Федеральное агентство по образованию (Рособразование) 1 страница

Стр 1 из 5Следующая ⇒

Федеральное агентство по образованию (Рособразование)

Архангельский государственный технический университет

Кафедра робототехнических систем, машин и оборудования лесного комплекса

КУРСОВАЯ РАБОТА

По дисциплине

Технология и оборудование лесопромышленных производств

На тему

Проектирование нижнего лесного склада

Архангельск 2009

ИСХОДНЫЕ ДАННЫЕ

Нижний лесной склад с годовым грузооборотом 10 тыс. м³. На склад поступают деревья (ель, сосна) диаметром 14-28 см. Средний объем хлыста Vср = 0, 5 м³.

РЕФЕРАТ

Проект нижнего лесного склада с годовым грузооборотом 10 000 м³.

Ключевые слова: нижний лесной склад, гидравлический дровокольный станок, раскалывание.

Цель работы: разработка технологических решений, механизация процесса раскалывания древесины.

На основании выполненного обзора литературы предложен выносной приводной роликовый транспортер. Выполнены кинематический, прочностной и другие необходимые расчеты.

Предложенное решение позволяет повысить производительность и механизировать работу станка.

ОГЛАВЛЕНИЕ

ВВЕДЕНИЕ

1. ТЕХНОЛОГИЧЕСКАЯ ЧАСТЬ

1. 1 Составление схемы нижнего склада и подбор оборудования для различных его участков

1. 2 Расчет производительности всех участков и определение места установки буферных магазинов

1. 3 Вывод о путях повышения производительности

2. ОБЩАЯ ЧАСТЬ

2. 1 Классификация оборудования

2. 2 Анализ конструкции оборудования

2. 3 Краткие технические характеристики

2. 4 Выводы о достоинствах и недостатках конструкций

3. ВЫБОР И ОБОСНОВАНИЕ ИСХОДНЫХ ДАННЫХ ДЛЯ МОДЕРНИЗАЦИИ МАШИНЫ

3. 1 Патентные исследования

3. 2 Техническое задание на модернизацию

4 КОНСТРУКТИВНАЯ ЧАСТЬ

4. 1 Описание конструкции модернизируемого узла

4. 2 Гидромеханическая и электрическая схема колуна

4. 3 Определение основных параметров роликового транспортера

4. 4 Выбор электродвигателя

4. 5 Кинематический и энергетический расчеты

4. 6 Расчет закрытой зубчатой передачи

4. 7 Расчет цепной передачи с роликовой приводной цепью

4. 8 Конструирование звездочек

4. 9 Расчет валов

4. 10 Подбор подшипников качения

4. 11 Подбор шпонок и проверочный расчет их на смятие

4. 12 Подбор муфты

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННЫХ ИСТОЧНИКОВ

ВВЕДЕНИЕ

Лесозаготовительная промышленность является одной из важнейших индустриальных отраслей народного хозяйства нашей страны.

Производственный процесс лесозаготовительного предприятия состоит из трех основных фаз: лесосечных работ, вывозки леса и работ на нижнем складе.

Генеральным направлением развития лесозаготовительной промышленности СССР явился переход на вывозку хлыстов и деревьев с переносом на нижние склады таких трудоемких операций, как очистка деревьев от сучьев, раскряжевка хлыстов и сортировка круглых лесоматериалов. При такой технологии нижний склад становиться одним из основных производственных подразделений лесозаготовительного предприятия; при этом наиболее рационально используют древесину и отходы, может быть осуществлена комплексная механизация и частичная автоматизация производственных процессов, дающее значительное повышение производительности труда.

Нижние слады лесозаготовительных предприятий характеризуются постоянством рабочих мест, концентрацией производства, единой устойчивой энергетической базой.

Все операции, выполняемых на лесных складах можно разделить на переместительные (выгрузка, сортировка, штабелевка, внутрискладской транспорт, погрузка и др. ) и операции по первичной обработке и частичной переработке заготовленного леса (очистка от сучьев, поперечная и продольная распиловка, окорка, раскалывание, измельчение в щепу и др. )

В течение последних нескольких десятков лет динамика развития производства пиломатериалов претерпела большие изменения. В мировой практике рамное пиление уступило место фрезерному, круглопильному. Лесопильные станки стали оснащаться системами оптимизации и планирования раскраивания бревен на пиломатериалы.

1. ТЕХНОЛОГИЧЕСКАЯ ЧАСТЬ

1. 1 Составление схемы нижнего склада и подбор оборудования для различных его участков

Сущность работы лесного нижнего склада заключается в том, что при поступлении на склад деревьев происходит переработка сырья, погрузка на лесовозный транспорт и отправка потребителю. В последнее время большое распространение получил автомобильный транспорт.

