«АВТОМАТИЗИРОВАННЫЕ ПЕРЕГРУЗОЧНЫЕ КОМПЛЕКСЫ ТРАНСПОРТНО-ГРУЗОВЫХ СИСТЕМ Ж.-Д. И ПОРТОВЫХ ТЕРМИНАЛОВ Технология перегрузочных работ. Оптимизация технологических решений Учебное пособие Ростов-на-Дону 2007 1 УДК 656.212.6 ...»

РОСЖЕЛДОР

Государственное образовательное учреждение

высшего профессионального образования

«Ростовский государственный университет путей сообщения»

(РГУПС)

Ю.Н. Макеева

АВТОМАТИЗИРОВАННЫЕ ПЕРЕГРУЗОЧНЫЕ КОМПЛЕКСЫ

ТРАНСПОРТНО-ГРУЗОВЫХ СИСТЕМ Ж.-Д. И ПОРТОВЫХ

ТЕРМИНАЛОВ

Технология перегрузочных работ.

Оптимизация технологических решений Учебное пособие Ростов-на-Дону 2007 1 УДК 656.212.6 (075.6) Макеева, Ю.Н.

Автоматизированные перегрузочные комплексы транспортно-грузовых систем ж.-д. и портовых терминалов. Технология перегрузочных работ. Оптимизация технологических решений: учебное пособие для вузов / Ю.Н. Макеева; Рост. гос. ун-т путей сообщения. – Ростов н/Д, 2007. – 292 с.: ил.: 198. Библиогр.: 33 назв.

Работа содержит положения по организации, технологии и совершенствовании перегрузочных работ с различными видами грузов посредством универсальных и специализированных погрузочно-разгрузочных машин и комплексов. Характеризуются свойства грузов, влияющих на способы их перевозки, хранения, перегрузки. Приводятся характеристики типовых и специальных технологических механизированных и автоматизированных линий, используемых в терминально-складских ж.-д. и портовых комплексах.

Разработаны методика технико-экономических исследований и расчётные зависимости для оптимизации технологических решений методом математического моделирования перегрузочного процесса.

Приведены справочные данные, облегчающие изучения курса.

Изложенный материал предназначен для студентов вузов специальностей 150900, 190701, 190205, изучающих дисциплины «Эксплуатация перегрузочного оборудования портов и транспортных терминалов», «Транспортно-грузовые системы», «Комплексная механизация и автоматизация погрузочно-разгрузочных работ и склады»; подготовлен в соответствии с государственным стандартом и будет полезен при курсовом и дипломном проектировании.

Учебное пособие одобрено к изданию Учебно-методическим советом РГУПС.

Рецензенты: начальник Дирекции по управлению терминально-складским комплексом структурного подразделения ОАО «РЖД»

В.Л. Ивченко;

канд. техн. наук, проф. А.А. Бураков (РГУПС) Учебное издание Макеева Юлия Николаевна

АВТОМАТИЗИРОВАННЫЕ ПЕРЕГРУЗОЧНЫЕ КОМПЛЕКСЫ

ТРАНСПОРТНО-ГРУЗОВЫХ СИСТЕМ Ж.-Д. И ПОРТОВЫХ

ТЕРМИНАЛОВ

Редактор А.И. Гончаров Технический редактор А.В. Артамонов Подписано в печать 18.07.07. Формат 6084/16.

Бумага офсетная. Ризография. Усл. печ. л. 16,94.

Уч.-изд. л. 22,95. Тираж 100 экз. Изд. № 132. Заказ №.

Ростовский государственный университет путей сообщения.

Ризография РГУПС.

Адрес университета: 344038, г. Ростов н/Д, пл. им. Ростовского Стрелкового Полка Народного Ополчения, 2.

© Ростовский государственный университет путей сообщения,

ВВЕДЕНИЕ

Единая транспортная система – ЕТС (понятия и определения) Единая транспортная система (ЕТС) – совокупность путей сообщения, перевозочных средств, технических устройств и механизмов, средств управления и связи, обустройств всех видов транспорта, объединенных системой технологических, технических, информационных, правовых и экономических отношений, обеспечивающих удовлетворение потребностей народного хозяйства в перевозке грузов и пассажиров. ЕТС объединяет железнодорожный, автомобильный, морской, речной, воздушный, магистральные нефтепроводы и нефтепродуктопроводы, магистральные газопроводы, городской, промышленный и электронный (линии электропередачи) виды транспорта.

Пути сообщения – автомобильные дороги, железнодорожные и водные пути, воздушные линии, трубопроводы, монорельсовые и канатные дороги, специальные магистрали, обустроенные, приспособленные и оборудованные для движения подвижного состава, перемещения грузов и пассажиров.

Перевозочные средства – подвижной состав, трубопроводы, контейнеры, поддоны, одноразовая и многооборотная тара.

Подвижной состав – локомотивы, вагоны, суда, самолеты, вертолеты, дирижабли, автомобили, полуприцепы, транспортные тракторы, транспортные капсулы.

Технические устройства и механизмы – погрузочно-разгрузочные машины, конвейеры, бункера, пакетоформирующие машины и др.

Средства управления и связи – комплекс устройств, обеспечивающих сбор, хранение, переработку и передачу информации.

Обустройства всех видов транспорта – железнодорожные станции, вокзалы, аэропорты, пристани, гаражи, стоянки, доки, ремонтные мастерские и заводы, склады, погрузочно-разгрузочные пункты, компрессорные и насосные станции, станции технического обслуживания и др.

Объем перевозок – это количество тонн груза, запланированное к перевозке или уже перевезенное.

Грузооборот показывает транспортную работу, планируемую или затраченную на выполнение перевозок.

Доля грузооборота разных видов транспорта на 2000 г. (%): железнодорожного – 45,3; морского – 9,6; речного – 2,6; автомобильного – 6,3;

нефтепроводов и нефтепродуктопроводов – 15,8; газопроводов – 18,5; воздушного – 1,9.

Единая транспортная система в настоящее время представляет сложную совокупность развивающихся подсистем, взаимодействие которых позволяет:

- повысить надежность и регулярность обеспечения народного хозяйства в перевозках;

- эффективнее использовать провозные способности путей сообщения благодаря взаимопомощи в работе взаимодействующих видов транспорта;

- сократить транспортные расходы в результате рационального распределения грузовых и пассажирских перевозок;

- снизить потребность в подвижном составе за счет оперативного перераспределения перевозок в периоды сезонных пиков;

- сократить численность обслуживающего персонала, концентрируя управление, ремонт, проектирование и строительство отдельных подсистем;

- повысить эксплуатационную маневренность сети при возможных отклонениях плановых объемов работы от действительных, проведении ремонтов и т.д.

Единство системы достигается взаимодействием сфер:

технической, которая предполагает унификацию, стандартизацию и согласование параметров технических средств различных видов транспорта, согласование пропускной и перерабатывающей способности взаимодействующих подсистем, создание надежных систем связи между оперативными работниками и вычислительными комплексами, развитие техники бесперегрузочных сообщений, контейнерных и пакетных перевозок;

технологической, которая обеспечивается единством технологии, использованием комплексной системы эксплуатации различных видов транспорта, совмещенных и взаимоувязанных графиков работы транспорта отправителей и получателей грузов, непрерывных планов-графиков работы транспортных узлов, единых технологических процессов;

информационной, которая обеспечивает совместимость информации по содержанию, по формам представления, скорости и своевременности выдачи информации одним видом транспорта для принятия решений на другом, по классификаторам. Развитие взаимодействия в этой сфере является одной из основных предпосылок создания автоматизированной системы управления транспортом;

правовой, основу взаимодействия в которой составляют: Устав железных дорог РФ, Устав внутреннего водного транспорта РФ, Кодекс торгового мореплавания РФ, Устав автомобильного транспорта РФ, сборники правил перевозок и тарифов, правила планирования перевозок и др.;

экономической, основу которой составляет единая система планирования перевозок, распределения перевозок между видами транспорта и в условиях ограниченных ресурсов, оптимальное управление функционированием и развитием всех видов транспорта с использованием передового опыта взаимодействия разных видов транспорта.

Современный речной порт-терминал является элементом ЕТС. Эффективная деятельность порта значительно влияет на ускорение всего транспортного процесса доставки груза и снижение затрат на перевозку, погрузочно-разгрузочные и складские операции. В частности, известно, что стоянки судов под загрузкой, разгрузкой, техническим обслуживанием и в ожидании этих операций занимают до 60 % времени их оборота, а доля стоимости портовых работ в общей себестоимости перевозок грузов достигает 50 %.

Успешная работа портовых и ж.-д. терминалов определяется решением комплекса задач организационного, технологического и оперативного планирования. Оптимальные решения, направленные на снижение указанных затрат, находятся на основании анализа и оценки результатов технико-экономических исследований многовариантных перегрузочных схем и согласованной работы портовых, железнодорожных и автотранспортных терминалов, образующих ЕТС.

В учебном пособии рассматриваются автоматизированные комплексы для перегрузки различных видов грузов и вопросы технологии перегрузочных работ; приведена методика выбора оптимальных технологических схем применительно к условиям работы портового и железнодорожного терминалов.

1 ОРГАНИЗАЦИЯ ПОГРУЗОЧНО-РАЗГРУЗОЧНЫХ И

СКЛАДСКИХ РАБОТ В ТРАНСПОРТНО-ГРУЗОВЫХ СИСТЕМАХ.

