Проект цеху для виробництва лущеного і струганого шпону

Підготовка сировини допущення  включає в себе розкрій деревини, гідротермічну обробку і обкорування  сировини. Дані операції можна змінювати  місцями залежно від технологічного процесу на підприємстві. Взагалі існує шість можливих варіантів підготовки сировини : 1) ГТОД – розкрій – обкорування ; 2) ГТОД – обкорування – розкрій ; 3) розкрій – ГТОД – обкорування ; 4) розкрій – обкорування – ГТОД ; 5) обкорування – ГТОД – розкрій ; 6) обкорування – розкрій – ГТОД.

Процес лущення є основним і  саме в ньому відбувається одержання  лущеного шпону з чурбака.

До операцій подальшої обробки  шпону належить : рубання стрічки  шпону на ножицях, сушіння, сортування, нормалізація якості та розмірів. Ці операції є для того щоб шпон набув потрібних характеристик.

Для нормального функціонування всього процесу повинні бути запаси сировини і готової продукції, а для  цього є відповідні склади. Склад  – це визначена територія ( площа ) розташована на відкритому повітрі. Основне призначення складу – зосередити на його площі визначений запас деревини, що дозволяє підприємству безперебійно працювати протягом визначеного терміну, зумовленого способами доставляння  сировини, а також заданою програмою підприємства. Площадка складу повинна бути рівною , бажано бетонованою, мати нахил для стікання ґрунтової, дощової і розталої води. Це сприяє кращому зберігання сировини, охороні навколишнього середовища, безпеці працюючих. Основним обладнанням на складах є крани : консольно-козлові і баштові. З складу сировина може подаватися на ГТОД , розкрій або обкорювання.

1) поперечний  розкрій сировини

Вся сировина, що надходить на підприємство, сортується за довжиною і розкраюється на чурбаки.

Розкрій кряжів може бути груповим або  індивідуальним. При груповому розкроюванні всі кряжі незалежно від якості розкроюють по довжині на багато пилкових верстатах за наперед встановленою схемою. Даний спосіб дозволяє застосовувати вищий ступінь автоматизації всього процесу, проте якість отримуваних чурбаків може зменшуватися.

У виробництві фанери прийнято використовувати  індивідуальний спосіб розкрою, за яким кожний кряж розкроюють залежно від  якості деревини і розташування вад. Така схема забезпечує максимальний вихід чурбаків при мінімальній  втраті деревини і максимальному якісному виході. У процесі розкроювання кряжі, як правило, орієнтують окоренковою частиною вперед, що дозволяє збільшити кількісний вихід порівняно з орієнтацією кряжів вершинною частиною вперед.

Схема індивідуального розкрою : торцювання ( при необхідності ), поперечний розкрій кряжа на заготовки з  випилюванням некондинційної частин.

Довжину чурбаків при розкроювання кряжів беруть залежно від розмірів листів фанери.

Обладнання для розкрою сировини можна умовно поділити на три групи : круглопилкові верстати, верстати з зворотно-поступальним рухом пили, вертати з ланцюговою пилою. Найбільш розповсюджена є перша група верстатів з круглим пилковим диском ( балансирні і маятникові ).

На даному підприємстві розкрій  здійснюється з кряжів довжиною 2,8м на чурбаки довжиною 1,3м з торцюванням з обох боків. Розкрій проводиться за індивідуальною схемою і для цього розкрою використовуємо круглопилковий верстат ,з напівавтоматичною балансирною пилою АПЗ.

2) Гідротермічна  обробка деревини

Гідротермічна обробка деревини ( ГТОД ) – це дія на деревину тепла, вологих газів або рідин для надання їй встановлених технологічних бао експлуатаційних властивостей.

У виробництві фанери ГТОД проводять  з метою підвищення пластичних властивостей деревини для отримання гладкого і міцного шпону.

Шпон , який зрізується з чурбака  в процесі лущення, має бути щільним , без тріщин і розривів. Проте , внаслідок  того, що під час зрізування він  вирівнюється і навіть згинається у  протилежному напрямку, то на його зовнішній  стороні виникають напруження в напрямку впоперек волокон деревини, що спричинює утворення тріщин і розривів. Тому , щоб зменшити напруження використовують ГТОД.

Висока температура підвищує пластичність деревини більше, ніж висока вологість. Поєднання температури і вологості дає найкращий результат зміни пластичних властивостей. Температура нагрівання деревини залежить від породи : тверді листяні породи вимагають відносно вищих температур, ніж м’які. Так для берези температура нагрівання лежить в межах 20-40ºС, для  сосни – 30-50ºС, для модрини – 40-60ºС, для осики – 15-20ºС.

