CC BY
17
3. ТЕХНОЛОГИ! ТА УСТАТКУВАННЯ Л1СОВИРОБНИЧОГО КОМПЛЕКСУ
УДК 674.093.26 Проф. П.А. Бехта, д-р техн. наук; доц. Р.О. Козак,
канд. техн. наук; асист. Г.€. Ортинська - НЛТУ Украти, м. nbsis
ОПТИМВАЦШНА МОДЕЛЬ ПРОЦЕСУ ВИГОТОВЛЕННЯ ФАНЕРИ З ВИКОРИСТАННЯМ ШПОНУ П1ДВИЩЕНО1
ВОЛОГОСТ1
Розроблено оптимiзацiйну модель процесу виготовлення фанери з використан-ням шпону тдвищено! вологосп (15-25 %). Отримано оптимальний режим скле-ювання шпону тдвищено! вологостi, застосування якого дае змогу досягнути максимально! економiчноi ефективностi за дотримання мщносп фанери на сколювання ви-могам стандарту.
Ключов1 слова: фанера, шпон тдвищено! вологостi, оптимiзацiйна модель
Технолопчний процес виготовлення фанери характеризуеться значни-ми енергозатратами на сушшня (майже 60 %) та склеювання (15 %) шпону, що ютотно впливае на вартють готово! продукци. Зменшення цих енергозат-рат можна досягнути склеюванням шпону шдвищено! вологосп за зменше-них температур пресування. Тому необхщно вщшукати так режимш пара-метри склеювання, за яких би не попршувались показники якост фанери та максимально б зменшились енергозатрати на згаданих вище операщях ii виготовлення.
Однак технолопчний процес виготовлення фанери характеризуеться не тшьки енергозатратами тд час змшювання режимних параметр1в сушшня та склеювання шпону, а й шшими затратами, як пов'язаш з безповоротними втратами шпону внаслщок спресування, модифжуванням клейових компози-цш тощо. Тому як критерш оптим1зацп процесу виготовлення фанери з вико-ристанням шпону шдвищено! вологосп обрано показник економ1чно! ефек-тивносл (Е), який поеднуе в соб1 суму часткових економ1чних ефективностей (ег) на операщях, як передбачають зменшення/збшьшення енергетичних або матер1альних затрат. При цьому економ1чна ефектившсть мае бути максимальною за дотримання мщносп фанери на сколювання вимогам стандарту:
n=5
E = ^ e i ^ max
i=1
аск ^[&ст]
(1)
за таких обмежень
15% < W < 25%; (2)
110°С < T < 150°С ; (3)
1,0МПа < P < \8МПа; (4)
8% < С < 15%, (5)
де: et - часткова eKOHOMÍ4Ha ефективнiсть на окремих операщях, якi передба-чають збiльшення/зменшення енергетичних або матерiальних затрат, %; оСК, [аСт ] - мщшсть фанери на сколювання згiдно з експериментом та вимогами
стандарту вщповщно, МПа; Р - тиск склеювання, МПа; Т - температура скле-ювання, °С; W- волопсть шпону, %; С - спресування пакета шпону, %.
У загальному, часткову економiчну ефектившсть (е) можна розраху-вати за формулою
е = Зог^ .100, %, (6)
30i
де: 30i - затрати, передбаченi у разi застосування традицшно! технологи виго-товлення фанери, на i-тш операци; 3wi - затрати, якi виникають у разi застосування технологи виготовлення фанери iз використанням шпону шдвищено! вологостi (пропонована технологiя), на i-тш операци.
1з врахуванням змiн технолопчних режимiв i застосуванням нових клейових композицiй економiчна ефективнiсть враховуе зменшення витрати тепла пiд час сушшня шпону, скорочення тривалостi його сушшня, змiну ре-цептури клею, змшу температури плит преса та змшу спресування пакета шпону.
Часткова економiчна ефективнiсть завдяки зменшенню витрати тепла шд час сушiння визначаеться з врахуванням затрат пари на 1м3 шпону за стандартною та пропонованою технолопями:
ei = Во-В^ loo, %, (7)
Во
3 • ±2
де: В0 - розхiд пари на 1 м шпону, який висушуеться до вологостi 8 %, (тра-дицiйна технологiя); Bw - розхiд пари на 1 м шпону, який висушуеться до во-логост 15-25 % (пропонована технолопя).
Склеювання шпону шдвищено! вологост дае змогу пiдвищити про-дуктившсть сушарок завдяки зменшенню тривалостi його сушшня. Тому часткова економiчна ефектившсть завдяки зменшенню тривалост сушшня шпону, зпдно з формулою (6), матиме вигляд:
в2 = .100, %, (8)
то
де: т0, tw - тривалють сушiння за традицiйною та пропонованою технолопями, вщповщно.
Для склеювання шпону шдвищено! вологостi пропонуемо застосову-вати нову клейову композицiю (фенолоформальдепдна смола - 100 мас. ч, фенолорезорцинова смола - 3 мас. ч), вартють яко1' може вiдрiзнятися вiд вар-тостi кле'в, що застосовуються за традицiйною технологiею.
