Выбор формы организации технологических процессов

Выбор формы технологических процессов - центральный вопрос их проектирования и реконст­рукции, который должен производиться в соответствии с основной положениями «Инструкции о соста­ва, порядке разработки, согласования и утверждения проектно-сметной документации на строительство предприятий, зданий и сооружений. СН и П 1.02.01 - 85.

Лесные склады должны проектироваться с использованием типовых проектовотдельных тех­нологических участков, цехов и предприятий. Выбор типового проекта поточных технологических ли­ний для производства круглых лесоматериалов производится с учетом природно-производственных ус­ловий лесозаготовительного предприятия, объемов и вида поступающего сырья, сортиментного плана, номенклатуры выпускаемой продукции, режима работ и вида лесовозного транспорта и транспорта об­щего назначения.

Относительно проведенных ранее расчетов и анализов получили следующие результаты. Лесной склад относится к группе складов на базе технологий 1 НС (установки для поштучной обработки с про­дольным перемещением). Технологический процесс склада следующий (Лист 1 графической части).

Доставка деревьев осуществляется по авто дороге (1). Выгрузка производится одним консольно­козловым краном ККЛ-12,5 (3), как с укладкой в резерв(2) так при подачи в обработку на эстакаду (4). На эстакаде установлен поперечны транспортер, при помощи которого производится растаскивание пачки. Штабеля (2) запаса размещаются по пролетом крана и под консолями, что сокрощает длину фронта запаса. С эстакады пачки хлыстов поштучно подаются на раскряжевку к установке с продоль­ным перемещением ЛО-15С (5) оборудованной дополнительным пильным блоком (19) для разделки вершинной части хлыстов. После раскряжевки сортименты получаемые из комлевой части хлыста при помощи поперечного транспортера подаются на сортировочный транспортер с лесонакопителями ЛТ-86 (7). Здесь сортируются лесоматериалы отгружаемые со склада в круглом виде и укладываются в штабе­ля (18). На их штабелевке и отгрузке работает один консольно-козловых крана ККС-10 (17). Пиловоч­ные бревна сразу после раскряжевки направляются в комбинированный цех (8). Готовая продукция в виде пиломатериалов выносится из цеха и укладывается в штабеля (15) у фронта отгрузки. Отходы ле­сопиления выносятся из цеха транспортером и укладываются в кучи.

Для производства рудстойки спроектирован комплексный цех (21). Готовая продукция из цеха выносится при помощи мобильных средств и с эстакады (22) отгружается.

Пиломатериалы (9) укладывается у цеха и башенным краном КБ-572 (10) перегружается на под­вижной автомобильный состав, который подходит на погрузку по автодороге.

Особенностью данной технологии является использование установки ЛО-15С с дополнительным пильным блоком и системы транспортеров, благодаря которым в цеха могут поступать сортименты, вы­пиленные из любой зоны хлыста. Для связи потоков предусмотрены перекладные брусья и люки (6).Так, например, в цех рудстойки может поступать кряж из вершинной части хлыста и может посту­пать дровенное сырье выпиленное из комлевой части.

Производство балансов и рудстойки организовано в комплексном цехе по переработке низкока­чественной древесины рис 2.

 

Расчеты по определению расходов вспомогательного оборудования и инструментов сводят в табл. 7. В эту таблицу включают оборудование и инструменты, изнашивающиеся быстрее, чем за один год. Нормы расхода вспомогательного оборудования, инструментов и технических материалов опреде­ляют по нормативно-справочной литературе [1].

