Список используемых источников

Количество смен работы бревнопильного станка

2.3 Общее время на распиловку 1000 м³ бревен

Среднесменная производительность лесопильного цеха

2.5 Годовая фактическая производительность лесопильного цеха

Заключение

Список используемых источников

 

 

Техническое задание

В соответствии с исходными данными осуществить:

- подбор и расчет поставов;

- определить объемный выход пиломатериалов;

- расчет производственной мощности лесопильного цеха.

 

Исходные данные

Таблица 1. - Спецификация сырья. Пиловочные бревна хвойных пород (сосна, ель) средней длиной 6,0 м

Диаметр брёвен, см
Распределение сырья по диаметрам на1000 м3, %

 

Таблица 2. - Спецификация пиломатериалов. Номинальные размеры длины пиломатериалов устанавливаются для внутреннего рынка и экспорта от 0,1 до 6,0 м с градацией 0,25 м по ГОСТ 24454-80

Сечение досок, мм*мм
75х250	75х200	50х175	32х125	25х100	19х75

 

В качестве головного бревнопильного оборудования принять круглопильный бревнопильный станок для индивидуального раскроя KARA F-2000, с шириной пропила 5,3 мм.

Распиловку бревен произвести брусо-развальным способом.

Расчетный сбег бревна αсб, см/м, принять 1,0 см/м.

Календарный режим работы лесопильного цеха:

- число рабочих дней в году – 250;

- число смен в сутки – 2;

- средняя продолжительность смены – 480 мин.

Обрезка досок является самостоятельной операцией, выполняемой на обрезных станках, в расчет не принимается.

 

 

1. Состав расчета поставов

1.1 Выделяем из спецификации пиломатериалов основные доски, которые определят толщины бруса - доски сечением: 250х75мм, 200х75мм, 150х50мм.

 

1.2 Определяем границы оптимальной толщины бруса, hбр, мм, в зависимости от вершинного диаметра бревна по формуле (1.1)

hбр = (0,6…0,8)d

где: d – вершинный диаметр бревна, мм.

 

d=220 мм, hбр=132-176 мм

d=260 мм, hбр=156-208 мм

d=300 мм, hбр=180-240 мм

d=340 мм, hбр=204-272 мм

d=380 мм, hбр=228-304 мм

 

1.3 Подбор и расчет поставов

1.3.1 Постав первого прохода для d=380 мм

Определяем расстояние до внутренней пласти боковой доски С3, мм по формуле (1.2)

С3=0,5(hбр+убр)+S

где: убр – припуск на усушку, мм;

S – ширина пропила, мм.

 

С3=0,5(250=6,2)+5,3=133,4 мм

 

Определяем расстояние до внутренней пласти боковой доски С2, мм по формуле (1.3)

С2= С3+а2+у2+ S

где: а2 – толщина доски, мм.

 

С2=133,4+32+1+5,3=171,7 мм

 

Определяем расстояние до внешней пласти боковой доски С1, мм по формуле (1.4)

С1= С2+а1+у1

С1=171,7+32+1=204,7 мм

 

Длину боковой укорачиваемой доски lук, м, определяем по формуле (1.5)

lук =L - (dT - d)/αсб

где: L – длина бревна,м;

dT – требуемый диаметр бревна, см;

d - вершинный диаметр бревна, см;

αсб – расчетный сбег бревна,см/м.

 

lук =6-(43-38)/1=1 м

 

1.3.2 Постав второго прохода для d=380 мм

Определяем ширину пропиленной пласти бруса Вбр, мм по формуле (1.6)

Вбр=√ (d² - (hбр+убр)²)

где: d – вершинный диаметр бревна, мм;

hбр - толщина бруса, мм;

убр – припуск на усушку, мм.

 

Вбр=√(380² – (250 +6,2)²) =280,6 мм

 

Определяем количество основных досок в поставе для этого ширину пропиленной пласти бруса Вбр, мм делим на номинальную толщину а, мм доски

280,6/75=3,7 шт.