Часткова економiчна ефективнiсть внаслiдок змiни рецептури клею, зпдно з формулою (6), матиме вигляд
ез = Ц 0 - Ц ^ 100, %, (9)
Ц0
де Цо, Цм, - вiдповiдно вартють клею, що застосовуеться за традицшною та пропонованою технологiями, грн.
Завдяки змш температури плит преса можна досягнути частково! еко-номiчноl ефективност^ яку можна розрахувати за формулою
64=.100, %, (10)
0,0
де 0о, 0м> - вщповщно кiлькiсть теплоти, яка потрiбна для одного циклу пре-сування у разi змiни температури плит преса за традицшною та пропонованою технолопями, кДж.
Шд час виготовлення фанери з використанням шпону шдвищено! во-логостi може спостершатися бiльше його спресування порiвняно з використанням шпону волопстю 8±2 %. Це, своею чергою, призводить до зростання вiдсотка безповоротних втрат деревини внаслщок спресування. Тому частко-ва економiчна ефективнiсть внаслщок спресування пакета шпону, згiдно з формулою (6), матиме вигляд
65 = С° - ^-100, %, (11)
C0
де: С0, См - спресування фанери, виготовлено! за традицiйною та пропонованою технолопями, %; См обчислюеться за формулою (12), отриманою експе-риментальним шляхом:
Cw=1,1901+2,1019Р-0,0081Т-0Л306W+0,0353РТ-0,0928РW+0,0028ТW.(12)
Шсля пiдстановки (1), (8), (9), (10), (11) у (1) та вщповщних перетво-рень загальний вираз для обчислення економiчноl ефективностi набуде такого вигляду:
(А + а ) М К - № -30) + 2,3^' ^^ Ц
Е/100 = 5 ((А + амм ) м__WоL - Цм -
(А + ам0)-М0 К.(Wi7 -30) + 2,3Ы-Ц(0
Ww
-I1 - тд(1м - д + тк - тд (4,2 - ((„ - 1д)- тк + 0,015) - ((2 - Wl) - 2500 + а - - т - (13) 11 - т^ - Ь) + тк - тд (4,2 - (пр0 - ^) - тк + 0,015) - ((2 - - 2500 + а - 8тДк - т
С
2- 10-4-Л)Т00'56(0,14-70 - 8,9) - (0,13 Wо+1,35) - (16 - 0,345Бп) - (13,1 - 2,3£ш)' де: А - величина, яка враховуе суму витрат тепла на випаровування 1 кг воло-ги, та втрат тепла iз вщпрацьованим агентом сушшня та через огородження, кДж/кг вологи; М0, - годинна кшьюсть вологи, що випаровуеться iз 1 м3 шпону iз застосуванням традицшно! та пропоновано! технологи, вщпо-вiдно; ам0, амм - витрати тепла на випаровування 1 кг вологи; N - швидюсть сушшня в першому перюд^ %/хв.; К - коефщент тривалостi другого перiоду сушiння, 1/хв; WП - початкова вологiсть шпону перед сушшням, %; W0, Ww -вологiсть шпону iз застосуванням традицшно! та пропоновано! технологи, %; Ц0, - вартють клею, який використовуеться за традицшних та пропонова-них умов склеювання, вiдповiдно грн; тд - маса деревини (листа шпону), кг;
td, t - температура деревини перед та шсля пресування, °С; mk - маса клею,
кг; W2, Wj _ волопсть деревини перед та шсля пресування, %; а - коефщент • • 2 * теплопров1дност1 деревини; Snj - площа плит преса, м ; Atj - розподш теплоти
тд час пресування, °С; т - час пресування, с; 2500 - величина, що враховуе
змшу агрегатного стану води, кДж/кг; Sn - товщина пакета шпону, мм; Sm -
товщина шпону, мм.
Функщю мети (13) з обмеженнями (2)-(5) за допомогою процедури
"Пошук р1шень" програми Microsoft Office Exel використано для пошуку зна-
чень режимних параметрiв процесу виготовлення фанери iз шпону тдвище-
но! вологостi, якi наведено в табл.
Табл. Режими склеювання шпону п1двищено1 вологостi
Волопсть шпону, % Температура склеювання, °С Тиск склеювання, МПа Мщшсть фанери на сколювання, МПа Економ1чна ефектившсть, %
15 115 1,0 1,10 58,13
20 133 1,0 1,10 58,48
25 146 1,0 1,10 60,07
Примака: курсивом видшено оптимальний режим склеювання шпону тдвище-hoï вологостi.
1з табл. випливае, що у pa3i збiльшення вологосп шпону вщ 15 до 25 %, з метою досягнення мaксимaльноï економiчноï ефективностi за умови дотримання мщносп фанери на сколювання вимогам стандарту, дощльно шдвищувати температуру склеювання вщ 115 до 146°С, застосовуючи мшь мальний тиск склеювання 1,0 МПа. Це сприятиме кращому видшенню вологи та зменшенню втрат деревини на спресування.
