ВЫБОР И РАСЧЕТОСНОВНОГО ТЕХНОЛОГИЧЕСКОГО ОБОРУДОВАНИЯ
МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ
РЕСПУБЛИКИ КАЗАХСТАН
МЕЖДУНАРОДНАЯ ОБРАЗОВАТЕЛЬНАЯ КОРПОРАЦИЯ
ЕспаеваА.С.
ТЕХНОЛОГИЯ ПЛИТНЫХ МАТЕРИАЛОВ
Учебное пособие
По выполнению курсового и дипломного
Проектирования
Алматы 2011
МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ
РЕСПУБЛИКИ КАЗАХСТАН
МЕЖДУНАРОДНАЯ ОБРАЗОВАТЕЛЬНАЯ КОРПОРАЦИЯ
ЕспаеваА.С.
ТЕХНОЛОГИЯ ПЛИТНЫХ МАТЕРИАЛОВ
Учебное пособие
По выполнению курсового и дипломного
Проектирования
Алматы 2011
УДК 674.8-41 (07)
ББК
А.С.ЕСПАЕВА к.т.н., акад. проф.
Технология плитных материалов: Учебное пособие по выполнению курсового и дипломного проектирования для студентов вузов, обучающихся по специальности «Технология деревообработки» - Алматы: КазГАСА, 2011. – 81с.
ISBN…
Учебное пособиеотражает технологию древесных плитных материалов таких, как ДСтП, ДВП, OSB, MDF. Приведены основные свойства и области их применения. Описаны современные технологические режимы выполнения операций и пути интенсификации процессов плитных производств.
Учебное пособие содержит задание на курсовое и дипломное проектирование, необходимые сведения по расчетам сырья, материалов и основного технологического оборудования для производства древесных плит, а также рекомендации по составлению технологических схем и планировочных решений.
Библиограф.6 назв.
УДК
ББК
Печатается по плану издания Казахской головной архитектурно-строительной академии на 2010-2011 уч.год.
Рецензенты: Жакипбеков Ш.Кд.т.н
Тишакова Н.И гл. технолог ТОО «BMGEngineering»
ISBN…
©Казахская головная
архитектурно-строительная
академия, 2011
Введение
Дисциплина «Технология плитных материалов» включает в себя, как составную часть, курсовой и дипломный проекты.
Цель курсового проекта – закрепить и расширить знания, полученные студентами при изучении общеинженерных и специальных дисциплин, а так же привить навыки по разработке и проектированию технологических процессов производства древесных плит. Выполнение курсового проекта дает возможность студенту самостоятельно решать комплекс инженерных задач, связанных с выбором технологического процесса, подбором и расчетом соответствующего технологического оборудования и его размещения в цехах по производству ОСП, МДФ, ДСтП, ДВП и других плит.
Настоящее учебное пособие предназначается для оказания помощи студентам в выполнении проекта. В нем конкретизировано содержание проекта, указана учебная и дополнительная литература, необходимая для его выполнения.
При выполнении курсового проекта следует учитывать, что, несмотря на высокую механизацию и автоматизацию производства древесных плит, имеются значительные резервы по совершенствованию технологического процесса и оборудования. Это дает возможность реконструировать старые предприятия без значительных капитальных вложений, увеличить их производительность, а так же проектировать новые предприятия на базе современных технологий, более производительного автоматизированного оборудования как отечественного, так и зарубежного производства.
Задание на курсовой проект
1.1 Задание
Студенту______________________________
Курса__________________группы_________
Выдано«____»____________________200__г.
Срок окончания«____»_____________200__г.
1.2 Виды производств
Цех(завод) по производству древесностружечных плит(ДСтП).
Цех(завод) по производству древесноволокнистых плит(ДВП).
Цех(завод) по производству (OSB).
Цех(завод) по производству (MDF).