Определяем критическое расстояние между симметричными пропилами Екр, мм по формуле (1.7)

Екр=nS+mSпр=nS+(m-1) Sпр

где: n – количество основных досок, шт.;

S – фактическая толщина досок (номинальная толщина с припуском на усушку), мм;

m – количество пропилов, ед.;

Sпр – ширина пропила, мм.

 

По графику квадранту определяем количество досок - для дальнейшего расчета принимаем 4 – доски.

 

Определяем расстояние до внутренней пласти боковой доски С3, мм по формуле (1.8)

С3=0,5S+n(a+y)+mS

где: S – ширина пропила, мм;

n – количество досок, шт.;

у – припуск на усушку, мм;

а – толщина доски, мм;

m – количество пропилов, ед.

 

С3=0,5х5,3+3х77,3+5,3х2=167,9 мм

С2=325,1+19+0,6+5,3=192,8 мм

С1=192,8+19+0,6=212,4 мм

 

Определяем длину боковой укорачиваемой доски lук, м

Lук2 =6-(39-38)/1=5 м

 

Lук1 =6-(43-38)/1=1 м

1.4 На основании полученных данных заполняем ведомость поставов.

Объем досок, м³ определяем как произведение их номинальных размеров (ДхШхТ). Объем круглых лесоматериалов определяем по ГОСТ 2708-75.

 

Таблица 3. - Ведомость расчета поставов (d=38см, L=6м, q=0,82м³)

Номинальная толщина доски, мм	Число досок в поставе, шт.	Расход древесины на одну доску, мм	Расстояние от оси бревна до наружной пласти доски, мм	Ширина доски, мм	Длина доски, м	Объем досок, м3
расчетная	стандартная	из одного бревна	Общий
Первый проход: 32-32-250-32-32
	-	256,2	128,1	-	-	-	-	-
			166,2	127,4			0,0480
			204,7	127,4			0,0080
Второй проход:19-19-75-75-75-75-19-19
		77,3		256,2			0,2250
		77,3	162,6	256,2			0,2250
		19,6	187,5	77,3			0,0140
		19,6	212,4	77,3			0,0028
Итого:	0,5228

 

Расчетные данные остальных диаметров согласно спецификации сырья представлены в виде таблиц (4,5,6,7) ведомостей расчета поставов.

 

Таблица 4. - Ведомость расчета поставов (d=34см, L=6м, q=0,66м³)

Номинальная толщина доски, мм	Число досок в поставе, шт.	Расход древесины на одну доску, мм	Расстояние от оси бревна до наружной пласти доски, мм	Ширина доски, мм	Длина доски, м	Объем досок, м3
расчетная	стандартная	из одного бревна	Общий
Первый проход: 19-25-250-25-19
	-	256,2	128,1	-	-	-	-
		25,8	159,2	102,8			0,0300
		19,6	189,4	77,3			0,0028
Второй проход: 19-32-75-75-75-32-19
		77,3	38,7	256,2			0,1125
		77,3	121,3	256,2			0,2250
			159,6	127,4			0,0480
		19,6	184,5	77,3			0,0056
Итого:	0,4239

 

 

Таблица 5. - Ведомость расчета поставов (d=30см, L=6м, q=0,52м³)

Номинальная толщина доски, мм	Число досок в поставе, шт.	Расход древесины на одну доску, мм	Расстояние от оси бревна до наружной пласти доски, мм	Ширина доски, мм	Длина доски, м	Объем досок, м3
расчетная	стандартная	из одного бревна	Общий
Первый проход: 19-32-200-32-19
	-	204,9	102,5	-	-	-	-
			140,8	127,4			0,0480
		19,6	165,7	77,3			0,0056
Второй проход: 19-19-75-75-75-19-19
		77,3	38,7	204,9			0,0900
		77,3	121,3	204,9			0,1800
		19,6	146,2	77,3			0,0168
		19,6	171,1	77,3			0,0028
Итого:	0,3432

 

 

Таблица 6. - Ведомость расчета поставов (d=26см, L=6м, q=0,39м³)