Висновок. Внаслщок розв'язку оптимiзaцiйноï моделi, отримано опти-мальш значення пapaметpiв режиму виготовлення фанери i3 шпону пiдвище-ноï вологосп (волопсть шпону - 25 %; температура склеювання - 146°С; тиск склеювання 1,0 МПа), який дае змогу отримати максимальну економiч-ну ефектившсть та забезпечити мщшсть фанери на сколювання зпдно з ви-могами стандарту.
Л1тература
1. Стерлин Д.М. Сушка в производстве фанеры и древесностружечных плит / Д.М. Стерлин. - М. : Изд-во "Лесн. пром-сть". 1977. - 384 с.
2. Бехта П.А. Виробництво i оброблення лущеного та струганого шпону / П. А. Бехта. -К. : Вид-во 1СДО, 1995. - 296 с.
3. Potapova O. Modifikacia PF lepidla pre vyrobu preglejok pri nizsich teplotach lisovania. -Zvolen, 2007. - 130 с.
4. Бехта П.А. Виробництво фанери / П. А. Бехта. - К. : Вид-во "Основа", 2003. - 320 с.
Бехта П.А., Козак Р.О., Ортинская Г.Е. Оптимизационная модель процесса изготовления фанеры с использованием шпона повышенной влажности
Разработана оптимизационная модель процесса изготовления фанеры с использованием шпона повышенной влажности (15-25 %). Получен оптимальный режим склеивания шпона повышенной влажности, применение которого позволяет достичь максимальной экономической эффективности при соблюдении прочности фанеры на скалывание требованиям стандарта.
Ключевые слова: фанера, шпон повышенной влажности, оптимизационная модель.
Bekhta P.A., Kozak R.O., Ortynska G.Ye. Optimization model of plywood fabrication by using the veneer with high moisture content
The optimization model of plywood fabrication from the veneer with high moisture content (15-25 %) is developed. The optimal regime of gluing veneer with high moisture content is received. The using of this regime allows achivieving maximal economical efficiency. The shear strength of plywood is according to the standard.
Keywords: plywood, veneer with high moisture content, optimization model.
УДК 674.02 Доц. О.Б. Ференц, канд. техн. наук; доц. С.О. Манзш,
канд. техн. наук; ст. викл. М.М. Копанський; ст викл. 1.В. Петришак, канд. техн. наук; студ. О. О. Ференц - НЛТУ Украти, м. Львiв
МЕТОДИКА РОЗРАХУНКУ ВИТРАТ ДЕРЕВИНИ ПРИ ВИГОТОВЛЕНН1 ПАРКЕТНИХ ДОЩОК
Наведено методику розрахунку витрати деревини для виготовлення заготовок, деталей лицьового покриття, середнього та нижнього шарiв паркетних дощок за ета-пами технологичного процесу. Розроблено нормативы документи та методику розрахунку витрати сировини дадуть змогу тдприемствам галузi контролювати питання рацюнального використання цшних порщ деревини, сприятиме тдтримщ режиму економп в деревообробленш.
Обмежеш запаси деревини в Укра!ш та И цша на ринках потребують нових пiдходiв до 11 рацюнального використання, грамотного поставлення i виршення цшого комплексу наукових, оргашзацшних i техшчних проблем. До наукових проблем, що потребують невщкладного виршення, входять ана-лiз, впорядкування та поновлення нормативно! бази для наявних i нових виро-бiв паркетних покрить (паркетна дошка, щити паркетш i моза!чний паркет).
Метою виконання роботи е розроблення науково-обгрунтованих нор-мативiв витрат деревини при виготовленш сучасних паркетних виробiв, як забезпечать рацюнальне та економне використання деревини з урахуванням породного i розмiрно-якiсного складу та проведення едино! технолопчно! политики в деревообробнш галузi.
Вiдповiдно до мети сформовано таю основш завдання роботи:
• виконати пор1вняльну ощнку та анал1з чинно! нормативно-техтчно! доку-ментаци на сировину та продукцию у паркетному виробнищш;
• розробити науково-обгрунтоват нормативи витрат деревини у виробницта паркетних дощок та щит1в;
• розробити рекомендаци щодо ресурсоощадних технологш виготовлення сучасних паркетних вироб1в;
• розробити 1нструктивн1 матер1али (методику) щодо розрахунку шдивщуаль-них та специфшащйних норм витрати деревини у виробницта паркетних до-щок.
Виробництво паркетних дощок може бути оргашзовано на базi спецi-алiзованого обладнання iз використанням пiддонного способу склеювання в багатопромiжковому пресi з паровим на^вом або використанням безпiддон-ного способу склеювання в однопромiжковому пресi в полi струмiв високо! частоти. Основш особливос^ технологiчного процесу виготовлення планок (ламел^ лицьового покриття i рейок основи за варiантами такi:
