Волынский В.Н. Технология клееных материалов. Учебное пособие

Подождите немного. Документ загружается.

где К

- коэффициент рабочего времени (0,94 - 0,95); V

- объём чурака, м

; Р

д.ш.

- выход делового шпона, %; t

- время цикла лущения одного чурака, с.

Цикл лущения складывается из многих операций, но для практических целей

можно выделить только две составляющие - время оцилиндровки и лущения

оц

) и время вспомогательных операций (t

всп

), с:

шш

кcф

оц

]dD)02,0K[(30

−+

= ,

где К

- коэффициент формы чурака, учитывает степень превышения макси-

мального диаметра чурака над номинальным диаметром D

. и составляет 1,2 для

березы и 1,15 для сосны; S

- толщина шпона, мм; d

- средний диаметр каран-

даша, мм; n

- частота вращения шпинделя, мин

-1

Можно рекомендовать высокую частоту для малых толщин шпона (менее

1,00 мм) и самую малую - для шпона толщиной более 1,8 мм.

Все остальные операции относятся к вспомогательным и их время (t

всп

) ко-

леблется в интервале 9 - 13 с. Реально производительность лущильных станков

наиболее существенно зависит от толщины шпона и диаметра чурака и состав-

ляет примерно 3-4 м

/ ч.

4.4. Рубка и укладка шпона

Рубка шпона ставит своей целью получение форматных листов шпона и за-

готовок кускового шпона. Она выполняется на ножницах различной конструк-

ции. Схемы механизмов рубки шпона даны на рис.4.9.

Рис.4.9. Схемы механизмов рубки шпона: а - с контрножом, б - с упругим элементом, в

- с нижним ротором, г - с верхним ротором.(1 - ведущий подающий ролик, 2 - при-

жимной подающий ролик, 3 - контрнож, 4 - подвижный нож, 5 - эластичное основа-

ние, 6 - ножевой ротор, 7 - опорный барабан, 8 - обрезиненный барабан , 9 - ножевой

ротор).

Наиболее распространенным отечественным оборудованием являются пнев-

матические ножницы марки НФ18-3 (табл.4.6), работающие по схеме, показан-

ной на рис.4.7а. Рабочими органами устройства являются подвижный нож 4, ук-

репленный на траверсе, и контрнож 3 , укрепленный на раме. Во время рубки

прижимной ролик 2 поднимается и лента шпона подтормаживается. Опыт рабо-

ты показывает, что они часто сдерживают работу лущильных станков и не обес-

печивают необходимую точность размера отрубаемых листов.

г)

в)

б)

а)

4. 6. Техническая характеристика ножниц НФ 18-3.

Размер листов шпона, мм :

толщина 0,4...3,2

ширина 1750

длина 1600

Высота стопы нарубленных листов, мм 1100

Продолжительность рабочего цикла, с 2

Рабочее давление в пневмоцилиндрах, МПа 0,4 - 0,6

Скорости подачи ленты шпона, м/с 0,38; 0,75; 1,2; 1,5

Мощность э/двигателя, квт 8,6

Размеры (LxBxH) станка, м 5,02 х 5,38 х 2,03

Масса станка, кг 5850

Широкое распространение получили ножницы марки APL (рис.4.10, табл.

4.7) финской фирмы "Raute", работающие по схеме, показанной на рис.4.7,б.

Режущим органом является нож, закрепленный на траверсе, совершающей

движение в вертикальной плоскости. При этом срабатывает следующая цепочка

механизмов: передняя кромка ленты шпона касается конечного выключателя,

который включает электромагнит, приводящий в действие золотниковую короб-

ку, которая открывает доступ воздуху в пневмоцилиндр, шток которого через

систему рычагов приводит в движение ножевую траверсу. Время одного

двойного хода составляет всего 0,15 с, длина хода ножа 25 мм, скорость по-

дающего конвейера 15 - 65, а выходного - до 200 м/мин . Для улучшения каче-

ства реза под ножом располагается резиновый валик, который периодически

проворачивается. Время торможения ленты в момент рубки незначительно, по-

этому механизм подачи не отключается. Точность рубки сравнительно невелика,

так как зависит от точности срабатывания большого количества элементов.

4. 7. Технические характеристики ножниц типа APL для рубки шпона со шпоно-

укладчиками типа VPL

Показатель APL 48 APL 58 APL 68 APL 78 APL 98 APL108

Длина ножа, мм 1250 1500 1750 2000 2500 2750

Масса ножниц, кг 2000 2100 2330 2440 2800 2950

Масса стопоукладчика,

кг

1300 1320 1320 1450 1450 1500

Размеры станка (LxB), м 5,82 х

2,3

5,82 х

2,65

5,82 х

2,9

5,82 х

3,15

6,58 х

3,65

6,81 х

3,9

То же со стопоукладчи-

ком, м

7,26 х

2,3

7,26 х

2,65

7,26 х

2,9

7,26 х

3,15

7,26 х

3,65

7,26 х

3,9

Рис. 4.10. Общий вид нож-

ниц APL 68: 1 - выходной

конвейер, 2 - фотоэлемен-

ты, 3 - рубительные ножни-

цы, 4 - прижимные ролики, 5

- подающий конвейер, 6 -

пульт, 7 - станина.

На смену ножницам с возвратно - поступательным движением рабочего орга-

на приходят роторные ножницы. В них нож совершает вращательное движение,

что позволяет снизить массу станка, упростить конструкцию и повысить точ-

ность рубки листов.

Отличительная особенность узла рубки шпона в станке, работающем по схе-

ме 4.7.в, заключается в том, что нож закреплен на ножевом роторе, длина ок-

ружности которого равна ширине листа шпона. Поэтому при каждом обороте от

ленты шпона отсекается лист определенной ширины. Ротор вместе с противо-

лежащим опорным обрезиненным барабаном образуют механизм подачи ленты

шпона. Недостаток данной конструкции - невозможность регулировки ширины

листа шпона.

Несколько другую конструкцию имеют роторные ножницы RC финской фир-

мы "Raute" (рис.4.11). Нож в этом станке установлен между двумя обрезинен-

ными валами (толщина оболочки 20 мм) и располагается горизонтально. По ко-

манде датчика длины он занимает вертикальное положение и очень точно и син-

хронно с движением ленты шпона производит отделение листа нужной ширины.

Фирма выпускает роторные гидравлические ножницы серии RCH с длиной ро-

ликов от 1600 до 3300 мм, скорость движения ленты - до 200 м/мин. Срок служ-

бы валов - около 1 года, интервал заточки ножей 2-3 недели. Трех ножей хватает

примерно на 1 год трехсменной работы лущильного станка. Станок работает без

вибрации и устанавливается без фундамента на полу цеха, привод узлов давле-

ния и вращающихся элементов - от системы гидравлики мощностью 18, 5 кВт.

Рис.4.11. Принцип работы роторных ножниц и принцип действия системы управле-

ния ножницами.

Приводом вращающегося ножа управляет микропроцессор, связанный со ска-

нирующим устройством. Система сканирования управляет также сбрасывателем

кускового шпона и отходов после их отделения от форматного шпона, который

направляется на автоматическую укладку.

Рис. 4.12. Сдвоенные роторные ножни-

цы ф. Рауте

Дальнейшим усовершенствованием системы являются сдвоенные ножницы

(рис.4.12). Лента шпона подрезным ножом, установленным на лущильном стан-

ке, делится на две части (полосы), которые в сдвоенных роторных электрических

ножницах марки RCET 2900 рубятся отдельно на форматные листы, куски и от-

ходы (рис. 4.10). Особенность ножа заключается в том, что он состоит из двух

частей, которые могут работать отдельно или совместно.

Фирма “Colombo Cremona” (Италия) выпускает ножницы с автоматической

вырезкой дефектных участков. В качестве устройства, определяющего дефекты,

применяется датчик - планка с инфракрасными фотосчетчиками. Ножницы рабо-

тают по программам, включающим в себя обрезку кускового шпона и вырезку

дефектов, деление шпона на листы по заданному размеру, автоматическую руб-

ку на форматные листы. Время реза составляет 0,05 с при скорости движения

ленты шпона от 3,5 до 30 м/мин. Изменена и механика работы ножниц - движе-

ние ножа осуществляется через коленчатый валик от пневмоцилиндра, которым

управляют быстродействующие магнитные вентили. Вместо обрезиненного ро-

лика под ножом находится ролик из синтетического материала.

В устройстве, показанном на рис.4.13, при подходе переднего конца ленты к

измерительному валику включается вращение ножевого барабана и происходит

рубка шпона. Измерительный валик с этого момента начинает отсчитывать дли-

ну листа, который должен быть отрублен от ленты. В нужный момент он дает

команду на срабатывание ножевого ротора. Одновременно отключается элек-

тромагнит ролика 5 и он, опустившись на лист шпона, удаляет его из ножниц

Основное достоинство такой конструкции - её быстродействие (до 800 резов в

минуту при скорости движения ленты до 1,2 м/с).

Пропускная способность ножниц с возвратно - поступательным движением

ножа, м

/ч,

час

.л.рлр

КVК3600

Здесь К

= 0,94 - 0,95); V

- объём одного листа шпона, м

; t

- время цикла рубки

одного лист, t

=2,4 с; К

р.л.

- продолжительность рубки листов в долях от про-

должительности полного цикла получения шпона от одного чурака. (принимает-

ся равной 0,7).

Необходимо, чтобы пропускная способность ножниц была больше, чем про-

изводительность лущильного станка. В противном случае производительность

линии лущения - рубки - укладки шпона принимается равной производительно-

сти ножниц.

Российская компания ТЕХНОЛЕС-М выпустила автоматическую линию руб-

ки и укладки сырого шпона АЛРУ. Первый её экземпляр запущен на заводе

Рис.4.13. Схема ножниц с верхним ротором: 1 -

прижимные ролики, 2 - измерительный валик, 3

- обрезиненный барабан, 4 - ножевой ротор, 5 -

ролик с электромагнитом

«Власть труда» в г. Нижний Ломов Пензенской обл. Производительность линии

ЛУ-17-10 поднялась до 39 куб.м в смену. В линии использованы роторные нож-

ницы оригинальной конструкции и вакуумный стопоукладчик (май 2005).

4.5. Структура лущильного цеха фанерного предприятия

Основу лущильного цеха составляют линии лущения - рубки - укладки шпо-

на. Один из вариантов такой линии показан на рис.4.14 .

Рис. 4.14. Схема полуавтоматической линии ЛУР-3: 1 - продольный конвейер подачи

чураков, 2 - накопитель чураков, 3- центровочно-загрузочное устройство, 4 - лущиль-

ный станок ЛУ-17-10, 5 - поворотный роликовый конвейер, 6 - приемный конвейер, 7 -

ножевая рамка, 8 - конвейер - петлеукладчик, 9- ножницы для рубки шпона, 10 - уклад-

чик шпона, 11 - конвейеры вывоза стоп.

Чураки со склада сырья по цепному конвейеру подаются на распределитель-

ный конвейер и проходят мимо пульта оператора, который принимает решение

о подаче чураков на ту или иную линию. Обычно лучшие по качеству чураки

попадают на первую линию. Сбрасыватель чураков переправляет чурак на на-

копитель, который является буферной зоной, обеспечивающей лущильный ста-

нок бесперебойной работой. Загрузка чураков в станок происходит с помощью

центровочно-загрузочного устройства, например марки ЦЗУ-17, которое совме-

щает ось вращения шпинделей лущильного станка с осью чурака.

В начале цикла лущения лущильный станок выдает шпон-рванину, который

направляется на поперечный ленточный конвейер, соединяющий все лущиль-

ные станки цеха и передающий вторичное сырье на переработку в рубительную

машину. По мере образования ленты в виде кусков они направляются под ноже-

вую рамку и затем падают вниз на конвейер для кускового шпона. Деловой

шпон поступает на транспортер - петлеукладчик, ускоряющая ветвь которого

распрямляет петлю сырого шпона и передает ее в ножницы для рубки шпона.

Форматные листы складываются автоматически в две стопы в зависимости от

качества шпона.

В модернизированных линиях Raute нет отдельных ножниц для кусков. Лента

шпона поступает на пневматические ножницы, откуда форматные листы идут на

стопоукладчик, а неформатный шпон падает вниз и по нижней ветке конвейера

возвращается назад, где рабочий складывает их в специальные стопы или ски-

дывает на конвейер удаления шпона-рванины. Остаток от лущения (карандаш)

падает вниз на транспортер для карандашей, которые выносятся в сторону для

складирования и переработки.

Характерные особенности лущильных линий Raute:

§ Лазерные ЦЗУ-XY высокой точности

§ Лущильные станки с тройными шпинделями

§ Вращающаяся прижимная линейка гидравлического действия

§ Механизм выпрямления шпона

§ Поджимное устройство чурака с цифровым позиционированием

§ Свободно программируемая настройка заднего угла лущильного ножа

§ Гидравлическая или электронная подача ножевого суппорта

§ Автоматика заканчивания оцилиндровки чурака и режущий отсекатель ленты шпона

§ Роторные ножницы рубки шпона

§ Стопоукладчики полноформатных листов и деловых кусков шпона

§ Автоматическое скручивание шпона в рулон

§ Система сбора информации для управлением производст-

вом

На рис. 4.15 дан в масштабе вариант планировки участка подготовки шпона к

лущению и лущильного цеха с тремя линиями лущения - рубки шпона. Шаг ко-

лонн цеха – 6 м.

Рис. 4.15. Вариант планировки участка окорки и разделки сырья и лущильного цеха: 1

- конвейер подачи кряжей, 2 - окорочные станки, 3 - конвейер удаления коры, 4 - круг-

Участок переработки

отходов

Служебные помещения

лопильные станки, , 5 - конвейер для карандашей, 6 - конвейер для шпона - рванины 7 -

поперечный конвейер для карандашей, 8 - конвейер подачи чураков, 9 - накопитель чу-

раков, 10 - ЦЗУ, 11 - лущильный станок, 12 - стопы кускового шпона, 13-

транспортер-петлеукладчик, 14 - ножницы, 15 - шпоноукладчик, 16 - стопы формат-

ного шпона

Возможны и другие варианты организации труда в лущильном цехе, в част-

ности:

а) Установка отдельных ножниц для кускового шпона между линиями луще-

ния.

б) Установка отдельных ножниц в каждой лущильной линии для рубки куско-

вой части ленты шпона.

в) Сброс кусков на поперечный конвейер, соединяющий несколько лущиль-

ных линий, для выноса кусков и их рубки на заданную ширину на отдельном

участке.

г) Использование длинных этажных конвейеров для выделения потока куско-

вого шпона и накопления лент делового шпона. Рубка шпона производится по-

следовательно с каждого этажа. Такая схема используется обычно при перера-

ботке толстого хвойного сырья.

Глава 5. Сушильно - сортировочный цех фанерного

предприятия

5.1. Особенности технологии сушки шпона

Сырой шпон, полученный на лущильном станке должен быть сразу высушен

во избежание биологического заражения древесины и снижения качества

шпона. Влажность шпона определяется наличием связанной (до 30%) и свобод-

ной влаги. Связанная влага находится в стенках клеток и вызывает явления

усушки и разбухания древесины. Свободная влага занимает полости клеток дре-

весины и её удаление не изменяет размеров шпона.

Начальная влажность шпона перед сушкой колеблется в широких пределах и

зависит от породы древесины, времени и способа доставки сырья, его хране-

ния, условий подготовки сырья к лущению и режима лущения. Из-за обжима

шпона его влажность на 10-12% ниже влажности чурака. Ввиду большого раз-

броса начальной влажности необходима подсортировка сырого шпона, напри-

мер по виду доставки, ядрового отдельно от заболонного и т.д.

Конечная влажность шпона W

зависит от вида используемого клея и колеб-

лется от 7 до 12%. Меньшие значения относятся к фенольным связующим низ-

кой концентрации, так как они сильнее увлажняют шпон в момент нанесения

клея. Определяют влажность весовым способом с абсолютной погрешностью

0,25% или электровлагомером с погрешностью 1-2%.

Сушка тонкого листового материала в сравнении с сушкой пиломатериалов

имеет следующие особенности:

- значительно возрастает скорость сушки. Время сушки измеряется в минутах,

так как площадь испарения влаги велика, а толщина шпона мала;

- режим сушки может быть очень жестким - максимальная температура в сы-

ром конце сушилки до 300

С, допускается большой перепад влажности по тол-

щине;

- сушка шпона приводит к его значительному короблению;

- оборудование для сушки шпона, как правило, проходного типа.

Существуют три способа подвода тепла к твердому телу:

- конвективный - тепло передается циркулирующим агентом сушки (воздух

или топочные газы), который является и влагопоглотителем;

- кондуктивный (контактный) - тепло шпону передается при его контакте с по-

верхностью, нагретой до 120 - 180

С. Влага поглощается окружающим возду-

хом;

- радиационный - тепловая энергия распространяется в среде в виде электро-

магнитных колебаний в инфракрасном диапазоне. ИК-лучи прогревают шпон

на 1-2 мм в глубину, причем температура на некоторой глубине выше, чем на

поверхности. Используют излучатели с температурой 130 - 250

С.

Комбинированный способ представляет собой сочетание различных методов.

Практически в каждой сушилке представлены все три способа передачи тепла в

различном соотношении, зависящем от конкретной конструкции оборудования.

5.2. Технология сушки шпона

Наличие свободной и связанной влаги в древесине определяет два периода

сушки шпона. Удаление свободной влаги не вызывает усушки древесины и мо-

жет происходить при более жестких режимах. При влажности ниже 30% в дре-

весине остается только связанная влага, удаление которой требует больших

энергозатрат и влечет за собой явление усушки. (Данная особенность характерна

для всех капилярно - пористых тел. Например, отжимая мокрую тряпку, мы уда-

ляем свободную влагу, находящуюся между ниток, но не можем удалить влагу,

пропитывающую сами нитки).

Как видно из рис.5.1, в диапазоне от W

до 30 %, то есть в период удаления

свободной влаги, процесс идет с постоянной скоростью N %/ мин и график

изменения влажности во времени выражается наклонной прямой. В диапазоне от

30% до W

удаляется связанная влага и процесс выражается экспоненциальной

кривой. Для характеристики скорости сушки в этом случае применяют показа-

тель, называемый коэффициент скорости сушки К

В соответствии с этим время сушки выражается следующей зависимостью,

мин:

цп

кн

цп21

КК

Wln30ln

30W

КК)tt(t













−

=+=

где К

- коэффициент учитывающий породу древесины; для березы -1, для со-

сны и лиственницы в зависимости от температуры агента сушки - 1,2 (до 110

С); 1,0 (110 - 125

С); 0,9 (при температуре 130

С и более); К

- коэффициент,

учитывающий направление циркуляции воздуха. При продольной циркуляции

=1, а при поперечной зависит от температуры:

Средняя температура,

110 120 130 140 180 200

0,76 0,80 0,85 0,87 0,90 0,95

Величины N и К

зависят от параметров процесса сушки, из которых важ-

нейшими являются:

1. Температура агента сушки (Т). Установлено, что наибольшая скорость

сушки наблюдается в первом периоде при температуре не ниже 250

С, а во

втором периоде - при температуре не более 180 - 200

(при сохранении каче-

ства шпона). В расчетах используют среднюю температуру как полусумму тем-

ператур на входе и выходе воздуха из сушилки.

Рис. 5.1. Характер процесса су

шки древеси-

ны: W

-начальная влажность шпона, W

–

конечная влажность шпона, t

- первый пе-

риод сушки,

–

вт

рой период сушки.

2. Направление потока и скорость движения агента сушки (v). Относительно

движения листа шпона в сушилке различают продольную и поперечную цирку-

ляцию агента сушки, а также вариант, называемый “сопловое дутье” ( рис.5.2).

1 2 3

В первом случае скорость циркуляции агента сушки составляет 1-3 м/с, во

втором - 2-4 м/с при более высокой равномерности распределения скоростей по

высоте сушилки. При сопловом дутье воздух падает на шпон по углом 90

со

скоростью 10 - 14 м/с. При этом интенсивно разрушается слой влажного воз-

духа на поверхности шпона и влагоотдача увеличивается. При этом способе

продолжительность сушки сокращается в 2-2,5 раза.

3. Относительная влажность воздуха (ϕ). При температуре свыше 100

оказывает незначительное влияние на продолжительность сушки. Она колеб-

лется в пределах от 1 до 16 %.

4. Толщина шпона (S

). Влияние толщины шпона на продолжительность

сушки может быть выражено зависимостью

τ = a * S

1,3

где а - эмпирический коэффициент.

5. Порода древесины. Фактически на продолжительность сушки оказывает

влияние плотность древесины. Для учета этого фактора вводится коэффициент

поправки на породу, равный отношению базисной плотности данной породы к

базисной плотности березы, принимаемой равной 510 кг/м

Для практических целей значения N в %/мин и K

в мин

-1

определяются по

следующим эмпирическим формулам:

а) для роликовых сушилок с продольной циркуляцией агента сушки

3,1

25,07,1

S300

vaT

N = ;

3,1

2,09,1

S22500

vaT

К = ,

где а=1 при паровом обогреве и а=0,75 при обогреве топочными газами;

б) для роликовых сушилок с поперечной циркуляцией

3,1

4,055,1

S150

N = ;

3,1

3,075,1

S10700

K = ;

в) для роликовых сушилок с сопловым дутьем

3,1

6,02

S10

vT8,4a

N = ;

3,1

8,03,2

S10

vT15a

K = ,

где а

= 1,18 для паровых сушилок и а

= 1,0 для газовых сушилок;

г) для ленточных сушилок

3,1

45,05,1

S200

N = ;

3,1

31,075,1

S16700

K = ;

д) для дыхательных прессов (контактная сушка)

Рис.5. 2. Направления циркуляции агента

сушки относительно направления движения

шпона: 1 - продольное, 2 - поперечное, 3 - с

сопловым дутьем