У фанерному виробництві деревину гідротермічно обробляють двома  способами – пропарюванням і  прогріванням у воді ( проварюванням ). Перший спосіб має досить обмежене використання.

Гідротермічна обробка деревини уводі – один з основних способів прогрівання фанерної сировини. Розрізняють два види обробки : при жорстких і м’яких режимах

Жорстким називають режимом, за яким деревину прогрівають у воді температурою понад 60ºС, яка перебільшує  верхню межу температури , потрібної для лущення. Для підвищення рівномірності прогрівання при застосуванні жорстких режимів чурбаки необхідно обов’язково сортувати за діаметром з градацією не більше 4 – 5 см з наступним їх охолодженням ( вилежуванням ).

М’яким називається режим , за яким деревину прогрівають у воді температурою 40ºС, яка не перебільшує верхньої межі температури, необхідної для лущення. Даний спосіб відрізняється від гідротермообробки за жорсткими режимами покращенням якості шпону, зменшенням витрат тепла ( 50% ), сприятливішими умовами праці. Тому перевагу надають м’яким режимам.

ГТОД у нагрітій воді здійснюють у різних за конструкцією басейнах з застосуванням засобів механізації  завантаження і вивантаження чурбаків. Існує декілька варіантів організації обробки при гідротермічній обробці чурбаків:

1. прогрівання у варильних басейнах з мотовилами ( зручним завантаженням чурбаків або з механізованим приводом);
2. прогрівання у механізованих ланцюгових варильних басейнах;
3. прогрівання у закритих кришками басейнах з вантаженням чурбаків жмутками із застосуванням кран-балки;
4. прогрівання у басейнах розділених на секції. Завантаження чурбаків у контейнерах з використанням мостового крана;
5. прогрівання у відкритих басейнах із застосуванням консольно-козлових кранів. Завантаження деревини у чурбаках або у кряжах ( в жмутках або грейферами ).

За ступенем механізації і дотримання умов охорони праці та техніки  безпеки доцільними є останні  три способи. Прогрівання у відкритих  басейнах покращує теплову обробку  і якість лущеного шпону. Для підвищення ефективності даного способу чурбаки треба завантажувати і вивантажувати у жмутах або грейферами, а не штучно. Крім того, слід передбачати занурення всієї маси чурбаків у воду, тобто штучне їх затоплення, а також закриття водяного зеркала басейна спеціальними кришками.

На нашому підприємстві основна  маса сировини це є  береза , тому ми використовуємо проварювання деревини при м’яких режимах ( до 40º ). Гідротермічна  обробка здійснюється після розкроювання кряжів , тому ми проварюємо лише чурбаки. Тривалість ГТОД для даного діаметру чурбаків ( 28 см ) 3,5 годин . Проварювання здійснюємо в басейнах розділених на секцій.

3) Обкорування  сировини

Обкорування – процес відокремлення  кори від деревини. Він сприяє підвищенню терміну служіння лущильних ножів і притискних лінійок на лущильному верстаті; покращує якість  лущеного шпону ; збільшує можливість комплексного використання відходів виробництва ( кори і шпону-розривини) на технологічні потреби; підвищує продуктивність лущильних верстатів.

Обкорування чурбаків до лущення дозволяє виявити дефекти сировини , зменшити витрати теплоти на гідротермічну  обробку. Недолік обкорування чурбаків до їх гідротермічної обробки –  велика витрата енергії.

Обкоровують деревину методами, заснованими  на принципі механічного відокремлення кори з поверхні сировини. При цьому обкорування здійснюється за рахунок кінетичної енергії струменя води або зрізування кори різальними інструментами ; тертя робочих органів до їх поверхні або тертя кряжів один до одного.

Найбільш розповсюдженими є  роторні окісні верстати, на яких кора знімається притупленими лезами корознімаючого механізму – ротора. Недолік цих  верстатів – неможливість у процесі  обкорування регулювати швидкісьтт подачі, колової швидкості корознімачів  і зусилля притискання їх до поверхні деревини, регулювати частоту обертання ротора для отримання необхідної швидкості різання при обкоруванні кряжів різного діаметра і форми.

Шпилькові породи деревини і листяні, за винятком берези , задовільно окоровуються на роторних окісних верстатах ОК-63. Березова сировина вимагає попереднього підрізування кори ножовими дисками або іншими пристроями. Задовільно обкоровується  березова деревина після гідротермічної обробки на верстатах фірми «Валон Конс» ВК-16, ВК-26, ВК-32 і вестаті ОК-63-2ф. Існують також і перспективні методи обкорування – електротеплофізичні та біофізичні.