АЛГОРИТМ ПРС РАБОТ

В системе железнодорожных сообщений грузопереработка ведется структурным подразделением ОАО РЖД – Дирекцией по управлению терминально-складским комплексом (УТСК). Дирекция УТСК располагает техническими средствами, персоналом, складами, мастерскими, зданиями и сооружениями, подъездными погрузочно-разгрузочными путями и территорией, где расположено все перечисленное. Это – хозрасчетная организация, которая выполняет грузовые операции как на железнодорожных станциях, в том числе припортовых, так и на подъездных путях предприятий-клиентов – подъездных путях железнодорожного транспорта (ППЖТ), обслуживающих объединения грузополучателей и грузоотправителей промышленного или сельскохозяйственного района, города.

Вопросы организации и планирования перегрузочных работ в портах изложены в специальной литературе [1–5, 29, 30].

Выпуск погрузочно-разгрузочных машин и устройств отстает от потребностей грузопереработки, вызываемых увеличением объема перевозок промышленного и с/х производства. Чтобы исключить простои и недоиспользование техники на ж.-д. станциях с малыми грузопотоками, например, менее 5 вагонов в сутки, и снизить дефицит на других станциях, было принято решение МПС закрывать малодеятельные станции и направлять их грузообороты на опорные грузовые станции. Концентрация грузовой работы продолжается: первые опорные станции располагались на расстоянии 19-21 км, в настоящее время расстояние между ними по сети дорог составляет до 80 км. Укрупнение грузовых и сортировочных станций характерно для транспортных систем всего мирового хозяйства. Грузовая работа на опорных станциях выполняется обычно в условиях некоторых отклонений от равномерного распределения перевозок. Неравномерность в поступлении и отправлении грузов зависит от вида груза и величины годового грузооборота. Опорная станция с суммарным большим грузооборотом может являться малодеятельной по отношению к какому-либо одному виду груза, входящему в общую массу грузооборота. Статистические исследования института ВНИИЖТ, выполненные для опорных станций большого числа дорог, дали устойчивые результаты; коэффициенты неравномерности для станций со среднесуточным грузооборотом представлены в таблице 1.

Таблица 1 – Коэффициенты неравномерности отправления (прибытия) груза грузооборот, в/с Грузооборот, тыс.т (м3) Указанные коэффициенты рекомендуется использовать при расчете потребности в погрузочно-разгрузочных машинах для перегрузки промышленных грузов. Значения н по родам грузов и значениям годовых грузооборотов от 440 до 600 тыс.т и более приводятся в таблице 2.

Таблица 2 – Коэффициенты неравномерности отправления (прибытия) грузов Род груза Тарно-штучные, контейнеры, тяжеловесные, металлы, нефть 1,05...1, Уголь, лес, строительные нерудные материалы, минеральные удобрения 1,1...1, Среднесуточный грузооборот рассчитывается по формуле где д – время простоя погрузочно-разгрузочных машин в ремонтах и по климатическим условиям, ориентировочно д 30 дней.

Объем механизированной переработки отличается от величины грузооборота. Годовой объем механизированной переработки равен соответственно, суточный равен:

где ск – коэффициент складочности, учитывает количество груза, перегружаемого на склад и затем со склада – в транспортные средства;

пр – коэффициент прямой переработки, учитывает количество груза, перегружаемого «с колес на колеса», без перегрузки в склад;

Коп – коэффициент увеличения перегрузочных операций, учитывает увеличение операций погрузки-выгрузки при частичной или полной перегрузке груза через склад;

Коп min = 1 – для прямой перегрузки или при использовании специализированных погрузочно-разгрузочных машин (ПРМ) и комплексов – бункерно-конвейерных, вагоноопрокидывателей, ТР-2А и т.п.

Рекомендуемые значения коэффициента прямой перегрузки приведены в таблице 3.

Таблица 3 – Рекомендуемые значения коэффициента прямой перегрузки для средних и больших грузооборотов ж.-д. узлов судно» (для специальных ПРМ) Емкость склада определяется по формуле где Tхр – срок хранения груза в сутках.

В таблице 4 приведены рекомендации для определения хр в перевалочных железнодорожных складах станций; в таблице 5 – на складах подъездных путей предприятий.

Таблица 4 – Продолжительность хранения грузов в сутках на грузовом дворе станции Тарно-штучные грузы в крытых складах:

Каменный уголь, сыпучие грузы на Таблица 5 Продолжительность хранения грузов в сутках на подъездных путях предприятий полосовая сталь и др., металлолом строительные материалы и изделия вольственные, промтовары и др.

Прямой вариант перегрузки без использования склада при ск = возможен лишь в сочетании с транспортно-экспедиционным обслуживанием ТрЭО грузового узла. ТрЭО – это организация обслуживания грузового узла автотранспортными средствами, при которой заявленное их количество подается на грузовой фронт к моменту поступления вагонов под грузовые операции (в этой работе не рассматриваются другие важные особенности ТрЭО, относящиеся к организации перевозочного процесса автотранспортом).

Концентрация грузовых работ, организация и укрупнение опорных станций, развитие вариантов прямой перегрузки «с колес на колеса» в сочетании с ТрЭО – основные организационные мероприятия совершенствования погрузочно-разгрузочных процессов, которые осуществляются всеми современными транспортными системами экономически развитых стран мира.

Алгоритм погрузочно-разгрузочных и складских работ Под термином «грузопереработка» понимают ряд операций – выгрузка из подвижного состава по прибытии груза, перегрузка в склад, сортировочные работы, формирование и подборка партий груза по адресам грузополучателя, хранение, взвешивание (при необходимости), оформление документации, перегрузка со склада на транспортные средства и доставка получателю; по отправлению – выгрузка из транспортных средств, например, автомобилей, в склад, подборка партий груза к отправке по направлениям и адресам грузополучателя; перегрузочно-сортировочные складские операции и хранение, перегрузка из склада в железнодорожные вагоны. Таким образом, к складу примыкают два погрузочноразгрузочных фронта работ – со стороны ж.-д. и автомобильного подъездных путей (в прямых перегрузочных процессах складская переработка отсутствует).

Современный склад, включая его погрузочно-разгрузочные фронты, представляет сложное структурное образование.

Алгоритм – общая последовательность проектирования погрузочноразгрузочных и складских работ имеет вид:

1 Сбор исходной информации (изучение, систематизация, анализ).

2 Выбор типа склада, характеристика буферных емкостей – эстакад, бункеров и др.

3 Выбор типа машин:

3.1 на погрузочных фронтах;

3.2 в складе.

4 Определение основных параметров (фронта работ и склада).

5 Выбор технологии погрузочно-разгрузочных и складских работ (с привлечением типовых и индивидуальных перегрузочных схем).

6 Расчет производительности погрузочно-разгрузочных машин и комплексов.

7 Моделирование работы грузовых фронтов (грузового фронта).

8 Моделирование систем складской переработки и складирования.

9 Оптимизация вариантов оснащенности грузового фронта.

10 Оптимизация систем складирования и складской переработки. Рассматриваются два режима функционирования склада или фронта погрузочноразгрузочных работ:

- детерминированный;

- недетерминированный (подробнее см. далее, гл. 10).

Исходная информация включает следующее:

- годовой грузооборот, т ( м3 ), Qгод;

- характер поступления (отправления) груза – одиночными вагонами или маршрутами, объем и частота маршрутов, поставки мелкие или повагонные, показатели неравномерности.

- характеристика погрузочно-разгрузочных фронтов:

детерминированный, случайный (недетерминированный, т.е. нерегулярный), развернутый, точечный, наличие промежуточных емкостей (буферные емкости) – эстакад, бункеров.

- физико-механические свойства груза – объемная масса, гранулометрический состав, влажность, для штучных и пакетных – размеры и масса грузового места.

- характеристика и структура подвижного состава, поступающего на грузовой фронт;

- местные условия – климатические, географические и т.п.

Грузовой фронт и склад, оснащенные ПРМ, представляют собой систему массового обслуживания. Входящим потоком заявок являются поступающие на грузовой фронт транспортные средства: вагоны, суда, автомобили (см. ниже). Для разработок, отмеченных позициями 7–10, привлекаются положения теории массового обслуживания и управления запасами и разделы новой отрасли знания, называемой «Логистика».

Для разработок, отмеченных остальными позициями алгоритма ПРС работ, используются типовые или индивидуальные технологические схемы процесса грузопереработки, технические характеристики ПРМ и оборудования.

Логистика рассматривается как новое научное направление, задача которого – разработка методов управления материальными и информационными потоками с целью обеспечить взаимодействие спроса – производства – доставки к потребителю – распределения при условии полного удовлетворения спроса на продукцию с минимальными затратами ресурсов во всех перечисленных сферах.

Логистика требует координации всех систем движения материалов и готовой продукции как внутри предприятия, так и вне его.

В результате ее методы позволяют управлять материалопотоками от момента заготовки (или покупки) до реализации в физическом, информационном и организационном смыслах. Это достигается комплексом директивно-управленческих, финансовых и стратегических мер, тесно связанных между собой в систему и касающихся материальных и информациионных потоков.

Направления логистики как науки о рациональной организации материало-потоков и удовлетворении спроса:

- рокрематика – сквозное управление потоками материалов и информации;

- маркетинг – весь процесс рекламы, формирования требований рынка, продажи и движения материалов к потребителям.

Физическое распределение представляет часть всего процесса и непосредственно связано с движением готовой продукции до покупателя и сырья от источника снабжения к началу производственного процесса.

