Технология и оборудование древесных плит

МОСКОВСКИЙ  ГОСУДАРСТВЕННЫЙ  УНИВЕРСИТЕТ  ЛЕСА

Кафедра технологии древесных плит и пластиков

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

КУРСОВАЯ  РАБОТА

 

Тема:  «Технология  и оборудование древесных плит»

 

 

 

 

 

                                                         Проверил:  

 

                                                         Выполнил: студент гр. ДО-41

                                                                                  Ишиев М.В.

 

 

 

 

 

 

 

 

МОСКВА       2013

 

 

Содержание

 

 

1. Введение ………………...………………………………………………3
2. Выбор и расчет основного технологического оборудования…...……6
3. Технология производства древесностружечных плит………………..8
1. Определение расхода сырья и материалов…………………….…...8
2. Расчет расхода смолы и химических добавок в производстве плит……………………………………………………………….…..15

4.       Список использованной  литературы…..…...………………………18

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1. ВВЕДЕНИЕ

 

Древесина – один из наиболее распространённых материалов, используемых в различных областях народного хозяйства. Её применяют в машиностроении, судостроении, мостостроении, горнорудной промышленности, строительстве. Из неё изготавливают мебель и тару, строительный инвентарь, спички и музыкальные инструменты. Кроме того, древесина служит исходным сырьём для химической и целлюлозной промышленности, а так же для производства ДВП и ДСтП.

ДСтП  применяют в мебельной промышленности, строительстве и других отраслях. Они имеют ряд преимуществ перед другими древесными материалами. Для их получения используется низкокачественная древесина и отходы деревообрабатывающих производств. В условиях переменной влажности размеры плит меняются незначительно. Можно получать плиты с одинаковыми и различными свойствами вдоль и поперёк пласти, с повышенной огнестойкостью и устойчивостью к действию дереворазрушающих грибков и насекомых-вредителей, пониженными показателями водо- и влагопоглощения. Процесс производства плит характеризуется высокой экономичностью и почти полной автоматизацией.

Развитию производства ДСтП способствует высокая эффективность  их применения: один кубический метр ДСтП эквивалентен двум кубометрам пиломатериалов высших сортов. В то же время, капитальные вложения на производство ДСтП ниже на 30-40%, чем на производство эквивалентного количества пиломатериалов. Производство ДСтП, организованное первоначально лишь  для использования отходов деревообрабработки, превратились в самостоятельную отрасль промышленности по изготовлению высококачественных и эффективных материалов. Темпы роста производства ДСтП к 2004 году стали опережающими по сравнению с другими важнейшими видами лесобумажной продукции (деловая древесина, пиломатериалы, бумага, целлюлоза, картон, ДВП, фанера). Такой рост обусловлен строительством и вводом в действие цехов и заводов зарубежной поставки мощностью 100 тыс. м³ и более плит в год, [1].

Производство ДСтП развивается не только в направлении увеличения мощностей и объёмов производства плит, но и в повышении товарности готовой продукции за счёт применения современных методов отделки плит и их прирезки в различные форматы. Каждый из видов плит имеет вполне определенное функциональное значение и не может быть заменен какими-либо другими материалами.

Современное производство древесных  плит – это высокоавтоматизированные предприятия, оснащенные передовыми технологиями и оборудованием, постоянно внедряющие и развивающие новые достижения науки и техники, использующие низкосортное и вторичное древесное сырье, участвующие в сохранении национальных природных богатств и призванные повышать жизненный уровень людей.

В дальнейшем производство ДСтП будет развиваться ещё быстрее на основе рационального и комплексного использования сырья. Это позволит в большей степени, чем в настоящее время, удовлетворять потребность в плитах различных отраслей народного хозяйства. Реконструкция действующих линий, расширение производства, модернизация отдельных единиц оборудования создает возможность без значительных капитальных вложений реконструировать старые предприятия и увеличить их производительность, а также проектировать новые предприятия на базе совершенной технологии, более производительного современного автоматизированного оборудования как отечественного, так и зарубежного производства.

В настоящее  время производство древесных плит из утилизатора древесных отходов оформилось в своё самостоятельное направление.

Во всем мире производство древесных плит является одним из наиболее динамично развивающихся направлений по переработке низкокачественной древесины и древесных отходов.