Результаты расчета расхода вспомогательного оборудования и инструментов

Таблица 7

эументов
Наименование оборудования и инструментов	Объем производ­ства, тыс mj	Нормы расхода	Расход вспом. обо- руд. и инструментов в год
Побъемно-транспортное оборудование
Грузовой канат
Тяговый канат		6,2
Канат грейфера		1,5
Разборные тяговые цепи	57,54	0,002	0,11508
Лесообрабатывающее оборудование
Круглые пилы для поперечной распиловки		1,5
Абразивные круги для их заточки		0,4
Рамные пилы	9,72		48,6
Абразивные круги для их заточки	9,72		48,6
Ножи рубительных машин	25,32		151,92
Коросниматели роторных окорочных станков	91,2		182,4

8. Определение эффективного типа грузозахватного устройства башенного крана на шта­белевке лесоматериалов.

Разработка математической модели по определению эффективного типа грузозахватного устройства башенного крана.

 

Операция штабелевка лесоматериалов тесно связана с сортировкой. На штабелевке используется башенный кран КБ-572, грузозахватным органом которого являются стропы.

В качестве критерия эффективности принимаем энергозатраты для штабелевки всей древесины в течение смены. Принимаем размеры штабелей соответствующие нормам по хранению круглых лесома­териалов, которые составляют: высота штабеля - 6...8 м, ширина штабеля - 3...5 м, длина штабеля - 20...22 м.

Алгоритм решения задачи:

1. Составляется сортиментный состав на основе данных таблицы.

2. Определяется вместимость каждого лесонакопителя

 

 

где В и Н - ширина и высота лесонакопителя, м; В =2 м; Н = 1,5 м;

- длина г-го лесонакопителя, м; 3 и 4 м;

-коэффициент полнодревесности сортиментов в i-ом лесонакопителе, 0,68;

3. Рассчитывается время заполнения каждого лесонакопителя

 

 

где T_CM - продолжительность рабочей смены, ч; 7 часов;

φ - коэффициент использования времени рабочей смены, принимается в пределах 0,85.. .0,90;

-средний сменный выход г-го сортимента, м³; из табл. 3.2.

 

4. Определяется интенсивность потока заполнения каждого лесонакопителя

 

 

Если интенсивность потока i-го сортимента умножить на продолжительность смены с учетом ко­эффициента использования рабочего времени, то получим количество пачек за смену .

 

5. Принимаем размещение лесонакопителей на сортировочном транспортере.

Для дальнейших расчетов принимаем два варианта размещения лесонакопителей относительно проведенных ранее расчетов - первый и третий.

 

6. Вычисляется продолжительность выполнения каждого из элементов операций

 

 

где S_k - расстояние перемещения при выполнении отдельных элементов операций, м: (схема работы крана)

¾ при подъеме, опускании груза S_k = h_k (высота подъема - 7,25 м; высота опускания груза - 4,75 м)

¾ при перемещении тележкиS_k = =12,5 м

¾ при перемещении крана S_k = L_KP (определяется с план-графика)

¾ при повороте стрелы крана - скорость выполнении отдельных элементов операций, м/с;

¾ подъема и опускания - 0,38 м/с

¾ перемещения тележки - 0,42 м/с

¾ перемещения крана - 0,33 м/с

- угол поворота стрелы в горизонтальной плоскости, гард;

- угловая скорость поворота стрелы, рад/с - 0,6 рад/с

Высота подъема пачки из лесонакопителя должна соответствовать средней высоте штабеля плюс запас 1...2 м. Значение величины перемещения L_KP и L_m определяются по размерам на техноло­гической схеме рис.2.

Продолжительность перемещения i-ой пачки в штабель, расположенный против лесонакопителя (без перемещения крана), можно определить как

 

 

7. Определяются затраты мощности на выполнение каждого элемента операции

 

 

где Р_к - усилие затрачиваемое, приводом на выполнение элементов операций, кН м;

𝜼- КПД привода;

К - общее число элементов в операции штабелевка.

 

Операция штабелевка круглых лесоматериалов состоит из следующих элементов: захват, подъ­ем, перемещение в пролете крана, опускание.