Например, по экспертной оценке стоимость запасов в США могла бы быть сокращена на 33 млрд долл. при повсеместном применении методов логистики – управления физическим распределением.

Применительно к транспортно-складской системе методы логистики состоят в комплексном планировании и контроле затрат на складирование, транспортирование и обработку заказов, услуг по доставке товаров, планирование и контроль инвестиций на складирование и содержание парка транспортных средств.

Показатели логистики:

- оборачиваемость складских запасов;

- скорость оборота отдельных запасов;

- загрузка склада, степень риска от содержания запасов и т.д.

В свете идей, развиваемых логистикой, складская система или склад не должны рассматриваться в качестве замкнутой. Теория логистики включает транспортно-складское хозяйство в разряд основных, а не вспомогательных систем, т.к. склад позволяет обеспечивать материальное и техническое преодоление временных, пространственных и ассортиментных различий между производителем и потребителем.

Механизм комплексного управления включает, в частности, развитие методов производственно-экономических взаимоотношений и комплексного стимулирования участников процесса передвижения продукции, основанного на взаимной заинтересованности в улучшении показателей хозяйственной деятельности, в экономии всех видов ресурсов при складировании и перевозках продукции.

Главное организационно-экономическое преимущество координированного управления транспортно-складскими системами – это обеспечение комплексного учета всех затрат на завоз, вывоз, переработку, складирование и перевозку грузов.

Одним из элементов комплексного координирования управлением транспортно-складским хозяйством можно считать оптимизацию вариантов технической оснащенности грузового фронта или склада, то есть оптимизацию технологических решений при исследовании процессов перегрузки грузов.

Оптимизация оснащенности перегрузочного фронта и склада может быть решена моделированием работы грузового узла (см. далее, гл. 10), алгоритм проектирования ПРС работ приведен выше.

Следуя алгоритму проектирования ПРС работ, рассмотрим технологию переработки различных видов грузов.

Для разработки, совершенствования, унификации технологии перегрузочных работ различные виды грузов объединяются в группы, исходя из общих методов выполнения погрузочно-разгрузочных операций и близких физико-механических свойств этих грузов. Грузы, перевозимые по железной дороге и в судах, принято относить к следующим группам:

- насыпные навалочные открытого хранения (уголь, руда, строительные инертные материалы);

- сыпучие порошковые и гранулированные крытого хранения (строительные вяжущие, химические, концентраты руд, зернобобовые, пищевые);

- контейнеры и тяжеловесы;

- лесные (в пакетах и россыпью);

- тарно-упаковочные крытого хранения;

- наливные.

2 ТЕХНОЛОГИЯ МЕХАНИЗИРОВАННОЙ

И АВТОМАТИЗИРОВАННОЙ ПЕРЕРАБОТКИ НАСЫПНЫХ

НАВАЛОЧНЫХ ГРУЗОВ ОТКРЫТОГО ХРАНЕНИЯ

Сыпучие навалочные грузы открытого хранения в структуре грузооборота по сети ж.д. составляют 55–53 %. Эти грузы включают инертные строительные материалы – песок, песчано-гравийную смесь, щебень, камень, гравий, шлак, полезные ископаемые – гипсовый камень, комовую серу и т.п., в том числе сухое топливо – уголь, кокс, торф. Грузы перевозятся россыпью в открытом подвижном составе; хранятся на открытых складах – навалочных площадках; характеризуются как мелко-, средне-, крупнокусковые с объемом массой = 0,4–2,5 т/м3. Средняя расчетная величина угла естественного откоса груза в свободном штабеле принимается равной 45о..

Комплекты ПРМ для перегрузки грузов включают:

машины циклического действия со сменным оборудованием – ковшами, грейферами, бульдозерно-грейферными захватами; специальные ПРМ – элеваторно-ковшевые; вагоноопрокидыватели; бункерно-конвейерные системы; вспомогательное оборудование – перегрузочные бункеры и бункерные затворы-питатели; разгрузочные эстакады – повышенный путь; рыхлители, виброочистители, люкоподъемники, установки для размораживания грузов в вагонах.

На выбор эффективной технологии грузопереработки и оснащенности грузового фронта влияют физико-механические свойства насыпных грузов.

Насыпные грузы классифицируются по 14 основным признакам и физико-механическим свойствам.

2.1 Физические свойства насыпных грузов Кусковатость или гранулометрический состав определяется методом ситового анализа. По кусковатости различают следующие категории грузов с размерами кусков, мм:

- крупнокусковые более - среднекусковые 60– - крупнозернистые 2– - мелкозернистые 0,5–2, - порошкообразные 0,05–0, Различают сортированные и рядовые грузы: для сортированных отношение размера наибольших и наименьших кусков составляет менее 2,5;

для рядовых грузов это отношение составляет более 2,5.

Влажность. Влага может содержаться в насыпном грузе в виде:

- конституционной влаги, химически связанной с веществом груза;

- гигроскопической влаги, впитываемой частицами из окружающего воздуха;

- внешней влаги, образующей водяную пленку на поверхности частиц груза (молекулярная влага), или заполняющей пространство между частицами (гравитационная влага).

Насыпные грузы, содержащие внешнюю влагу, называются влажными, или сырыми, если она обволакивает частицы; либо мокрыми, когда влага частично заполняет поры между частицами.

При длительном хранении на открытом воздухе внешняя влага испаряется, и груз называют воздушно-сухим или находящимся в состоянии естественной влажности. Насыпной груз, содержащий лишь конституционную влагу, называется сухим.

Предельно допустимая влажность указана в ГОСТ, который характеризует ТУ на грузы (угли, торф, сланцы, некоторые химические продукты).

Объемная масса, или плотность насыпного груза характеризует массу единицы объема насыпного груза в его естественном состоянии;

определяется отношением:

где V – объем груза (насыпью).

Классификация грузов по величине объемной массы, кг/м3:

легкие – менее 600 (торф, древесные опилки и т.п.);

средние – от 600 до 1100 (зерно, шлак, угли и т.п.);

тяжелые – от 1100 до 2000 (песок, гравий, щебень и т.п.);

весьма тяжелые – более 2000 (железная руда, концентраты руд и т.п.).

Истирающая способность и острокромчатость ( абразивность ) способность насыпного груза при движении истирать соприкасающиеся поверхности (лотки, желоба, шнеки, конвейерные ленты и т.п.); оценивается по шкале твердости (см. таблицу 6).

Таблица 6 – Характеристика абразивности Продолжение таблицы Слеживаемость потеря сыпучести при длительном хранении.

К слеживающимся грузам относят: цемент, известь, глину, соду, минеральные удобрения и др. Отдельные виды грузов слеживаются лишь при повышенной влажности (соль, сахар). Слеживаемость растет с увеличением толщины слоя груза.

Смерзаемость свойство грузов смерзаться при низкой температуре. Предел влажности, ниже которого опасность смерзания исключена:

песок 1,0 – 1,2 % (по другим данным – менее 3 %);

каменный уголь < 4 5 %;

бурый уголь от 18 до 30 %.

Сводообразование самопроизвольное возникновение сводов из частиц груза над выпускным отверстиям бункера, силоса, воронки.

Коррозионность способность насыпных грузов вызывать коррозию соприкасающихся с ними материалов. К ним относятся многие химические удобрения, (сернистые, калийные и азотные), соль поваренная, селитра аммиачная, зола влажная и др.

Самовозгораемость способность к воспламенению под действием происходящих в массе груза химических реакций, сопровождающихся выделением тепла. Самовозгораться может зерно влажное, уголь каменный влажный, фосфор, щепа влажная, сера, карбид кальция и др.

Взрывоопасность. Ряд насыпных грузов выделяет пыль, способную воспламеняться со взрывом (зерно, крахмал, мука, опилки древесные, уголь и др.).

Гигроскопичность склонность к поглощению влаги из окружающего воздуха (азотные и калийные удобрения, суперфосфат, селитра, поваренная соль, опилки сухие древесные, цемент, концентраты руд, минеральные порошки).

Хрупкость склонность к разрушению (дроблению) в процессе пересыпания и движения по лентам конвейеров, при хранении в бункерах (кокс, антрацит, некоторые виды зерна, гранулированные удобрения и т.д.).

Опасность для здоровья. Опасные насыпные грузы, выделяющие едкий запах или пыль (известь хлорная, цемент, порошковые минеральные удобрения, отруби и др.), так как способны вызывать заболевания глаз, органов дыхания и нервной системы. Особенно вредны для здоровья персонала ядовитые насыпные грузы (мышьяк в порошке и его соли, натрий фтористый, окись свинца, семена клещевины и др.).

Характеристики подвижности частиц насыпных грузов Насыпные грузы по своим физическим свойствам занимают промежуточное положение между твердыми телами и жидкостями.

Значительные силы трения и сцепления между частицами отличают насыпные грузы, относящиеся к категории сыпучих, от жидкостей. Это позволяет характеризовать условие равновесия в массе насыпного груза, то есть условие начала взаимного движения частиц. Условие равновесия включает величину коэффициента внутреннего трения (угла внутреннего трения ).

В случае истечения насыпных грузов через отверстия проявляются их существенные отличия от жидкостей.

Известно, что расход и скорость истечения жидкости зависит от размера выпускного отверстия, высоты столба жидкости и от давления на ее свободную поверхность.

В случае с насыпными грузами расход груза через отверстие не зависит ни от давления на свободную поверхность, ни от изменения столба насыпного груза.