В соответствие с заданием деревья уложены в штабеля непосредственно возле склада. Первой операцией является очистка деревьев от сучьев. Так как годовой грузооборот всего 10 тыс. м³, то для этой операции можно использовать передвижную сучкорезную установку ЛП-33. Рядом с ЛП-33 располагается двухниточный транспортер и погрузочная площадка, с которой хлысты будут поступать на раскряжевку. Для раскряжевки целесообразно использовать однопильную раскряжевочную установку ЛО-15С. ЛО-15С оснащена двухстреловым манипулятором ЛО-13С, с помощью которого хлысты укладываются на приемный транспортер. Хлыст распиливается на сортименты длиной 4м. Далее сортименты поступают в буферный магазин ЛТ-80А. Сортировка сортиментов после раскряжевки происходит посредством сортировочного транспортера ЛТ-182. После раскряжевки часть идет на дрова, часть на необрезные доски и горбыль. К лесопильной раме РК-1А бревна поступают по транспортеру БА-3М. После распиловки, полученные доски и горбыль по роликовому транспортеру сбрасываются в карманы. Затем готовая продукция укладывается в штабеля.

Часть бревен меньшего диаметра из буферного магазина по лесотранспортеру поступают в гидравлический дровокольный станок ЛО-46. Перед поступлением в ЛО-46 бревна распиливаются на поленья длиной 1 м. Полученные дрова по транспортеру поступают в карманы, а затем отправляются потребителю. Другая часть поленьев поступает к рубительной машине МРНП-10-1, где перерабатывается в технологическую щепу. Щепа по скребковому транспортеру ТОЦ -16-5 поступает в скиповый погрузчик ЛВ-175.

Рисунок 1 – Схема лесного нижнего склада

1. 2 Расчет производительности всех участков и определение места установки буферных магазинов

Для того чтобы определить, возможна ли работа склада при данных условиях и при установленном оборудовании необходимо произвести расчет производительности всех участков склада. Полученная производительность должна быть выше заданного грузооборота.

Для определения производительности технологического оборудования используем справочные материалы [2].

Производительность рассчитываем исходя их режима работы: 8-ми часовой рабочий день, 250 рабочих дней в году. Сначала находим сменную производительность установок , а затем годовую .

Производительность ЛП-33А.

(1. 1)

где – время смены, принимаем = 8ч.;

– коэффициент использования рабочего времени, ;

– коэффициент использования оборудования, =0, 85;

– средний объем хлыста, =0, 5 м³;

– время цикла обрезки сучьев.

, (1. 2)

где – время на наклон стрелы и захват и подъем дерева, [3];

– время на протаскивание дерева через сучкорезную головку, = 48, 14 с [3];

– время, затрачиваемое на холостой ход, = 2, 47 с [3];

– время на переезды вдоль штабеля, = 5, 48 с [3];

77, 79 с.

м³.

Тогда,

м³

Производительность однопильной раскряжевочной установки ЛО-15С

, (1. 3)

где – затраты времени на раскряжевку среднего хлыста.

(1. 4)

где – время на подачу хлыста или бревна = 3 с [4];

– время на пиление; – время на продольное перемещение;

– время на удаление отрезка;

– время на команду;

Время цикла раскряжевки хлыста объемом

= 0, 5 м³ = 60 с [5].

м³;

м³.

Производительность сортировочного транспортера ЛТ-182.

, (1. 5)

где – средняя длина хлыста (или кряжа), = 4 м³;

– объем кряжа, =0, 14 м³

м³;

м³.

Производительность буферного магазина бункерного типа ЛТ-80А

Производительность буферного магазина находится по формуле (1. 1). Время цикла определяем по справочной литературе [2], = 2, 5 с.

м³;

м³.

Производительность цепного лесотранспортера БА-3М

Производительность находится аналогично производительности ЛТ-182.

м³;

м³.

Производительность лесопильной рамы РК-1А

, (1. 6)

где – частота вращения вала привода рамы, =215 об/мин [2];

– величина посылки, = 22 мм/об [2];

– длина бревна, = 4 м

м³;

м³.

Производительность станка для продольной распиловки АЦ-3С

Производительность определяется по формуле (1. 3).

, (1. 7)

где – время выполнения одного пропила;

– число пропилов, = 4;

– время включения и выключения механизма надвигания пилы, = 2, 5 с [5];

– время продольной подачи лесоматериала, t = 2 c [4].

, (1. 8)

где – путь надвигания до начала пиления, = 0, 1 м [5];

– путь надвигания в процессе пиления, м;

– скорость надвигания до пиления, = 0, 93 м/с [5];

– средняя скорость пиления в процессе пиления, = 0, 031 м/с[5];

– скорость движения пилы при обратном ходе, = 1, 7 м/с [5].