При производстве ДСтП периодическим  способом используют одно-, двух- и многоэтажные прессовые установки периодического действия. Например, на линиях: германских фирм «Шенк», «Зимпелькамп», «Бизон»,  «Диффенбахер», «Беккер Ван Хюллен» и др.; финских фирм «Раума-репола», «Рауте», «Валмет», польской фирмы «Полимекс-Цекоп», а также отечественных линиях СП-25, СП-35, СП-110, СП-30.

В перспективе по производству древесностружечных плит настоятельной необходимость является обновление производственных фондов с установкой новых современных технологических линий на базе одноэтажных прессовых установок и прессов непрерывного проходного типа, обеспечивающих изготовление ДСтП с пониженной материало-, энерго- и трудоемкостью продукции и улучшенными показателями качества древесных плит.

Наиболее эффективными линиями  непрерывного прессования плит являются линии, оснащенные двухленточным прессом «Контироль» фирмы «Зимпелькамп», линии с прессовыми установками «Контипресс» фирмы «Кюстерс», линии, включающие каландровые прессы и прессы «ГидроДин» фирмы «Бизон».

В производстве древесностружечных требуется частичная модернизация, направленная на повышение производственных мощностей, расширение сырьевой базы путем вовлечения в производство лиственной и низкосортной древесины, сокращение водопотребления и сброса загрязненных стоков, а также обновление основного технологического оборудования.

 

 

Характеристика готовой продукции

 

В трехслойных  плитах оба наружных слоя изготовляют  из более тонких или мелких древесных  частиц и с количеством связующего вещества большим , чем во внутреннем слое. Слои могут отличаться и другими признаками – плотностью, наличием разных добавок

В плитах с фракционированием  древесных частиц в наружных слоях  размер древесных частиц постепенно возрастает от поверхности по направлению к середине плит. В поверхностных слоях находятся самые мелкие частицы и древесная пыль, что обеспечивает высокий класс шероховатости поверхности.

 

 ГОСТ «Плиты  ДСтП»  10632-2007 (взамен ГОСТ 10632-89, который,  в свою очередь, заменил ГОСТ 10632-77)

Физико-механические показатели плит общего назначения марки  П-1 (П-А по ГОСТ 10632-2007)

 

Влажность, %      5-13

Разбухание по толщине, %:

за 2 ч (25x25 мм)                                          12

Разбухание по толщине, %:

за 24 ч (100x100 мм)            20      

Предел прочности при  изгибе, МПа

для толщины, мм ,

от 26 до 32                 10

Предел прочности  при растяжении

перпендикулярно пласти, МПа

от 26 до 32                0,25

Шероховатость поверхности

для шлифованных  плит с мелкоструктурной

поверхностью             не более 32 мкм

для не шлифованных  плит     не более 320 мкм

 

 

        

 

 

 

 

2. ВЫБОР И РАСЧЕТ ОСНОВНОГО  ТЕХНОЛОГИЧЕСКОГО ОБОРУДОВАНИЯ

 

 

Объём выпускаемой продукции определяется по производственной мощности предприятия (цеха). Это обоснованный годовой выпуск, приведенный к определенному виду продукции. Производственная мощность определяется по головному агрегату. В производстве древесностружечных плит головным агрегатом является горячий гидравлический пресс.

В общем виде производственная мощность М определяется по формуле:

М = П ·Ф,

где П – производительность головного агрегата в единицу времени;

          Ф – фонд времени работы головного агрегата.

Годовой фонд времени работы предприятий (цехов) по производству древесных плит, включенных в перечень производств с непрерывным процессом работы, приведен в таблице 1.

Таблица 1

Годовой расчетный фонд рабочего времени цехов древесных  плит

 

Режим	Количество дней  при производстве ДСтП
Праздничные дни	12 (в 2012 г.)
Капитальный ремонт	20
Профилактика	331
Итого нерабочих дней	65
Приведенные рабочие дни	300

 

¹ Приведенное число дней (суммарное время). Остановки на профилактический ремонт устанавливаются согласно графику, утвержденному на предприятии. Например, через каждые 5…10 дней – остановка потока. Следует отметить, что передовые предприятия сокращают продолжительность капитального ремонта, тем самым увеличивают годовой фонд времени работы предприятия.

 

 

Расчётное число рабочих часов  в году при 300 рабочих днях составляет:

 

Ф_ч =300×3×8 = 7200 ч,

 

где 3 – число рабочих смен в сутки;

8 – продолжительность рабочей смены, ч.

