Расчет производительности погрузчика.

Министерство Транспорта Российской Федерации

Федеральная служба морского флота

Государственная морская академия

Имени адмирала С.О.Макарова

Кафедра портов и грузовых терминалов

Курсовой проект
Разработка оптимальной технологии перегрузки груза

Выполнил: курсант группы У-461

Лазарев В.Н.

Проверил: преподаватель

Туаршева О.А.

Санкт-Петербург 2000

 

 

1. Анализ грузопотока

Груз-сахар в ящиках. В ящиках обычно перевозят сахар-рафинад.

Сахар-рафинад- продукт переработки сахара песка, жидкого сахара или сахара-сырца, содержащего не менее 99,9% сахарозы (в пересчете на сухое вещество). Выпускается в широком ассортименте.

Сахар-рафинад относится к капилярно-пористым телам скелет которых состоит из отдельных скрепленных между собой кристаллов, покрытых плешками насыщенного сахарного раствора; в порах главным образом находится воздух.

Увлажнение сахара-рафинада за счет гигроскопичности наиболее заметно при относительной влажности воздуха более 85 %.

При повышенной влажности в сахаре-рафинаде происходит скопление редуцирующих веществ, изменение цветности, появляются наросты и деформации, развивается микрофлора.

При промерзании сахара-рафинада появляются наросты вследствие перекристаллизации сахарозы, ухудшается внешний вид продукта, увеличивается количество рафинированной крошки.

Не допускается перевозка и хранение с грузами, обладающими резким запахом, пылящими, выделяющими или поглащающими, а также с ядовитыми и отравляющими веществами.

Хранение только в крытых складах.

Перевозка только в помещениях,защищающих от действия моря.

При загрузке трюма необходимо внимательно следить за укладкой первого яруса. Ящики, уложенные в первом ярусе, не должны выступать по высоте за его пределы. Все свободные пространства у бортов закладывают сепарационном материалом. Последующие ряды укладывают на ровную поверхность. Если это условие не будет выполнено, то выступающие ящики могут быть раздавлены верхними слоями груза.

Размеры места: l=0.3м, b=0.266м, h=0.3м,m=29 кг

 

Параметры техники:

 

Судно «Игорь Грабарь»:

D_ч (чистая грузоподъемность судна) = 3300 (т)

W_c (удельная грузовместимость судна) = 1,7(м³/т)

T_{c (пор)} (осадка порожнем) = 2,89 (м)

T_c (осадка максимальная) = 6,36 (м)

L_c (длина судна) = 97,32 (м)

B_с (ширина судна) = 16,2(м)

N_люков = 3 (шт)

 

Универсальный крытый вагон (11 - 260):

Q_ваг (грузоподъемность вагона) = 72 (т)

V _ваг (Объем кузова) = 140(м³)

B_ваг (ширина вагона) = 3,26 (м)

L_ваг (длина вагона) = 16,97 (м)

L_внутр (внутренняя длина вагона) = 15,75 (м)

B_внутр (внутренняя ширина вагона) = 2,77 (м)

H_внутр (высота внутренней стенки вагона) = 3,05 (м)

Ширина дверного проема=3,973м

Высотадвери=2,791

 

Портальный кран КПП 10-10.5-30 (используется в проектном варианте)

Q_кр (грузоподъемность крана) = 10 (т)

L_стрелы (длина стрелы) = 30 (м)

B_{портала} (ширина портала) = 10,5 (м)

V_подъем (скорость подъема ГЗУ) = 60 (м/мин)

V_вылета (скорость изменения вылета стрелы) = 44 (м/мин)

V_передв (скорость передвижения крана) = 33 (м/мин)

H_опуск (высота опускания груза ниже головки подкранового рельса) = 20 (м)

H_под (высота подъема груза над головкой подкранового рельса) = 25 (м)

N_вр (скорость вращения крана) = 1,4 (об/мин)

 

Портальный кран «Ганс»-5-10.5-30 (используется в базовом варианте)

Q_кр (грузоподъемность крана) = 5 (т)

L_стрелы (длина стрелы) = 30 (м)

B_{портала} (ширина портала) = 10,5 (м)

V_подъем (скорость подъема ГЗУ) = 60 (м/мин)

N_вр (скорость вращения крана) = 2 (об/мин)

 

Погрузчики:

ЕВ-738

Гр\под=3000кг,Hпод-3300мм,Vпод.гр=10м\мин,Vпередв=9км\ч

(ипользуется в базовом варианте при операции судно-склад, а также в проектном варианте в трюме)

ЭП-201

Гр\под=2000кг,Hпод-2800мм,Vпод.гр=9м\мин,Vпередв=9км\ч

(используется при операции судно-вагон)

«Ниссан» WFD5A

Гр\под=7000кг,Hпод-5500мм,Vпод.гр=18.6м\мин,Vпередв=27км\ч

(используется в проектном варианте при операции судно-склад)

 

2. Определение загрузки транспортных средств и интенсивности их подачи

 

Так как УПО сахара (0,83 м³/т) ниже, чем удельная грузовместимость судна (W_c=1,7 м³/т), можно утверждать, что весь груз будет принят к перевозке. Приравниваем фактическую загрузку к чистой. Груза на палубе не будет.

 

Q_ф = D_ч = 3300 (т)

 

Загрузка вагонов рассчитывается с учетом того, что УПО сахара = 0,83 (м³/т) и при вместимости вагона =140 (м³ ) и грузоподъемности 72т в вагон войдет только: q = 140/0.83 = 72 (т)

 

Расчет судопотока производится по формуле: n_ф = Q_{max вод мес} / Q_ф

Где Q_ф – фактическая загрузка судна

Q_{max вод мес} – максимальное количество груза, подаваемое к причалу водным транспортом

Q_{max вод мес}=(Q_н /12)* K_м.н.

K_м.н – (коэффициент месячной неравномерности) = 1,3

Q_н – навигационный грузооборот = 450000 (т)

Q_{max вод мес}=(450000/12)*1,3 = 48750 (т)

 

Так как груз пребывает по воде и убывае по железной дороге – максимальное количество груза в месяц на водном и ж/д транспорте одинаково.

Число ж/д подач: n_жд = Q_{max жд мес} / Q_ваг *n_ваг

Q_ваг – (количество груза в вагоне) = 72 (т)

n_ваг – число вагонов в подаче

Q_{max жд мес}= Q_{max вод мес} = 48750 (т)

 

n_ф = 48750/3300 = 14,8 (шт)

Далее рассчитываем количество вагонов в подаче:

 

L_{причала} =L_c+d, где d-расстояние между судами (10 м)

L_c – (длина судна) =97.32 (м)

L_{причала} = 97,32+15 = 107,32 (м)

 

Количество вагонов рассчитывается по следующей формуле:

n_{вагонов} = (0,85* L_прич)/ L_ваг

Где L_ваг = 16,97 (м)

n_{вагонов} = (0,85* 107,32)/ 16,97=5,4 (шт)

Количество вагонов округляется в меньшую сторону.

n_{вагонов} = 5 (шт)

n_жд = 48750 / 72 *5 = 135,4 (подач/мес)

 

3. Расчет максимального суточного грузооборота района порта и ориентировочного числа причалов.

 

Среднемесячный грузооборот рассчитывается по следующей формуле:

Q_мес = Q_н /T_н

Q_н – навигационный грузооборот = 450000 (т)

T_н – число месяцев навигации = 12 (мес.)

Q_мес = 450000/12 = 37500 (т)

 

Суточная пропускная способность причала рассчитывается исходя из норм обработки судна (Приказ№180):

П_сут = 24Qф/(Т_гр+Т_всп)

Где Qф – фактическая загрузка судна =3300 (т)

Т_всп – время на вспомогательные операции =0,27 (сут.) включает в себя время на открытие/закрытие люков, прикрытие люков в процессе грузовых операций, оформление прихода/отхода судна, время маневра и швартовки/отшвартовки.

Тгр рассчитывается исходя из норм грузовых работ М (т/судо-сутки) в зимний/летний период. М_зим = 1291,5 (т/судо-сутки), М_летн = 1414,5 (т/судо-сутки)

Т^з_гр = Qф/ М_зим

Т^з_гр = 3300/1291,5 = 2,56 (сут)

Т^л_гр = Qф/ М_летн

Т^л_гр = 3300/ 1414,5 = 2,33 (сут)

 

В связи с тем, что нормы дифференцированы по сезонам, выполняется расчет П_сут для лета и зимы.

П_сут^з = 3300/(2,56 +0,27)=1116 (т/сут)

П_сут^л = 3300/(2,33 +0,27)=1269 (т/сут)

 

Годовая пропускная способность причала рассчитывается по формуле:

П_год = (30*К_зп П_год = (30*К_зп/ K_м.н. (П^л_сут*mⁿ_л+П^з_сут*mⁿ_з))

К_зп – коэфф. занятости причала = 0,55

K_м.н – (коэффициент месячной неравномерности) = 1,3

m – число месяцев летней/зимней навигации (по 6 мес)

П_год = (30*0,55/1,3(1269*6+1166*6)) = 185547 (т/сут)

 

Примерное число причалов рассчитывается по формуле: n_пр = Qн/П_год

 

n_пр = 450000/ 185547 = 2,4 (шт)

округляем в большую сторону и получаем n_пр = 3

Далее расчеты производятся на 1 причал, для этого Q_н делим на 3 и получаем Q_н=150000т.

4. Определение примерного количества груза по вариантам работ.

 

Для определения части груза, идущей по прямому варианту и через склад необходимо рассчитать коэффициенты транзита и складочности:

 

К_тр = Q_тр/Q_н; К_скл = Q_скл/Q_н

Где Q_тр и Q_скл соответственно количество груза, идущее через склад и по прямому варианту. Q_н = 150000 (т)

Сначала рассчитывается Q_{тр т.} – теоретически возможный транзит:

 

Q_{тр т.} = (12*Q_мес ²* T_гр)/(t_мес*n_пр²*Q_ф),где

Q_мес – месячный грузооборот = 37500 (т)

n_пр – число причалов

t_мес – продолжительность месяца в сутках (30,5 суток);

T_гр – нормативное время обработки судна у причала (среднее из Т^л_гр и Т^з_гр)

Q_ф – фактическая загрузка судна = 3300 (т)

Q_{тр т.} = (12*37500²*(2,33+2,56)/2)/(30,5*3²*3300) = 91095 (т)

Учитывая коэфф. неравномерности подач (К_нп=1,3), получимQ_тр – транзитный грузооборот (меньше Q_{тр т.}).

Q_тр = Q_{тр т} / К_нп = 91095/1,3 = 70073 (т)

Q_скл получаем по формуле: Q_{скл =} Q_н-Q_тр

Q_н – навигационный грузопоток на 1 причал.

Q_{скл =} 150000-70073 = 79927 (т)

 

Подсчитав К_тр и К_скл получим:

 

К_тр = Q_тр/Q_н = 70073/150000=0,47

К_скл = Q_скл/Q_н = 79927/150000=0,53

 

5. Приближенное определение ёмкости склада и его линейных размеров.

 

Емкость склада берется как максимальная, полученная из расчетов по следующим формулам:

E_скл1 = К_сл*Q_ф +E_з, коэфф. сложности грузопотокаК_сл = 1

,E_з – ёмкость запаса

E_скл2 = 0,01*е_н*Q_н*К_н,е_н – нормативная емкость в % от грузооборота (е_н=2,5%)

Q_н – навигационый грузооборот = 150000 (т)

к_н – кофф. неравномерности грузооборота (к_н = 1,3)

E_скл3 = К_кратн*Q_ф ,К_кратн – кофф. кратности грузопотока (К_кратн =2)

E_скл4 = Q^с_р* К_скл*t_хр ,Q^с_р- расчетный суточный ГО

К_скл – коэфф. складочности (К_скл = 0,53)

, t_хр – нормативное время хранения на складе (15 суток)

E_з = П^ср_сут * t_n,t_n – берется из учебника (3 дня)

П^ср_сут – среднесуточная пропускная способность причала.

П^ср_сут = (П_сут^з + П_сут^л)/2 = 1217,5 (т/сут)

E_з = 1217,5*3=3692(т)

E_скл1 = 1*3300 + 3692 = 6952 (т)

E_скл2 = 0,01*2,5*150000*1,3 = 4875 (т)

E_скл3 = 2*3300 = 6600 (т)

Q^с_р = Q_мес/30,5-tн.р. = 12500/27,5 = 591 (т)

tн.р.-число нерабочих дней по метеоусловиям

Q_мес – среднемесячный грузооборот на 1 причал Q_мес =150000/12 =12500 (т)

E_скл4 = 591* 0,53*15 = 4698 (т)

Е_скл2 = 6952 (т) – максимальная, поэтому она выбирается в качестве расчетной.

Общая емкость складов для причалов одинаковой специализации составит:

Е_общ = Е*n_пр*k_п+е_к

где k_п – (коэфф. на несовпадение скопления остатков груза) = 0,8

е_к – (запас ёмкости на хранение грузов, не готовых к отправке по коммерческим причинам) = 0,15*(Е* n_пр) = 3128 (т)

n_пр – (число причалов) = 3 (шт)

 

Е_общ = 6952 *3*0,8+3128= 19813 (т)

Уточненная емкость склада 1 причала:

E = 19813/3 = 6604 (т)

 

Fc=Eскл\(q*Kисп), где q-нагрузка на пол склада

Fc=6604\(4*0,7)=2484

Lcкл=97 В=2484\97=25м,следовательно В=30м

Расчет базового варианта.

 

1. Определение производительности перегрузочных средств.

 

Сначала необходимо определить массу подъема и выбрать грузозахватное устройство. В качестве грузозахватного устройства выбирается крановый строп. (груз\подъемн=3 т)

Параметры пакета (см рис 1)

Сахар рафинированный

Кол-во мест в пакете-96

Длинна-1600мм, ширина-1200мм, высота с поддоном-1360мм

Масса пакета с поддоном-2854 кг.Рисунок прилагается.

Один пакет будет создавать нагрузку 1,49 т/м² - соответственно выбираем причалы 2 категории.

 

В качестве рабочего крана мы возьмем портальный кран «Ганс»-5-10.5-30

Производительность машин циклического транспорта зависит от времени цикла и фактической грузоподъемности:

P_ц = (3600*G_п)/Т_ц

Для этого необходимо рассчитать время цикла крана по следующей формуле:

Т_ц =(2*t1+2*t2+2*t3)*E+t8+t9+t10+t11+2*t12,где

t1 – время подъема груза и опускания порожнего ГЗУ на среднюю высоту H_п

t2 – время опускания груза и подъема порожнего ГЗУ на среднюю высоту H_о

t3 – время поворота крана с грузом и обратно

t8,t10 – время застропки ГЗУ с грузом и без груза

t9,t11 – время установки и отстропки ГЗУ с грузом и без груза

2*t12- время перемещения стрелы от порожнего к геженному ГЗУ и обратно

2*t1 =(2* H_п /V_п)+4 (с),где V_п – скорость подъема

2*t2 =(2* H_о /V_п)+4 (с)

2*t3 =(α /3n)+8 (с),где n – частота вращения стрелы крана, α-угол поворота (рад)

4,8 с – время на разгон

Е – коэфф., учитывающий совмещение операций.

 

Судно-склад

 

E=0,65

Hп=Tс-1\2Hc+Hн+Hв+0,5

Но=Нв+0,5, где Тс-осадка судна, Нс-высота борта судна(подводного и надводного), Нн-высота набережной, Нв-высота вагона.

Нп=6,3-4,5+8+4,6+0,5=14,9м

Но=4,6+0,5=5,1м

 

 

Величины t8, t9, t10, t11, 2t12 берутся из нормативов на погрузо-разгрузочные работы

t8=15c

t9=14c

t10=8c

t11=5c

2t12=14c

2*t1 – время подъема груза и опускания порожнего ГЗУ на среднюю высоту H_п

2*t1=(14,9\1*0,8) + (14,9\1*0,9) + 4 =39с

2*t2 – время опускания груза и подъема порожнего ГЗУ на среднюю высоту H_о

2*t2=(5,1\1*0,8)+(5,1\1*0,9)+4=16с

t3 – время поворота крана с грузом и обратно при α =160º=2,8 (рад)

2*t3 =(160 /3*2)+8 = 35 (с)

 

Т_ц =(39+16+35)*0,65+15+14+8+5+14= 115 (с)

 

Производительность рассчитывается по формуле:

P_ц = (3600*G_п)/Т_ц

Где G_п – (количество груза, перемещаемое за 1 цикл) = 2,784 (т)

Т_ц – время цикла при каждом варианте

 

P_{ц= 3600*2,784\115=87,2 т\ч}

 

Расчет производительности погрузчика.

ЕВ-738

Тц= 2Т1+Т2+Т3+Т4+Т5=8+35+32+17+22=115с

 

2Т1=Нш\V1=(1,36\0,41*0,8)+(1,36\0,41*0,9)=8 с-время подъема и опускания порожних вилок на половину наибольшей высоты штабелирования.

Т2=Lп\V2=72\2,5*0,8=36с

Т3=Lп\V3=72\2,5*0,9=32с

Т4=17с

Т5=22с

 

Pц=3600*2,784\115=87,2т\ч

 

 

Расчет кол-ва докеров в трюме:

 

В трюме докеры формируют пакеты. Норматив 400 чел-сек\ т

Кол-во человек =(400\115)*2,784=10 чел

 

Варианты работ.

 

Судно-склад.

 

Производительность=87,2 т\ч (лимитирует кран)

Требуется погрузчиков= 87,2\87,2=1 шт – для доставки груза на склад

 

Краткий ход работы: докеры формируют подъем в трюме, кран доставляет подъем из трюма на причал,строповщики отцепляют его, погрузчик ЕВ-738 доставляет его в склад.

 

Кол-во занятых людей = 10 (в трюме)+1крановщик+1сигнальщик+2строповщика + 1водитель погрузчика =15 чел

 

Судно-вагон (прямой вариант)

 

Производительность =87,2 т\ч (лимитирует кран)

Для загрузки груза в вагоны используется погрузчики ЭП-201

Тц.погрузчика=82с (из нормативов грузовых работ)

Рц.погрузчика = 3600*2\82=88 т\ч, следовательно один погрузчик обслуживает один кран

 

Расчет докеров на рампе

На рампе докеры расформировывают подъем и с помощью погрузчика загружают его в вагон.

 

Норматив 225 чел.сек.\ т

Кол-во человек=225*2,784\115=6 чел

 

Краткий ход работы: докеры формируют подъем в трюме, кран доставляет подъем из трюма на рампу, на рампе докеры расформировывают подъем и с помощью погрузчика загружают его в вагон.

 

Кол-во занятых людей=10 (в трюме)+1крановщик+1сигнальщик+6(на рампе) + 1водитель погрузчика=19 чел

 

Склад-вагон

 

Производительность =88*5=440 т\ч (лимитирует погрузчик)

Для загрузки груза в вагоны используется погрузчики ЭП-201

Тц.погрузчика=82с (из нормативов грузовых работ)

Рц.погрузчика = 3600*2\82=88 т\ч

 

Расчет докеров в складе

В складе докеры формируют подъем и с помощью погрузчика загружают его в вагон.

Так как у нас пять вагонов, то следовательно у нас одновременно работают пять погрузчиков

Норматив 245 чел.сек.\ т

Кол-во человек=245*2\82=6 чел *5 =30 чел

 

Краткий ход работы: докеры формируют подъем в складе и с помощью погрузчика загружают его в вагон.

 

Кол-во занятых людей=30 + 5водителей погрузчиков=35 чел

 

2. Расчет минимального необходимого количества мех. линий.

 

Суммарная производительность должна обеспечивать переработку максимального суточного грузооборота.

 

m_min1 = Q_{max сут} /(P_{ср взв}*t_эф)

P_{ср взв} – технологическая производительность одной грузовой линии

P_{ср взв}=87,2 т\ч

Q_{max сут} – максимальный суточный грузооборот (т/сут)

Q_{max сут} = Q_{мес max}/30.5

Q_{max сут} = (150000/365)*1,3 = 534(т/сут)

t_эф–(среднее число часов работы перегрузочного оборудования) – 22 (ч)

m_min1 = 534 /(87,2*22) = 0,3=1 шт

 

m_min2 = (24*М_ч)/(P_{ср взв}*t_р)

P_{ср взв}=P_суд-в*К_тр+ P_{суд-скл}*К_скл

P_{ср взв}= 87,2*0,47+ 87,2*0,53 =87,2 (т/ч) - средневзвешенная производительность при загрузке судна

М_ч – судочасовая норма (т/судочас)

М_ч = 3300/(2,33-0,23-0,27)= 1803 (т/сут)

m_min2 = 1803/(87,2*19,6) = 1,1=2 шт

t_р – оперативное время работы перегрузочного оборудования в сутки, определяется по нормам.

 

m_min3 –для нас расчитывать не следует,т.к. у нас крытые вагоны.

 

Получаем n_{min мех лин2} – наибольшая = 2 мех. линии

 

3. Определение максимального количества мех. линий.

 

Необходимо учитывать следующие факторы:

1) Учет геометрических параметров крана и груза. Число линий у борта судна:

m_max1 = L_c/l_ф , где

l_ф – (фронт работы) = 16 (м)

L_c – (длина судна) = 97,33 (м)

m_max1 = 97,33/16 = 6

 

2) Соотношение размеров люков и наибольшего размера подъема в плане.

	Люки
B (m)	10,5	18,9	18,9
L (m)	10,5

 

Так как для постановки 2-х мех.линий на 1 люк требуется, чтобы зазоры между подъемом и комингсами были по 1 метру и зазор между подъемами должен быть 2м., то необходимая длина люка =2*1,6+2*1+2=7,2 м. Все люки соответсвуют этому требованию.

m_max2 = 6

Расположение надстроек не препятствует работе перегрузочной техники при 2-х кранах на люк.

 

3) Неравномерность разрузки судна по люкам

 

Для расчета времени на разрузку трюмов используется средневзвешенная производительность по разгрузке судна P_{ср взв}=87,2 *0,47+ 87,2*0,53 =87,2(т/ч)

 

Показатель	Люки			Всего	Ед. Изм.
Количество груза	620,4	1329,9	1349,7		Т
Производительность линии	87,2	87,2	87,2	----	т/ч
Коэф. Снижения произв	0,85	-	-	-	-
Возм. конц -ция мех.линий					Ед.
Машино-часы на обработку отсека	8,4	15,3	15,5	39,2	Маш-ч
Продолжительность грузовой обработки при максимальной концентрации	4,2	7,65	7,75	19,6	Ч

 

Средняя концентрация мехлиний, одновременно занятых на обработке судна равна:

m_{max ср} = Σt_1-4 / t_1im

m_{max ср} = 19,6/7.75= 2.5=3

Берем максимальную m_max =3 мех.линии.

 

 

4. Определение оптимального количества мех. линий

 

Необходимо выбрать число мех. линий между 2 и 3.Для выбора количества линий рассчитывается время обработки судна. При этом важную роль будет играть количество причалов, необходимое при разном числе мех. линий. Так при 2-х мех. линиях судно будет обработано за Тобр=3300/(2*87,2)= 18.9 (ч). При 3-х мех. линиях судно не может быть обработано быстрее, чем за 15.5 (ч).Принимая во внимание время обработки лимитирующего трюма, рассчитывается пропускная способность причала:

 

M=2: Тгр=3300\87.2*24*2=0,79 сут

М=3 Тгр=3300\87,2*24*3=0,53 сут,т.к судно не может обработаться быстрее,чем за 15,5 ч,то Тгр=15,5 ч =0,65 сут

2 мех. линии Псут = 3300\(0,79+0,27)=3113 (т\ч); Пгод=30*0,55*12*3113\1,3=474134 (т\ч) - 1 причал

3 мех. линии Псут = 3300\(0,65+0,27)=3587 (т\ч); Пгод=30*0,55*12*3587\1,3=536328 (т\ч) - 1 причал

 

Установка еще одной механизированной линии обойдется в большую сумму, а это даст выигрыш по времени обработкт всего =18,9-15,5=3,4 часа, поэтому выгодней будет установить 2 мех.линии.

 

 

Расчет проектного варианта.

 

 

1.Определение производительности перегрузочных средств.

 

Сначала необходимо определить массу подъема и выбрать грузозахватное устройство. В качестве грузозахватного устройства выбирается крановый строп. (груз\подъемн=10т)