1.3 Характеристика выпускаемой продукции
по маркам,____________________________________
плотность, кг/м3_________________________________
по толщине, мм __________________________________
влажность, % ___________________________________
размеры, мм____________________________________
вид обработки(шлифованные),___________________
1.4 Производственная мощность цеха
________________________________________________
________________________________________________
1.5 Способ производства
_____________________________________________________
1.6 Тип пресса
_____________________________________________________
1.7 Характеристика древесного сырья и его размеры
состав сырья по виду, %___________________________
круглая древесина для технологических нужд ________
________________________________________________
технологическая щепа ____________________________
отходы лесопиления и деревообработки______________
другие виды сырья _______________________________
________________________________________________
________________________________________________
породный состав сырья, %_________________________
сосна ___________________________________________
береза___________________________________________
осина ___________________________________________
тополь___________________________________________
клен_____________________________________________
ель______________________________________________
липа_____________________________________________
бук______________________________________________
кедр_____________________________________________
дуб______________________________________________
лиственница________________________________________
пихта____________________________________________
ольха____________________________________________
1.8 Вид связующего и химикаты
Синтетическая смола(связующее)___________________
Отвердитель_____________________________________
Гидрофобизирующие средства, 1% парафина _________
Эмульсирующие вещества_________________________
Осадители ______________________________________
Вещества для придания специальных свойств _________
_______________________________________________
1.9 Дополнительные данные для выполнения
курсового проекта________________________________
________________________________________________
________________________________________________
Роспись студента и дата выдачи______________________
СОСТАВ КУРСОВОГО ПРОЕКТА
Курсовой проект состоит из расчетно–пояснительной записки и графической части.
Расчетно–пояснительная записка пишется на одной стороне листа с оставлением полей на левой стороне 35мм (для подшивки) и 15мм – с правой стороны (для заметок при проверке проекта).
Рекомендуемый формат бумаги А4.
Чертежи выполняются на ватмане или на масштабно–координатной бумаге (миллиметровке) или на бумаге форматаА3.
Структура проекта приведена в табл. 1.1.
РЕКОМЕНДАЦИИ
1. Характеристика продукции дается по материалам ГОСТа или технических условий на продукцию.
2. Расчет производительности цеха осуществляется поголовному агрегату – горячему гидравлическому прессу. Остальное оборудование должно обеспечить эту производительность.
3. Расчет сырья и оборудования проводится по рекомендуемой методической литературе.
4. Трудозатраты, потребность в паре, воде, электроэнергии, сжатом воздухе определяются по укрупненным показателям (на 1 м3 или 1 м2 продукции), взятым из справочного материала.
5. Планировочное решение цеха решается по аналогии с планировками подобных цехов (по материалам кафедры).
6. Рекомендуемая для выполнения литература выдается преподавателем при изучении дисциплины.
7. Перед выполнением курсового проекта необходимо детально ознакомиться с технологическим процессом, изучить новые технологии и оборудования, критически проанализировать технологический процесс с целью улучшения его и наметить основные направления в разработке курсового проекта по заданной теме.
Структура курсового проекта
Таблица 1.1
№ п/п
| Наименование раздела
| Содержание
| Норма
|
|
|
|
|
| 1.
| Введение
| Тема проекта. Основные сведения по данному типу производства.
| 2-3 стр.
|
| 2.
| Характеристика проектируемого объекта
| Установленная производительность линии. Номенклатура древесных плит. Виды исходного сырья и его размеры. Характеристики связующего и химических добавок.
| 4-8 стр.
|
| 3.
| Технологическая схема производства
| Установление основных технологических операций, изображение их в виде схемы технологического процесса с условленным изображением оборудования.
| Спецификация основного оборудования
1-2 стр.
| Лист №1
Формат А3
| 4.
| Технологический процесс
| Описание принятого технологического процесса производства древесных плит с указанием типа выбранного оборудования, его основными характеристиками. Параметры и режимы ведения процессов по всей технологической линии.
| 10-15 стр.
|
| 5.
| Технологические расчеты
| Сырье и материалы. Норма расхода. Потребное количество на единицу продукции и годовую программу. Расходы в час, смену, год. Составление баланса древесного сырья и отходов по операциям технологического процесса. Определение производительности головного агрегата (процесса). Определение потребного количества технологического и транспортного оборудования.
| 5-7 стр.