Расход насыпного груза при истечении под действием гравитации определяется диаметром выпускного отверстия, размерами кусков груза, насыпной плотностью груза и ускорением свободного падения частиц (формула Ф.Е. Кенемана).

Причинами нечувствительности расхода насыпного груза к силе, приложенной к свободной поверхности, состоит (по исследованиям профессора Г.И. Покровского) в образовании в насыпном грузе особых структур, называемых динамическими сводами. Динамические своды воспринимают вертикальную нагрузку сверху и передают ее на боковую стенку сосуда, разгружая его дно.

От куполов архитектурных сооружений динамические своды отличаются непостоянством состава: одни частицы выбывают из свода, заменяются другими, не нарушая при этом устойчивости свода в целом. Расход при этом определяется прочностью самого нижнего динамического свода, опирающегося на края выпускного отверстия.

Подача воздуха или вибраций непосредственно на свободную поверхность груза в закрытом сосуде изменяет параметры истечения груза через выпускное отверстие: с ростом параметров вибраций или давления воздуха расход насыпного груза существенно возрастает. Ослабление динамического свода, опирающегося на края отверстия, приводит к появлению «сверхтекучести». Кроме того, на процесс истечения влияет своеобразная «газовая смазка», окутывающая каждую частицу. Происходит как бы замена сухого трения частиц друг о друга жидким трением.

«Сверхтекучесть» в десятки раз превышает обычный гравитационный расход, что успешно используется при опорожнении бункеров через вибрационные затворы-дозаторы.

При варьировании расходов газа можно тонко регулировать расход насыпного груза через выпускные отверстия бункеров, то же и при изменении параметров вибраций.

Наличие значительных сил трения и сцепления между частицами позволяет формировать из насыпного груза штабели различной формы.

Наибольший угол, который может образовать свободная поверхность штабеля груза с горизонтальной плоскостью, называется углом естественного откоса () (рис. 2.1).

Рис. 2.1. Вид штабеля насыпного груза Таблица 7 – Угол естественного откоса некоторых насыпных грузов Свойство насыпного груза удерживать форму используется при складировании насыпных грузов и при производстве погрузочно-разгрузочных работ.

2.2 Технология перегрузки грузов по прибытии с использованием Для того чтобы сократить время и стоимость простоев вагонов под грузовыми операциями, стоимость перегрузочных работ и повысить их производительность, увеличить оборачиваемость вагонов и исключить повреждение их грейферами, рекомендуется широко применять разгрузочные эстакады – повышенный путь (рис. 2.2, 2.3, 2.4). Стандартная высота эстакад по строительным нормам равна (в м): 2,0; 2,2; 2,4; 2,5; 2,6; 3,0; 8,0;

10. Ширина – 2,6 м.

Высотой эстакады считается габарит от подошвы до головки рельса подъездного пути, уложенного на эстакаде. Для безопасного обслуживания полувагонов и платформ при высоте повышенного пути 3,0 м и более сооружаются лестницы и ограждения. Группы полувагонов (или платформ) подаются на повышенный путь и убираются после разгрузки маневровыми локомотивами. Для постановки и уборки вагонов используются наклонные участки повышенного пути. Длина эстакад должна соответствовать величинам грузооборотов и может составлять до 200–250 м.

После подачи-постановки полувагонов на эстакаду и открывания донных люков вручную груз свободно высыпается по обе стороны повышенного пути. Свободное гравитационное истечение рыхлого груза из 4-хосного полувагона продолжается от 18 до 20 минут. Объем отвалов вдоль повышенного пути называется буферным или промежуточным и не включается в емкость склада.

После разгрузки всей подачи, т.е. группы вагонов, бригада рабочих очищает кузова от остатков груза, закрывает разгрузочные люки, зачищает подъездной путь на эстакаде. Перечисленные работы являются вспомогательными, а поднимание люков – трудоемкими.

Все эти работы могут быть ручными. В этом случае бригада рабочих грузчиков включает 6 – 4 чел. в смену.

Гравитационная перегрузка может вестись под воздействием на вагон и груз вибрационного побудителя в виде накладного вибратора. При этом дополнительная очистка вагона не требуется, процесс полной разгрузки полувагона продолжается 7 минут. Накладной вибратор обычно устанавливается на козловом кране и перемещается им вдоль всей подачи последовательно от одного вагона к другому.

Механические люкоподъемники устанавливаются на металлической ферме козлового крана и обслуживаются двумя рабочими – по одному с каждой стороны полувагона.

Подробнее вопросы очистки и техническая характеристика накладного вибратора излагаются далее.

В случае использования виброочистителей и люкоподъемников труд по обслуживанию вагонов и повышенного пути является комплексномеханизированным и автоматизированным, состав бригады грузчиков – человека (машинист крана не включается в их число). Электрические люкоподъемники и виброочистители могут устанавливаться и на отдельных неподвижных порталах в конце повышенного пути, куда вагоны подаются после разгрузки на эстакаде; установки являются частью автоматизированного перегрузочного комплекса.

В тех случаях, когда груз в пути следования уплотнился, смерзся, необходимо предварительно восстановить его сыпучесть размораживанием и рыхлением. Эти способы и соответствующие им машины рассматриваются далее.

Дальнейшее перемещение груза от повышенного пути к штабелям склада и затем отгрузка на суда или грузополучателю выполняется любыми ПРМ циклического действия или автоматизированными бункерноконвейерными системами непрерывного действия, установленными под разгрузочной эстакадой (рис. 2.4).

Бункерно-конвейерные автоматизированные системы используются в автоматизированных складах на подъездных путях предприятий и в портовых терминалах. На грузовых дворах станций, навалочных площадках общего пользования применяются ПРМ циклического действия. При этом козловые краны, тракторные погрузчики и автопогрузчики составляют более 50 % всего парка ПРМ.

Работа бункерно-конвейерных специализированных комплексов характеризуется значением коэффициента операций Коп=1 и коэффициента складочности ск=1.

Работа ПРМ циклического действия характеризуется значением коэффициентов:

1 Коп 2; 0 ск1 (возможны значения Коп >2). Значения коэффициентов определяют объемы грузопотоков к штабелю – т.е. складу и затем – грузополучателю или непосредственно – грузополучателю – по прямому варианту перегрузки.

Прямой вариант перегрузки «с колес на колеса» характерен для многих крупных станций по переработке, например, угля, при этом Коп= 1, ск= 0.

Рекомендуемые значения коэффициента пр, учитывающего объем прямой перегрузки, приводятся в таблице 3 (см. выше) для ряда грузов.

При перегрузке всего суточного грузооборота через склад суточный объем работ удваивается (см. выше, соотношения 2, 3).

Повышенный путь и обслуживающие процесс ПРМ циклического действия или конвейерные системы под эстакадой образуют развернутый фронт погрузочно-разгрузочных работ (ПРР), при этом где пп – длина эстакады повышенного пути, м.

Бригада механизаторов включает крановщиков, водителей погрузчиков, рабочих повышенного пути, операторов бункерно-конвейерных комплексов – соответственно применяемым ПРМ.

Для всех ПРМ циклического действия масса груза в грейфере или ковше равна Vк – объем ковша (грейфера) по технической характеристике [15, где 18];

кн – коэффициент наполнения ковша, грейфера, зависит от величины и гранулометрического состава груза [18];

Грузоподъемность крана должна соответствовать условию где н – номинальная грузоподъемность крана из технической характеристики [18];

Gг – масса груза в ковше, грейфере, т;

GЗ – масса порожнего ковша, грейфера или другого захватного приспособления, из технической характеристики, т [15, 18].

2.2.1 Технологические схемы организации перегрузочных работ для кранов с пролетами – козловых и мостовых Технологические схемы при использовании козловых кранов А. Грузовая площадка располагается в пролете крана. Пространства под консолями используются для подъездных путей – железнодорожного и автомобильного (рис. 2.5; 2.6).

Рабочая длина консоли над разгрузочной эстакадой должна составлять не менее 8 – 9 м, чтобы обеспечить наполнение грейфера с обеих сторон повышенного пути. На рисунках 2.7 и 2.8 показаны виды грейферов и схема их работы.

Ширина штабеля груза равна Вш – ширина основания штабеля, м;

где lпр – длина пролета крана, из его технической характеристики, м [18];

а – 2,5 – 3 м – ширина прохода между краем штабеля и осью подкранового рельса.

где F – площадь поперечного сечения штабеля (или сумма площадей сечений штабелей); определяется геометрическими характеристиками, м2.

Максимальная высота штабеля определяется выражением Нкр – высота подъема кранового захвата – грейфера, м, определяяется из технической характеристики кранов [18];

h3 – высота грейферного захвата с раскрытыми челюстями, м;

из характеристики грейфера (обычно 2м);

= 0,5 м – минимальная величина зазора безопасности между подвешенным на кране грузом и поверхностью штабеля.

ности.

Объем груза, перегружаемого в штабель и затем из штабеля – грузополучателю в транспортные средства (автомобили), учитывается величиск и составляет ной коэффициента объем груза, перегружаемого от повышенного пути в автомобили без складской перегрузки – «с колес на колеса», равен Объем суточной грузопереработки, выполняемый ПРМ, равен Например, при при ск= 0,5 и пр= 0,5, Коп = 0,5+0,5+0,5=1, (см. выражения 2,3).

