Под схемой механизации погрузочно-разгрузочных работ (ПРР) и складских операций понимают комплекс машин, устройств и складского оборудования, обеспечивающий переработку заданного объема грузов с наименьшим числом операций или максимальным числом совмещений грузовых операций и минимальными затратами.
Удобство и экономическая эффективность применения тех или иных механизмов зависят от величины грузооборота, характера перерабатываемых грузов, их массы, габаритных размеров и прочих условий.
При выборе подъемно-транспортных машин и устройств руководствуются следующими критериями:
– машины и устройства должны иметь эксплуатационную надежность, необходимую прочность и устойчивость, высокий КПД (коэффициент полезного действия), безопасный режим для обслуживающего персонала, небольшую собственную массу;
– производительность должна соответствовать условиям и объему работ, обеспечивая сокращение простоя транспортных средств под грузовыми операциями;
– должна обеспечиваться комплексная механизация погрузочно-разгрузочных и складских работ, а где возможно, и автоматизация этих работ;
– при производстве погрузочно-разгрузочных и складских работ должна обеспечиваться сохранность грузов;
– тип подъемно-транспортных машин должен соответствовать габаритным размерам и массе перерабатываемых грузов;
– должна обеспечиваться экономичность применяемых машин и устройств.
3.5.1 Выбор погрузочно-разгрузочных механизмов и определение их количества
Для всех грузов (из грузов ПП) проведем полное описание средств механизации при проведении ПРР с ними и определим количество применяемых при этом механизмов. Для остальных грузов ограничимся выбором средств механизации и приведением их технических характеристик.
3.5.1.1 Выбор погрузочно-разгрузочных машин для переработки повагонных отправок
Наиболее эффективной является перевозка тарно-штучных грузов пакетами, при которой возможно применение системы машин и оборудования, обеспечивающих комплексную механизацию и автоматизацию всех производственных операций на пути перемещения груза от отправителя до получателя.
Типовая схема комплексной механизации погрузочно-разгрузочных работ
с тарно-штучными грузами предусматривает применение малогабаритных дизельных автопогрузчиков с нейтрализацией выхлопных газов, в том числе электропогрузчиков с кабельным питанием, сменными грузозахватными приспособлениями, стандартных поддонов и оснащение складов стеллажами для складирования и хранения мелких отправок.
Технология погрузки груза в вагон (автомобиль) или выгрузки из вагона (автомобиля) начинается с установки вилочным погрузчиком мостика, компенсирующего разницу в уровнях рампы склада и пола кузова вагона (автомобиля). После установки мостика у дверей вагона с пакетированным грузом погрузчик подъезжает к грузу, поднимает вилы на высоту груза, вводит вилы в проемы, предусмотренные в пакете (поддоне) для захвата груза, затем, наклонив раму назад и опустив вилы с грузом в транспортное положение, загруженный погрузчик перемещается в склад, где подъезжает к штабелю груза, разворачивается, поднимает пакет на высоту штабеля, наклоняет грузоподъемную раму вперед, освобождает вилы и возвращается за следующим пакетом груза. Аналогично операции выполняются при загрузке грузов в вагоны и на погрузке-выгрузке автотранспорта.
На складе пакеты устанавливают в стеллажи или штабеля в 2-3 яруса. Для лучшего использования складского помещения рекомендуется штабелировать в несколько ярусов, для чего могут использоваться погрузчики с высотой подъёма вил до 4.5 м. При установке пакетов в высокие штабеля особое внимание должно быть уделено устойчивости штабеля.
Рис 3.12 – Схема переработки тарно-штучных грузов
Повагонные отправки перевозится в универсальных крытых вагонах, хранятся в крытом складе. Для их переработки выбираем электропогрузчик ЭП-103КАС, он предназначен для работы в закрытых производственных помещениях и на открытых площадках при условии сухой погоды. Комплектуется как щелочными, так и кислотными аккумуляторными батареями, благодаря которым время работы погрузчика без подзарядки составляет от 8 до 10 часов. Основные характеристики погрузчика приведены в таблице 3.12.
Рис 3.13 – Электропогрузчик ЭП-103КАС
Таблица 3.12 – Основные технические характеристики ЭП103-КАС
| Наименование | ЭЭП-103КАС |
| Номинальная грузоподъемность, кг | 1 000 |
| Колесная база, мм | 1 050 |
| Угол наклона мачты / каретки вил: | |
| – вперед | 5° |
| – назад | 9° |
| Высота подъема вил, мм | 3 300 (2 900*) |
| Общая длина (с вилами), мм | 2 660 |
| Длина вил, мм | |
| Общая ширина, мм | 1 040 |
| Скорость движения: | |
| – с грузом, км / час | |
| – без груза, км / час | |
| Скорость подъема каретки: | |
| – с грузом, м / сек | 0,322 |
| – без груза, м / сек | 0,395 |
| Скорость опускание каретки: | |
| – с грузом, м / сек | 0,4 |
| – без груза, м / сек | 0,5 |
| Двигатель передвижения, кВт | 6,0; |
| Двигатель подъема, кВт | 4,0 |
3.5.1.2 Выбор погрузочно-разгрузочных машин для переработки крупнотоннажных контейнеров
Для переработки контейнеров на железных дорогах организуются контейнерные пункты, где выполняются погрузка, выгрузка, сортировка, хранение, завоз, вывоз, технический осмотр и текущий ремонт контейнеров, оформление перевозочных и транспортно-экспедиционных документов, информация грузополучателей и др.
Комплекс устройств, входящих в контейнерный пункт: площадка для
краткосрочного хранения контейнеров, автопроезды, железнодорожные погрузочно-выгрузочные пути, грузоподъемные механизмы, стоянки для полуприцепов и прицепов, служебные и бытовые помещения. Контейнерные пункты размещаются либо непосредственно на железнодорожных станциях, либо на подъездных путях предприятий.
Для перегрузки контейнеров в основном применяют козловые краны, при большом объеме переработки — мостовые, реже используются другие виды кранов и автопогрузчики. Для сокращения холостых пробегов крана выгрузка с платформ и автомобилей чередуется с погрузкой на платформы и автомобили.
Автоматизацию застропки и отстропки среднетоннажных контейнеров обеспечивают автостропы ВНИИЖТ. Применение дистанционного управления погрузочно-разгрузочными машинами при переработке контейнеров позволяет повысить производительность труда и сократить обслуживающий машины персонал.
Крупнотоннажные контейнеры размещаются на площадке в соответствии
с типовой схемой:
Трёхтонные контейнеры размещают длинной стороной по длине склада параллельно подкрановым путям, пятитонные – длинной стороной по ширине склада перпендикулярно подкрановым путям, дверями друг к другу таким образом, чтобы двери нельзя было открыть. На контейнерном пункте, где есть ограждения проходов, контейнеры размещаются дверями наружу вплотную к ограждению. Между контейнерами устраивают манипуляционные зазоры до 100 мм, через каждые два ряда контейнеров по длине площадки устраивают проходы для приемосдатчиков, через каждые 100 м – противопожарные разрывы шириной 4-5 м. На площадках с мостовыми и стреловыми кранами, кроме того, предусматривают поперечные заезды для автомобилей. Среднетоннажные контейнеры устанавливаются на площадке, как правило, в один ярус. Если позволяет прочность покрытия площадки, допускается устанавливать контейнеры однотипной конструкции в 2-3 яруса.
Рис 3.14 – Схема контейнерной площадки для переработки КТК
Для перегрузки контейнеров и тяжеловесных грузов в основном применяют козловые и мостовые краны.
Для захвата крупнотоннажных контейнеров при перегрузке их кранами на контейнерах устроены уплотненные в крыше рамы, для которых с обеих сторон контейнера в верхней части образованы ниши со стержнями для захвата контейнера.
При перегрузке крупнотоннажных контейнеров применяем двухконсольный кран КК-32М. Основные технические характеристики крана приведены в таблице 3.13.
Рис 3.15 – Внешний вид и габаритные размеры козлового крана КК-32М
Таблица 3.13 – Основные технические характеристики крана КК-32М
| Грузоподъемность, т | |
| Пролет, м | |
| Высота подъема груза, м 8,5 | 8,5 |
| База, м | 14.0 |
| Высота консоли,м | |
| Скорости, м/мин Подьем Передвижение тележки Передвижение крана | 11,7 |
| Мощьность установленных двигателей |
3.5.1.3 Выбор погрузочно-разгрузочных машин для переработки тяжеловесных грузов и оборудования.
Средствами переработки тяжеловесных грузов являются: козловые (КДКК-10, ККС-10, КК-12) и мостовые краны с грузоподъёмностью 100 кН, стреловые поворотные краны на железнодорожном ходу и автопогрузчики с «Г»-образной стрелой (4008, 4028) грузоподъёмностью 100 кН. Стреловые поворотные краны на железнодорожном ходу и автопогрузчики 4008 и 4028 эффективны в тех случаях, когда используются для погрузки различных грузов и погрузочно-выгрузочные фронты находятся в разных пунктах грузового района или на местах необщего пользования. Мостовые краны получили широкое применение в цехах готовой продукции промышленных предприятий.
На подъездных путях промышленных предприятий находят применение стреловые поворотные краны на железнодорожном, автомобильном и пневмоколесном ходу. Они эффективны в тех случаях, когда используются для погрузки-выгрузки различных грузов, и погрузочно-разгрузочные фронты находятся в разных пунктах.
В качестве грузозохватных приспособлений при перегрузке тяжеловесных грузов козловыми (мостовыми) и стреловыми кранами на грузовых районах или пунктах должны применяться различные типы стропов, автоматические и полуавтоматические захватные устройства, грейферно-клещевые захваты, электромагниты и траверсы в сочетании со стропами, рымно-строповые захваты для перегрузки крупногабаритных грузов и тракторов.
Эти приспособления должны соответствовать весу и форме перегружаемых грузов. На машинах (двигателях) для подъёма их предусматриваются рамы или крючковые захваты для накладывания крюков или петель стропов в перегрузке.
Складами для хранения тяжеловесных и длинномерных грузов являются:
- низкие открытые площадки, аналогичные контейнерным,
- крытые склады (для грузов, боящихся атмосферных осадков).
Рисунок 3.15 – Схема открытой площадки с козловым краном для переработки тяжеловесных грузов
Тяжеловесные грузы могут перерабатываться с помощью мостовых, козловых, а также стреловых поворотных кранов на железнодорожном ходу. Рациональным выбором будет применение козлового крана КДКК-10. Основные технические характеристики крана КДКК-10 приведены в таблице 3.14.
Рис 3.16 – Козловой кран КДКК-10
Таблица 3.14 – Основные технические характеристики крана КДКК-10
| Грузоподъемность, кг | |
| Длина пролета, м | |
| Число консолей | |
| Вылет консолей, м | 4,2 и 4,2 |
| Продолжение таблицы 3.14 | |
| Наибольшая длина хода тележки, м | 24,4 |
| Наибольшая высота подъема крюка, м | 8,65 |
| Габаритные размеры, м: Ширина Высота | 11,56 |
| Длина работ по фронту работ, м | 9,1 |
| Скорость крана, м/с.(м/мин.) | 1,5 (90) |
| Скорость груза при подъеме, м/с.(м/мин.) | 0,168 (10) |
| Скорость тележки,м/с.(м/мин.) | 0,635 (38) |
| Суммарная мощность, кВт | 54,2 |
| База крана, м | |
| Масса крана, кг |
3.5.1.4 Выбор погрузочно-разгрузочных машин для переработки щебня
Щебень может доставляться в открытые склады в полувагонах. Типовые схемы разгрузки крытых вагонов предусматривают стрелового железнодорожного поворотного крана.
Таким образом, для перевозки щебня применяем полувагон. Для выгрузки применяем стреловой железнодорожный кран КЖ - 462.
В таблицеи 3.15 приведены характеристики отдельных видов погрузчиков, используемых при переработке щнбня.
Таблица 3.15 – Техническая характеристика стрелового железнодорожного крана КЖ-462.
| Параметры | Марка крана |
| КЖ-462 | |
| Грузоподъемность, т на выносных опорах без выносных опор | |
| Высота подъема крюка, м | 14,4 |
| Вылет стрелы, м, min/max | 4,8/14 |
| Скорость подъема - опускания, м/мин: одним барабаном двумя барабанами | 9,5 |
| Частота вращения, мин-1 | 1,5 |
| Скорость передвижения, км/ч: | 6.4 |
| Скорость буксирования в составе поезда, км/ч | |
| Мощность силовой установки, кВт |
Рисунок 3.17 – стреловой железнодорожный кран КЖ-462.
Принцип работы:
Стреловой железнодорожный кран КЖ - 462 может осуществлять следующие рабочие операции: подъем и опускание груза; изменение угла наклона стрелы при изменении вылета; поворот стрелы в плане на 360°; выдвижение телескопической стрелы с грузом; передвижение крана с грузом. Отдельные операции могут быть совмещены (например, подъем груза или стрелы с поворотом стрелы в плане).
3.5.1.5 Выбор погрузочно-разгрузочных машин для переработки нефти
Переработка наливных грузов производиться стреловым краном. Железнодорожный дизель-электрический самоходный полноповоротный кран предназначен для строительно-монтажных, а также погрузочно-разгрузочных работ.
Достоинства: вписываются в собранном виде в железнодорожный габарит и на дальние расстояния транспортируются в составе поезда со скоростью до 60—80 км/ч.
Недостатки: место применение ограничено наличием железнодорожного пути.
При переработке наливных грузов на стрелу крана крепятся коллекторы для налива, которые соединены с насосом и специальными складами для наливных грузов.
Рисунок 3.18 – Схема переработки груза стреловым краном
Таблица 3.16 – Техническая характеристика стрелового крана КДЭ-251
| Показатель | КДЭ-251 |
| Грузоподъемность, т | 25,0 |
| Длина нормальной стрелы, м | 15,0 |
| Вылет нормальной стрелы, м: минимальный максимальный | 5,0 14,0 |
| Максимальная скорость подъема, м/мин | 10,6 |
| Скорость крана, м/мин | |
| Частота вращения стрелы крана, об/мин | 1,5 |
| Мощность двигателя, кВт | 67,5 |
3.5.1.6 Выбор погрузочно-разгрузочных машин для переработки цемента
Хоппер цементовоз — это специальный вагон, используемый для транспортировки сыпучих материалов, навальным способом. Основная функция, и достоинство данного вагона — в том, что он имеет функцию саморазгрузки, которая уменьшает финансовые затраты заказчика, и увеличивает продуктивность и скорость работы.
Форма хоппера — имеет форму воронки, на дне которой расположены специальные люки. Под воздействием силы тяжести, и собственной массы, цемент при открытии этих люков — самопроизвольно выгружается, в необходимом месте выгрузки.
Причиной саморазгрузки, также является продуманная конструкция внешних боковых стен вагона, которые находятся под углом, к основанию вагона. Угол наклона — варьируется от конкретной модели вагона хоппера.
Принцип разгрузки вагона, был объяснен ранее, но тут же появляется естественный вопрос: как загружают сыпучий материал в вагоны хопперы?
На самом деле, в этом процессе нет ничего сложного. Цемент в вагон хоппер загружают при помощи всем известного приспособления — компрессора. Данный метод работает только при закрытом типе вагонов.
Промышленный компрессор на просто выкачивает воздух из вагона, в результате чего атмосферное давление внутри него понижается. После чего специальные сопла, погружают в загрузочные люки, где находится цемент, и атмосферное давление заставляет цемент оказаться в вагоне
Таблица 3.17 - Технические характеристики компрессора ВР 8 2.2
| Подача (производительность), м3/с(м3/мин) | 0,100-0,133 (6-8) | ||
| Давление начальное | атмосферное | ||
| Давление рабочее, мПа(кгс/см2) | 0,16(1,6) | ||
| Давление максимальное, мПа(кгс/см2) | 0,26(2,6) | ||
| Потребляемая мощность при рабочем давлении, кВт, не более | |||
| Потребляемая мощность при максимальном давлении, кВт, не более | 22,5 | ||
| Частота вращения ротора, об/мин | 1 500 | ||
| Охлаждение компрессора | воздушное | ||
| Смазка - масло моторное всесезонное М-8В, М-6 (SAE 20 W-20, API CB/SD) по ТУ 0253-003-04001396-00 или их аналоги | |||
| Расход масла, г/ч | |||
| Заправочная емкость картера, л | 4,0 | ||
| Габаритные размеры, мм: | компрессора | комплекта | |
| Длина | |||
| Ширина | |||
| Высота | |||
| Масса (без смазки), кг, не более | |||
| Уровень шума, дБ, не боле | |||
3.5.1.7 Выбор погрузочно-разгрузочных машин для переработки зерна
Для этого груза выбираем АП-4063К. Грузы перевозятся в мешках.
Самоходная машина для погрузочно-разгрузочных операций на всех видах транспорта, а также для перемещения грузов на трерриториях грузовых дворов, строительных площадок и т.п.
Таблица 3.7 – Техническая характеристика АП-4063 К
| Погрузчик | 4063К |
| Грузоподъемность, т | 3,2 |
| Высота подъема вил, м | 4,5 |
| Скорость движения, км/ч.: с грузом без груза |
Продолжение таблицы 3.7
| Скорость подъема вил, м/с.: с грузом без груза | 0,2 0,2 |
| Габаритные размеры погрузчика, мм.: длина с вилами высота ширина | |
| Масса, кг |
3.5.2 Определение количества погрузочно-разгрузочных механизмов
Для определения количества подъемно-транспортных машин необходимо знать их производительность.
Производительность машин – это то количество (т, м3, шт.) груза, которое может быть выработано машиной за определенный промежуток времени.
Техническая производительность характеризует непрерывную работу машины за 1 ч, но с учетом фактической массы груза, перемещаемого машиной.
Эксплуатационная производительность – количество тонн, штук, кубических метров груза в час, которое может переработать машина в конкретных производственных условиях (по времени, по грузоподъемности).
Сменная производительность – количество тонн, штук, кубических
метров груза, которое может переработать машина в течение смены (т/см., м3/см., шт./см).
Нвыр – это комплексная норма выработки, т. е. сменная норма выработки всех рабочих (механизатора, стропальщиков или грузчиков), входящих в бригаду. Таким образом, значения производительности определяются из следующих выражений[2]:
Нвыр=Псм (3.12)
где Псм – сменная производительность механизма;
Пэ = 
(3.13)
где Пэ – эксплуатационная производительность механизма;
7 – число часов в смене, час.
Птех 
(3.14)
где Птех– техническая производительность механизма;
kвр – коэффициент использования механизма по времени (принимаем
kвр=0,8).
Потребное количество погрузочно-разгрузочных машин определяется по формуле[2]:
(3.15)
где 
– годовой грузооборот, тонн в год;
Тпр– время на ремонт машин в течении года (принимаем 65 суток);
– коэффициент неравномерности;
– сменность работы грузового пункта (принимаем 2 суток).
Расчет для повагонных отправок:
т/см,
т/ч,
т/ч.
Потребное количество ПРМ:
Потребное количество механизмов для других грузов рассчитывается аналогично. Результаты расчетов сводим в таблицу 3.21
Таблица 3.21 – Значения производительности и парк ПРМ
| Род груза | Тип ПРМ | Грузозахватное приспособление | Птех,т/ч | ПЭ, т/ч | Псм, т/см | М, шт |
| Повагонные отправки | Электропогрузчик ЭП-103 | Вилы | 22,61 | 18,09 | 126,6 | |
| Крупнотон-нажные Контейнеры | Козловой кран КК-32М | 4-х стропный захват с крюками | 231,43 | 185,14 | ||
| Тяжеловесные грузы | Козловой кран КДКК-10 | 4-х стропный захват с крюками | 18,2 | 14,5 | 101,5 | |
| Щебень | Стреловой железнодорожный кран КЖ-462 | 4-х стропный захват с крюками | 92,01 | 73,6 | 515,2 | |
| Нефть | КДЭ-251 | Коллектор с насосом 8НДв-Нм-т | 437,5 | 350,0 | 2450,0 | |
| Цемент | Компрессор ВР 8 2.2 | Специальные сопла | 30,18 | 21,14 | ||
| Зерно | АП 4063К | Вилы | 62,49 | 437,2 |