Расчет погрузочно-разгрузочных фронтов

 

Погрузочно-разгрузочным (грузовым) фронтомназываетсячасть желез­но­до­рожного пути грузового пункта, предназначенная непосредственно для вы­полне­ния погрузочно-разгрузочных работ, оснащенная, как правило, ком­плек­сом ста­ционарных или передвижных погрузочно-разгрузочных машин и уст­ройств.От грузового фронта следует отличать фронт подачи, который пред­ставляет собой часть железнодорожного пути грузового пункта, исполь­зуемую для размещения группы одновременно подаваемых вагонов.

По виду используемых грузовых устройств различают грузовые фронты:

· со стационарными погрузочно-разгрузочными машинами и уста­новками (ва­гоно­опрокидывателями, инерционными машинами, по­грузочными ком­плек­сами и др.);

·  с передвижными погрузочно-разгрузочными машинами (крана­ми, погрузчи­ками и др.);

·  эстакадные и траншейные выгрузочные фронты;

·  бункерные приемные фронты.

Существуют точечные грузовые фронты (одновременно обраба­тывается один вагон), многоточечные (одновременно производится погрузка или вы­грузка не­скольких вагонов в разных точках погрузочно-разгрузочного пути) и сплошные, когда погрузку-выгрузку выполняют с группой вагонов одной по­дачи сразу по всей длине грузового фронта и в течение всего времени об­ра­ботки вагон этой по­дачи не перемещается по фронту.

К основным параметрам технического оснащения грузового фронта отно­сятся:

· количество средств механизации и автоматизации погрузочно-разгрузоч­ных работ, используемых на фронте, и их суммарная про­изводительность;

·  производительность средств транспортирования грузов от фрон­та и к фронту работ;

·  вместимость складов, обслуживающих данный фронт;

·  длина погрузочно-разгрузочного фронта и длина фронта подачи;

·  перерабатывающая способность грузового фронта, которая ха­рактеризу­ется наибольшим количеством тонн груза (вагонов), кото­рое может быть по­гружено или выгружено за сутки или рабочую смену при имеющемся техни­ческом ос­нащении и рациональной тех­нологии его использования;

·  оснащенность средствами освещения, связи, взвешивания груза и др.

   Производительность погрузочно-разгрузочных машин, устройств и средств транспортирования грузов устанавливается расчетным путем и вы­ра­жается коли­чеством груза, которое можно пере­работать за 1 ч непрерыв­ной работы при ра­циональной организации процессов и наиболее эффектив­ном ис­пользовании средств механи­зации.

Перерабатывающую способность грузовогофронта , т/сут и N _ф, ваго­нов/сут, ограничиваемую мощностьюсредств механизации, при посту­плении вагонов от­дельными группамиопределяют по формуле:

 

           ,       (21)

 

где       Т — время функционирования фронта в течение суток, ч;

  N _тр — число вагонов, подаваемых в течение суток;

q _гр – среднее количество груза в транспортном средстве (вагоне, автомо­биле), зависящее от рода груза и параметров транспортного средства, т; на­пример, для вагона с насыпным грузом:

 

q _гр = V _в g ≤ q _н,                       

 где     V _в – внутренний объем кузова вагона, м³;

q _н – грузоподъемность вагона, т;

t _пв - среднее время простоя вагонов одной подачи при погрузке и выгрузке при рациональ­ном использовании имеющихся средств меха­низации, ч;

t _м - общая продолжительностьподачи, уборки или перестановки вагонов одной подачи у грузо­вого фронта, ч;

  z - число подач в сутки.

Перерабатывающая способность грузового фронта Q _ф , т/сут и N _ф, ваго­нов/сут, ограничивае­мая площадью склада,

                                    , (22)

 

где к — коэффициент непосредственной перегрузкигрузов (по пря­мому вари­анту).

