Технология производства плитных материалов

 

 

 

Реферат

В курсовом проекте приведен выбор принципиальной схемы производства ДСтП и исходных технологических данных произведён расчёт производительности цеха, расходов сырья и материалов, пооперационный расчёт сырья, разработана технологическая схема производства ДСтП и подбор и расчёт количества основного технологического оборудования производительностью 110836,8 м³/год, расходом древесины на 1м ³ плит 1,9м³\м³ и расходом смолы КФ-МТ-15 на м³ 110,66.кг\м3 Проект также содержит описание технологического процесса производства ДСтП.

Курсовой  проект содержит расчётно-пояснительную записку из 35 страницы печатного текста, 6 таблиц, 1 рисунка, 5 литературных источников и графическую часть из 2 листов формата А1.

 

Содержание

 

 

1 Введение

 

Древесностружечные плиты (ДСтП) применяются в мебельной промышленности, строительстве, а также в других отраслях народного хозяйства. Они имеют ряд преимуществ перед другими древесными материалами. Для их получения используются низкокачественная древесина и отходы деревообрабатывающих производств. В условиях переменной влажности размеры плит меняются незначительно. Возможно получать плиты с одинаковыми и различными свойствами вдоль и поперек пласти (анизотропные и изотропные), с повышенной огнестойкостью и устойчивостью к действию дереворазрушающих грибов 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.

Производство ДСтП, организованное первоначально лишь для использования отходов деревообработки, превратилось в самостоятельную отрасль промышленности.

Исследования возможности использования  древесных отходов для изготовления плит проводились еще в конце XIX в.. Промышленное производство таких плит началось и развивалось по мере повышения дефицитности деловой древесины. Однако основной рост промышленности по производству плит из древесных частиц относится к пятидесятым годам, когда было создано специализированное оборудование и улучшена технология, обеспечившая хорошее качество плит. В 1950 г. мировое производство плит составляло 20 тыс.м³, а в дальнейшем росло исключительно быстрыми темпами и к началу 80-х годов превысило 4 млн. м³ плит.

В СССР научно-исследовательские работы в области производства ДСтП начались в 1952 г., а первый экспериментальный  цех был пущен в 1955 г. Отрасль быстро развивалась и уже значительно обогнала по объему производства некоторые отрасли деревообрабатывающей промышленности, выпускающие традиционные плитные материалы (столярные и полутвердые древесноволокнистые плиты и др.).

Для этого производится реконструкция  действующих предприятий, направленная на увеличение объема производства и  повышение качества продукции при условиях снижения ее материалоёмкости и комплексного использования сырья. Одновременно осуществляется строительство и освоение мощности новых предприятий.

В дальнейшем производство ДСтП будет  развиваться еще 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. В настоящее время основная масса выпускаемых ДСтП используется в производстве мебели; в то время как в ряде стран Западной Европы использование плит в строительстве составляет значительную часть в общем,  объеме их потребления.

Рисунок 1 – Принципиальная схема  производства ДСтП.

 

2 Выбор исходных технологических  данных для проектирования

Характеристики выпускаемой продукции сведем в таблицы 2.1 и 2.2.

Таблица 2.1 – Характеристика выпускаемой  продукции

Наименование показателя	Величина показателя
Марка плиты	П-А
Формат готовых плит, мм -длина -ширина -толщина	3500 1750 16
Конструкция	Т
Доля в общей толщине плиты -наружных слоев -внутренних слоев	0,35 0,65
Плотность плит	675
Характер окончательной обработки  плит	Ш2
Марка смолы	КФ-МТ-15
Наименование отвердителя и  других специальных добавок	Хлорид аммония  Вода
Норма расхода смолы по отношению к массе абсолютно сухой стружки,%	12,31
Норма расхода по отношению к  массе смолы, % -отвердителя	1
Условное обозначение ДСтП	П-А, Е-1,3500´1750´16, ГОСТ 10632-2007

 

 

Таблица 2.2 - Физико-механические свойства выпускаемых плит.

Наименование показателя	Значение показтеля
Влажность, %Тн*	5
Тв*	12
Разбухание по толщине:
за 24 ч (размер образцов 100 ´ 100 мм), %, (Тв)	22
за 2 ч (размер образцов 25 ´ 25 мм), %, (Тв)**	12
Предел прочности при изгибе, МПа, для толщин, мм (Тн):
от 13 до 19	16
Предел прочности при растяжении перпендикулярно пласти плиты, МПа, для толщин, мм (Тн):
от 13 до 19	0,30
Удельное сопротивление выдергиванию шурупов, Н/мм Тн)***:
из пласти	60
из кромки	50
Покоробленность, мм (Тв)	1,2
Шероховатость поверхности пласти Rm, мкм, не более, для образцов а) с сухой поверхностью:
для шлифованных плит с обычной  поверхностью	50
б) после 2 ч вымачивания***:
для шлифованных плит с обычной  поверхностью	150

* Т_н и Т_в - соответственно нижний и верхний пределы показателей.