Номинальная толщина доски, мм	Число досок в поставе, шт.	Расход древесины на одну доску, мм	Расстояние от оси бревна до наружной пласти доски, мм	Ширина доски, мм	Длина доски, м	Объем досок, м3
расчетная	стандартная	из одного бревна	Общий
Первый проход: 19-19-200-19-19
	-	204,9	102,5	-	-	-	-
		19,6	127,4	77,3			0,0142
		19,6	152,3	77,3			0,0028
Второй проход: 25-25-75-75-25-25
		77,3		204,9			0,1800
		25,8	111,1	102,8			0,0300
		25,8	142,2	102,8			0,0100
Итого:	0,2370

 

Таблица 7. - Ведомость расчета поставов (d=22см, L=6м, q=0,28м³)

Номинальная толщина доски, мм	Число досок в поставе, шт.	Расход древесины на одну доску, мм	Расстояние от оси бревна до наружной пласти доски, мм	Ширина доски, мм	Длина доски, м	Объем досок, м3
расчетная	стандартная	из одного бревна	Общий
Первый проход: 19-175-19
	-	174,4	89,7	-	-	-	-
		19,6	114,6	77,3			0,0112
Второй проход: 19-32-50-50-32-19
		51,4	54,1	174,4			0,1050
		19,6	92,5	77,3			0,0168
		19,6	117,4	77,3			0,0084
Итого:	0,1414

 

1.5 Определяем объемный выход пиломатериалов О.В.,%, для каждого диаметра согласно спецификации сырья, по формуле (1.9)

О.В.=(А/q)100%

где: А – суммарный объем пиломатериалов, выпиленных из бревна на первом и втором проходах, м³;

q – объем бревна, м³.

 

Объемный выход пиломатериалов О.В.,%, для каждого диаметра согласно спецификации сырья составит:

d=220 мм, О.В.=50%

d=260 мм, О.В.=60,7%

d=300 мм, О.В.=66%

d=340 мм, О.В.=64%

d=380 мм, О.В.=63%

 

2. Расчет производственной мощности лесопильного цеха.

 

Расчет производственной мощности лесопильного цеха является первым и основным этапом расчета производственного потока лесопильного завода.

2.1 определяем фактическую производительность бревнопильного станка Q_j, м³ бревен в смену, при распиловке бревен каждого диаметра заданного в спецификации сырья, по формуле (2.1)

 

Q_j = Q_п^. K_м^. K_N^. K_т.и.^. T_с^. q_i

где: Q_п – пропускная способность станка, штук бревен в мин.;

K_м – коэффициент использования машинного времени;

K_N – коэффициент, характеризующий скрытые потери производительности (снижение расчетной величины скорости распиловки бревен в следствии падения напряжения на зажимах нагрузки; распиловка припусков по длине бревна; минимальные межторцовые разрывы, возникающие в процессе эксплуатации);

K_т.и – коэффициент технического использования бревнопильного станка;

T_с – продолжительность смены в мин;

q_i – объем бревна соответствующего диаметра.

 

Q_j22 =0,9 х 0,29 х 0.96 х 0,84 х 480 х 0,28=28,2 м³

Q_j26 =0,7 х 0,3 х 0.96 х 0,84 х 480 х 0,39=31,7 м³

Q_j30=0,65 х 0,33 х 0.96 х 0,84 х 480 х 0,52=43,1 м³

Q_j34 =0,63 х 0,34 х 0.96 х 0,84 х 480 х 0,66=54,7 м³

Q_j38 =0,57 х 0,4 х 0.96 х 0,84 х 480 х 0,82=72,3 м³

 

Пропускная способность однопильного круглопильного станка для индивидуального раскроя брёвен Qп, штук брёвен в минуту, определяется по формуле (2.2)

Qп=U_i /(lср^. z_i)

где: U_i – расчётная величина скорости подачи, м/мин;

l_ср – средняя длина брёвен (без учёта припуска по длине, который учитывается коэффициентом K_N), м;

z_i – количество резов в бревне при его индивидуальном раскрое на однопильном станке, шт.

Q_п22= 61/(6 х11)=0,9 шт.

Q_п26= 58/(6 х13)=0,7 шт.

Q_п30= 55/(6 х14)=0,65 шт.

Q_п34= 53/(6 х14)=0,63 шт.