Толщина слоя (или высота штабеля) перегружаемого груза, как и крупность кусков, влияют на заполнение грейфера и, следовательно, на производительность кранов. В таблице 8 приводятся значения коэффициента наполнения Кн для различных грузов и условий заполнения грейфера.

Таблица 8 – Зависимость от толщины слоя груза Наименование груза Коэффициент заполнения грейфера на слое до 40 мм до 20 мм смесь Из анализа этих данных следует, что улучшая условия для заполнения грейфера, можно, увеличив н, повысить производительность крана на – 55 %. Таким образом, возникает необходимость во вспомогательных операциях – подгребании груза и формировании штабелей, выполняемых, например, бульдозерами или погрузчиками. В этих случаях следует приниКн соответствует заполнению грейферов на первом мать, что величина слое.

Возможны варианты технологических схем А:

А1, А2, А3 – разгрузочная эстакада с боковыми отвалами груза располагается в пролете крана (схемы на рис. 2.5). Расположение автомобильного подъездного пути и штабелей груза показаны на схемах.

А1 – для большого объема прямой перегрузки при соответственно, крана; подъездной автомобильный путь – в пролете, при lпр = 25 – 32 м.

А2 – для указанных значительных объемов прямой перегрузки, но при длине пролета крана пр 32 м, основной штабель располагается в пролете, автомобильный путь – под короткой консолью, второй штабель (при необходимости) располагается под длинной консолью.

А3 – для значительных объемов складской перегрузки, т.е. при пр 0 – 0,3; ск = 1,0 – 0,7, рекомендуется использовать краны с длиной пролета lпр 32 м и располагать разгрузочную эстакаду в середине пролета; основные штабели – с обеих сторон эстакады; автомобильные пути – под консолями.

В схемах А и А1 количество козловых кранов определяются для перегрузки объема груза, определяемого уравнением (3), т.е. при Количество дополнительных ПРМ – тракторных погрузчиков, автопогрузчиков или бульдозеров определяется, исходя из условий выполнения вспомогательных работ по перемещению груза вдоль повышенного пути и для формирования штабелей. Для всех технологических схем А, А1, А2, А3 количество вспомогательных машин определяется при оп = 1.

В схеме А2 количество козловых кранов определяется с учетом Коп = 1,5 пр (таблица 9).

В схеме А3 количество козловых кранов определяется при (таблица 9).

Технологические схемы при использовании мостовых кранов Б – разгрузочная эстакада с продольными боковыми «буферными»

отвалами груза, штабель и подъездной автомобильный путь располагаются в пролете крана. Рекомендуется применять грейферные краны с пролетами не менее 25,5 м (рис. 2.9, 2.10).

Ширина штабеля равна lпр – длина пролетав крана, м;

где bпп – ширина эстакады с отвалами; bпп 8м при hпп 2,6;

b1 – расстояние от оси подкранового рельса до оси грейфера, принимается b1 = 2,0 – 2,5м [18];

bпа – 5 – 6 м – ширина подъездного автомобильного пути.

Высота штабеля определяется соотношением где э – высота продкрановой эстакады по строительным нормам (округлено) 10, 12, 14, 16 м;

h з – расстояние от головки подкранового рельса до нижней кромки закрытого грейфера в его наивысшем положении [18];

– зазор безопасности; то же, что в схеме А, = 0,5 м.

Длина штабеля определяется по уравнению (7).

Вспомогательные ПРМ (погрузчики) не только очищают эстакаду повышенного пути, но и сооружают штабели.

Возможны варианты технологических схем Б:

Б1 – схема отличается от схемы Б расположением подъездного автомобильного пути вдоль подкрановой эстакады вне пролета, с заездами перпендикулярно оси ж.-д. пути, между колоннами подкрановой эстакады.

Шаг подкрановых колонн по строительным нормам равен 6 м.

Ширина склада увеличивается на величину 5 – 6 м – ширину автоb мобильного подъездного пути, па.

В схемах Б и Б1 разгрузочная эстакада располагается вблизи подкрановых колонн, коэффициенты учета перегрузочных операций при расчете количества мостовых кранов равен для вспомогательных ПРМ Коп = 1 (см. таблицу 9).

Б2 – схема предусматривает расположение разгрузочной эстакады в средине подкранового пролета и основных штабелей груза – по обе стороны эстакады. Автомобильный подъездной путь и заезды в зону действия крана – аналогично схеме Б1.

ных машин рассчитывается при оп = 1.

Ширина каждого штабеля равна lпр – длина пролета крана, м;

где bпп = 2,6м + 2hпп – сумма ширины разгрузочной эстакады и ее удвоенной высоты, численно равной удвоенной ширине отвалов груза в основании.

Длина штабелей определяется из известного уравнения 7. Необходимость использования дополнительных ПРМ для подгребания груза и формирования штабелей обоснована выше – для технологических схем с козловыми кранами.

Значения коэффициентов оп для расчета основных и вспомогательных ПРМ при перегрузке груза по прибытии приведены в таблице 9.

Таблица 9 – Значения коэффициента грейферные Использование в перегрузочном процессе вспомогательных ПРМ учитывается стоимостными показателями (расчеты техникоэкономических показателей см. ниже, гл. 9, 10).

2.2.2 Технология перегрузочных работ для стреловых кранов – железнодорожных, башенных, портальных Технологическая схема при использовании ж.-д. кранов В средине навалочной площадки располагается повышенный путь – разгрузочная эстакада. С двух сторон повышенного пути прокладываются подъездные железнодорожные подкрановые пути. Стрелочные переводы обеспечивают переезд и работу ж.-д. кранов с любой стороны повышенного пути. Ширина штабеля груза определяется как разность вылетов крана где значения lmax, lmin – из технической характеристики крана [18].

Высота штабеля определяется выражением (8), где подвески грейфера на кране при вылете стрелы Если значение кр не дано в технической характеристике крана, его можно определить геометрическим построением, используя известные значения наибольшего вылета max и длины стрелы.

Длина каждого штабеля определяется из известного выражения (7), Грейфер подбирается так, чтобы выполнялось условие:

где Gmin – грузоподъемность крана на максимальном вылете стрелы, т.

Подъездные автомобильные пути располагаются вдоль штабелей со стороны, противоположной подкрановому ж.-д. пути. Поперек штабелей устраиваются разрывы с заездами для автомобилей в зону действия крана.

Ширина склада – навалочной площадки – включает: повышенный путь с буферными продольными отвалами груза, подъездные крановые пути, штабели груза, подъездные автодороги, кюветы и ограждение.

Ширина склада определяется из компоновки (рис. 2.11).

Технологическая схема при использовании экскаваторов Схема отличается от рассмотренной выше тем, что ширина площадок между отвалами повышенного пути и штабелями принимается равной 12 – 16 м и используется для маневрирования и перемещения экскаваторов (пневмокранов) вдоль штабелей по фронту ПР работ (схема на рис. 2.11).

Вспомогательные ПРМ – тракторные погрузчики, автопогрузчики, бульдозеры используются в тех же целях, что и в технологических схемах А и Б.

В Таблице 10 приводятся значения оп, учитывающие объемы грузопотоков, которые перерабатываются основными (кранами) и вспомогательными ПРМ.

тию для стреловых кранов Основные Технологическая схема при использовании портальных кранов Повышенный путь с буферными отвалами и штабели груза, расположенные по обе стороны повышенного пути, и автомобильный путь обраBl l зуют грузовую площадку шириной, равной = max min, м. Подъездной автомобильный путь может находиться под вылетом крана и проходить вдоль штабелей. Ширина склада включает все перечисленные выше объекты (рис. 2.12).

Высота штабеля и длина склада определяются так же, как описано выше в случае использования ж.-д. кранов.

Технология обслуживания вагонов при разгрузке на повышенном пути и состав бригады грузчиков те же, что описаны выше.

Портальные краны наиболее широко применяются в речных и морских портах. Для перегрузки навалочных грузов они оснащаются грейферами емкостью от 2 до 7 м 3 ; например, для перегрузки марганцевой руды используется грейфер объемом 4 м 3, при = 1,6 – 2,2 т/ м 3 масса руды в грейфере равна 7,2 – 7,5 т.

Технологические схемы (ТС) с портальными кранами называются «обратимыми», так как они могут перегружать груз как по вариантам «склад – судно», так и в обратном направлении.

ТС с портальными и мостовыми перегружателями различных типов показаны на рис. 2.15–2.32.

Направления грузовых потоков обозначены в подрисуночных надписях и на схемах.

Все технологические схемы являются элементом автоматизированных перегрузочных комплексов.

2.2.3 Технология перегрузочных работ для автопогрузчиков и тракторных погрузчиков Повышенный путь располагается в средине площадки (рис. 2.13, 2.14).

По обе стороны эстакады располагаются: продольные площадки для маневрирования погрузчиков и их передвижения вдоль фронта работ и штабелей, штабели, подъездные автомобильные дороги, кюветы, ограждения.

Планировка аналогична описанной выше, для применения экскаваторов.

Ширина площадок для маневрирования погрузчиков – 8 – 10 м.

Ширина штабелей принимается равной ш = 10 – 16 м.

Высота штабелей не превышает 2 м, что соответствует высоте разгрузки ковшей разгрузчиков (из практики применения разгрузчиков).

Длина штабелей определяется соотношением (7/).

Ширина автомобильных подъездных путей указана выше.

Подъездные автомобильные пути располагаются аналогично тому, как описано выше, чтобы не нарушать рабочий цикл погрузчиков. Заезды для обслуживания автомобилей располагаются в разрывах между штабелями, шагом 50 м; для штабелей угля – шагом 25 – 50 м.

