2. Расчёт продолжительности цикла склеивания и производительности клеильного пресса

Основной технологической операцией производства клеёных материалов является склеивание. Древесину склеивают холодным или горячим способом.

При холодном способе температура склеиваемого пакета постоянна и равна (18…20) °С. Толщина пакета может быть любой, так как она не оказывает влияния на продолжительность склеивания, которая определяется, прежде всего, свойствами применяемого клея.

При горячем способе склеивания температура пакета шпона по истечении определенного времени становится близкой к температуре плит пресса, что ускоряет процесс склеивания. Склеивание шпона горячим способом может производится по несколько пакетов в каждом промежутке пресса или по одному пакету. Число единичных пакетов, загружаемых в один промежуток пресса, зависит от толщины изготавливаемой фанеры.

Склеивание шпона толстыми пакетами позволяет при незначительном удельном весе вспомогательных операций в цикле склеивания обеспечить максимально возможную производительность пресса. Производительность пресса будет зависеть от числа этажей, формата, толщины и вида склеиваемой продукции.

Условия расчётов определены исходными данными к работе в табл. 3.5: вид продукции, её формат и толщина, количество листов в рабочем промежутке пресса, количество этажей пресса.

Вариант задания выбирается по двум последним цифрам зачётной книжки.

Содержание и последовательность расчётов при выполнении контрольной работы:

1. Определение толщины и слойности пакета шпона до склеивания;

2. Выбор режима склеивания;

3. Определение затрат времени на каждую операцию цикла одной запрессовки и общей её продолжительности при заданных условиях работы пресса;

4. Определение производительности клеильного пресса.

Для определения продолжительности склеивания (выдержки под давлением) необходимо определить толщину склеиваемого пакета.

Толщина пакета ^S_п , мм, склеиваемого в одном промежутке пресса, зависит от вида склеиваемой продукции, условий склеивания, породы древесины и может быть определена по формуле (3.14):

Таблица 3.5 Исходные данные для выполнения контрольной работы

Исходные данные
1. Продукция из шпона: а) марка фанеры б) формат в обрезном виде (длина × ширина), мм в) толщина, мм г) количество данной толщины от общего её объёма, % д) марка клея е) порода древесины	ФК 1220×1830 12; 15; 18 50, 25, 25 КФ-О Лиственница
2. Количество прессов	3
3. Характеристика прессового оборудования: а) число рабочих промежутков пресса б) скорость движения загрузочной этажерки, мм/с в) скорость подъёма и опускания стола пресса, мм/с	30 400 100
4. Условия работы: способ склеивания	По одному листу
Изделие Наименование детали или сборочной единицы Материал для изготовления детали или сборочной единицы	Стул столярный Ножка задняя Берёза

S_П1 = (100-12)/(100-9) = 13,2 мм

S_П2 = (100-15)/(100-10) = 16,7 мм

S_П3 = (100-18)/(100-10) = 20 мм

где ^S_ф – заданная толщина готовой продукции, мм (табл. 3.5, п. 1в); y – величина упрессовки пакета шпона, % (табл. 3.6).

Таблица 3.6 Упрессовка пакетов при изготовлении фанеры

Толщина фанеры, мм	Величина упрессовки, %, для фанеры марок
	ФК		ФСФ
	из древесины лиственных пород	из древесины хвойных пород	из древесины лиственных пород	из древесины хвойных пород
3	9…13	–	10…14	–
4	8…11	10…12	9…13	11…14
6,5	8…12	10…12	9…12	11…14
9	8…9	9…11	9…11	10…13
12	8…9	9…11	9…11	10…13
15	9…10	10…12	10…12	12…14
18	9…10	10…12	10…12	12…14
21	9…10	10…12	10…12	13…15
24	8…9	9…11	9…11	13…15
27	8…9	9…11	9…11	12…14
30	8…9	9…11	9…11	12…14

Число пакетов m, загружаемых в один промежуток пресса, зависит от толщины изготавливаемой фанеры, и при высоте промежутков от 65 мм и выше составляет:

Толщина фанеры, мм 3 4 6,5 9 и выше

Число пакетов в промежутке m, не более 4 3 2 1

Слойность пакета определяется исходя из его толщины (до склеивания) и толщины применяемого шпона.

Толщина шпона лиственных пород принимается в пределах 1,15…1,6 мм, хвойных 1,8…3,6 мм с градацией 0,05…0,2 мм.

Цикл работы клеильного пресса складывается из времени, затрачиваемого на ряд операций, и определяется технологией, видом применяемого клея, толщиной склеиваемого пакета, породой древесины, наличием механизмов загрузки и выгрузки, этажностью пресса, организацией работ.

Продолжительность загрузки пакетов τ₁, с, определяется по формуле

(3.15):

τ₁ = 1420/400 = 3,55 с,

где ^l₁ – ход загрузочной этажерки, мм; ^U₁ – скорость движения загрузочной этажерки, мм/с (выбирается из табл. 3.5, п. 3б).

Ход загрузочной этажерки обычно принимается равным наименьшему размеру листа обрезной продукции (табл. 3.5, п. 1б) с припусками на обрезку (75…80 мм), увеличенному на 150…200 мм.

Продолжительность подъёма стола пресса τ2, с, определяется по формуле (3.16):

τ₂₁ = ((75-13,2*1)*30)/100 = 18,54 с,

τ₂₂ = ((75-16,7*1)*30)/100 = 17,5 с,

τ₂₃ = ((75-20*1)*30)/100 = 16,5 с,

где h – высота рабочего промежутка пресса, мм (h = 70...80 мм); ^S_п – толщина пакета шпона, мм; m – число пакетов, загружаемых в один промежуток пресса; n – число рабочих промежутков пресса (табл. 3.5, п. 3а); ^U₂ – скорость подъёма стола пресса, мм/с (табл. 3.5, п. 3в).

Продолжительность создания рабочего давления на пакет τ3 , с, определяется по формуле (3.17):

τ₃ = 0,25*30 = 7,5 с,

где τ_э – время подъёма давления, отнесённое к одному этажу пресса (τ_э = 0,2...0,3 с); n – число рабочих промежутков пресса.

Продолжительность выдержки пакета под давлением τ4 и снижения давления τ5 может быть выбрана из вышеприведенных табл. 3.7, 3.8, 3.9 в зависимости от вида склеиваемой продукции, породы древесины, вида клея, толщины и слойности пакета, принятой температуры плит пресса.

τ₄₁ = 3,3 с, при t = 125

τ₄₂ = 4,2 с, при t = 125

τ₄₃ = 5,6 с, при t = 125

Продолжительность опускания стола пресса τ6, с, определяется по формуле (3.18):

τ₆₁ = ((75-13,2*1)*30)/100 = 18,54 с,

τ₆₂ = ((75-16,7*1)*30)/100 = 17,5 с,

τ₆₃ = ((75-20*1)*30)/100 = 16,5 с,

где ^U₂ – скорость опускания стола пресса, мм/с (табл. 3.5, п. 3в).

Продолжительность выгрузки готовой продукции из пресса τ7 принимается равной τ1.

Продолжительность цикла работы пресса τ, с, определяется по формуле (3.19):

τ₁ = 3,55+18,54+7,5+3,3+60+18,54+3,55 = 114,99 с,

τ₂ = 3,55+17,5+7,5+4,2+60+17,5+3,55 = 113,8 с,

τ₃ = 3,55+16,5+7,5+5,6+60+16,5+3,55 = 113,2 с,

В случае перекрытия во времени операции загрузки пакетов шпона в пресс и выгрузки из него необрезной продукции τ7 должно быть исключено из цикла работы пресса. Цикл работы пресса определяется отдельно для каждого вида и размера продукции.

Производительность пресса A, м³/ч, для фанеры заданных толщин определяется по формуле (3.20):

A₁ = (3,6*(1,22*1,83)*12*30*1*0,95)/114,99 = 23,9 м³/ч,

A₁ = (3,6*(1,22*1,83)*12*30*1*0,95)/113,8 = 30,19 м³/ч,

A₁ = (3,6*(1,22*1,83)*12*30*1*0,95)/113,2 = 36,42 м³/ч,

где ^F₀ – площадь листа обрезной продукции, м², (табл. 3.5, п. 1б); ^S_ф – толщина продукции, мм; n – число рабочих промежутков пресса; m – число пакетов, загружаемых в один промежуток пресса; τ – продолжительность цикла работы пресса, с; K – коэффициент использования рабочего времени (K= 0,95).

Таблица 3.7 Продолжительность склеивания фанеры марки ФК карбамидоформальдегидными клеями

	Продолжительность склеивания пакетов, мин, из шпона
	лиственных пород					хвойных пород
	Слойность пакета
	3 5 7 и более 3 5 7 и более
	Температура склеивания, С
	125…130	115…120	110…115	105…110	115…120		110…115	105…110
9	-	-	5,5	-	-		-	-
10	-	-	6,0	-	5,0		5,1	-
11	-	-	6,5	-	5,3		5,5	-
12	-	-	7,2	-	6,0		6,2	-
13	3,3	-	7,9	-	6,5		6,8	-
14	3,7	7,0	8,5	-	7,0		7,3	-
15	3,9	7,5	9,0	-	7,3		7,7	-
16	4,2	8,0	9,5	-	7,6		8,0	-
17	4,5	8,4	10,0	-	8,0		8,7	12,5
18	4,9	9,0	10,5	-	8,5		9,5	13,0
19	5,3	9,5	12,0	-	9,0		-	13,5
20	5,6	10,0	13,0	-	9,7		-	14,0
22	-	-	-	15,5	-		-	14,5
24	-	-	-	16,5	-		-	15,0
26	-	-	-	17,5	-		-	16,3
28	-	-	-	18,5	-		-	17,8
30	-	-	-	20,0	-		-	18,5
32	-	-	-	21,0	-		-	20,6
34	-	-	-	23,0	-		-	21,5
36	-	-	-	24,0	-		-	22,5

Таблица 3.9 Продолжительность снижения давления при склеивании фанеры марок ФК, ФСФ

Порода древесины шпона	Продолжительность снижения давления, с, при слойности пакета
	3	5	7 и более
Берёза, другие лиственные породы	60	90	120
Сосна, другие хвойные породы	120	180	210

Далее, с учётом заданного процента выпуска продукции данной толщины ^P_i , (табл. 3.5, п. 1г), определяется средняя производительность пресса A_ср , м³/ч, по формуле (3.21):

A_ср = 100/((26,667/23,9)+(33,3/30,19)+(40/36,42)) = 30,14 м³/ч,

где ^A₁, ^A₂, ^A₃ – производительность пресса при изготовлении продукции данной толщины, м³/ч; ^P₁, ^P₂, ^P₃ – процент фанеры данной толщины от общего её количества. P₁ +P₂ +P₃=100 %.

Общее количество выпускаемой фанеры Q , м³/смена, с учётом установленных в цехе прессов, определяется по формуле (3.22):

Q = 8*30,14*3 = 723,38 м³/смена

где N – количество установленных прессов (табл. 3.5, п. 2).

По окончании расчётов студент делает выводы о влиянии обусловленных переменных (толщине продукции, этажности пресса) на производительность пресса.