Q_п38= 51/(6 х15)=0,57 шт.

 

Скорость подачи брёвен при распиловке на бревнопильном станке KARA изменяется в диапазоне от 50 до 70 м/мин в зависимости от диаметра распиливаемых брёвен. Примерная скорость подачи определяется по следующей системе формул (2.3)

(G_о/ d_min)+ G₁= U_max

(G_о/ d_max)+ G₁= U_min

 

где: d_min, d_max – соответственно, наименьший и наибольший диаметры брёвен в спецификации сырья, см;

U_max, U_min – соответственно, максимальная и минимальная скорости подачи брёвен соответствующих диаметров, м/мин;

G_о, G₁ – коэффициенты аппроксимации.

 

u_i=(518/22)+38 – скорость подачи для диапазона диаметров от 16-42 см.

Полученные в результате решения системы (2.3) коэффициенты аппроксимации подставляются в формулу (2.4), по которой определяется скорость подачи при распиловке брёвен соответствующего диаметра U_i, м/мин.

U_i =(G_о/ d_i)+ G₁

где: d_i – диаметр бревна, для которого определяется скорость подачи, см.

U_i22 =(518/22)+38=61 м/мин

U_i26 =(518/26)+38=58 м/мин

U_i30=(518/30)+38=55 м/мин

U_i34=(518/34)+38=53 м/мин

U_i38=(518/38)+38=51 м/мин

 

Коэффициент использования машинного времени однопильного бревнопильного станка для индивидуального раскроя брёвен K_м определяется по формуле (2.5)

К_м=(t_р z_i)/(t_р z_i+(t₁+П ^. t₂ + z_i(t₃ + t₄) + t₅)К_в)

где t_р – время одного реза в бревне, с, которое определяется по формуле (2.6)

t_р=(60l_ср)/U_i

t₁ - время на навалку, установку и закрепление бревна на подающем столе, равное 20,6 с;

П – количество поворотов при распиловке бревна на станках KARA, равное двум поворотам;

t₂ – время на поворот бревна (бруса), равное 13,9 с;

t₃ – время на установку размера и подачу бревна к пиле, равное 5,4 с;

t₄ – время на откатку подающего стола, с, которое определяется по формуле (2.7)

t₄=(60l_ср)/U_в

где: U_в скорость возврата (откатки) подающего стола, принимается равной 130 м/мин;

t₅ - время на сброс оставшейся части бревна (бруса) в конце цикла их обработки, равное 5,0 с;

K_в коэффициент, учитывающий инерционность механизмов подающего стола, равный 1,1.

Коэффициент K_N принимается равным 0,96.

Коэффициент технического использования бревнопильного станка K т.и определяется по формуле (2.8)

К_т.и.=1-(Е^t_пл.пр.+ Е^t_сп.пр)/(T_с-Е^t₃)

где: Еt _пл.пр - планируемые простои (время на смену инструмента, подналадку механизмов и т. д., а также на отдых и личные надобности рабочих, станочников и операторов) всего оборудования лесопильного цеха, равное 25 мин;

Еt_сл.пр - случайные простои бревнопильного станка из-за отказов оборудования (время на обнаружение и устранение их причин), равное 48 мин (при уровне безотказной работы У_б.р= 0,95);

T_с – продолжительность смены, мин;

Еt_з - организационные простои, потери времени из-за подачи сырья или других причин, связанных с загрузкой оборудования лесопильного цеха, равные 24 мин.

t_р22=(60х6)/61=5,9 с

t_р26=(60х6)/58=6,2 с

t_р30=(60х6)/55=6,5 с

t_р34=(60х6)/53=6,7 с

t_р38=(60х6)/51=7 с

t₄=(60х6)/130=2,7 с

К_т.и.=1-(25+48)/(480-24)=0,84

К_м22=(5,9х11)/(5,9х11+(20,6+2х13,9+11(5,4 + 2,7) + 5)х1,1)=0,29

К_м26=(6,2х13)/(6,2х13+(20,6+2х13,9+13(5,4 + 2,7) + 5)х1,1)=0,3

К_м30=(6,5х14)/(6,5х14+(20,6+2х13,9+14(5,4 + 2,7) + 5)х1,1)=0,33

К_м34=(6,7х14)/(6,7х14+(20,6+2х13,9+14(5,4 + 2,7) + 5)х1,1)=0,34

К_м38=(7х15)/(7х15+(20,6+2х13,9+15(5,4 + 2,7) + 5)х1,1)=0,4

 