** Для плит повышенной водостойкости.

*** Определяется по согласованию  изготовителя с потребителем.

 

3 Расчёт производительности цеха

Число дней работы цеха в году определяется по формуле:

А = К – (х₁ + х₂), (3.1)

где К – количество календарных дней в году, дн.;

х₁ – число праздничных дней в году;

х₂ – число нерабочих дней, связанных с ремонтом оборудования.

Число нерабочих дней:

х₂ = х_к + х_n,  (3.2)

где х_к – число дней на капитальный ремонт оборудования, дн;

х_n – число дней на профилактический ремонт оборудования, дн.

Принимаем: К = 366дней, х₁ = 12 дней, х_к = 24 дней – с.7 [1], х_n = 30 дней – с.7 [1].

х₂ = 24 + 30 = 54 дней, 

А = 366 – (12 + 54) = 300 дн. 

Количество смен работы цеха в году:

N = m∙A, (3.3)

где m – количество смен работы пресса в сутки, m = 3.

N = 3∙300 = 900 смен. 

Годовой фонд работы пресса в часах:

Т_год = N∙Т_см, (3.4)

где Т_см – продолжительность рабочей смены, ч, Т_см = 8 ч.

Т_год = 900∙8 = 7200 ч. 

Производительность многоэтажного  пресса периодического действия вычисляется  по формулам 3.5 – 3.7:

В м³ обрезных шлифованных плит в час:

П_час = , (3.5)

В м³ обрезных шлифованных плит в смену:

П_см = П_час·Т_см, (3.6)

В м³ обрезных шлифованных плит в год:

П_год = П_час·Т_год·К_год, (3.7)

где К – коэффициент использования  рабочего и машинного времени главного конвейера;

n – количество рабочих этажей пресса;

τ_ц – продолжительность цикла горячего прессования, мин;

К_год – Коэффициент, учитывающий среднегодовые условия труда.

Принимаем: К = 0,9 – с.8 [1], n = 23 – по заданию; К_год = 0,86.

Продолжительность цикла горячего прессования:

τ_ц = τ_пр  + τ_всп, (3.8)

где τ_пр – продолжительность выдержки в прессе под давлением, мин;

τ_всп – продолжительность вспомогательных операций за полный цикл работы многоэтажного пресса (загрузка и выгрузка, смыкание и размыкание плит пресса), мин.

τ_пр = τ_уд (S + ΔS) , (3.9)

где τ_уд – удельная продолжительность выдержки плит в прессе под давлением, мин/мм;

S – толщина шлифованной плиты, мм;

ΔS – припуск на шлифование, мм.

Принимаем τ_уд = 0,315мин/мм при температуре плит пресса t = 190°C и плотности плит ρ_пл = 675 кг/м³ – таблица 4 [1]; S = 16 мм; ΔS = 1,5; мм τ_всп = 1,3 мин – с.12 [1].

τ_пр = 0,315(16 + 1,5) = 5,513 мин.

τ_ц = 5,513 + 1,3 = 6,813 мин.

Производительность многоэтажного  пресса периодического действия:

В м³ обрезных шлифованных плит в час:

П_час = = 17,9 м³/час. 

В м³ обрезных шлифованных плит в смену:

П_см = 17,9·8 = 143,2 м³/см. 

В м³ обрезных шлифованных плит в год:

П_год = 17,9·7200·0,86 = 110836,8 м³/год. 

Рисунок 2 – Диаграмма прессования.

 

4 Расчёт расхода сырья и материалов

4.1 Расчёт количества стружки  на одну плиту

 

Расход  древесного сырья в плотных м³ на 1 м³ готовых плит, с учетом ее потерь и влажности:

q_др = , (4.1)

где ρ_пл – плотность изготовляемых плит, кг/м³;

ρ_усл –плотность древесного сырья заданной влажности, %;

W_пл – влажность готовой плиты, %;

W_др – влажность исходного древесного сырья, %;

К_п – коэффициент, учитывающий потери древесины при изготовлении древесностружечных плит;

р_пл – норма расхода связующего, %.

Коэффициент потери сырья:

К_п = К_разд∙К_сорт.щ∙К_с∙К_суш∙К_тр∙К_обр∙К_шл, (4.5)

где К_разд – коэффициент потерь при разделке сырья на метровые отрезки;

К_сорт.щ – коэффициент потерь при сортировке щепы;

К_с – коэффициент потерь при изготовлении и сортировки стружки;

К_суш – коэффициент потерь при сушке;

К_тр – коэффициент потерь при транспортировке стружки;

К_обр – коэффициент потерь при обрезке плит;

К_шл – коэффициент потерь при калибровании и шлифовании плит.

Принимаем: К_разд =1,0·– при изготовлении из 70% технологической щепы и 30% кусковых отходов; К_сорт.щ = 1,06; К_с =1,05∙0,7+1,10∙0,3 = 1,065 – при изготовлении 70% технологической щепы и 30% кусковых отходов; К_суш = 1,03 – для наружного слоя; К_тр = 1,01; К_обр = 1,05; К_шл = 1,08[1].