Размер и интервалы подачи вагонов должны обеспечивать не­прерывность по­грузочно-разгру­зочных операций. Для пред­приятий с достаточным путевым развитием минималь­ный ин­тервал оп­ределяет сумма затрат времени на приемо-сдаточные операции и уборку вагонов с выставочных путей станции. Если же предприятие - грузополучатель не имеет путей для размещения сле­дующей группы вагонов и очередная группа может быть принята только после уборки на стан­цию примыкания ранее поданной группы, то минималь­ный ин­тервал между подачами равен сумме времени, затрачи­ваемого на подачу ваго­нов с приемосдаточных путей на грузовой фронт, погрузку-выгрузку, уборку вагонов с погрузочно-выгрузоч­ных путей и, при невоз­можности совме­щения, на приемо­сдаточные опера­ции.

Аналогично определяют минималь­ный ин­тервал между подачами маршру­тов и укрупненных групп вагонов с однородными грузами, следующих на один грузо­вой фронт, а также порожних вагонов под погрузку од­нородного груза.

Потребная длина погрузочно-разгрузочного фронта опреде­ляется на основе данных о годовом поступлении на склад грузов и грузоподъемности желез­нодо­рожных вагонов или других видов транспортных средств, обслуживаю­щих склад.

Количество транспортных средств N _тр, которое может быть подано за су­тки к складу с учетом неравномерности отправления или прибытия грузов, оп­ре­деля­ется по фор­муле

                       .                 (23)

 

Тогда длину железнодорожного фронта подачи вагонов можно определитьпоформуле:                                       

                        ,                        (24)

 где   l _тр - длина вагона, м;

   а_м - удлинение фронта, учитывающее размещение локомотива или других маневровых средств, м.

Число подач зависит как от технологии работы железнодорожного транс­порта, так и от основной технологии предприятия-грузополучателя. Так, интер­вал между подачами опреде­ляется временем, необходимым на приемо-сдаточ­ные операции и уборку вагонов с выста­вочных путей станции.

Размер фронта погрузки-выгрузки немеханизированным способом определяется количеством вагонов, устанавливаемых по полезной длине складского (погру­зочно-разгрузочного) пути, которая может быть использована для одновремен­ной погрузки или выгрузки однородных грузов.

Деление фронтов по однородным грузам производится при условии постоянной специализации складских площадей для таких грузов. Однородными считаютсягрузы,перевозимые одинаковым способом (навалом, насыпью, наливом и т. п.), совместное хранение которых возможно. Фронт для грузов, требующих хра­нения в крытых складах, определяется количе­ством дверей в складе.

Размер фронта погрузки и выгрузки нефтяных и других грузов, перевозимых на­ливом в цистернах, определяется по количеству стояков для налива и слива, а при междурельсовом сливе — количеством цистерн, устанавливаемых по по­лезной длине пути у мест слива. При необходимости фронт налива и слива мо­жет уста­навливаться по видам грузов (темные, светлые нефтепродукты, масла).

Размер фронта погрузки и выгрузки, всех других грузов, кроме на­ливных, при механизированном способе работ определяется исходя из количества и пере­раба­тывающей способности механизмов. Длина желез­нодорожного погру­зочно-разгрузочного фронта определяется по фор­муле:

 

                        (25)

где z_c - число смен (перестановок) вагонов на грузовом фронте.

Длина грузового фронта со стороны подъезда автомобилей составляет:

 

                                  ,                          (26)

где l _а- длина фронта, требующаяся для грузовых операций с автомоби­лем в за­висимости от способа его постановки (боком, торцом, под углом 35-40°),м;

t _а - средняя продолжительность погрузки-выгрузкиодного автомобиля, вклю­чая время на подъезд к складу и отъезд, ч;

Т_а - продолжительность работы автотранспорта в течение суток, ч.

 

3.8 Определение потребного количества ПТМ циклического
     действия

Потребное количество погрузочно-разгрузочных, грузоподъемных, либо транспортирующих машин зависит от потребной величины грузопереработки и от производительности машины, то есть:

                                               ,                        (27)

где М – количество машин;

  П_э – производительность машины.

