Технология лесообрабатывающих производств

Содержание Исходные данные

1. Участок сушки пиломатериалов

1.1 Сушильный цех

2. Деревоперерабатывающий цех

2.1 Основные исходные данные и требования для проектирования цеха

2.2 Описание технологического процесса

2.3 Выпускаемая продукция и расчет производственной программы деревообрабатывающего цеха

3. Мероприятия по обеспечению безопасной производственной деятельности Библиография

1. Участок сушки пиломатериалов

1.1 Сушильный цех Сушка древесины является неотъемлемой операцией технологического процесса. В результате сушки древесина из природного сырья превращается в промышленный материал, отвечающим самым разнообразным требованиям, которые предъявляются к нему в различных природных и производственных условиях. Сушка древесины преследует следующие основные цели: предупреждает размерно и формоизменяемость деталей, исключает порчу от загнивания, посинения и т. д., увеличивает удельную прочность, повышает качество отделки и склеивания.

Камерной сушке подлежат пиломатериалы объемом 2,4тыс. м³ в год, из них хвойных обрезных пиломатериалов 1,2 тыс. м³, необрезных -1,2тыс. м³.

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. При переработке сухих пиломатериалов требования к качеству сушки устанавливаются стандартами на продукцию, вырабатываемую из этих пиломатериалов. Готовой продукцией в деревообрабатывающем цехе являются столярно-строительные изделия, поэтому необходимое качество их обеспечит 3-я категория качества сушки пиломатериалов (сушка для менее ответственных составных частей изделий).

Начальная влажность пиломатериалов, подлежащих сушке — 60%.

При изготовлении окон и дверей:

— для коробок, наружных окон и дверей — 12 ⁺ 3;

— для оконных створок, форточек, коробок внутренних дверей, дверных полотен — 9 ⁺ 3.

На предприятиях, занимающихся первичной переработкой в небольших объемах и выпускающих изделия, не требующие точной механической обработки (3-ей категории качества сушки), для сушки пиломатериалов применяют, как правило, камеры периодического действия. На предприятии устанавливают столько сушильных камер, сколько необходимо по производительности лесоперерабатывающего производства.

В расчет числа камер, необходимых для высушивания заданного годового количества материала определенной спецификации, входят:

1) перерасчет фактического объема подлежащего сушке материала в условный;

2) определение годовой производительности камеры в условном материале в зависимости от выбранного типа камеры;

3) определение необходимого числа камер N_кам.

Перевод в условный материал позволяет унифицировать всю спецификацию и выразить ее в объеме условного материала. За условный пиломатериал принимают сосновые обрезные доски толщиной 40 мм и шириной 120 мм с начальной влажностью 60% и конечной 12%. Этот материал, уложенный на прокладках толщиной 25 мм, высушивается в соответствии с требованиями 2 категории качества сушки в камерах со скоростной реверсивной циркуляцией воздуха в течение 3,5 суток.

Зная объем условного материала, подлежащего сушке, легко рассчитать потребное число сушильных камер.

Перерасчет выполняется по формуле:

У = Ф ^{. ,} м³ условного материала, где У — производительность в условном материале;

Ф — объем фактически высушиваемого материала, м³;

?_ф, ?_усл — коэффициенты объемного заполнения камеры в фактическом и условном материале соответственно (4, табл. 24);

?_об.ф, ?_об.усл — продолжительность оборота камеры в фактическом и условном материале соответственно (4, табл. 20−23).

Расчет представляется в виде таблицы.

Таблица 1 Планирование производительности сушильного цеха

Выбор типа сушильных камер зависит от целого ряда факторов, в том числе вида выпускаемой продукции, объемов производства, наличия тех или иных источников энергии и т. д. В данном случае выбираем камеру периодического действия «СКС-2», производительность в условном материале которой У_кам = 1300 м³/год. В качестве теплового оборудования применяются водяные биметаллические теплообменники (материал — стальная трубка, с алюминиевым оребрением).

Техническая характеристика сушильной камеры «СКС-2»

Вместимость камеры м³, усл. мат. 28

Производительность, усл. м³/год 2000

Количество штабелей в камере шт. 2

Размер загружаемых в камеру штабелей, мм длина 6500

ширина 1800

высота 2800

Габаритные размеры камеры, мм длина 9600

ширина 6900

высота 3700

Потребная тепловая мощность, Гкал 0,15

Установленная электрическая мощность, кВт 11,0

Определение необходимого числа камер производится по следующей формуле:

N_кам =, шт. камер, где — годовое количество пиломатериалов, подлежащих сушке (в условном материале), м³;

У_кам — годовая производительность одной камеры в условном материале, м³.

N_кам = = 3,4 камеры.

Принимаем 4 камеры «СКС-2».

При больших объемах переработки сухого пиломатериала следует использовать возможность компоновки сушильных камер данного типа в блоки.

Принимаем 2 блока по две камеры. В каждом блоке общий коридор управления.

Характер планировки сушильного цеха определяется не только принципом действия камер, но и принятой системой погрузочно-транспортных работ (сушильных штабелей). В средних по мощности сушильных цехах, с годовым объемом сушки от 5 тыс. м³ применяют штабельные лифты, опускающие штабель ниже уровня пола погрузочной площадки по мере увеличения его высоты, чтобы уровень укладки досок был постоянным (0,6−0,8 м), что резко повышает производительность труда.

Сушка пиломатериалов осуществляется следующим образом. По рельсовому пути 8 в цех на тележке подаются плотные штабеля сырых пиломатериалов 2. Вручную, при помощи лифта-подъемника 3 формируются сушильные штабеля 5, которые затем по траверсной тележке 4 подаются к сушильным камерам «СКС-2» 1. Далее после сушки штабель перемещают на склад выдержки сушильных штабелей 6, откуда он попадает на лифт-подъемник для разборки штабеля. Разборка производится вручную в плотные штабеля сухих пиломатериалов 7. Затем по рельсовому пути сухие пиломатериалы покидают пределы цеха.

Количество рабочих в сушильном цехе зависит от количества камер, способа укладки пакетов или штабелей, а также от характера погрузочно-разгрузочных и транспортных операций. При определении количества рабочих на участке следует руководствоваться данными из [3, прил., табл.1].

Таблица 2. Потребность в оборудовании и рабочих

2. Деревоперерабатывающий цех

2.1 Основные исходные данные и требования для проектирования цеха Деревоперерабатывающий цех предназначен для выпуска оконных и дверных блоков из массивной древесины.

В качестве исходного сырья предусматриваются высушенные необрезные пиломатериалы хвойных пород. Потребляемое количество пиломатериалов на производственную программу составит 2640 м³ в год.

Цех работает 253 дней в году, в две смены, продолжительность смены — 8ч.

Производственная программа цеха по проекту:

1) двери деревянные внутренние для жилых и общественных зданий (ГОСТ 6629−88) — 10 000 м²;

2)окна с двойным остеклением для жилых и общественных зданий (ГОСТ 11 214−86) — 10 000 м².

Суточный и сменный объем работы цеха по сырью:

Q_сут = = =10,4 м³

Q_см = = =5,2 м³

2.2 Описание технологического процесса Технологический процесс изготовления изделий из пиломатериалов делится на ряд этапов или стадий:

— сушка пиломатериалов;

— раскрой пиломатериалов на черновые заготовки;

— первичная механическая обработка или механическая обработка черновых заготовок с целью получения чистовых заготовок;

— механическая обработка чистовых заготовок с целью получения деталей;

— сборка деталей в сборочные единицы;

— механическая обработка сборочных единиц;

— сборка сборочных единиц и деталей в изделие;

— отделка деталей и сборочных единиц или собранного изделия.

Последовательность и состав стадий может изменяться в зависимости от вида и конструкций изделия, применяемых материалов.

Для изготовления выше перечисленной продукции применяется следующее технологическое оборудование.

Для раскроя материалов на черновые заготовки:

— торцовочный станок ЦКБ40−01 (поперечный раскрой).

Техническая характеристика торцовочного станка ЦКБ40−01

Размеры обрабатываемого материала:

— толщина 150 мм

— ширина 400 мм

— длина до 7500 мм Диаметр пилы 610 мм Число пил 1

Мощность 9,7 кВт

— многопильный станок ЦМ-120 (продольный раскрой).

Техническая характеристика прирезного многопильного станка ЦМ-120

Размеры раскраиваемых пиломатериалов:

— толщина 20…120 мм

— ширина 10…450 мм

— длина наименьшая 840 мм Диаметр пилы наибольший 500 мм Количество пил не более 5 шт.

Частота вращения пильного вала 1500 об/мин Скорость резания 50 м/с Скорость подачи 6…20 м/с Мощность 45 кВт

Для механической обработки черновых заготовок:

— фуговальный станок СФ-1Б (создание базовой поверхности);

Техническая характеристика фуговального станка СФ-1Б Ширина фугования наибольшая 400 мм Длина заготовки наименьшая 400 мм Толщина снимаемого слоя наибольшая 6 мм Диаметр ножевого вала 115 мм Частота вращения ножевого вала 4500 об/мин Скорость подачи 8…24 м/с Мощность двигателей 3 кВт

— четырехсторонний продольно-фрезерный С16−4А (профильное фрезерование по сечению);

Техническая характеристика четырехстороннего продольно — фрезерного станка С16−4А Размеры обрабатываемого материала:

— ширина 32…160 мм

— толщина 10…100 мм

— длина наименьшая 400 мм Скорость подачи 7…13 м/мин Количество шпинделей 4

Диаметр окружности резания 180 мм Частота вращения ножевого вала 6000 об/мин Суммарная мощность двигателей 21,5 кВт

Для механической обработки чистовых заготовок:

— шипорезный односторонний станок ШО16−4 (нарезание шипов и проушин).

Техническая характеристика одностороннего шипорезного станка ШО16−4

Размеры обрабатываемого материала наибольшие:

— ширина 400 мм

— толщина 150 мм Размеры шипа:

— длина наибольшая 160 мм

— толщина наименьшая 10 мм Глубина проушины наибольшая 125 мм Ширина проушины 8,10,12 мм Подающий орган Каретка Скорость рабочей подачи 2,5…15 м/с Установленная мощность 12,5 кВт

— сверлильно-пазовальный горизонтальный станок СВПГ-2А (выборка пазов под шипы импоста).

Техническая характеристика сверлильно-пазовального станка СВПГ-2А Толщина обрабатываемых заготовок наибольшая 125 мм Размеры высверливаемого отверстия (фрезеруемого паза) наибольшие:

— диаметр 30 мм

— глубина 90 мм

— длина 125 мм Поворот стола 25 град Скорость подачи стола 0,68…3,0 м/мин Мощность 2 кВт Частота вращения шпинделя 12 000 об/мин Частота колебаний шпинделя 280 мин ^-1

Скорость подачи стола 3 м/мин Скорость подачи:

— продольная 0,68…3,0 м/мин

— осевая 0,6…0,84 м/мин

Для вторичной обработки деталей:

— вертикальный сверлильно-пазовальный станок СВА-3М (высверливание и заделка сучков).

Техническая характеристика фрезерного станка СВА-3М Наибольший диаметр высверливаемого отверстия 50 мм Наименьший диаметр высверливаемого отверстия 3 мм Наибольшая ширина фрезеруемого паза 100 мм Наибольшая глубина высверливаемого отверстия 100 мм Частота вращения шпинделя 4120 об/мин Мощность электродвигателей 2,2 кВт

Для сборки деталей в узлы и сборные единицы, изделия:

— вайма ВГС-2.

Техническая характеристика ваймы ВГС-2

Предельные размеры собираемых изделий:

— высота 400…2385 мм

— ширина 290…1460 мм

— толщина 25…100 мм Режим сборки брусков в вайме:

Вязкость клея КФ-БЖ по В3−4 50…80 с Жизнеспособность клея при 18…20 ⁰С 2…4 ч Удельное давление 0,5…0,8 МПа Продолжительность выдержки 20 мин Расход клея 0,315 кг/м²

Выдержка в стопе после сборки, не менее 8 ч

Для механической обработки сборочных единиц, изделий:

— рейсмусовый односторонний станок СР-12−3 (устранение провесов по толщине);

Техническая характеристика рейсмусового одностороннего станка

СР-12−3

Размеры обрабатываемой заготовки:

— ширина наибольшая 1250 мм

— толщина 10…125 мм

— длина наименьшая 450 мм Скорость подачи 8…24 м/мин Толщина снимаемого слоя наибольшая 5 мм Общая установленная мощность 20,9 кВт

— станок круглопильный универсальный Ц6−2 (чистовое опиливание по периметру) Техническая характеристика круглопильного универсального станка Ц6−2

Максимальные размеры обрабатываемого материала:

— ширина 600 мм

— толщина при продольном пилении 150 мм

— толщина при поперечном пилении 150 мм Диаметр пилы 450 мм Размер рабочей поверхности стола

(ширина x длина) 1180×1000

Ход передвижения каретки, не менее 1110 мм Общая установленная мощность 4,0 кВт

— фрезерный станок с шипорезной кареткой ФСШ-1А (фрезерование кромок) Техническая характеристика фрезерного станка ФСШ-1А Толщина обрабатываемой детали наибольшая 100 мм Ширина при нарезании шипа на шипорезной Каретке при длине шипа 100 мм 700 мм Вертикальное перемещение шпинделя 100 мм Размеры стола (длинаширина) 1 000 800 мм Диаметр режущего инструмента 250 мм Мощность электродвигателей 4,75 кВт Ход шипорезной каретки 926 мм

— шлифовальный станок ШлПС-7 (шлифование изделий) Техническая характеристика шлифовального станка ШлПС-7

Размеры обрабатываемых деталей

— наибольшая ширина 850 мм

— длина 2000 мм

— толщина 3−400 мм Число шлифовальных лент 1 шт Размеры шлифовальной ленты

— ширина 160 мм

— длина 6300 мм Ход стола 800 мм Размер стола 2105×850 мм Мощность электродвигателя 4,75 кВт План деревообрабатывающего цеха приведен на чертеже 4. Имеющийся в цехе набор оборудования позволяет выпускать и другие виды столярно-строительных изделий.

Состав технологического процесса зависит от вида изготовляемой продукции.

Производство дверных коробок. Пакеты сухих пиломатериалов поступают в цех по рельсовому пути 1 и поштучно подаются на роликовый стол 2. Раскрой пиломатериалов на заготовки однократной длины с одновременной вырезкой дефектных мест производится на торцовочном станке ЦКБ-40−01 3. Раскрой заготовок по ширине производится на прирезном многопильном станке ЦМ-120 4. Фрезерование заготовок с четырех сторон с приданием нужного профиля происходит на четырехстороннем продольно-фрезерном станке С16−4А 6. При необходимости с целью создания базовой поверхности для фрезерования используется фуговальный станок СФ-1Б 5. Затем заготовки подаются к шипорезному станку ШО16−4 8 для нарезания шипов и проушин в брусках коробок и полотен. Выборка пазов в брусках под шипы импоста производится на сверлильно-пазовальном станке СВПГ-2А 9. Часть заготовок, требующих ремонта, поступает к станку СВА-3М 7 для высверливания и заделки сучков. Подготовленные к сборке детали транспортируются к гидравлической вайме ВГС-2 10.

Изготовление дверных полотен. Дверные полотна формируются из щитов дощатых реечно-филенчатой конструкции. Формирование щитов осуществляется из вертикально расположенных реек одинаковой ширины, соединенных между собой на гладкую фугу или в шпунт и гребень. Художественным дополнением щитов могут служить фаски, выбранные вдоль реек. После распиловки необрезных пиломатериалов на заготовки реек щитов на станках ЦКБ-40−01, ЦМ-120 3,4 и продольного фрезерования реек по сечению на станке С16−4А 6 заготовки поступают к гидравлической вайме ВГС-2 10 для склеивания по кромке. После технологической выдержки производится калибрование щитов по пласти на рейсмусовом станке СР12−3 11. Затем щиты проходят чистовое опиливание по периметру на круглопильном станке Ц6−2 13, после чего подаются к фрезерному станку ФСШ-1А 12 для фрезерования кромок. После обработки щиты шлифуются на шлифовальном станке ШлПС-7 14. Одновременно производится местное шпатлевание недопустимых дефектов.

Готовые щиты транспортными тележками подаются к вайме для сборки дверных полотен. Установка приборов осуществляется на сборочном столе, оснащенном ручным электроинструментом.

Производство оконных блоков. Технология производства оконных блоков предусматривает изготовление коробок, створок и форточек. Раскрой пиломатериалов на чистовые заготовки заданной однократной длины выполняется на станке ЦКБ-40−01 3, раскрой по ширине — на многопильном станке ЦМ-120 4. Фрезерование заготовок по сечению с приданием нужного профиля осуществляется на четырехстороннем продольно-фрезерном станке С16−4А 6. При необходимости с целью создания базовой поверхности предусмотрен фуговальный станок СФ-1Б 5. Зарезка шипов и проушин в брусках коробок и переплетов осуществляется на шипорезном станке ШО16−4 8. Выборка паза под шипы импоста в горизонтальных брусках переплетов производится на станке СВПГ-2А 9. Часть заготовок, требующих ремонта, подаются к станку СВА-3М 7 для высверливания и заделки сучьев. Гнезда под петли и стяжки-завертки в брусках коробок выбираются на станках ОК-103 17, ОК-104 16. Подготовленные к сборке детали транспортируются к гидравлической вайме ВГС-2 10, где происходит сборка коробок, створок и форточек. Одновременно происходит местное шпатлевание недопустимых дефектов шпатлевкой. После сборки коробки, створки и форточки выдерживаются на подстопном месте под вытяжным зонтом 15 не менее 8ч.

Для снятия провесов створки и форточки обрабатываются по пласти на одностороннем рейсмусовом станке СР12−3 11 за два прохода, после чего фрезеруются по наружному контуру на фрезерном станке ФСШ-1А 12, затем поступают на долбежные станки ОК-103 17, ОК-104 16 для выборки гнезд под петли, корпус и планки завертки. Сборка оконных блоков и установка приборов осуществляются на рабочем столе 19, оснащенном электрои пневмоинструментом.

Все технологическое и транспортно-переместительное оборудование размещается в цехе с учетом последовательности выполнения технологических операций по производству готовой продукции. На каждом участке обработки заготовок предусмотрены межоперационные запасы.

Укрупненный состав и размерно-качественная характеристика заготовок для столярно-строительных изделий приведены в табл.6.

Таблица 3 Схема технологического процесса изготовления изделий

Таблица 4 Потребность в оборудовании и рабочих

Таблица 5 Баланс древесины при раскрое пиломатериалов на заготовки

Таблица 6 Состав и характеристика заготовок для строительных изделий из пиломатериалов

2.3 Выпускаемая продукция и расчет производственной программы деревообрабатывающего цеха В цехе планируется изготовление следующей продукции:

— дверные блоки;

— оконные блоки.

Расход пиломатериалов на продукцию цеха следующий:

— на изготовление дверных блоков 0,94 тыс. м³ хвойных необрезных пиломатериалов;

— на изготовление оконных блоков 1,7 тыс. м³ хвойных необрезных пиломатериалов.

Таблица 7 Производственная программа цеха

Данная производственная программа может быть изменена в зависимости от потребностей рынка и наличия соответствующего спроса на продукцию.

сушка пиломатериал деревообрабатывающий

3. Мероприятия по обеспечению безопасной производственной деятельности В сушильном цехе администрация должна соблюдать следующие требования по технике безопасности и противопожарной технике:

· К работе по обслуживанию сушильных камер необходимо допускать лиц, знающих их устройство, правила технической эксплуатации и способы безопасного выполнения рабочих операций.

· Коридоры управления, лаборатория, топочные помещения газовых камер оборудуют вентиляцией, обеспечивающей поддержание температуры не выше 25° С.