с.

с;

м³;

м³

Производительность гидравлического дровокольного станка ЛО-46

, (1. 9)

где - время цикла

, (1. 10)

где , – время рабочего и холостого хода

, , (1. 11)

где – скорость при раскалывании, = 0, 35 м/с;

– скорость в обратном направлении = 0, 57 с;

с;

м³;

м³.

Производительность дисковой рубительной машины МРНП-10-1

, (1. 12)

где – угловая скорость ножевого диска, = 62 рад/с [2];

– длина щепы, = 0, 17 м [2];

– ширина измельчаемого материала, принимаем b = d = H = 0, 14 м;

– коэффициент использования рабочего времени, = 0, 80;

– коэффициент загрузки оборудования, = 0, 70;

– коэффициент плотности подаваемого материала, принимаем = 0, 5;

м³.

Производительность скребкового транспортера ТОЦ-16-5

, (1. 13)

где – коэффициент угла наклона транспортера, = 0, 85 [2];

– скорость цепи, = 0, 6 м/с [2];

– объем массы транспортера, перемещаемой одним скребком, = 0, 04 м³ [2];

– расстояние между скребками, = 0, 8 м [2];

– коэффициент разрыхления, = 0, 5 [2],

м³.

Таблица 1 – Результаты расчета производительности оборудования

Наименование оборудования	Годовая производительность, м³
Самоходная сучкорезная установка ЛП-33А
Раскряжевочная установка ЛО-15С
Сортировочный лесотранспортер ЛТ-182
Буферный магазин ЛТ-80А
Цепной лесотранспортер БА-3М
Лесопильная рама РК-1А
Дисковая пила АЦ-3С
Гидравлический дровокольный станок ЛО-46
Дисковая рубительная машина МРНП-10-1
Скребковый транспортер ТОЦ-16-5

Для устранения перебоев в работе поточных линий, происходящих из-за недостаточной надежности составляющих их технологических установок, между последними располагаются буферные магазины, содержащие межоперационные запасы лесоматериалов. Буферный магазин представляет собой устройство, имеющее определенную вместимость, способное принимать заготовки от предыдущей технологической установки и поштучно передавать их последующей. В буферном магазине всегда должно оставаться свободное место для приема заготовок, поступающих от предыдущей установки, а так же должен находится некоторый запас, обеспечивающий работу последующей установки при остановке предыдущей. Необходимость установки буферных магазинов в поточные линии лесных складов обусловлена также специфическими особенностями лесоматериалов, которые существенно отличаются друг от друга по длине, диаметру, весу, форме поперечного сечения, степени кривизны ствола и т. д.

Конструкция буферного магазина должна удовлетворять следующим основным требованиям: достаточная вместимость, исключающая его переполнение или опорожнение в периоды кратковременных остановок; возможность приема и выдачи различных по размерам, форме и качеству заготовок; поштучная выдача заготовок.

Буферные магазины устанавливают: между разгрузочной и сучкорезной (при вывозке деревьев) или раскряжевочной (при вывозке хлыстов) установками; между сучкорезной и раскряжевочной установками; между двумя раскряжевочными установками типа ЛО-15С и продольно сортировочным лесотранспортером; между окорочным станком и разделочной установкой.

Деревья из-за наличия сучьев и кривизны стволов, после выгрузки на приемную эстакаду, располагаются неупорядоченно, часто перекрещиваясь и переплетаясь друг с другом, что существенно затрудняет их поштучную подачу к последующей установке. Поэтому одной из основных функций буферного магазина, расположенного непосредственно за разгрузочной установкой, является разделение пачек деревьев для поштучной подаче к сучкорезной установке. Такие буферные магазины называются разобщителями или разделителями.

1. 3 Выводы о путях повышения производительности

В данной курсовой работе склад по грузообороту является малым, поэтому при укладке продукции в штабель применяется ручной труд. Применение ручного труда снижает производительность, поэтому можно применять колесные погрузчики. Так же повышения производительности можно добиться путем модернизации отдельного оборудования. Например, механизировать и автоматизировать как можно большую часть процессов. Используемый на складе дровокольный станок ЛО-46 можно оснастить транспортером. Этим можно обеспечить автоматическую уборку готовой продукции.

2. ОБЩАЯ ЧАСТЬ

2. 1 Классификация головного оборудования цеха

Низкокачественные круглые лесоматериалы для дальнейшего использования подвергают обработке, т. е. раскряжевке на чурбаки длиной до 1, 25 м, из которых получают колотые дрова, балансы и технологическое сырье.