Различают теоретическую П_теор, техническую П_тех и эксплуатационную П_э производительности подъемно-транспортных машин. Теоретическая (или расчет­ная) производительность представляет собой количество грузов, которое может переработать машина за 1 ч при наилучшей организации труда, при полном ис­пользовании ее по времени и грузоподъемности.

В реальных условиях эксплуатации грузоподъемность машины не всегда ис­пользуется на 100 %. Это учитывается при определении технической производи­тельности с помощью коэффициента использования грузоподъемности к_г:

                             т/см,     (28)

где Р_с, Р_н – соответственно среднее значение массы груза, перерабатываемое машиной за 1 цикл в течение смены, и номинальная грузоподъемность машины, т;

t _см – продолжительность смены, ч.

Эксплуатационная же производительность наряду с учетом использования ма­шины по грузоподъемности учитывает также использование ее по времени. При ее определении принимают в расчет как внутрисменные организационно-техноло­гические перерывы в работе, так и простои, обусловленные плановыми техниче­скими обслуживаниями и ремонтами в течение года. Различают суточный к_вс и годовой к_вг коэффициенты использования по времени:

                                                  _;                                         (29)

    где Т_с и Т_г – соответственно число часов работы в сутки и число дней ра­боты машины в год.

Таким образом, суточная эксплуатационная производительность машины П_эс и годовая эксплуатационная производительность П_эг могут быть вычислены по формулам:

  , т/сут;            (30)

 

    , т/год.                 (31)

В курсовой работе можно принять к_вс = 0,8, а  к_вг  определить, исходя из того, что в течение года ПТМ 10 – 15 суток проводят в ремонтах и технических обслу­живаниях.

Способ определения теоретической производительности зависит от типа подъ­емно-транспортной машины.

 Для машин циклического действия (краны пролетные и консольные, погруз­чики вилочные и одноковшовые и др.) она определяется по формуле:

 

                                                              (32)

где Т_ц – продолжительность цикла машины, с, включающего в себя затраты
 времени на выполнение операций от момента захвата одной порции
 груза до захвата следующей порции.

    

 

 

   Рисунок.6 - Козловой кран

      1-мост, 2-жесткая опора (нога),

    3-гибкая опора, 4 – грузовая
        тележка

 

 

Для пролетного крана (мосто­вого, козлового):

(33)

где t _з и t _о – время застропки и отстропки (захвата и освобождения от груза), за­висящее от конструкции грузозахватного приспособления и рода груза (в курсо­вой работе можно принять t _з = t _о = 15 с);

Н_п , Н_о – средняя высота подъема и опускания груза, м;

l _т , l _к – среднее расстояние перемещения тележки и моста крана за цикл, м;

V_n, V _т , V _к – скорости подъема груза, перемещения тележки и моста крана, м/с (принимаются в соответствии с техническим паспортом ПТМ);

φ – коэффициент совмещения операций (в курсовой работе – 0,85).

Средние расстояния перемещения моста и тележки по горизонтали, а также средняя высота подъема и опускания груза принимаются равными полусумме наименьшего и наибольшего перемещения в рассматриваемом направлении на конкретном складе.

По формуле (33) можно определить продолжительность цикла мостового крана-штабелера, при этом φ= 0,9; t _з = t _о = 15…20 с.

Для напольного вилочного погрузчика (рис. 7)

       (34)

где l – среднее расстояние перемещения груза за цикл, м;

V _г , V _б - скорость движения погрузчика с грузом и без груза, м/с;

  а – ускорение погрузчика при разгоне и замедлении, м/с² (в курсовой ра­боте а = 0,4);

     

Рисунок 7 - Универсальный четырех-

опорный электропогрузчик

Н_н, Н_к – средняя высота подъема и опускания вилочного грузозахвата в пункте захвата груза и освобождения от него, м;

V _пб, V _пг, V _об, V _ог – соответственно скорости подъема грузозахвата без груза и с грузом, скорости опускания грузозахвата без груза и с грузом, м/с;

В курсовой работе можно принять время захвата груза t _з = 10 -15 с, время ос­вобождения от груза t _о = 15 – 20 с).

Для напольного ковшового погрузчика цикл может быть определен так:

                                    (35)

где l _п – среднее расстояние перемещения груза погрузчиком, м;

V _д – эксплуатационная скорость движения погрузчика, м/с;

   R – радиус поворота погрузчика, м (в зависимости от типа погрузчика составляет 4…6 м);

   V _м – скорость движения погрузчика на поворотах, м/с (составляет
        (0,6…0,8) V _д);

   n - количество поворотов погрузчика на 90^о при его движении за цикл;

   Н – средняя высота подъема груза при разгрузке, м (принимается по тех нической характеристике погрузчика с учетом компоновки склада);

   V _п – скорость подъема ковша, м/с;

Время зачерпывания груза ковшом можно принять в курсовой работе t _з =15…20 с, а время разгрузки ковша t _о =10…15 с.

При определении продолжительности цикла стреловых кранов следует учитывать вращение стрелы в вертикальной и горизонтальной плоскостях (рис. 8).  Продолжительность цикла для таких кранов определяется выражением
                              (36)

где l  - среднее  рас-стояние перемещения крана за цикл, м;

V _д – средняя скорость движения крана, м/с;

  Н_н, Н_к – средняя вы-сота подъема и опус-кания грузозахвата в пункте захвата груза и освобождения от него, м;
V _п – скорость подъема груза, м/с;

 

                                                  Рисунок  8 - Портальный кран

1-поворотная платформа, 2-портал, 3-ходовые тележки, 4-противовес, 5-стрела

 

V _с – скорость горизонтального движения грузозахвата при изменении

вылета стрелы (при ее повороте в вертикальной плоскости), м/с;   

    l _с – средняя величина изменения вылета стрелы при перемещении груза, м;

  α^о – средний угол поворота крана при перемещении груза, град.;

  ω – частота вращения стрелы крана в горизонтальной плоскости, 1/с,
        (в курсовой работе можно принять ω= 0,025…0,041/с).

Если в ТГК однотипными ПТМ перерабатываются несколько грузопотоков (в примере, приведенном на рис. 1 – шесть), то их потребное количество определяется для каждого грузопотока, затем суммируется и округляется до ближайшего большего целого:

                                       ,                         (37)

где п – количество грузопотоков в ТГК.

Таким образом, для определения потребного количества ПТМ циклического действия в разрабатываемом ТГК следует:

1. по справочникам выбрать тип, модель ПТМ, выявить ее технические параметры (грузоподъемность, скорости, высоту подъема и т.п.);

2. по формулам (33)… (36) рассчитать продолжительность цикла ПТМ для каждого грузопотока ТГК исходя из разработанной планировки склада, при определении зон обслуживания и средних расстояний перемещения ПТМ исходить из предположения, что количество ПТМ = 1;

3. по формулам (28)…(32) определить эксплуатационную производительность ПТМ П_{эг i} для каждого грузопотока;

4. по формуле (37) определить потребное количество машин;

5. если оно окажется больше 1, произвести корректировку средних расстояний перемещения и повторить п.п.2…4. Расчет повторять до тех пор, пока количество машин, закладываемое в расчет продолжительности цикла (п.2), и количество машин, полученное в п.4 не совпадут.

 

3.9 Определение потребного количества ПТМ непрерывного
   действия

     3.9.1 Конвейеры

         Для перемещения навалочных грузов в ТГК широко используются различные виды конвейеров, грузовые подвесные канатные дороги, а также установки пневматического и гидравлического транспорта. При выборе технического оснащения ТГК определяют потребную производительность транспортирующей машины (годовой грузопоток), а затем определяют ее технические параметры.

Так, производительность ленточного конвейера ( рис. 9 ):

 

                                         , т/ч,     (38)

                               

где   q - погонная нагрузка на единицу длины конвейера, кг/м;

   V – скорость движения ленты, м/с.

При движении груза непрерывным потоком постоянного сечения

                                      q = 1000 Fγ,                (39)

где F – площадь поперечного сечения груза на ленте, м^2.

    γ – объемная плотность груза, т/м³.

При перемещении штучных грузов

                                   ,                     (40)

где Р – масса штучного груза, кг;

  l – расстояние между соседними грузами, м.

 Рисунок 9 -  Стационарный ленточный конвейер

1-контргруз, 2-натяжной барабан, 3-загрузочное устройство, 4-конвейерная лента, 5-роли-ковые опоры, 6-приводной барабан, 7-разгрузочное устройство, 8-приводная станция, 9-очист-ное устройство, 10-рама

Площадь поперечного сечения груза F зависит от ширины ленты B, конструкции роликоопор (горизонтальные, наклонные ролики), характера трассы конвейера (горизонтальный, наклонный участок):

                                           ,                         (41)

С – коэффициент заполнения ленты, зависящий от динамического угла естественного откоса груза, угла наклона роликов и угла наклона конвейера.

В курсовой работе можно производительность ленточных конвейеров определить по формулам:

для сыпучих грузов и желобчатой ленты   ;    

для сыпучих грузов и плоской ленты           ;         (42)

для штучных грузов                                        

где δ – коэффициент, зависящий от угла наклона конвейера (в курсовой работе можно принять для горизонтального конвейера δ= 1, при наклоне 10^о δ= 0,9 и при наклоне 20^о δ= 0,8).

Для выбора конкретного типа ленточного конвейера следует:

1. определить на плане и разрезе склада начало и конец трассы конвейера;

2. определить расстояние транспортирования и угол наклона конвейера;

3. выбрать способ загрузки и разгрузки конвейера;

4. выбрать из ряда применяемых в конвейеростроении скоростей (0,5; 0,63; 0,8; 1; 1,25; 1,6; 2; 2,5; 3,15; 4; 5; 6,3 м/с) скорость движения ленты с учетом увеличения сохранности ленты, уменьшения разрушения транспортируемого груза, уменьшения пылевыделения и просыпей груза и т.п.;

5. по формулам (42) вычислить ширину ленты и принять ее равной ближайшей большей из следующего ряда: 400; 500; 650; 800; 1000; 1200; 1400; 1600; 1800; 2000 мм.

6. проверить принятую ширину ленты по формулам:

а) для рядовых материалов          , мм;      (43)

б) для сортированных материалов  , мм,        (44)

где а _max, а_ср - максимальный и средний размер куска груза, мм.

Для штучных грузов ширина ленты на 200 мм превышает их наибольший размер в плане.

7. определить мощность привода конвейера по приближенной формуле:

,       (45)

где N – мощность электродвигателя привода конвейера, кВт;

L _г – длина горизонтальной проекции трассы конвейера по осям концевых барабанов, м;

w - приведенный коэффициент сопротивления движению тягового органа (для ленточных конвейеров w- 0,04…0,05; для пластинчатых 0,1…0,3; для скребковых 0,6…1,0);

H – высота подъема груза конвейером по осям концевых барабанов, м;

к_з – коэффициент запаса мощности, учитывающий неучтенные сопротивления движению (можно принять к_з =1,3…1,4).

  Такой подход используется и для выбора других типов конвейеров. Например, производительность скребкового конвейера, т/ч

,                     (46)

где b, h – ширина и высота скребка (в курсовой работе можно принять b = 0,2… 1,2 м; h = 0,1…0,4 м);

f – коэффициент заполнения транспортного желоба грузом (в курсовой работе f=0,6…0,8).

Величина коэффициента δ  составляет 0,8…0,9 при наклоне конвейера 0^о…20^о, а при увеличении наклона до 60^о…90^о равна 0,5…0,8.

Для выбора параметров скребкового конвейера следует принять размеры скребка и по формуле (46) вычислить потребную скорость конвейера, либо решить обратную задачу: принять скорость конвейера, по формуле (46) вычислить bh и, задавшись высотой скребка, вычислить его ширину.