2.2 Определяется количество смен работы бревнопильной линии (станка) в однопоточном цехе, необходимое для распиловки брёвен каждого диаметра с учётом процентного соотношения их объёмов в спецификации сырья n_смi, смен, по формуле (2.9)

n_смi= ЕV_брi/Q_j

где ЕV_брi объём брёвен каждого диаметра в соответствии с их процентным содержанием в условной партии брёвен объёмом 1000 м³ по спецификации сырья, м³.

 

n_смi22=300/28,2=10,6 смен

n_смi26=350/31,7=11 смен

n_смi30=150/43,1=3,5 смен

n_смi34=150/54,7=2,7 смен

n_смi38=50/72,3=0,7 смен

 

2.3 Определяется общее время, которое необходимо затратить на распиловку 1000 м³ брёвен всех диаметров с учётом процентного соотношения их объёмов, равное сумме всех смен n_смi, необходимых для распиловки брёвен каждого диаметра.

2.4 В однопоточном цехе Еn_смi=Еn_см^лц и тогда среднесменная производительность лесопильного цеха Q^лц_ср определяется по формуле (2.10)

 

Q^лц_ср=1000/ Еn_см^лц

 

где: 1000 – условный объём, на который рассчитывается производительность цеха по распилу сырья, м3;

Еn_см^лц - количество смен работы однопоточного лесопильного цеха, необходимое для распиловки 1000 м 3 брёвен всех заданных к распиловке размеров их диаметров с учётом процентного соотношения их объёмов.

Q^лц_ср=1000/28,5=35 м3/смен.

 

Результаты расчётов для каждого диаметра брёвен сводятся в таблицу.

 

Таблица 8. - Расчёт производительности однопоточного лесопильного цеха

di, см	qi, м3	EVбрi, м3	Ui, м/мин	zi, шт.	Qп, шт./мин	Kм	Qj, м3 в смену	nсмi, смен
	0,280				0,9	0,29	28,2	10,6
	0,390				0,7	0,3	31,7
	0,520				0,65	0,33	43,1	3,5
	0,660				0,63	0,34	54,7	2,7
	0,820				0,57	0,4	72,3	0,7
Итого	-	Е=1000	-	-	-	-	-	Enсмi 28,5

 

2.5 Годовая фактическая производительность лесопильного цеха Q_ф, м3 бревен в год определяется по формуле (2.11)

Q_ф= Q_ср^лц.Т_г^. К_з^. К_г

 

где: Т_г – годовой фонд времени, смен;

K_з – поправочный коэффициент на среднегодовые условия работы лесопильного цеха K_з=0,95;

К_г - коэффициент загрузки цеха (ввиду того, что конкретное географическое расположение предприятия не задаётся, при расчётах коэффициент K_г принимается равным 0,93).

Q_ф=35 х 250 х 2 х 0,95 х 0,93=15461 м³

 

Заключение

В соответствии с исходными данными, осуществлен подбор и расчет поставов. Минимальный объемный выход пиломатериалов составил 50%, а максимальный 66%.

Произведен расчет производственной мощности лесопильного цеха, из которого следует, что при данных спецификациях исходного сырья и пиломатериалов, использовании в качестве головного бревнопильного оборудования круглопильного бревнопильного станка для индивидуального раскроя KARA F-2000, с шириной пропила 5,3 мм., распиловки бревен брусо-развальным способом, без выполнения обрезки досок на головном оборудовании, календарным режимом работы лесопильного цеха в 250 рабочих дней в году, числом смен в сутки равным двум, средней продолжительностью смены – 480 мин. Годовая фактическая производительность лесопильного цеха приблизительно составит Q_ф=15461 м³ бревен в год.

 

Список используемых источников