Длина склада включает длину штабелей, расстояния между ними для заездов автомобилей, противопожарные разрывы, если складируется топливо. Ширина противопожарных разрывов равна 5, 10, 15, 20 м – в зависимости от вида груза и объема штабеля.

Технология обслуживания вагонов, повышенного пути и состав бригады грузчиков прежние, описаны выше.

Коэффициенты оп для определения объемов перегрузки и количества основных ПРМ рассчитывают по известной формуле (3).

Основные ПРМ используются как для погрузочно-разгрузочных работ, так и для штабелирования, поэтому вспомогательные ПРМ в этих технологических схемах не применяются. Производительность погрузчиков определяется как средневзвешенная величина.

Компоновки складов представлены на рис. 2.13, 2.14.

2.2.4 Специальные автоматизированные перегрузочные Специальные ПРМ и автоматизированные ПК применяются при перегрузке массовых грузооборотов на подъездных путях промышленных предприятий и причалов.

Автоматизированные ПК включают роторные круговые и боковые вагоноопрокидыватели и бункерно-конвейерные подземные и наземные системы для перемещения груза в технологические линии металлургических, химических предприятий, ТЭЦ, заводов железобетонных изделий.

Производительность комплексов составляет 20 – 25 ваг/час, управление – автоматическое с центрального пульта.

Роторный круговой стационарный вагоноопрокидыватель – наиболее надежная и часто применяемая ПРМ для перегрузки массовых грузооборотов угля – лимитирующая машина ПК в портах, на подъездных путях ТЭЦ (рис. 2.33–2.37, 2.39). Ротор представляет собой цилиндрическую металлоконструкцию диаметром 7,3 м, разделенную по длине на две последовательно расположенные секции. Металлоконструкция образована продольными балками, соединенными раскосами. Каркас каждой секции в торцевых узлах опирается на катковые опоры, установленные на бетонном фундаменте. Подземные приемные бункера располагаются под ротором, вдоль его продольной оси. Вдоль обеих секций внутри ротора закрепляется платформа с рельсами стандартной колеи для установки разгружаемого полувагона. В торцевых узлах платформоопрокидывателя платформа опирается на две люльки, шарнирно закрепленных на металлоконструкции ротора. Вертикальные участки каждой люльки образуют привалочные стенки, на которые опирается боковая поверхность полувагона при вращении ротора на угол 172–173 относительно его вертикальной оси. Люльки опираются на металлоконструкцию посредством амортизаторов. Полувагон прижимается к платформе (и люлькам) гидравлическими прижимами, расположенными над вагоном, на верхних балках ротора. Штоки гидроприжимов упираются в кузов вагона сверху; в этих же узлах установлены вибраторы, которые включаются при повороте ротора на заданный угол для очистки остатков груза.

Полувагон подается внутрь ротора посредством специальной платформы, установленной перед ротором на гидравлических домкратах, соосно с ротором. Две электрических тележки узкой колеи движутся вдоль этой платформы под вагоном; каждая тележка-толкатель перемещает вагон на определенном участке между двумя концевыми выключателями, установленными на узкой колее. Тележки снабжены гидроцилиндрами, штоки которых толкают вагон, упираясь в бандажи колес. Тележки подают, центрируют, перемещают полувагон внутри ротора. Работа подающей платформы, ротора, бункерных затворов-дозаторов и бункерных конвейеров автоматизирована и управление всеми механизмами – дистанционное.

Синхронное вращение секций ротора обеспечивается единым приводным валом; приводной вал получает крутящий момент от двух электрических приводов. На валу расположены 4 малых шестерни, которые осуществляют внешнее зацепление с четырьмя венцовыми зубчатыми колесами, установленными в торцевых сечениях каждой секции ротора.

Груз высыпается в подземные бункера, затем по конвейерным линиям подается в производственные технологические емкости. Остатки груза зачищаются повторным поворотом ротора на 90 градусов, обдувом полувагона сжатым воздухом, в положении, соответствующем повороту на градусов; в момент опрокидывания включаются вибраторы, установленные в узлах гидравлических прижимов.

Боковой роторный вагоноопрокидыватель также разделен на две продольно установленные секции, каждая из которых опирается на две опорных колонны. Цапфы секций соединены упругой муфтой, которая обеспечивает синхронное вращение секций от двух индивидуальных приводов с внешним зубчатым зацеплением шестерен (устройство узлов аналогично конструкции кругового роторного опрокидывателя). Способ опирания и закрепления полувагона аналогичен описанному выше для кругового ротора. Статическое уравновешение каждой секции обеспечивается установкой противовесов на металлоконструкции. Приемные бункера с оборудованием и конвейеры расположены над поверхностью рабочей площадки, таким образом, отпадает необходимость в глубоких подземных бункерах и конвейерных галереях, что дает возможность применять боковые вагоноопрокидыватели вместо круговых в условиях вечной мерзлоты, при высоком стоянии грунтовых вод, в скальных грунтах и прочих тяжелых геологических условиях. Подробнее о вагоноопрокидывателях см. в литературе [32].

Автоматизированные бункерно-конвейерные подземные и наземные системы на складах строительных материалов заводов железобетонных изделий и в портах показаны на рис. 2.41–2.46.; управление ПК – автоматическое с центрального пульта, разгрузка полувагонов – гравитационная, платформ – методом сталкивания (см. ниже), груз поступает в подземные бункера, затем по конвейерным линиям – в склады грузополучателя и его технологические узлы; разгрузка осуществляется по схеме «вагон – склад».

Остатки груза разгружаются под воздействием накладных вибраторов также в приемные подземные бункера.

Шестирядные и двухрядные элеваторно-ковшевые и роторноковшевые разгрузчики-штабелеукладчики для перегрузки инертных грузов по технологическим схемам «судно – склад – транспортное средство»

применяются с системой наземных бункерно-конвейерных линий, техническая производительность каждой установки – до 1500 т/ч; управление элементами системы – автоматическое, дистанционное.

Принципиальные конструктивные схемы портальных элеваторноковшевых разгрузчиков ТР-2А, РН-350 и шестерядных элеваторноковшевых разгрузчиков-штабелеукладчиков – однотипны, поэтому достаточно рассмотреть устройство машины ТР-2А, так как она применяется наиболее часто.

Несущая часть металлоконструкции – самоходный портал, который передвигается вдоль фронта разгрузочных путей по колее, равной 5м; ж.-д.

колея проходит в пролете портала. С внешней стороны к вертикальным балкам портала шарнирно закреплена стрела с ленточным овальным конвейером, который позволяет отводить разгружаемый груз в высокий штабель хребтового типа на расстояние от оси ж.-д. пути 20 – 22м; высота штабеля – от 8 до 9 метров; угол наклона отвального конвейера к горизонту равен 18 – 22 и регулируется механизмом наклона стрелы конвейера, установленным на верхней площадке портала.

Сыпучий груз из полувагона или платформы зачерпывают два ковшевых элеватора, установленных на каретке. Каретка с рабочим оборудованием расположена внутри портала, опускается и поднимается относительно портала с помощью лебедки, установленной на верхнем неподвижном перекрытии портала.

Рабочее оборудование каретки включает: два ковшевых элеватора, бункер приема груза из ковшей элеваторов, приемный промежуточный ленточный конвейер, который передает груз от бункера на отвальный конвейер. Разгрузка полувагона начинается сверху у торцевой стенки, затем элеваторы постепенно погружаются ниже, на всю высоту вагона – на максимально возможную глубину, регулируемую концевыми выключателями автоматического управления элеваторов.

При рыхлом грузе полувагон (платформа) разгружается за один проход вдоль вагона. Эксплуатационная производительность ТР-2А при перегрузке щебня составляет 320350 т/ч, при перегрузке песка – до т/ч. Остатки груза из полувагона (от 2 до 3 %) выгружаются через открытые люки вручную или под действием накладного вибратора на отдельных участках разгрузочного пути.

Производительность комплексов определяется их паспортными характеристиками; технологические схемы представлены на рис. 2.41–2.46.

Для разгрузки платформ используются машины ТР-2А, РН-350 и машина скребкового типа Т-182А (рис. 2.44); все указанные машины используются в комплексе с автоматизированными бункерно-конвейерными системами, передающими груз на склады грузополучателя, и затем – в его технологические линии. При использовании разгрузчиков РН-350 и ТР-2А остатки груза на платформе составляют до 6 %, разгружаются вручную или методом сталкивания тракторным погрузчиком, бульдозером на отдельных участках подъездного пути.

Разгрузка платформ методом сталкивания На подъездных путях промышленных предприятий и опорных станций платформы разгружаются методом сталкивания груза. Разгрузка возможна на одну сторону и обе стороны разгрузочной эстакады и ведется бульдозерами или тракторными погрузчиками. От отвалов повышенного пути в штабели и грузополучателю груз перемещается также тракторными погрузчиками, автопогрузчиками, аналогично тому, как это выполняется при разгрузке полувагонов, технологические схемы описаны выше. Автоматизированный ПК для разгрузки платформ скребковой машиной Т-182А показан на рис. 2.44.

Все указанные специальные машины и комплексы предназначены для перегрузки рыхлых сыпучих грузов. В тех случаях, когда груз потерял сыпучие свойства – смерзся или уплотнился – необходимо предварительное размораживание и рыхление груза на специальных установках. Средства рыхления и размораживания применяются в комплексе с разгрузочными системами и рассматриваются ниже.