В даному технологічному процесі обкорування  є останньою операцією в підготовці сировини до лущення. Тому ми обкоруємо  уже прогріті чурбаки ідля даної операції ми використовуємо роторний окісний верстат ОК-35К.

4) Лущення чурбаків 

Лущення фанерного чурбака –  це різання деревини у площині , паралельній  напрямку волокон, за яким чурбак здійснює обертовий рух, а лущильний ніж  – поступальний рух на чурбак з метою отримання лкщеного шпону.

Траєкторія руху різання – коло. Швидкість різання не залишається  весь час однаковою, а спадає зі зменшенням діаметра чурбака в міру лущення. На практиці середня величина швидкості  змінюється в межах 1 – 5 м/с. Щоб товщина зрізуваного шпону була постійною, рух подачі повинен бути прямолінійним, а швидкість подачі повинна встановлюватися так, щоб переміщення супорта за час одного оберту чурбака відповідало заданій товщині шпону. У процесі лущення обидва рухи – різання іподавання – відбуваються одночасно.

Основні фактори , які характеризують режим лущення: стан деревини ( її вологість  і температура ); параметри, що визначають загострення лущильного ножа і його положення щодо чурбака ( кут загострення, кут різання , задній кут, додатковий кут та ін. ) ; параметри обтиску шпону ( кут загострення притискної лінійки , кут обтиску, радіус заокруглення кромки, висота встановлення ).

Якісний шпон отримують при дотриманні визначених режимів лущення, спеціальної  термообробки чурбаків і правильного встановлення інструментів лущильного верстата ( ножа і притискної лінійки ).

Для лущення використовують різноманітні верстати, що виготовляють з різними  кінематичними схемами і параметрами. Залежно від параметрів вони поділяються  на три групи : легкі верстати – довжина чурбаківдо 900мм, діаметр чурбаків до 700мм ; середні верстати – довжина чурбаків до 1900мм, діаметр чурбаків до 800мм ; важкі верстати – довжина чурбаків понад 1900мм, діаметр чурбаків понад 800мм.

На фанерних підприємствах застосовують лущильні верстати середнього або важкого типу. Верстати легкого типу використовують в сірниковому виробництві і на фанерних заводах для долущування осердь . До основних параметрів лущильних верстатів належать : відстань між затискними кулачками шпинделів, висота центра шпинделів над станиною, довжина лущильного ножа, частота обертання шпинделів, швидкість прискореного руху супорта, швидкість обдирної подачі, швидкість осьового руху шпинделів, діаметр затискних кулачків, потужність всіх встановлених на верстаті електродвигунів.

Подальше вдосконалення лущильних  верстатів дає змогу збільшити  якісний і кількісний вихід шпону.

На даному підприємстві ми використовуємо верстат середньої групи , марки  ЛУ-17-10.

5) рубання стрічки  шпону на форматні листи

Після лущення шпон надходить на рубання на форматні листи. При механізації процесу отримання шпону першочерговим завданням є вдосконалення транспортних зв’язків для передачі стрічки шпону від лущильного верстата до механізмів, які її переробляють. При збіганні з лущильного верстата швидкість стрічки шпону безперервно змінюється, а механізми, які переробляють стрічку шпону, працюють з постійною швидкістю. Тому, виникає необхідність у погодженні між собою режимів роботи цих механізмів, тобто потрібно розробити таку систему подачі стрічки шпону і  такі швидкості її переробки, щоб забезпечити безперебійну роботу лущильного верстата.

Існують різні способи приймання  стрічки шпону від лущильного верстата і розкрою її на форматі  листи, а саме : 1) протягування стрічки  шпону від лущильного верстата до ножиць або вручну, або механічним шляхом і рубання її на ножицях ( без спеціального проміжного акумулюючого пристрою між ножицями і лущильним верстатом ) ; 2) намотування стрічки шпону на рулон або вручну, або механічним шляхом з наступним перенесенням рулонів із шпоном і рубання стрічки шпону на ножицях ; 3) протягування стрічки шпону від лущильного верстата до ножиць через спеціальний проміжний акумулюючий пристрій ( буферний запас шпону ) шляхом використання конвеєрів ( транспортерів-переукладальників ). Перший спосіб малопродуктивний, другий використовується , як правило , при лущенні крупно мірної деревини.

Для рубання стрічки шпону використовують ножиці різного типу : гільйотинний тип, гільйотинний тип з еластичною основою, роторні ножиці і роторні ножиці з подаючими роликами.

Ми будемо використовувати гільйотинний тип ножиць марки НФ18-3, що забезпечують високу продуктивність.