На раскалывание древесины применяют дровокольные станки. Наибольшее распространение на лесных складах получили цепные и гидравлические колуны.

Раскалывание древесины производится путем внедрения двугранного клина по плоскости волокон. В начале внедрения клин своим лезвием сминает древесину и перерезает стенки волокон, при этом усилие на клине возрастает пропорционально глубине его внедрения. При дальнейшем внедрении клина площадь соприкосновения его граней с древесиной увеличивается, удельное давление падает и смятие прекращается; внутри древесины быстро накапливается потенциальная энергия. При дальнейшем продвижении клина потенциальная энергия и сила раскалывания достигают максимального значения, которое способно разрушить древесину в поперечном направлении, вдоль волокон у лезвия клина появляется опережающая трещина и усилие раскалывания резко падает. Если в отогнутых частях древесины потенциальная энергия обеспечивает распространение щели на всю длину раскалываемого полена, то полено раскалывается до самого конца; если она недостаточна, необходимо продвинуть еще дальше до конца полена. Из рассмотренного видно, что наибольшая сила раскалывания достигает своего максимального значения в начале появления трещины перед клином. Дальнейшее отделение частей полена происходит за счет действия распорных сил на гранях клина. В этом случае увеличение распорных сил может быть обеспечено за счет увеличения угла между щеками клина. Клин имеет два угла. Начальный угол, равный 15…20 град., обеспечивает с наименьшей силой появления трещины, а далее грани клина расходятся под углом 30…50 град., обеспечивающим распорные силы. В результате достигается наименьшее усилие раскалывания при небольшой глубине внедрения клина. При раскалывании поленьев на четыре и более частей конструктивно выполняют расстановку клиньев таким образом, чтобы процесс раскалывания не начинался одновременно всеми клиньями, чем исключается появления максимального усилия на раскалывание. У крестообразного клина горизонтальные ножи несколько сдвинуты назад по отношению к вертикальному и вступают в работу позже, т. е., тогда, когда уже появилась трещина в полене от первого ножа.

Станки для раскалывания древесины делятся на цепные и гидравлические станки. По подвижности клина станки делятся на станки с поступательно-вращательным движением клина и станки с неподвижным клином. В первых из них раскалывающий клин совершает прямолинейное поступательно-возвратное движение, у вторых клин не подвижен, а чурбак на него надвигается штоком гидроцилиндра или упором цепного транспортера.

В станках с поступательно-возвратным движением клин приводится в движение от двигателя кривошипно-шатунным механизмом или от гидроцилиндра. При рабочем ходе клина происходит раскалывание чурбака, а при обратном – подача его под клин и уборка колотых частей. Применяются два типа станков: вертикальные и горизонтальные. У первых клин при рабочем ходе движется сверху вниз чурбак ставиться под него вертикально, что позволяет применять крестообразный или звездчатый клин для раскалывания на четыре и шесть частей. Такие станки применяются для раскалывания дров длиной от 0, 2 м до 0, 5 м. Горизонтальные станки с поступательно-возвратным движением клина применяют для раскалывания круглых чурбаков диаметром до 1 м и длиной до 1, 25 м.

В станках для раскалывания с неподвижным клином надвигание чурбаков на неподвижный клин осуществляется цепным транспортером или с помощью штока гидроцилиндра.

2. 2 Анализ конструкции оборудования

Цепные колуны могут раскалывать поленья диаметром до 0, 6 м и длиной 1, 25 м. Цепной колун КЦ-6 раскалывает поленья на две и четыре части при помощи крестообразного клина. Вертикальный клин неподвижный, горизонтальные ножи подвижны, т. е. могут перемещаться вверх и вниз, занимая положение по центру раскалываемого полена. Такое положение ножей обеспечивается копиром, который при помощи шарнирно-рычажной системы связан с горизонтальными ножами. Копир в зависимости от диаметра полена перемещает ножи в указанное положение. Полено надвигается на клинья специальным упором, шарнирно закрепленным на цепи транспортера. Горизонтальные ножи вступают в работу только при раскалывании полена на четыре части; при раскалывании на две части работает вертикальный клин, а горизонтальные клинья в то время находятся выше полена. Для устойчивого положения полена и его ориентации по отношению к вертикальному клину оно движется в специальном желобе, а лезвие вертикального клина имеет вертикальный уклон верхней части в сторону полена. Величина угла уклона лезвия равна 10…15 град. Такой уклон необходим для того чтобы составляющая силы на лезвии клина при раскалывании действовала на полено вниз, прижимая его к лотку и предотвращая скольжение вверх по клину. Скорость цепи транспортера 0, 55 м/с. Мощность электропривода станка 10 кВт.

12 3 4 5 Следующая ⇒