2.3 Технология перегрузки грузов по отправлению На подъездных путях предприятий при массовых грузооборотах загрузка подвижного ж.-д. состава осуществляется посредством отгрузочных бункеров, загружаемых конвейерными системами и механическими откатками (см. ниже, гл.7). Управление комплексами автоматизировано. Автоматизированный ПК показан на рис. 2.47.

На опорных станциях и в портах вагоны могут загружаться насыпными грузами ПРМ циклического действия – экскаваторами грейферными портальными, мостовыми, козловыми, ж.-д. кранами. Технологические схемы для перечисленных ПРМ при перегрузке груза по отправлению не используют эстакад повышенного пути. Погрузчики различных типов – тракторные, фронтальные и пр. применяются для формирования штабелей (их количество определяется при К оп 1). Работа этих и других вспомогательных машин учитывается в стоимостных показателях перегрузочного процесса.

Загрузка подвижного состава насыпными навалочными грузами осуществляется непосредственно циклическими ПРМ, например экскаваторами, портальными кранами и посредством отгрузочных бункеров, которые являются частью бункерно-конвейерных автоматизированных ПК.

В этих случаях используются бункеры большой емкости и бункерыперехватчики. Бункер-перехватчик является бункером малой емкости. Емкость такого бункера рассчитывается, исходя из производительности подающего конвейера соответственно времени замены загруженного вагона;

это время составляет 4–5 мин. при работе маневровой лебедки, следовательно, объем такого бункера равен четырехминутной производительности подающего конвейера. Например, при производительности конвейера т/ч объем бункера-перехватчика для отгрузки щебня составит где G = 4 т – масса груза в бункере для времени замены вагона, равном 4 мин.

2.4 Особенности перегрузки насыпных навалочных грузов Автоматизированные ПК портовых терминалов используются для разгрузки-загрузки судов по вариантам «вагон – судно»; «вагон – склад – судно»; «судно – вагон»; «судно – склад – вагон». Для этой цели используются грейферные портальные краны, грейферные портальные и мостовые перегружатели с бункерами-накопителями; специализированные эстакады, ПК с вагоноопрокидывателями и бункерно-конвейерными системами. Технологические схемы и направления грузопотоков указаны в подрисуночных надписях на рис. 2.16 и 2.46.

2.5 Профилактика против смерзаемости, размораживание, Смерзаемость и уплотнение сыпучих грузов в процессе перевозки, образование крупных глыб, примерзание к полу и стенкам вагонов обусловлены протяженностью магистралей, погодными изменениями в пути следования и физико-механическими свойствами грузов.

Слежавшийся или смерзшийся груз не поддается ни гравитационной выгрузке на повышенном пути, ни выгрузке специальными машинами, или грейферными кранами.

Существуют способы борьбы с отмеченными явлениями – профилактические, размораживание, рыхление.

Профилактические способы предотвращения смерзаемости Создание более полных зимних запасов и сокращение объемов дальних зимних перевозок сырья – насыпных грузов – осуществляется в России и за рубежом.

Понижение уровня влажности насыпных грузов путем отстоя в штабелях (применяется в Криворожском бассейне, Никопольском марганцевом бассейне, Польше, США и др.). Например, для обезвоживания песка в Польской Республике используется свободный сток воды из штабелей песка на площадках, оборудованных фильтрующей решеткой и дренажной системой. За 2–3 суток влажность песка снижается, и потом песок практически не смерзается.

Предварительное промораживание перед отгрузкой; например, 3-х – 4-х кратное пересыпание на открытой площадке экскаваторами, бульдозерами и пр. при to ниже –10о С, применяется в Кузбассе.

Обработка сыпучего груза химическими веществами: негашеной известью, поваренной солью, хлористым калием и их растворами.

Обмасливание минеральными маслами: обработка груза, пола и стенок вагона каменноугольными и минеральными маслами и т.п., например, составами «ниогрин», «северин 1, 2», креозот.

Способы профилактики применяются по договоренности с поставщиками и указываются в договорах на поставку.

Профилактические средства могут быть порошкообразные и жидкие.

На ППЖТ ст. Киев-Московская (Киев) при отгрузке щебня применялось опрыскивание полувагонов составом из 200 л мазута на 42 вагона в сутки.

Подача обрабатывалась в течение 10 мин. Годовой грузооборот узла равен 5 млн т щебня.

На предприятиях, которые обслуживают ППЖТ г. Вятка, ежегодно делается запас хлористого калия. В зимнее время на станциях, отгружающих песок, содержится дополнительный приемосдатчик, который обеспечивает обработку груза. В трудовом договоре предусмотрено премирование, если песок приходит к потребителю в хорошем состоянии. В результате полностью исключены случаи поступления смерзшегося песка и простои вагонов при выгрузке. Получатель – Свердловское предприятие, подъездные пути железнодорожного транспорта (ППЖТ).

Для рыхления смерзшихся и уплотнившихся грузов в полувагонах и платформах применяются бурофрезерные и вибрационные рыхлители.

Для нерудных грузов с объемной массой =1,6 т/м3 и высотой слоя смерзания от 1,6 до 1,8 м применяется бурофрезерный вагонный рыхлитель БРВ-110 с шириной захвата 2600 мм, N=110 кВт. Диаметр буров – 800 мм. Каретка с тремя бурами установлена на стационарном портале. Перестановка буров вдоль вагона производится 2–3 раза, в зависимости от степени смерзания или уплотнения, за счет передвижения вагона под порталом любыми маневровыми средствами. Вертикальное перемещение каретки с бурами по высоте портала осуществляется специальным приводом.

Машина разработана институтом Промтрансниипроект, изготовлена Московским механическим заводом № 1 Главмостромстройматериалов.

Известны бурофрезерные машины аналогичной конструкции с диаметрами буров 600 мм, меньшей мощности.

Навесной виброрыхлитель «Урал-ЦНИИ-СОЮЗ 81М» штыревой применяется в комплексе с козловым или мостовым краном грузоподъемностью 10 т, выпускается серийно Алатырским механическим заводом МПС (рис. 2.48, 2.49).

Техническая характеристика:

N=44 кВт – два двигателя по 22 кВт каждый;

L=3520 мм –длина;

В=2500 мм – ширина.

После обработки вагона в первом положении рыхрытель переносится краном с шагом 0,5 м. Время обработки вагона составляет от 0,5 до 1, ч. Через 200 ч работы необходимо техобслуживание: подтяжка болтовых соединений, заваривание трещин рамы, смазка подшипников вибратора.

Виброрыхлитель заменяет труд 10 – 12 чел, обслуживается двумя рабочими – крановщиком и грузчиком.

Самоустанавливающийся вибрационный рыхлитель для смерзшихся грузов на платформах и думпкарах, подвешен на кране, опускается сверху на груз, внедряется в массу груза под действием собственной силы тяжести. При рыхлении меняется 7 – 10 позиций, время работы в каждой позиции 2 – 3 минуты; суммарное время рыхления на платформе составляет от 20 до 30 мин. Нельзя применять рыхлитель для слипающихся глиносодержащих грузов и им подобных, например, гипсового камня.

Техническая характеристика:

Навесной вибратор «Урал-ЦНИИ» применяется только для рыхления и очистки остатков неслеживающихся (и несмерзшихся) грузов. Внедрен более чем на 300 пунктах выгрузки; с его помощью выгружается до 30% всего грузооборота по сыпучим грузам на магистральном транспорте. Четырехосные полувагоны выгружаются за 7 мин, очистка остатков груза в полувагоне – за 3 – 5 мин; заменяет труд 6 рабочих, обслуживающих эстакаду повышенного пути.

Техническая характеристика:

Машина выпускается Пермским мотовозоремонтным заводом для предприятий железнодорожного транспорта и Куйбышевским опытномеханическим заводом для предприятий строительной промышленности (г. Самара), рис. 2.50–2.53.

Пример использования вибраторов-рыхлителей:

механизированный комплекс на ст. Шарташ Свердловской дороги перерабатывает в год 1,5 млн. т угля и щебня. Используется повышенный путь длиной 250 метров, высотой 2,5м. Оснащенность грузового фронта – козловой кран грузоподъемностью 10 т с подвешенным виброрыхлителем, два ковшевых автопогрузчика и два железнодорожных крана с грейферами V=1,5 м3, один струг для очистки повышенного пути, электрические люкоподъемники на самоходном портале. Пустые вагоны отводятся на специальный путь, где работают люкоподъемники, обслуживаемые двумя рабочими. Комплексная бригада включает крановщика, механика струга, двух рабочих на люкоподъемнике, двух машинистов ж.-д. кранов и двух водителей автопогрузчиков – всего 8 чел. Производительность комплекса – 45 тыс. т/год на одного работающего, вместо 15 тыс. т/год по сети дорог в среднем.

Для оттаивания смерзшегося груза применяют следующие способы:

- разогрев груза в специальных помещениях, которые называются тепляками. В тепляках на груз и вагоны направляются струи горячего газа, например, доменного, или острого перегретого пара. Горячий газ или пар подводится форсунками или посредством заостренных отрезков труб – пик, которые внедряются в слой груза. Последний способ эффективен для среднеевропейской климатической зоны при толщине слоя замерзания от 15 до 20 см и может осуществляться также на открытом воздухе;

- разогрев груза в тепляках посредством инфракрасных излучателей.