В нашем случае, согласно заданию, вид продукции: плиты П-1, плотностью 720 кг/м³, размером 3750×1750×32 мм, головной агрегат – пресс марки ПР-6Б (20-этажный), [7], стр. 318, температуру плит пресса  принимаем 160°C (обычно 150…190°C, [3], стр. 283). Принимаем, что конструкция плиты трёхслойная, поскольку данные плиты занимают наибольший удельный вес в выпуске ДСтП.

Часовая производительность головного  агрегата (пресса), м³/ч, равна

П_ч = (60 ·S ·η · К_ф× К_и·l·b) /(10³ ·Т_ц),

где     60 – число минут в часе;

          b – ширина готовой плиты после обрезки, b = 1,75 м;

l – длина готовой плиты после обрезки, l = 3,75 м;

  S – толщина готовой плиты, S = 32 мм;

          ρ_пл – плотность плиты, ρ_пл = 720 кг/м³;

          η – число этажей пресса, η = 20;

К_и – коэффициент использования оборудования, К_и = 0,85;

К_ф – коэффициент, учитывающий потери плит, связанные с физико-механическими испытаниями, К_ф = 0,997;

Т_ц – продолжительность полного цикла прессования: Т_ц = Т_пр + Т_в, с;

Т_пр – продолжительность прессования плит в прессе, определяется в зависимости от характеристики исходного сырья, выпускаемых плит и технического состояния гидравлического пресса;

Т_в – вспомогательное время на загрузку и выгрузку плит, для ДСтП  составляет 1,2…2 мин.

Тогда суточная производительность при трёхсменной  работе составит:

Продолжительность цикла прессования  определяется по нормативным данным или расчётным путём.

При прессовании древесностружечных плит продолжительность прессования Т_пр, мин, определить расчётным путём можно по формуле

где     – удельная продолжительность прессования в минутах на 1 мм толщины получаемой в прессе плиты; для температуры плит пресса 160°C и плотности трёхслойной плиты 720 кг/м³ = 0,40 мин/мм согласно табл. 3, [2];

– толщина готовой плиты, мм;

– припуск толщины плиты на шлифование, в нашем случае =1,5 мм.

Тогда продолжительности теплового и полного циклов прессования

Часовая производительность:

Суточная производительность:

Годовая мощность пресса:

Годовая программа выпуска (производственная мощность цеха) по заданию A =150 тыс. м³/год. Значит, для её выполнения потребуется

,

т.е. 2 пресса, n_пр = 2. Коэффициент загрузки прессов

= 80,4 %.

 

 

 

3. ТЕХНОЛОГИЧЕСКИЕ РАСЧЁТЫ ПРОИЗВОДСТВА ПЛИТ П-1

 

3.1. Расход сырья и  материалов

 

Определив максимальную годовую производительность горячего пресса, проводим расчёт необходимого количества сырья и материалов для выполнения годовой программы.

Исходными данными для расчёта являются: конструкция плиты, способ прессования, плотность плиты, влажность сырой стружки, влажность сухой стружки, влажность готовых плит, норма расхода смолы, концентрация связующего.

Необходимые для расчёта данные берут из задания или принимают по справочной или учебной литературе [3–5]. Например, норма расхода сухого связующего вещества в процентах к весу абсолютно сухой древесины колеблется от 8 до 14 % , [2, 5].

Масса плиты, кг, получаемой в одном  этаже пресса после обрезки и  шлифовки, определяется произведением объёма плиты на среднюю плотность: 

 

V = l·b·S = 3,75·1,75·0,032 = 0,210 м³,                             (3.1.1)

 

g_пл = V_пл× ρ_пл = 0,210·720 = 151,2 кг.                              (3.1.2)

               

Из общего количества стружки, необходимой для изготовления одной плиты, часть стружки идет на наружные слои (поток «А») и часть стружки на внутренний слой (поток «Б»). Так как влажность этой стружки различна и количество смолы, добавляемой в поток «А» и в поток «Б» также различно, то расчёт необходимо производить раздельно, а затем полученные результаты суммировать.

Для определения количества стружки  и смолы, необходимых для изготовления 1 м³ стружечных плит, нужно знать количество N обрезных плит в 1 м³, шт.: