Технология производства древесноволокнистых плит
2.8 Расчет и подбор основного технологического оборудования
Расчеты производятся в соответствии с выбранной технологической схемой. Подбирается оборудование, производимое в России и СНГ. В исключительных случаях импортное, которое должно быть современным и высокопроизводительным.
Рубительная машина МРН-100 применяется для изготовления щепы.
Техническая характеристика рубительной машины МРН-100:
- производительность, пл.м3/ч 100;
- диаметр диска, мм 2440;
- число ножей, шт 10;
- скорость вращения ножевого диска, об/мин 365;
- мощность электродвигателя, кВт 500.
Производительность рубительной машины ПЧАС, мі/ч, определяется по формуле
(8)
Где КИ - коэффициент использования машинного времени, КИ=0,07;
КР - коэффициент рабочего времени, КР=0,9;
КЗ - коэффициент заполнения, КЗ = 0,9;
h - длина щепы, мм (h=15ч20 мм);
z - число ножей в диске, шт;
n - частота вращения диска, об/мин;
F - площадь проходного сечения окна, F=5мІ;
б-угол загрузки патрона, б=45ч52є.
Количество рубительных машин n, шт, рассчитывается по формуле
(9)
гдеQЧАС - часовой расход щепы, м3/ч (в таблице 8);
ПЧАС - часовая производительность рубительной машины, м3/ч.
Принимается одна рубительная машина типа МРН-100 с коэффициентом загрузки, равным
зЗАГР = 0,39 · 100 / 1 = 39 %.
Технологическая щепа хранится в кучах. Площадь кучи, необходимой для хранения запаса щепы на 10 суток SКУЧИ, м2, определяется по формуле
(10)
гдеF - объём щепы (десятисуточный запас), м3;
Н - высота кучи, Н = 4,5м;
КИ - коэффициент использования, КИ = 0,5;
КЗ - коэффициент заполнения, КЗ = 0,35.
Объем кучи щепы FЩ, м3, определяется по формуле
(11)
Где ПСУТ - производительность плит в сутки, м3/сут (в таблице 8).
Сортировка щепы производится на отечественной сортировке СЩ-120, которая по своей производительности она обеспечивает объём перерабатываемого сырья.
Производительность сортировки ПЧАС, м3/ч, определяется по формуле
(12)
Где F - площадь сит, F = 8,4м2;
q - пропускная способность, q = 60м3/ч;
КУ - коэффициент учитывающий содержание в составе мелкой щепы, КУ=0,53;
КР - коэффициент рабочего времени, КР=0,8.
Необходимое количество сортировок n, шт, определяется по формуле
(13)
Коэффициент загрузки сортировки ЗАГР, %, имеет следующее значение показателя
.
Принимается одна сортировка типа СЩ-120 с коэффициентом загрузки 75%.
После сортировок щепа идет в бункер запаса ёмкостью 300м3. Время хранения щепы в бункере, в течение которого обеспечивается бесперебойная работа цеха ф, ч, определяется по формуле
(14)
гдеV - объём бункера, м3;
КЗ - коэффициент заполнения рабочего объема бункера, КЗ = 0,95;
QЩ - часовая потребность в щепе, м3.
Количество бункеров n, шт, определяется по формуле
(15)
Где сЩ - насыпная плотность щепы, кг/м3;
ф - время, мин.
Далее щепа поступает на мойку. Производительность гидромойки составляет 110нас.м3/ч. Для перевода в плотные м3 производительность гидромойки умножается на 0,36.
Количество гидромоек n, шт, определяется по формуле
(16)
Где QЧАС - часовая потребность в щепе, пл.м3/ч (в таблице 8);
ПЧАС - производительность гидромойки, пл.м3/ч.
После гидромойки щепа поступает в бункер чистой щепы. Время хранения щепы для бесперебойной работы цеха 1-1,3 часа.
Потребное количество бункеров n, шт, определяется по формуле
(17)
гдеQЩ - часовая потребность в щепе на потоке, т/ч ( в таблице 5);
V - объем бункера, м3;
КЗ - коэффициент заполнения рабочего объема бункера, КЗ = 0,95;
ф - время, в течение которого бункер обеспечивает бесперебойную работу потока на данном участке, ч;
сЩ - насыпная масса щепы, кг/м3.
Следовательно, принимается 1 бункер для хранения чистой щепы.
Далее щепа идёт в рафинер. Производительность рафинера ПЧАС, кг/ч, определяется по формуле
(18)
Где F - площадь поперечного сечения червяка винтового конвейера, м2;
б - шаг червяка, м;
n - частота вращения вала с червяком, мин-1;
с - плотность древесины при заданной влажности, кг/м3;
КЗ - коэффициент заполнения, КЗ = 0,35;
КИ - коэффициент использования машинного времени, КИ = 0,9.
Площадь поперечного сечения червяка нижнего винтового конвейера F, м2, определяется по формуле
(19)
Где D - наружный диаметр червяка, м;
i - отношение диаметра вала к наружному диаметру червяка.
Отношение диаметра вала к наружному диаметру червяка i, рассчитывается по формуле
(20)
Где d - диаметр вала, мм.
Время, на которое хватит расходного бункера над рафинером объемом 20м3, ф, ч, определяется по формуле
(21)
Где КЗ - коэффициент заполнения бункера, КЗ = 0,95.
Фактическая производительность рафинера QЧАС, кг/ч, определяется по формуле
(22)
Где РУД - количество древесины, поступающей в рафинер, кг;
QЦ - производительность цеха, т/ч.
Производительность насоса для подачи смолы ПНАС.СМ, л/мин, рассчитывается по формуле
(23)
Где QСМ - расход сухой смолы на одну тонну плит, кг/ч;
QЦ - количество выпускаемой продукции, т/ч;
сСМ - плотность смолы, сСМ = 1,24 кг/л;
К - концентрация смолы, К = 50ч55%.
Производительность насоса для подачи отвердителя ПНАС.ОТ, л/мин, рассчитывается по формуле
(24)
Где QОТ - расход сухого отвердителя на одну тонну плит, кг/ч;
QЦ - количество выпускаемой продукции, т/ч;
сОТ - плотность отвердителя, сОТ = 1,04кг/л;
КОТ - концентрация потребляемого отвердителя, КОТ = 20%.
Производительность трубы-сушилки составляет 60т/ч. Фактическая производительность сушилки ПФАКТ, т/ч, определяется по формуле
(25)
Где WНАЧ, WКОН - начальная и конечная влажность волокна, %;
ПСУШ - производительность трубы-сушилки, т/ч.
Коэффициент загрузки трубы-сушилки ЗАГР, %, имеет следующее значение показателя
Далее древесноволокнистая масса идет на формирование ковра.
Производительность формующей машины ПЧАС, кг/ч, определяется по формуле
(26)
где g - вес 1м2 плиты, кг;
b - ширина плиты, м, b = 2,8м;
х - скорость формирования ковра, м/мин;
КИ - коэффициент использования машинного времени, КИ = 0,8.
Вес 1м2 плиты g, кг, определяем по формуле
(27)
гдеh - толщина плиты, м.
Скорость формирования ковра х, м/мин, определяется по формуле
(28)
Где ПЧАС - производительность цеха, кг/ч.
Производительность холодного пресса, который служит для предварительной подпрессовки ковра, не относится к расчетным показателям.
Достаточно следить за тем, чтобы режим работы холодного периодического пресса был на две-три секунды меньше, чем режим главного конвейера. Минимальная скорость рабочего движения холодного пресса х, м/мин, вычисляем по формуле
(29)
Где ПЧАС - часовая производительность горячего пресса, м3/ч;
b - ширина плиты, м;
h - толщина плиты, м;
КИ - коэффициент использования, КИ = 0,8ч0,9;
КЗ - коэффициент загрузки, КЗ = 0,95.
После холодного пресса плита поступает в каландровый пресс.
Производительность горячего пресса ПЧАС, м2/ч, определяется по формуле
(30)
Пчас = 60·2,8·12,43 ·0,9·0,95 = 1772,51 м2/ч.
где х - скорость прессования, м/мин;
b - ширина плиты, м.
Из методики расчета производительности пресса скорость прессования х, м/мин, определяется по формуле
(31)
В непрерывно действующем прессе продолжительность выдержки и прогрева определяется скоростью процесса и длиной пути, проходимого прессуемой плитой под давлением в контакте с нагревательной поверхностью, то есть главным валом каландрового пресса.
Продолжительность выдержки и прогрева ф, мин, определяется по формуле
(32)
Где L - длина зоны на главном вале от точки входа ковра под 1 валом до точки отрыва спрессованной плиты от главного вала, L = 7,8 м;
х - скорость прессования, м/мин.
Фактическая производительность пресса с учетом скорости прессования ПФАК, м2/ч, определяется по формуле
(33)
Где х - скорость прессования, м/мин;
b - ширина плиты, м.
Важным элементом каландровой установки является бесконечная лента. Из условий долговечности создания необходимого тягового усилия и с учетом сложных условий работы ленты, толщина ленты h, мм, принимается из расчета
(34)
Где D - диаметр ведущего барабана установки, D = 4000 мм.
При этом усилие натяжения ленты, отнесенное к 1см ее ширины РДОП, кг/см, определяется из выражения
(35)
гдеВР-предел прочности материала из ленты при растяжении, ВР=100кг/с;
К - коэффициент запаса прочности, К = 2.
Максимальное удельное давление ленты на главный барабан и прессуемую плиту РMAX, кг/см, рассчитывается по формуле
(36)
После горячего пресса плиты идут на форматно-обрезной станок.
Скорость подачи плиты х, м/мин, определяется из формулы производительности
(37)
(38)
(39)
Где ПЧАС - часовая выработка плит, м2/ч.
Следовательно, для расчетной производительности плит скорость поперечного форматно-обрезного станка равняется 10,3 м/мин и скорость продольного форматно-обрезного станка равняется 10,3 м/мин.
Перечень и технические характеристики оборудования приведены в таблице 9.
Таблица 9 - Перечень и технические характеристики оборудования
Наименование оборудования |
Марка |
Количество, шт |
Коэффициент загрузки, % |
Техническая характеристика, Мощность, кВт |
|
1 Рубительная машина |
МРН-100 |
1 |
39 |
500 |
|
2 Сортировка щепы |
СЩ-120 |
1 |
73 |
4,5 |
|
3 Бункер запаса |
БДО-300 |
1 |
43 |
- |
|
4 Гидромойка |
1 |
50 |
- |
||
5 Рафинёр |
PR-44 |
1 |
7,7 |
0,37 |
|
6 Сушилка |
RT-80 |
1 |
63,35 |
350 |
|
7 Формирующая машина |
Ваккум.-формат. |
1 |
85 |
190 |
|
8 Холодный пресс |
1 |
95,0 |
12 |
||
9 Каландровый пресс |
AUMA-40F |
1 |
99,95 |
1252,28 |
|
10 Форматно-обрезной станок |
MC-02 |
1 |
8,3 |