К_п = 1∙1,06∙1,065∙1,03∙1,01∙1,05·1,08= 1,332. 1,332

Норма расхода абсолютно сухой  смолы по отношению к весу абсолютно  сухой стружки:

р_пл = р_н i_н + р_в i_в, (4.6)

где р_н и р_в – нормы расхода абсолютно сухой смолы к весу абсолютно сухой стружки в наружном и внутреннем слоях плиты соответственно, %;

i_н и i_в – доля толщины наружного и внутреннего слоев в толщине плиты.

Принимаем: р_н = 14%; р_в = 11,4 % - таблица 10 [1]; i_н = 0,35; i_в = 0,65 – с.13.

р_пл = 14·0,35 + 11,4·0,65= 12,31 %.

 

Средняя плотность  древесного сырья:

ρ_усл = , (4.2)

где а_i – доля древесины данной породы в общем объеме сырья, %;

ρ_i – условная плотность древесины данной породы с учетом содержания коры и гнили, кг/м³.

ρ_i = , (4.3)

где р_др, р_к, р_г – соответственно, доля здоровой древесины, коры и гнили, в общем объеме сырья, %;

ρ_др, ρ_к, ρ_г – соответственно, плотность здоровой древесины, коры и гнили, кг/м³

Влажность исходного древесного сырья

W_др. = S, (4.4)

где w_i – влажность древесины данной породы, %.

Принимаем:

для тополя: а₁ =40 % - по заданию, ρ₁ = 570 кг/м³- таблица 7 [1];

для осины: а₂ = 30 % - по заданию, ρ₂ = 620 кг/м³ - таблица 7 [1];

для пихты: а₃ = 30 % - по заданию, ρ₃ = 410 кг/м³ - таблица 7 [1];

W_пл = 8% - c.15 [1]; W_др.тс = 50 % для технологической щепы и W_др.щ. = 30 % для кусковых отходов лесопиления, р_к = 10%; р_г = 2 %; р_др = 88%; ρ_к = 0,70ρ_др; ρ_г = 0,65ρ_др; ρ_пл = 675 кг/м³ – по заданию.

Тогда: к = 1,0

для тополя: ρ_к = 0,7·570 = 399,0 кг/м³; ρ_г = 0,65·570 = 370,5 кг/м³;

ρ₁ = = 541,0 кг/м³.

qтополя = = 2,055 м³/м³. 

для осины: ρ_к = 0,7·620 = 434,0 кг/м³; ρ_г = 0,65·620 = 403,0 кг/м³;

ρ₂ = = 588,4 кг/м³.

qосины = = 1,638 м³/м³. 

для пихты: ρ_к = 0,7·410 = 287,0 кг/м³; ρ_г = 0,65·410 = 266,5 кг/м³;

ρ₃ = = 389,1 кг/м³.

qпихты = = 2,477 м³/м³. 

. 

ρ_дрw = = 495,0 кг/м³. 

W_др. = = 44 %.

q_др = = 2,561 м³/м³.

4.2 Расход жидкой смолы на 1 м³ готовой плиты

Расход готовой смолы стандартной  концентрации на 1 м³ готовых плит определяется по формуле:

q_жсм = , (4.6)

где q_{стр.абс.сух} – расход абсолютно сухой стружки на изготовление 1 м³ плит, кг (без учета потерь);

К_псм – коэффициент потери смолы;

k – стандартная концентрация смолы, %.

Принимаем: К_псм = К_обр∙К_шл = 1,05∙1 = 1,05, k = 65 %.

Расход абсолютно сухой стружки  на изготовление 1 м³, готовых плит:

q_{стр.абс.сух} = , (4.7)

q_{стр.абс.сух} = = 556,5 кг. 

q_жсм = = 110,66 кг. 

Расход отвердителя на изготовление 1 м³ готовых плит, принимаем равным 1% от расхода смолы,

q_отв = 0,01∙q_жсм (4.8)

q_отв = 0,01∙110,66 = 1,11 кг. 

Расход воды для приготовления  рабочего раствора:

q_вод = , (4.9)

где k₁ – концентрация рабочего раствора смолы, %.

Принимаем: k₁ = 54 %

q_вод = = 22,5 кг. 

В заключении составляем сводную ведомость  расхода сырья на 1 м³ готовых плит, на заданную программу цеха, которая представляется в виде таблицы 4.1.

Таблица 4.1 – сводная ведомость  расхода сырья и материалов

Вид сырья и материалов	Расход сырья
	на 1 м3	в час	в год
Древесное сырье, м3: щепа	2,561	38,592	238964,1
Смола жидкая стандартной  концентрации, кг КФ-МТ-15	110,66	1980,81	12265200,3
Вода, кг	22,5	402,8	2493828,0
Отвердитель, кг	1,11	19,87	123028,85