древесина подвергается атмосферной сушке до достижения влажности 22%, после чего пиломатериалы загружают в сушильные камеры для доведения влажности древесины довели- чины, необходимой для ее обработки. При проектировании сушильных цехов рекомендуется применять на малых предприятиях – лесосушильные камеры периодического действия одно- и двухштабельные с продольной загрузкой пиломатериалов и камеры с фронтальной загрузкой на средних и крупных предприятиях – двух- и четырехштабельные камеры с реверсивной циркуляцией на предприятиях малой производственной мощности – камеры непрерывного действия с поперечной загрузкой и прямолинейной противоточной циркуляцией (БСК-3; БСК-4,5ГВ; БСК-6,5); на средних предприятиях – камеры с зигзагообразной циркуляцией (ЦНИИМОД-32); на предприятиях большой производственной мощности – противоточные камеры с поперечной укладкой («Valmet», СП-5КМ-3). При выборе типа сушильной камеры следует ориентироваться на камеры отечественного производства. Основные технологические параметры и схемы ряда сушильных камер периодического и непрерывного действия, применяемых на предприятиях, приведены в пособиях [1, 2], Прил. 5. Камеры периодического действия предназначены для сушки пиломатериалов до требуемой эксплуатационной влажности. В таких сушильных камерах пиломатериалы загружаются и разгружаются полностью, и весь объем просушивается в них единовременно. В зависимости от направления подачи пиломатериалов камеры периодического действия делятся на две группы - с продольной загрузкой пиломатериалов - с фронтальной (поперечной) загрузкой пиломатериалов. Сушильные камеры с продольной загрузкой пиломатериалов находят применение в производстве сухих пиломатериалов для собственной дальнейшей переработки на фрезерованные детали, столярно- строительные изделия, паркет, мебель и т. д. По количеству нормальных штабелей (1,8 х 2,7-3 хм, размещающихся в камере, сушильные камеры такого типа делятся - на одноштабельные – с объемами загрузки пиломатериалов от 14 м 3 (СКС-1, ИУ-1в); Электронный архив УГЛТУ 11 - двухштабельные, где два штабеля пиломатериалов размещаются на одном рельсовом пути друг за другом (СКС-2) или на двух параллельных рельсовых путях (БСК1-2, ИУ-2п(в), ИУ-2пг); - четырехштабельные – четыре штабеля пиломатериалов размещаются на двух рельсовых путях, по два штабеля на каждом (БСК1-4). Для предприятий, ведущих сушку пиломатериалов в незначительных объемах (несколько сот кубометров в год, целесообразно применять малогабаритные сушильные камеры с продольной загрузкой пиломатериалов (ИУ-мэ, ИУ-мд). В последнее время все более широкое применение находят сушильные камеры с фронтальной загрузкой пиломатериалов. Объем разовой загрузки камер фронтального типа составляет от 15…20 дом. Размеры пакетов пиломатериалов по ширине и высоте обычно равных м, а длина – длине пиломатериалов и может быть равна 3, 4, 6 мВ зависимости от количества формируемых из пакетов сушильных штабелей камеры данного типа можно подразделять на одноштабельные КОС, СК-60), двухштабельные для сушки пиломатериалов длиной 4 им. Из многочисленных моделей сушильных камер применение находят камеры типа ИУ («ИнтерУрал») различной мощности с разовой загрузкой 30 м – ИУ-30в, ИУ-2жтк, ИУ-2в; 60 м – ИУ-60; 80 м – ИУ-80в. На небольших предприятиях с годовой потребностью в сухих пиломатериалах несколько сот кубометров предпочтительно применять малогабаритные лесосушильные камеры фронтального типа, рассчитанные на загрузку нескольких (1,5-3) кубометров пиломатериалов. К камерам такого типа относится ИУ-5к. Сушильные камеры в зависимости от требуемого объема сушки пиломатериалов объединяются в сушильные блоки из необходимого числа камер. Камеры непрерывного действия в основном применяют при массовой сушке товарных пиломатериалов до транспортной влажности. Они могут также использоваться для сушки пиломатериалов, идущих на столярно- строительные изделия, тару, сельхоз- и вагоностроение и т. п. В камерах непрерывного действия, загруженных постоянно, материал перемещается по мере высушивания от загрузочного к разгрузочному концу. Процесс сушки в них протекает непрерывно. По принципу работы и характеру циркуляции сушильного агента камеры непрерывного действия условно можно разделить натри группы - камеры с противоточной циркуляцией сушильного агента - камеры с позонно-поперечной циркуляцией - камеры со схемой циркуляции сушильного агента, содержащего элементы схем первой и второй групп. Электронный архив УГЛТУ 12 Наиболее широкое применение нашли сушильные камеры с противо- точной циркуляцией сушильного агента. Основное назначение таких камер – сушка до транспортной влажности (нулевая категория качества) пиломатериалов хвойных пород до 75 мм. Допускается сушка до эксплуатационной влажности хвойных пород (кроме лиственницы) такой же толщины и мягких лиственных пород (береза, осина) толщиной до 60 мм по III категории качества, а в отдельных случаях в камерах с отсеками для конечной влаготеплопереработки, по II категории качества. Из камер с противоточной системой наиболее распространенными являются камеры с вертикальным кольцом циркуляции и поперечной транспортировкой штабелей, одной из которых является марка финской фирмы «Valmet». Камера предназначена для сушки мягкими режимами хвойных пиломатериалов, главным образом экспортных, до транспортной влажности. В камере размещают 10 штабелей с габаритными размерами (длинах ширина х высотам, перемещающихся на шинах по роликам. Выпускают камеры блоками поили камер. Годовая производительность одной камеры составляет 8400 м условных пиломатериалов. Для улучшения качества сушки и увеличения производительности камер непрерывного действия разработаны новые двухзонные лесосушильные камеры СП-5КМ-3 с поперечным перемещением штабелей и противоточной циркуляцией сушильного агента с отсеками для влаго- теплообработки, которые объединяются в блок из 5 камер. Они предназначены для сушки пиломатериалов мягкими и нормальными режимами до транспортной влажности и мягкими, нормальными и форсированными режимами по II категории качества до влажности 10-12%. Сушильная камера ЦНИИМОД-32 (типовой блок из 5 камер) с про- дольно-зигзагообразной реверсивной циркуляцией предназначена для предприятий с объемом переработки пиломатериалов до 30 тыс.м 3 в год по III категории качества сушки. Кроме мощных высокопроизводительных сушильных камер непрерывного действия, применяемых для массовой сушки товарных пиломатериалов, на лесозаготовительных предприятиях для сушки пиломатериалов и черновых заготовок применяются сушильные камеры непрерывного действия с объемами разовой загрузки в несколько десятков кубометров. К камерам такого типа относятся однопутные камеры с поперечной загрузкой и прямолинейной противоточной циркуляцией агента сушки БСК-3; БСК-4,5ГВ; БСК-6,5 производственной мощностью 3000, 4500 им пиломатериалов в год соответственно. Сушильные камеры данного типа также объединяются в блоки от 2 до 5 камер в зависимости от требуемых объемов сушки пиломатериалов. Они предназначены для сушки пиломатериалов по III категорий качества в объеме от 3 до 25 тыс.м 3 в год. Электронный архив УГЛТУ 13 |