Единая технология обработки подвижного состава в портах перевалки
Кафедра «Экономика транспорта, логистика и управление качеством»
ДОПУСКАЕТСЯ К ЗАЩИТЕ РАБОТА ЗАЩИЩЕНА
с оценкой
( с исправлениями, без исправлений)
______ Муховецкий Д.Д. _____ Муховецкий Д.Д.
( подпись) (фамилия) (подпись) (фамилия)
“____”______________2012г. “____”_____________2012 г.
ЕДИНАЯ ТЕХНОЛОГИЯ ОБРАБОТКИ ПОДВИЖНОГО СОСТАВА В ПОРТАХ ПЕРЕВАЛКИ
Пояснительная записка к курсовой работе
Управление транспортными системами
Выполнил(а):
студент(ка) гр. 50-н
Музалёва П.И.
_______
(подпись)
Омск 2012
ОГЛАВЛЕНИЕ
Введение……………………………………………………………………………………….3
1. Исходные данные на проектирование и их анализ………………………………………5
1.1. Анализ грузооборота и грузопереработки порта…………………………………...6
1.2. Транспортно-перегрузочная характеристика груза………………………………...8
1.3. Выбор флота и сухопутного подвижного состава………………………………….9
1.4. Выбор перегрузочных машин и грузозахватных устройств к ним………………10
2. Разработка вариантов схем механизации и технологии перегрузочных работ………13
2.1. Расчет параметров причала…………………………………………………………13
2.2. Варианты схем механизации……………………………………………………….16
2.3. Описание технологии перегрузочных работ по вариантам………………………18
2.4. Расчет норм выработки и времени…………………………………………………19
2.5. Расчет потребности в перегрузочных машинах, количества причалов и их пропускной способности……………………………………………………………………………...28
2.6. Расчет продолжительности обработки судна в порту………………………….…32
3. Технико–экономическое обоснование выбора оптимального варианта схем механизации и технологии перегрузочных работ……………………………………………………….34
3.1. Методика выбора оптимального варианта………………………………………...34
3.2. Капиталовложения и эксплуатационные расходы по порту……………………..35
3.3. Капиталовложения и эксплуатационные расходы по флоту за время его нахождения в порту…………………………………………………………………………………...….43
3.4. Интегральные удельные приведенные затраты по порту и флоту, выбор оптимального варианта…………………………………………………………………………………44
4. Эксплуатационно-экономические показатели работы порта………………………….44
Заключение…………………………………………………………………………………..47
Список использованных источников…………………………………………………….48
ВВЕДЕНИЕ
Перевалочные порты в транспортной системе страны представляют собой единые транспортные узлы, через которые проходят грузы, следующие в смешанном сообщении. Основная производственная деятельность порта заключается в выполнении перегрузочных работ с грузами, проходящими через порт в различных транспортных средствах, а также в осуществлении комплексного обслуживания флота. Перегрузочными работами в порту называется весь комплекс операций по перемещению грузов с момента поступления их в порт и до отправки из порта.
Перемещение грузов совершается с целью перегрузки их с одного вида транспорта на другие. Это перемещение составляет содержание производственного процесса перегрузочных работ порта.
Материально-техническая база порта представлена тремя основными компонентами: акваторией, территорией и причальным фронтом. Аквато́рия -участок водной поверхности, ограниченный естественными, искусственными или условными границами. Территория порта - это участок территории порта, на котором располагается хозяйство порта; сооружения, здания, дороги, другие коммуникации, склады. Причальный фронт - участок берега, обустроенные причалами. Линия причального фронта ограничивает территорию порта с морской стороны. Требования, предъявляемые к начертанию в плане причального фронта, диктуются необходимостью создания благоприятных эксплуатационных условий для обработки судов и эффективной работы сухопутных видов транспорта.
Совершенствование технологической и организационной работы порта основано на ряде принципов, обеспечивающих комплексную механизацию перегрузочных работ и максимальное сокращение ручного труда, повышение производительности труда на перегрузочных работах и сокращение численности персонала, снижение себестоимости перегрузочных работ, сокращение валового времени обработки в порту транспортных средств, обеспечение сохранности грузов при их перегрузке и хранении, минимизация ущерба, наносимого окружающей среде.
Для успешного достижения поставленной цели необходимо в ходе проектирования решить следующие задачи:
1. Определить параметры складов для краткосрочного хранения груза в навигационный период;
2. Рассмотреть возможные варианты схем механизации и технологий перегрузочных работ на причале;
3. Определить параметры перегрузочного процесса по каждому варианту путем расчета эксплуатационных показателей основной производственной деятельности;
4. Определить критерии оптимальности для выбора оптимального варианта схем механизации и технологии перегрузочных работ с учетом взаимных экономических интересов порта и судоходной компании;
5. Дать оценку экономической эффективности внедрения оптимального варианта;
Задание на курсовой проект
Род груза: | гравий | |
Направление грузопотока: | Вода-ж.д. | |
Навигационный грузооборот причала: | 640000 т | |
Период навигации: | 190 сут. | |
Коэффициент прохождения груза через склад: | 0,42 | |
Средний срок хранения груза на складе: | 10 сут. | |
Коэффициент неравномерности поступления груза в порт: | 1,15 | |
Характеристики водного пути: | ||
- отметка дна | дно | 3,5 м |
- среднемноголетний минимальный уровень | СНГ | 2 м |
- среднемноголетний максимальный уровень | СВГ | 8 м |
- отметка территории | ТЕР | 9,5 м |
Схема, отражающая грузопереработку за навигацию по вариантам грузовых работ, приведена на рис. 2.
|
|
Рисунок 1 - Схема вариантов грузовых работ, выполняемых для освоения навигационного грузооборотаАнализ грузооборота и грузопереработки
1.1 Анализ грузооборота и грузопереработки
Грузооборот и грузопереработка - это основные показатели, характеризующие порт.
Грузооборот порта ( )–этоколичество груза в тоннах, погруженное в суда и выгруженное из судов на собственных и причалах порта и приписанные к нему причалах за определенный интервал времени. Различают грузооборот за сутки , за месяц и за навигацию .
Грузопереработка порта ( )–этообъём перегрузочных работ, т.е. количество груза, которое перегружается на причалах порта силами и средствами порта, т.е. это объём перегрузочных работ, выполненных портом за определенный период времени (сутки, месяц, навигацию) с подразделением по родам грузов по всем вариантам грузовых работ. Грузопереработка измеряется в тоннах или тонно-операциях (т-оп.).
Определим среднесуточный грузооборот:
= (1.1.)
- период навигации
- грузооборот причала
= т
Максимальный суточный грузооборот определяем по формуле:
= = , т.-оп. (1.2)
т-оп.
Найдем грузопереработку за навигацию для каждого варианта перегрузочных работ:
, т-оп; (1.3.)
, т-оп; (1.4.)
, т-оп.; (1.5.)
- коэффициент прохождения груза через склад
- грузооборот причала
т-оп.;
т-оп.;
т-оп.;
Рассчитаем коэффициент переработки грузов:
(1.6.)
Результаты расчетов необходимо свести в таблицу 1.1.
Таблица 1.1
Грузооборот и грузопереработка
Показатель | Обозна-чение | Всего | в т.ч. по вариантам грузовых работ | ||
судно- вагон | судно- склад | склад- вагон | |||
Грузооборот за навигацию, т | _ | _ | _ | ||
Среднесуточный грузооборот, т-оп | 3368,42 | _ | _ | _ | |
Максимальный суточный грузооборот, т-оп. | 3873,68 | _ | _ | _ | |
Грузопереработка за навигацию, т-оп. | |||||
Среднесуточная грузопереработка, т-оп. | 5076,22 | 2246,74 | 1414,74 | 1414,74 | |
Расчетная суточная грузопереработка, т-оп. | 5837,65 | 2583,75 | 1626,95 | 1626,95 |
Сводим полученные показатели в таблицу 1.2.
Таблица 1.2.
Таблица 1.2 - Грузооборот и грузопереработка
Показатель | Обозна-чение | Всего | в т.ч. по вариантам грузовых работ | ||
судно- вагон | судно- склад | склад- вагон | |||
Грузооборот за навигацию, т | _ | _ | _ | ||
Среднесуточный грузооборот, т | 3368,42 | _ | _ | _ | |
Максимальный суточный грузооборот, т-оп. | 3873,68 | _ | _ | _ | |
Грузопереработка за навигацию, т-оп. |
Окончание табл. 1.2
Среднесуточная грузопереработка, т-оп. | 5076,22 | 2246,74 | 1414,74 | 1414,74 | |
Расчетная суточная грузопереработка, т-оп. | 5837,65 | 2583,75 | 1626,95 | 1626,95 |
1.2 Транспортно-перегрузочная характеристика груза
На выбор способов перевозки и перегрузки оказывают влияние физико-химические и механические свойства грузов. Состав этих характеристик зависит от категории грузов (штучные, навалочные, лесные и др.).
Навалочными называются грузы, которые транспортируются в транспортных средствах навалом. К навалочным грузам относятся разнообразные кусковые, зернистые и порошкообразные материалы, которые перевозят и хранят без упаковки. В грузообороте всех видов транспорта навалочные грузы занимают наибольший удельный вес. Это, в основном, грузы минерального происхождения: щебень, камень, асфальт, алебастр, известь, песок и песчано-гравийная смесь, гравий, руда, уголь, соль, удобрения и другие.
По условиям перевозки и хранения навалочные грузы разделяют на грузы открытого и закрытого хранения.
К первой группе относят: уголь, руду, большинство минерально-строительных материалов (песок, песчано-гравийную смесь, гравий, щебень, камень); ко второй группе – пищевую и поваренную соль, мел и другие грузы, которые перевозятся в крытых транспортных средствах и хранятся в закрытых складах.
Навалочные грузы первой группы хранятся на открытых складах раздельно по видам материалов. Размеры штабелей грузов определяются с учетом навигационной потребности в складской ёмкости, а также в соответствии с характеристиками перегрузочной техники.
Основными характеристиками навалочных грузов, имеющими большое значение для их перегрузки и хранения, являются:
- класс груза по ЕКНВиВ;
- насыпная плотность в т/м ;
- удельный погрузочный объём , м /т;
- влажность в %;
- размер частиц в мм;
- угол естественного откоса в состоянии покоя в градусах;
- слёживаемость, смерзаемость, текучесть при повышенной влажности;
- подверженность самовозгоранию.
Основные транспортно-перегрузочные характеристики гравия представлены в табл. 1.3.
Таблица 1.3.
Таблица 1.3 - Транспортно-перегрузочные характеристики гравия
Класс груза | навалочный |
Насыпная плотность, | 1,48 т/ м |
Удельный погрузочный объём, | 0,35 ÷ 0,55 м/т |
Окончание табл. 1.3.
Угол естественного откоса груза в покое | 45° |
Особые условия хранения | нет |
1.3 Выбор флота и сухопутного подвижного состава
В соответствии с условиями перевозки груза необходимо подобрать транспортные средства (судно и железнодорожный вагон) с техническими характеристиками, максимально соответствующими характеристикам груза.
Для перевозки навалочных грузов, в частности гравия, используются несамоходные баржи-площадки. По гарантированной глубине судового хода необходимо подобрать судно с осадкой в груженом состоянии не более 3,2 м с учётом запаса воды под днищем судна 0,3 м. Выбираем и принимаем в дальнейших расчетах баржу-площадку проекта Р-56 с техническими характеристиками, представленными в таблицу 1.4.
Таблица 1.4
Таблица 1.4 - Основные характеристики баржи-площадки проекта Р-56
Тип судна | площадка, открытая I |
Площадь грузовой палубы | 1200 м2 |
Допускаемая нагрузка на палубу | 4,72 т/м2 |
Грузоподъёмность | 2800 т |
Габаритные размеры: – длина – ширина – высота | 86,0 м 17,3 м 2,85 м |
Высота осадочной линии | 9,08 м |
Осадка: – порожнем – в полном грузу | 0,33 м 2,63 м |
Железнодорожный вагон предназначен для погрузки в него гравия на причале порта и доставки до пункта назначения.
Тип железнодорожного вагона определим из следующих условий:
Отношение грузоподъёмности вагона к его вместимости не должно превышать насыпную плотность груза
. , т/м
Основные характеристики вагона выбираем из справочника «Вагоны СССР» и представляем в таблице 1.5.
Таблица 1.5
Таблица 1.5 - Технические характеристики вагона
Тип вагона | Полувагон 4-осный, цельнометаллический, с глухими торцевыми стенками |
Модель | 12-9046 |
Грузоподъёмность | 70 т |
Объём кузова | 76 м3 |
Высота габаритная | 3,14 м |
Внутренние размеры кузова: – длина – ширина – высота | 12,7 м 2,9 м 2,3 м |
Длина по осям сцепления автосцепок | 13,92 м |
Проверим выбранный вагон на соблюдение условия:
, т/м т.е. условие соблюдается, что говорит о правильности выбора железнодорожного вагона.
Рисунок 2 - Полувагон 4-осный 12-119
1.4 Выбор перегрузочных машин и грузозахватных приспособлений к ним
Перегрузка заданного рода груза механизированным способом может производиться с применением различных типов перегрузочных машин. Следует выбрать несколько вариантов (минимум два) приемлемых типов перегрузочной техники, на базе которых будут формироваться варианты схем механизации и технологии перегрузочных работ. Портальные краны могут применяться как на погрузке, так и на выгрузке широкого спектра грузов (тарно-штучных, навалочных, лесных) из судов, вагонов и автомобилей. Вторым возможным вариантом применения машин для перегрузки этих же грузов могут быть рассмотрены мостовые краны. Кроме этого, для перегрузки навалочных грузов можно использовать грейферно-бункерные перегружатели с отвалообразователями или без них. В отличие от перечисленных машин, применение машин непрерывного действия, таких, как конвейеры, позволяет перегружать грузы только в одном направлении на специализированных причалах.
В курсовом проекте должны рассматриваться как минимум два варианта схем механизации.
Технические характеристики перегрузочного оборудования приведены в «Сетке типов и параметров основных портовых перегрузочных машин на период до 2000 года».
Для перегрузки различных грузов следует оснастить перегрузочные машины грузозахватными устройствами (ГЗУ): для пакетов тарно-штучных и лесных грузов – захваты различных конструкций, для навалочных грузов – грейферы. Конструкции и технические характеристики ГЗУ приведены в справочнике по ГЗУ. Тип и вместимость грейфера выбирают с учётом класса груза и грузоподъёмности крана, а характеристики грейферов приведены в справочнике «Грейферы». Наиболее полное использование грузоподъёмности крана при загрузке его данным грузом достигается при условии максимального приближения массы грейфера с грузом к грузоподъёмности крана:
, т (1.7)
, т (1.8)
где: – масса грейфера с грузом, т;
– плотность груза, т/м3;
– коэффициент заполнения грейфера, максимально возможный по условиям перегрузочного процесса с учётом характеристик груза;
– масса грейфера порожнем, т;
– вместимость грейфера, м3;
– грузоподъемность крана, т .
Транспортные средства (суда и вагоны) после выгрузки должны быть зачищены от остатков груза с помощью зачистных машин.
Применение машин непрерывного действия, таких как, например, ленточных конвейеров, при выгрузке навалочных грузов невозможно из-за большого угла наклона конвейера и сложностью подачи груза с судна на ленту.
Среди машин циклического действия рассматриваем краны портальные и мостовые. Рассматривая краны грузоподъёмностью 5,10 и 16 т, выбираем краны грузоподъёмностью 16 т.
В качестве сравниваемых рассмотрим два варианта подъёмно-транспортных машин для перегрузки гравия:
- портальный кран КПП-16-30;
- мостовой кран КМГ-16.
Технические характеристики портального крана КПП-16-30 и мостового крана КМГ-16 приведены в таблице 1.6.
Таблица 1.6.
Таблица 1.6 - Технические характеристики кранов
Характеристика | Кран портальный КПП-16-30 | Кран мостовой КМГ-16 |
Грузоподъёмность, т | ||
Вылет стрелы, м: максимальный минимальный | - - | |
Колея портала/ пролёта моста, м | 10,5 | 22,5 – 34,5 |
Высота подъёма, м | 26,5 | |
Глубина опускания, м | не менее 20 | не менее 20 |
Скорости: · подъема, м/с · частоты вращения, 1/с · изменения вылета стрелы,м/с · передвижения крана, м/с · передвижения тележки, м/с | 1,17 0,025 0,87 0,55 - | 0,8 - - 1,6 0,8 |
Суммарная мощность электродвигателей, кВт | ||
Стоимость крана: с пролетом моста: 22,5 м 34,5 м | - - | - |
Для перегрузки гравия (класс груза навалочный) как портальным, так и мостовым кранами грузоподъёмностью 16 т выбираем грейфер проекта № 3319А. Технические характеристики грейфера представлены в таблице 1.7.:
Таблица 1.7.
Таблица 1.7 - Технические характеристики грейфера проекта № 3319А
Тип | двухканатный двучелюстной |
Грузоподъёмность крана, т | |
Вместимость грейфера, м³ | 5,3 |
Масса, т | 6,95 |
Стоимость, т.тг | 140,0 |
Выполним проверочный расчет на совместимость грузозахватного устройства с перегрузочными машинами:
, т
, т (1.9)
т
15,43 т 16 т, следовательно, выбранный нами грейфер, соответствует параметрам перегрузочной техники.
Для формирования штабеля открытого склада и подгребания груза в зону работы крана используем бульдозер Т-100 с характеристиками, представленными в таблице 1.8.
Таблица 1.8.
Таблица 1.8 - Технические характеристики бульдозера Т-100
Тип | Бульдозер гусеничный |
Тип двигателя | дизель |
Мощность, л.с./кВт | 100/75 |
Расход топлива кг/час | 20,0 |
Стоимость, тыс. тг | 150,0 |
Для зачистки судна от остатков груза после выгрузки следует использовать трюмную подгребающую, подметающую машину ТГМ–1,4 с характеристиками, представленными в таблице 1.9.
Таблица 1.9.
Таблица 1.9 - Технические характеристики трюмной подгребающей, подметающей машины ТГМ – 1,4
Номинальное тяговое усилие | 1,4 т |
Скорость передвижения – | 1,47 33,4 км/ч. |
Габаритные размеры: длина ширина высота, м | 5 2,5 2,5 |
Нагрузка на колесо | 1,3 т.с. |
Масса | 4,5 т. |
2. Разработка вариантов схем механизации и технологии перегрузочных работ
2.1 Расчет параметров причала
Длина причала зависит от длины расчётного судна с учетом расстояния между судами на смежных причалах, вызванного необходимостью безопасного маневрирования:
, м (2.1)
где – длина судна, м;
– расстояние между судами в целях безопасности маневрирования, м.
, м
Значения расстояний между судами в зависят от длины судна и типа причального сооружения.
Потребная вместимость склада для освоения навигационного грузооборота определяется через нормативный срок хранения грузов
, т (2.2)
где: – навигационный грузооборот причала, т;
– коэффициент неравномерности прибытия грузов;
– коэффициент прохождения груза через склад;
– продолжительность навигации, сут.;
– продолжительность хранения груза на складе, сут.
, т
Расчётная вместимость склада причала, специализированного на перегрузке одного вида груза должна обеспечивать эту навигационную потребность и быть не менее двойной грузоподъёмности расчётного несамоходного судна.
= , т (2.3)
= , т
Для хранения навалочных грузов используются открытые площадки с бетонным или асфальтобетонным покрытием, в основном, прямоугольной формы.
Штабель груза на этих площадках имеет пирамидальную форму, а при ограничении высоты складирования – форму усечённой пирамиды, объём которой определяется формулой:
,м³ (2.4)
где – высота усечённой пирамиды, м;
– соответственно длина и ширина верхней части усечённой пирамиды м;
, – соответственно длина и ширина нижней части усечённой пирамиды м.
Длина склада у основания усечённой пирамиды с учётом пожарных проездов между причалами определяется по формуле:
, м (2.5)
, м
Продольный разрез склада в форме усечённой пирамиды представлен на рис. 3.
Δ Δ
Рис. 3. Продольный разрез склада
Выразим длину склада в верхней части усечённой пирамиды через длину основания :
, м (2.6)
где – угол естественного откоса груза в состоянии покоя, градусов.
, м
Аналогично выразим ширину верхней части усечённой пирамиды через ширину основания :
, м (2.7)
, м
Высота склада определяется исходя из значения допустимой нагрузки на 1 м площади склада :
, м (2.8)
, м
Объём склада определяется через расчётную вместимость склада:
, м (2.9)
, м
Подставив в формулу 2.4 численные значения , , , l, b, находим ширину склада в основании усечённой пирамиды .
Определяем численное значение b по формуле 3.2.7. Если , то это означает, что склад имеет форму пирамиды, а не усечённой пирамиды. В этом случае принимаем и пересчитываем , а затем с этими данными проводим повторный расчёт .
Вводим в формулу все известные численные значения:
Откуда находим
м.
м.
Итак, размеры склада:
м.;
м;
м.
Потребная площадь склада:
, м²
м².
2.2 Варианты схем механизации
Схема механизации – это совокупность подъемно-транспортных машин, вспомогательных устройств, объединенных в определенной последовательности в соответствии с характером и особенностями грузопотока, условиями производства перегрузочных работ на причале и предназначенная для перегрузки грузов по одному или нескольким вариантам. При одной и той же схеме механизации возможна перегрузка груза по различным технологическим схемам.
Технологическая схема перегрузочных работ определяет конкретный способ выполнения перегрузочного процесса на данной механизированной линии, указывая направление перемещения груза, состав и способы выполнения операций, количество машин, приспособлений и порядок их использования, способ перевозки груза (пакетами или отдельными местами).
Схемы механизации делятся на:
– универсальные (обеспечивают перегрузку различной номенклатуры грузов по разным вариантам);
– специализированные (предназначены для переработки однородных грузов).
Схемы механизации, в которых возможна перегрузка груза в оба направления называется обратимыми.
На выбор схемы механизации оказывают влияние следующие факторы: размер грузооборота и его направление, характеристики и свойства грузов, климатические условия, тип судов и вагонов.
Размер грузооборота определяет производительность перегрузочных средств. Направление грузопотоков обуславливает характер перегрузочных работ. Они оказывают влияние на размер складской площади.
При выборе схемы механизации и подъёмно-транспортного оборудования, входящего в его состав, необходимо учитывать следующие требования:
- схема должна соответствовать рациональной структуре перегрузочного процесса, определяющий количество, последовательность, содержание, вид основных и вспомогательных операций, тип и характеристики машин и устройств;
- схема должна обеспечивать пропускную способность причального фронта, складов, железнодорожных перегрузочных фронтов, позволяющую перерабатывать заданный грузооборот и производить обработку судов и вагонов;
- при разработке схемы механизации должны быть учтены взаимосвязь со смежными причалами, требования порта и флота, железнодорожного транспорта и т.п.
Учитывая выбранные ранее типы перегрузочных машин, рассмотрим два варианта схем механизации и технологии перегрузочных работ для перегрузки гравия:
I схема – с портальным краном КПП-16-30;
II схема – с мостовым краном КМГ-16.
По каждой схеме механизации перегрузка гравия осуществляется по трём вариантам грузовых работ:
- судно – вагон;
- судно – склад;
- склад – вагон.