3-4 стр.
|
|
Продолжение таблицы 1.1
|
|
|
| 6.
| Планировочное решение цеха
| Характеристика производственных помещений, расстановка оборудования и технологической линии. Определение производственной площади. Составление спецификации оборудования.
| 1-2 стр.
| Лист №3 Планировка цеха (М 1:100)
| 7.
| Технико-экономические показатели цеха
| Расчет по укрупненным показателям потребного количества пара, воды, сжатого воздуха, электроэнергии на технологические нужды; Ориентировочные трудозатраты на единицу выпускаемой продукции.
| 1-2 стр.
|
| 8.
| Литературные источники
| Перечень источников отечественной и зарубежной литературы, методических разработок факультета.
| 1-2 стр.
|
|
ВЫБОР И РАСЧЕТОСНОВНОГО ТЕХНОЛОГИЧЕСКОГО ОБОРУДОВАНИЯ
Объем выпускаемой продукции определяется по производственной мощности предприятия (цеха). Это обоснованный годовой выпуск, приведенный к определенному виду продукции. Производная мощность определяется по головному агрегату. В производстве древесных плит головным агрегатом является горячий гидравлический пресс или сушилка.
В общем виде производственная мощность М определяется по формуле
М=П xФ
где П – производительность головного агрегата.
Ф – фонд времени работы головного агрегата.
Годовой фонд времени работы предприятия (цехов) по производству древесных плит, включенных в перечень производств с непрерывным процессом работы, приведен в таблице 2.1
Таблица 2.1Годовой расчетный фонд рабочего времени цехов древесных плит
Режим
| Количество дней
| При производстве ДСтП
| При производстве твердых, сверхтвердых и полутвердых ДВП
| При производстве мягких ДВП
| Праздничные дни
|
|
|
| Капитальный ремонт
|
|
|
| Профилактика
| 331
| 331
| 331
| Итого нерабочих дней
|
|
|
| Приведенные рабочие дни
|
|
|
|
Приведенное число дней (суммарное время). Остановки на профилактический ремонт устанавливаются графиком, утвержденным на предприятии. Например, через каждые 5….10 дней – остановка потока.
Следует отметить, передовые предприятия сокращают продолжительность капитального ремонта, тем самым увеличивают годовой фонд времени работы предприятия.
Расчетное число рабочих часов в году при 304 рабочих днях
составляет
304 x 3 x 8=7296,
где 3 – число работающих смен в сутки;
8 – продолжительность рабочей смены, ч.
Расчетный фонд времени работы головного агрегата по различным техническим и организационным причинам полностью не используется, поэтому для корректировки этого вводится коэффициент использования оборудования Ки, значение которого установлено: при производстве ДВП по мокрому способу производства 0,915; при производстве ДСтП,OSB – 0,85; при производстве ДВП, MDF по сухому способу производства – 0,825.
Часовая производительность головного агрегата (пресса) выражается следующими формулами:
(1)
(2)
(3)
где 60 - число минут в ч;
b - ширина готовой плиты после обрезки;
l - длина готовой плиты после обрезки;
s - толщина готовой плиты;
ρпл - плотность плиты, кг/м;
n - число этажей пресса;
Кф - коэффициент, учитывающий потери плит, связанный с
физико-механическими испытаниями. Его принимают равным:
для твердых ДВП Кф= 0,996; для других плит Кф = 0,997.
- продолжительность полного цикла прессования
= пр+ всп
- продолжительность прессования плит в прессе.
Определяется в зависимости от характеристики исходного сырья, выпускаемых плит и технического состояния гидравлического пресса;
- вспомогательное время на загрузку и выгрузку плит (для мокрого способа производства ДВП Тв= 1мин, для сухого -0,78 мин, для ДСтП, OSB, MDF– 1,2 - 2 мин)
Исходя из вышеизложенного, суточная производительность составит:
(4)
(5)
(6)
Продолжительность цикла прессования определяется по нормативным данным или расчетным путем.
При прессовании древесностружечных плит продолжительность прессования можно определить расчетным путем по формуле:
=τуд(S+∆S), (7)
где τуд- удельная продолжительность прессования в минутах на 1 мм
толщины получаемой в прессе плиты (см.табл.2.2);
S - толщина готовой плиты, мм;
∆S - припуск толщины плиты на шлифование, мм.
Пример расчета.
Вид продукции: плиты Р3, по EN312 плотностью 700 кг/м3, размером 1570x3500x16мм; пресс марки ПР-6Б с числом этажей 16, температура плит пресса 170°С.
Из табл. 2.2 определяем удельную продолжительность прессования τпр, а затем вычисляем продолжительность теплового цикла:
пр =0,32*(16+1,5)=5,6 мин.
= пр+ всп=5,6+2=5,6мин,
тогда:
;
Годовая мощность М = 252 х 304 = 76608 м3
При одно- или двухэтажных прессах цикл прессования древесностружечных плит значительно сокращается. Эти данные приведены в рекомендованной литературе [5].
Таблица 2.2 Удельная продолжительность горячего прессованиядревесностружечных плит, ДСтП
Температура плит пресса, 0C
| Удельная продолжительность прессования, мин/мм при плотности плит, кг/м3
|
|
|
|
|
|
| Трехслойные плиты
|
| 0,31
| 0,33
| 0,35
| 0,38
| 0,42
| 0,45
|
| 0,25
| 0,27
| 0,28
| 0,32
| 0,34
| 0,37
|
| 0,22
| 0,24
| 0,26
| 0,28
| 0,30
| 0,32
|
| 0,20
| 0,22
| 0,24
| 0,26
| 0,28
| 0,30
|
|
| 0,20
| 0,22
| 0,24
| 0,26
| 0,28
| Продолжение таблицы 2.2
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
| 0,20
| 0,22
| 0,24
| 0,26
|
|
|
|
| 0,20
| 0,20
| 0,24
| Пятислойные плиты
|
|
|
| 0,39
| 0,42
| 0,47
| 0,52
|
|
|
| 0,33
| 0,35
| 0,39
| 0,42
|
|
|
| 0,29
| 0,31
| 0,33
| 0,37
|
|
|
| 0,27
| 0,29
| 0,31
| 0,35
|
|
|
| 0,25
| 0,27
| 0,29
| 0,31
|
|
|
| 0,23
| 0,25
| 0,27
| 0,29
|
|
|
| 0,21
| 0,23
| 0,25
| 0,27
| | | | | | | | | | | | |
Продолжительность цикла прессования древесноволокнистых плит по мокрому способу производства определяется характеристиками исходного сырья, выпускаемых плит и техническими параметрами гидравлического пресса. Основные технические данные наиболее распространенных на отечественных предприятиях марок прессов представлены в работах [1,5,6].
Общие режимные показатели процесса горячего прессования древесноволокнистых плит (ДВП) по мокрому способу производства, продолжительность цикла процесса горячего прессования с учетом толщины готовых плит, ширины нагревательных плит пресса и породного состава сырья устанавливаются по [3,6].
Пример. Вид продукции: твердые плиты (ДВП) размером 2700 x 1700 x 3,2мм;породный состав исходного сырья – хвойных – 50%, лиственных 50%; пресс РН–р–5325, число этажей – 25, размеры плит пресса 5700 x 1830 x 63мм. Расчетная плотность плиты ρпл= 1000кг/м3.
τц для древесноволокнистых плит (ДВП) толщиной 3,2мм, при ширине нагревательных плит пресса 1830 мм, принимаем по [6] равным 8 мин.
Две плиты указанного формата получают в одном промежутке пресса. Время, затрачиваемое на выгрузку и загрузку плит внутри одного цикла для современных прессов, составляет 1 мин.
τц=8+1=9мин.
Суточная производительность технологической линии по производству твердых плит в данном случае будет равна:
Годовая производительность:
Ппр=33464 304=10173056 м2
Производительность, выраженная в тоннах, будет, соответственно, равна:
При изготовлении мягких плит (ДВП) головным агрегатом технологической линии является сушилка. Производительность роликовой сушилки Псуш. в производстве мягких древесноволокнистых плит (ДВП) определяют по следующей формуле:
(8)
где Т – продолжительность работы, мин. обычно определяется суточная производительность (24 * 60=1440мин);
n – число этажей сушилки;
m– количество плит по ширине сушилки;
b – ширина готовой плиты, м;
L – полная рабочая длина сушилки, м;
ρпл - плотность изготовляемой плиты, кг/ м3. В расчетах принимают ρпл =250 кг/ м3;
Ки– коэффициент использования сушилки, К и =0,915;
Кр – коэффициент разрывов, учитывающий наличие разрывов между плитами, находящимися на одном этаже сушилки;
(9)
где l –длина плиты, мм;
lр - длина разрыва, мм;
Кф– коэффициент, учитывающий потери плит на испытания;
Кф= 0,9976;
τц –время прохождения плитой рабочей длинны сушилки, мин.
τцзависит от режима сушки. Обычно сушку ведут в многоэтажной роликовой сушилке при температуре 170 –120 0C с уменьшением температуры по зонам, относительная влажность древесноволокнистого полотна 70%, готовой плиты – 2%. τц =f(S). Для расчетов ориентировочно можно принимать τц =550 ÷112 мин. для S=25÷8мм. τцдля плит толщиной 16мм. составляет 350 мин.
Характеристика сушилки должна быть представлена в исходных данных. В случае самостоятельного выбора следует ориентироваться на современную высокопроизводительную сушилку, технические данные которой приведены в табл.2.3
Таблица 2.3Технические данные роликовой сушилки фирмы Полимекс - Цекоп (ПНР) для производства мягких древесноволокнистых плит (ДВП).
Наименование показателей
| Величина показателя
| Максимальная производительность т/сутки
|
| Число этажей
|
| Рабочая ширина, м
|
| Число зон сушки
|
| Габаритные размеры, м (Д х Ш х В)
| 100x7x7
| Установленная мощность электродвигателей, кВт
|
| Пример. Вид продукции: мягкие плиты длиной 5,4 м, шириной 2,44 м, толщиной 16 мм, р пл= 250 кг/м2; сушилка фирмы Полимекс-Цекоп: 14 этажей, рабочая ширина 5 м, длина сушилки 100м. Суточная производительность технологической линии в данном случае будет равна:
Годовая производительность
Прессование древесноволокнистых плит сухого способа производства ведут в многоэтажных прессах периодического действия [3,6].
При прессовании в гидравлическом 22-этажном прессе фирмы Диффенбахер плиты прессуют по циклограмме с однократным подъемом давления до максимального значения , равного 6,5 МПа, с кратковременной выдержкой и ступенчатым сбросом до нуля.
Сброс давления до Р2должен быть не менее 30 с, что исключает повреждение древесноволокнистых плит выходящей из них парогазовой смесью и образование пузырей на поверхности.
Давление прессования устанавливается на 0,8 - 1,0 МПа меньше, чем давление пара, соответствующее температуре прессования. Ниже приведена эта зависимость:
Температура плит пресса,0С
| 200-210
| 210-220
| 220-230
| 230-240
| Удельное давление Р2,МПа
| 0,9-1,1
| 1,3-1,5
| 1,6-1,8
| 1,9-2,1
|
После выдержки при давлении Р2 следует медленное снижение давления и размыкание плит пресса.
Таблица 2.4Циклограмма прессования твердых древесноволокнистых плит (волокно из смеси пород, влажность волокна 8 ± 1%, температура прессования220-225°С).
Фазы прессования
| Продолжительность прессования, с,
плит толщиной, мм
| |
|
|
|
| | Смыкание плит пресса
|
|
|
| | Упрессовка
|
|
|
| | Выдержка при давлении Р1
|
|
|
| | Сброс давления до Р2
|
|
|
| | Выдержка при давлении Р2
|
|
|
| | Сброс давления до
|
|
|
| | Размыкание плит пресса
|
|
|
|
|
| Горячее прессование
|
|
|
| | Разгрузка, обдув пресса, загрузка
|
|
|
| | Общий цикл прессования
|
|
|
| |
При прессовании плит в гидравлическом 25-этажном прессе ПР-10М прессование плит осуществляют, как и в прессе фирмы Диффенбахер, по циклограмме с однократным подъемом давления (табл.2.5).