· Трубопроводы для подвода пара с наружной температурой выше 60° С тепло изолируют; фланцы соединений трубопроводов и калориферов защищают экранами.

· Загрузку и выгрузку сушильных камер, а также передвижение вагонеток (треков) с сушильными штабелями в цехе механизируют.

· Рельсовые пути устраивают с тупиками, чтобы вагонетки не сходили с рельсов.

· Зазоры в стыках не должны превышать 10 мм. Головки рельсов траверсной тележки, погрузочной площадки, сушильных камер и помещений для хранения материала располагаются на одном уровне.

· Траверсная тележка должна иметь устройство, фиксирующее положение на ней треков. Все движущиеся части оборудования сушильных установок закрывают ограждениями.

· Укладку штабелей пиломатериалов на треки или вагонетки вручную производят на высоту не более 1,5 м. Высокие штабеля укладывают и разбирают только с применением механизмов и приспособлений.

· Сушильные камеры оборудуют системой дистанционного контроля и управления процессом сушки (или системой автоматического регулирования).

· Организуется периодическое обучение персонала правилам охраны труда и техники безопасности, а также, инструктаж по производственной санитарии. В цехе должен быть оборудован санитарный пост и стенды с наглядными пособиями по технике безопасности.

· Дежурные сушильщики, которые заходят в камеру во время ее работы, обеспечиваются специальными брезентовыми костюмами.

· Сушильные камеры должны быть оборудованы электрическим освещением напряжением 12—18 В. При отсутствии его необходимо при входе в камеру пользоваться аккумуляторными фонарями или переносными низковольтными лампами с сеткой и бронированным шнуром.

· Двери в камеру должны иметь наружные и внутренние ручки. При входе в камеру надо следить, чтобы дверь случайно не закрылась снаружи.

· При необходимости пребывания в горячей камере у ее дверей должен находиться дежурный.

· Полы в камерах должны быть ровными, без выбоин и выступов. Решетки в камерах располагаются на уровне головок рельсов, причем расстояние между соседними брусками не должно превышать 3 см. Люки и отверстия в полу ограждаются специальными устройствами.

При эксплуатации сушильных камер необходимо выполнять следующие противопожарные требования:

· регулярно убирать все вспомогательные помещения и сушильные камеры, не допускать скопления отходов и мусора; своевременно смазывать подшипники у вентиляторов и электродвигателей во избежание их перегрева;

· не допускать применения открытого огня (свечи, керосиновые фонари и паяльные лампы) и курение в цехе;

· сварочные работы выполнять только с разрешения представителей пожарной охраны;

в газовых лесосушильных камерах, кроме того, необходимо:

· постоянно следить за состоянием топочных газов, не допускать вылета искр за пределы искрогасительной камеры топки, пользоваться только разрешенным для нее топливом.

· систематически чистить борова и газоходы;

· не допускать прогаров топки и завалов больших масс топлива, опасных в отношении взрыва;

· золу из зольного помещения удалять не раньше чем через 5 суток после того, как ее выгребли из топки.

Библиография

1. Азаренок В. А. Основы технологии лесоперерабатывающих производств [Текст]: учеб. пособие / В. А. Азаренок, Н. А. Кошелева, Б. Е. Меньшиков. — Екатеринбург: Урал. гос. лесотехн. акад., 1999. — 140 с.

2. Грацианская Л. П. Нормативы расхода материалов в производстве столярно-строительных изделий и паркета [Текст] / Л. П. Грацианская. — М.: Бриз, 2000. — 248 с.

3. Лившиц Н. В. Технология лесоперерабатывающих цехов [Текст]: метод. указания по составу курс. работы для студентов спец. 250 401 «Лесоинженерное дело» / Н. В. Лившиц, Б. Е. Меньшиков, Е. В. Воробьева. — Екатеринбург: Урал. гос. лесотехн. ун-т., 2008. — 10 с.

4. Сергеев В. В. Лесосушильные камеры малой мощности [Текст]: учеб. пособие / В. В. Сергеев, Ю. И. Тракало. — Екатеринбург: Урал. гос. лесотехн. акад., 1999. — 127 с.