Усилие на подъем или опускание пачки можно определить по формуле

 

 

где - сила тяжести пачки лесоматериалов, кН; - 56,4 кН

- сила тяжести подвижной части полиспаста с захватными и прицепными органами, кН;

¾ стропы 0,03

¾ радиальный грейфер ВМГ-1 ОМ - 18,62 кН

¾ торцовый грейфер ГТБ-1М - 27,4 кН

m и 𝜼 - коэффициенты кратности и полезного действия канатно-блочной системы; m =4; 𝜼 = 0,9 n - число блоков, огибаемых грузоподъемным канатом и вращающихся при подъеме, n = 2.Усилие на перемещение тележки с грузом определяется по формуле

 

 

где μ - коэффициент трения скольжения в опорах катков тележки, принимается равным 0,1.. .0,15;

d - диаметр осей катков, м; диаметр осей 0,05 м;

f - коэффициент трения качения по монорельсу; f = 0,00001 м ;

D - диаметр колес ходовой тележки, м; D=0,52 м

 

Мощность, необходимая для перемещения крана вдоль штабелей круглых лесоматериалов опре­деляется по формуле

 

 

где Q_K - сила тяжести крана вместе с грузозахватным устройством, кН;

Dиd - диаметр ходовых колес и осей тележки крана, м; 0,93 и 0,15 м;

𝛈- КПД передач вращающего момента от электродвигателя к ходовым колесам;

- скорость перемещения крана, м/с.

 

 

где Q_KP - сила тяжести крана, кН; Q_KP =392 кН

Q_гу - сила тяжести грузозахватного устройства, кН

 

8. Определяются энергозатраты, необходимые для штабелевки всей древесины в течение смены.

 

 

где - количество пачек лесоматериалов перемещаемых за смену, шт.

 

9. Определить производительность крана на штабелевке круглых лесоматериалов.

 

 

где K_с - коэффициент совмещения операций, принимается 0,7.. .0,8;

- средневзвешенный объем пачки круглых лесоматериалов, 6,1 m^j;

Т_ц - продолжительность цикла обработки пачки, складывается из продолжительности выполне­ния рабочих приемов рассмотренных ранее.

 

10. Определить удельные энергозатраты в течении одной смены

 

 

где m - количество рабочих на штабелевке; при работе со стропами - 5 человек; при работе с ради­альным грейфером - 2 человека; при работе с торцовым грейфером - 2.. .3 человека.

Таким образом, разработана математическая модель процесса штабелевки лесоматериалов. Далее для башенного крана оснащенного тремя типами грузозахватных устройств - строп, радиального (ВМГ- ЮМ) и торцового (ГТБ-1М) грейферов необходимо провести расчет энергозатрат. Тип ГУ у которого энергозатраты будут наименьшие будет считаться наиболее эффективным.

 

Определение оптимального типа грузозахватного устройства.

 

На основе разработанной модели проведем расчет для месячного объемаработ, а данные зане­сем в таблицу 8. Для определения составляющих связанных с перемещением крана составим план гра­фики его работы для двух вариантов размещения лесонакопителей.

 

Количественные значения, характеризующие процесс штабелевки круглых лесоматериалов

Таблица 8

Группы сортиментов	Г одовой объем, mj	Смен­ ный объем, м3	Вмести­мость ле­сонакопи­теля, mj	Время за­полнения, час	Интенсив­ность за­полнения, пач/час	Количест­во пачек
	1.	CL II ОО	.26 cm		4,9	6,0	5,1	0,19	0,8
	2.	d=26.	.40 cm		19,8	6,0	1,32	0,77	3,2
	3.	d=40.	.68 cm		14,9	6,0	1,75	0,59	2,5
	4.	d=18.	.32 cm		3,5	6,1	7,2	0,14	0,6
	5.	d=32.	.44 cm		12,9	6,1	1,9	0,53	2,2
	6.	d=44.	.60 cm		7,5	6,1	3,4	0,29	1,2
	7.	CL II OO	.26 cm		2,9	6,0	8,6	0,12	0,5
	8.	d=28.	.32 cm		8,8	6,0	2,8	0,36	1,5
	9.	d=32.	.50 cm		4,2	6,0		0,17	0,7