Выдержка плит в прессе производится при максимальном давлении Р1 = 5,5 МПа.
Продолжительность сброса давления от Р1 до Р2 должна быть не менее 30 с.
Величина удельного давления Р2 определяется следующей зависимостью:
Температура плит пресса,0С
| 190-200
| 200-210
| 210-220
| 220-230
| Удельное давление Р2,МПа
| 1,1-1,2
| 1,2-1,4
| 1,4-1,5
| 1,6-1,8
|
После выдержки при давлении Р2следует медленное снижение давления до нуля. Время сброса давления до нуля составляет в зависимости от толщины плиты 30-60 с.
При увеличении влажности волокна выше 9% производится сокращение продолжительности выдержки при максимальном давлении на 10-20 с, увеличение продолжительности "сушки" на 1 мин, снижение давления Р2 до 0,5-1,0 МПа.
При влажности волокна менее 7% необходимо увеличить продолжительность выдержки при максимальном давлении на 30 с.
При сухом способе производства прессование полутвердых плит необходимо осуществлять с использованием дистанционных планок, как это делается при изготовлении древесностружечных плит. Толщина дистанционных планок должна быть равна толщине выпускаемых плит плюс припуск на шлифование поверхности, т.е. при толщине 10 мм -10,7 мм, при толщине плит 12 мм -12,7 мм.
Тепловой цикл для толстых плит ориентировочно должен быть увеличен в сравнении с данными для плит 8 мм, соответственно на 20 и 40%.
Таблица 2.5Технологические режимы прессования твердых древесноволокнистых плитв прессе ПР-10М (влажность волокна 8±1%,температура прессования - 205° С)
Наименование
показателей
| Породный состав сырья, толщина плит
толщина плит
| Береза
| Осина
| Хвойные породы
| Смесь пород
| 5 мм
| 6мм
| 6мм
| Давление прессования:
- при Р1, МПа удельное манометрическое
| 5,5 20
| 5,5
| 5,5
| 5,5
| 5,5
| - при Р2, МПа
удельное
манометрическое
| 1,5
5,5
| 1,25
4,5
| 1,25
5,5
| 1,4
5,0
| 1.4
5,0
| Фазыциклограммы прессования, с:
|
|
|
|
|
| - смыкание плит пресса
|
|
|
|
|
| - подъем давления до Р1
|
|
|
|
|
| - выдержка при Р1
|
|
|
|
|
| - сброс давления до Р2
|
|
|
|
|
| - выдержка при Р2
|
|
|
|
|
| - сброс давления до нуля
|
|
|
|
|
| - размыкание плит пресса
|
|
|
|
|
| Общая
производительность цикла, с
|
|
|
|
|
| Пример: Вид продукции: твердые плиты Тс - 350
размером 6500x1200x6; породный состав сырья - береза; пресс марки ПР-10 с числом этажей 25. Расчетная плотность плиты - 850 кг/м3. Из [6] определяем τц= 344 с = 57 мин.
Тогда суточная производительность технологической линии
будет равна:
Годовая производительность:
Ппр=34286 x 304=10423036м2 , V=10,4млн. м2
Производительность, выраженная в тоннах, будет соответственно равна:
При прессовании древесноволокнистых и древесностружечных плит на установках непрерывного прессования [5]:
Пч=60 xvxbxKиxKв, м2/ч (10)
где v –скорость конвейера пресса, обеспечивающая требуемый цикл прессования в зависимости от толщины изготовляемой плиты и других факторов, м/мин.
L –длина участка горячего прессования в прессе, м;
b – ширина ковра, м;
Кв -коэффициент, учитывающий выход товарной продукции при форматной резке плитного полотна (0,95);
Ки –коэффициент использования пресса. Принимается как в производстве ДВП сухим способом и производстве ДСтП.
Не нашли, что искали? Воспользуйтесь поиском по сайту:
©2015 - 2024 stydopedia.ru Все материалы защищены законодательством РФ.
|