Продолжение табл. 8

 

 

Время выполнения элементов операции, с	Затраты мощности на выполнение элементов операций, кВт
Подъем	Опус­ кание	Пере­ меще­ ние тележ­ ки	Перемещение крана(сум­марное вре­мя)	Подъем опускание	Пе	ремещение тележки
Стро пы	Ради­ альный грей­ фер	Торцо­ вый грей- фер	Стро пы	Радиаль­ный грей­фер	Торцо­вый грей- фер
По 1 вари­анту	По 3 вари­анту
19,1	12,5	29,7			7,1	9,1	10,4	0,35	0,45	0,50
19,1	12,5	29,7			7,1	9,1	10,4	0,35	0,45	0,50
19,1	12,5	29,7	48,5		7,1	9,1	10,4	0,35	0,45	0,50
20,3	12,5	29,7			7,2	9,25	10,55	0,37	0,46	0,51
20,3	12,5	29,7			7,2	9,25	10,55	0,37	0,46	0,51
20,3	12,5	29,7			7,2	9,25	10,55	0,37	0,46	0,51
19,1	12,5	29,7			7,1	9,1	10,4	0,35	0,45	0,50
19,1	12,5	29,7			7,1	9,1	10,4	0,35	0,45	0.50
19,1	12,5	29,7			7,1	9,1	10,4	0,35	0,45 1	0.50
ИТОГО	960,5

Продолжение табл.8

 

Затраты мощности на выполнение элементов операций, кВт	Энергозатраты в течении смены, кВт с
Пе	эемещение к	рана	Стропы	Радиальный грей­фер	Торцовый грейфер
Стропы	Радиаль­ный грей­фер	Торцовый грейфер
1 вариант	3 вари­ант	1 вариант	3 вари­ант	1 вариант	3 вари­ант
4,17	4,4	4,6	1413,8	441,8	1534,4	509,2	1600,2	528,4
4,17	4,4	4,6			1495,6	1117,2		1260,2
4,17	4,4	4,6	789,2	914,5		1126,5	1082,1
4,17	4,4	4,6	502,7	857,2	564,2	938,2	607,6	998,6
4,17	4,4	4,6		1056,7		1238,6
4,17	4,4	4,6	580,6		679,6	912,8
4,17	4,4	4,6	359,3		405,7
4,17	4,4	4,6				658,3		731,5
4,17	4,4	4,6	681,5	360,4	756.3	417,5	810,8	456,6
ИТОГО	7155,1	6178,6	8263,8	7262,3	8996,7	7949,3
Удельные энргозатраты	235,4	199,3	102,1	86,5	105,2	90,8

На рисунке 3 приведена типовая схема комбинированного цеха, на которой приняты следующие обозначения.: 1 - сборный поперечный лесотранспортер для пиломатериалов; 2 — навесной роликовый конвейер; 5 — обрезной станок Ц2Д-7А; 4 — лесопильная рама Р63-4А (второго ряда); 5 -лесопильная рама Р63-4А (первого ряда); 6 — лесотранспортер для уборки отходов; 7 — подающие лесотранспорте- ры; 8, 9 — окорочный станок ОК-63-2; 10 лесопильная рама РК.-63-2; 11 — рама тарная РТ-40; 12 — торцовочный станок ЦКБ-40; 13 — поперечные лесотранспортеры; 14 ленточный конвейер; 15 руби- тельная машина; 16 — пневмотранспортная установка; 17 — сортировка щепы; 18 — лесотранспортер для выноса тарной дощечки

Таким образом, на основе проведенных расчетов выбраны типовые схемы цехов по переработке и разработана общая технологическая схема лесного склада.