Этот способ наиболее эффективен, но самый дорогой из-за большой энергоемкости, способствует большей сохранности тормозной системы и подшипников вагонных тележек;

- новый способ – индукционный нагрев. Технология разработана институтом им. А.А. Скочинского (г. Москва) и институтом Промстройниипроект (г. Москва). Установка обеспечивает одновременно тепловое и механическое (вибрационное) воздействие. За 1 – 2 мин происходит пленочное оттаивание смерзшегося груза в зонах, расположенных напротив индукторов. Вибрирование груза достигается периодическим включением и отключением тока. Построен и испытан опытный образец индукционной установки на Московской ТЭЦ-22.

1 В США корпорация «Конрейл» разработала в 1985 г. агрегат для рыхления смерзшегося угля на перегрузочном терминале под г. Питсбург.

Уголь разрыхляется в хопперах путем бурения отверстий и затем подачи в эти отверстия, вглубь угольной массы, сжатого воздуха.

Ожидается, что в будущем отпадет надобность в тепляках, применение агрегата будет дешевле, чем использование тепляков и сведет к минимуму повреждение вагонов. Освоение выпуска комплекта модели взяла на себя компания штата Пенсильвания.

Агрегат подвешен к стальной раме, перекрывающей два ж.-д. пути.

Управление – дистанционное из кабины машиниста козлового крана, который перемещает и устанавливает агрегат над вагонами. Бур – полый стержень диаметром 152,4 мм с отверстиями у основания. Бур опускается и вводится в массу угля. Когда бур приближается к днищу вагона, включается пневмосистема – подается сжатый воздух к отверстиям бура. Напор воздуха на выходе из отверстий – 2 кН, струя разрушает уголь в результате «гидроудара», весь воздух из воздухосборника выходит менее чем за 0,5 с.

Воздухосборник – резервуар находится в одном блоке с бурильным агрегатом, имеет емкость 7,8 м3 и соединен гибким шлангом диаметра 76,2 мм с компрессором. Характеристика компрессора: N = 100 кВт, Q = 7,8 м3/мин.

Кран, бурильный агрегат и бур имеют электропривод.

К зиме 85–86 г. эти агрегаты были внедрены на нескольких энергетических предприятиях США, в речных и озерных портах.

2 В США уголь транспортируется из штата Колорадо в штат Миссисипи на расстояние 3200 км; грузоподъемность вагона – 91т, состав включает 100 вагонов и имеет массу 9100 т. На линии курсирует 6 составов – 960 вагонов, включая 15 % резерва. Годовой грузооборот равен 1,45 млн т.

Перед загрузкой в вагоны (хопперы) уголь влажностью 6,5–7,5 % пропитывается замораживающим составом на конвейерной ленте обогатительной фабрики. Расход состава равен 0,85 л/т.

Кроме того, специальным составом перед загрузкой обрабатывают стены и пол вагонов, что препятствует прилипанию угля в углах и на неровностях. Состав наносится поверх снега и льда без предварительной очистки кузова и защищает его от ржавчины, эта же смазка облегчает скольжение груза по стенкам кузова при выгрузке. Расход жидкости равен 1,4–2 л/вагон. Состав наносится распылителем, состоящим из 6 сопел, вагоны перемещаются при обработке локомотивом.

Уголь находится в пути 7–10 суток. По прибытии разгрузка происходит на эстакаде длиной 305 м за 20 мин, разгрузка одного вагона длится от 6 до 8 с. Люки хопперов открываются пневмосистемой, управляемой дистанционно. Крышки люков нагреваются инфракрасными излучателями-горелками в течение 1 часа. Самотек угля ускоряется накладными вибраторами. Зачистка вагонов не требуется. На участке транспортирования угля при ж.д. провели крупные работы по реконструкции пути. Время оборота составов сократилось с 10 до 7,2 суток.

Комплекс мероприятий и устройств по предотвращению смерзаемости разработан фирмой «Кемлинк» (химические вещества, технология, оборудование) и применяется с 1988 г. в штате Иллинойс компанией «Налко», г. Напервиль.

Очистка полувагонов от остатков сыпучих грузов При гравитационной разгрузке полувагонов на эстакадах и в бункерно-конвейерных комплексах на хребтовых продольных и поперечных балках и в углах остается часть груза. Этот груз выгружается вручную или механизировано с помощью накладных вибраторов, описанных выше.

При работе элеваторно-ковшевых специальных машин типа ТР-2А в полувагонах и платформах остается от 2 и до 5 – 6 % груза, который выгружается так, как описано выше, на специальных участках повышенного пути. При выгрузке вагоноопрокидывателями очистка полувагонов осуществляется:

- повторным опрокидыванием при возврате ротора опрокидывателя на угол 90о;

- при включении вибратора, установленного на вагонноопрокидывателе;

- вручную, в положении вагона, соответствующем повороту ротора на 90о.

По статистическим данным, остаток груза в полувагонах для дополнительной очистки после выгрузки вагоноопрокидывателем составляет до 0,2 % объема в случае предварительной обработки стенок и днища вагона специальными составами с содержанием минеральных масел.

Автоматизированный ПК для разгрузки полувагонов и платформ, рыхления груза и очистки остатков показан на рис. 2.52., 2.53.

На рис. 2.51 показаны электрические люкоподъемники.

1 – эстакада повышенного пути; 2 – ограждение; 3 – отвалы повышенного пути (буферные емкости); 4 – грейфер крана; 5 – полувагон Рис. 2.2. Варианты конструкции разгрузочной эстакады повышенного пути 1 – 5 – обозначение по рис. 2.2; 6 – траншеи повышенного пути Рис. 2.3. Разгрузочная эстакада с траншеями трапецеидального и прямоугольного сечения для крановой разгрузки навалочного груза 1, 2, 3, 5 – обозначение по рис. 2.2; 4 – траншея; 6 – приемный бункер; 7 – пи-татель-дозатор (бункерный затвор); 8 – ленточный конвейер Рис. 2.4 Блочная разгрузочная эстакада с тоннелями и бункерно-конвейерными системами перегрузки навалочного груза Рис. 2.5. Технологические схемы перегрузки сыпучих грузов козловыми кранами; схемы грузопотоков показаны стрелками 1 – козловой кран; 2 – грейфер; 3 – повышенный путь; 4 – полувагон; 5 – от-валы повышенного пути; 6 – штабель; 7 – автомобиль Рис. 2.6. Вариант технологической схемы А с использованием козловых кранов 1 – челюсти; 2, 10 – тяги; 3 – 8 – элементы привода замыкания-размыкания челюстей; 9 – узел шарнира поворота челюстей Рис. 2.7. Грейфер с электрическим приводом замыкания челюстей 1 – трос поднятия-опускания грейфера; 2 – трос замыкания челюстей Рис. 2.8. Схема работы двухканатного грейфера Рис. 2.9. Технологические схемы перегрузки сыпучих грузов мостовыми кранами; схемы грузопотоков показаны стрелками 1 – мостовой кран; 2 – 7 – обозначения по рис. 2.6; 8 – колонны подкрановой эстакады Рис. 2.10. Вариант технологической схемы Б с использованием мостовых кранов 1 – повышенный путь; 2 – полувагон; 3 – отвалы повышенного пути; 4 – погрузчик; 5 - штабель Рис. 2.13 – Технологическая схема перегрузки сыпучего груза тракторными погрузчиками (автопогрузчиками) для складов угля lш = 25,50м; hпп=2;2,2;2,4;2,6м 1, 2, 3 – по рис. 2.11; 4 – штабель; 5 – автомобиль (показан прямой вариант перегрузки груза); 6 – погрузчик; 7 – Рис. 2.14. Технологическая схема перегрузки навалочных грузов автопогрузчиками 1 – повышенный путь; 2 – полувагон; 3 – отвалы повышенного пути; 4 – шта-бель (А – ширина штабеля); 5 – автомобиль; 6 – экскаватор; 7 – грейфер Рис. 2.11. Технологическая схема перегрузки угля экскаваторами 1 – кран; 2 – грейфер; 3 – повышенный путь; 4 – отвалы повышенного пути;

5 – штабели; 6 - автомобиль Рис. 2.12. Технологические схемы перегрузки навалочных грузов для портальных (башенных) кранов. Обозначение ck принято для грузопотоков, перегружаемых вспомогательными ПРМ; грузопотоки, обозначенные ck и пр, перегружаются краном; по схеме А штабели формируются погрузчиками; по схеме Б объем груза, равный 0,5 складочности, перегружается погрузчиками 1 – портал; 2 – кабина; 3 – стрела; 4 – хобот; 5 – противовес стрелы Рис. 2.15. Портальный грейферный кран а) 1 – портальный грейферный кран; 2 – судно; 3 – штабель; 4 – вагон; 5 – мостовой грейферный перегружатель с бункером и ленточным конвейером; 6 – грейфер;

б) 2 – 4 – см. п. а; 5 – мостовой грейферный перегружатель; 6 – грейфер Рис. 2.16. Автоматизированный ПК для выгрузки навалочных грузов из судов (строительные грузы или уголь) по вариантам «судно – вагон», «судно – склад – склад – вагон»

Рис.2.17. ТС перегрузки угля в портах с использованием разгрузочной эстакады и портальных кранов Рис. 2.18. Технологическая схема перегрузки массовых грузов (угля, строительных грузов) портальными грейферными кранами по вариантам «судно – вагон » и «судно – склад – склад – вагон»

1 – погрузочная машина; 2 – конвейер на наклонной эстакаде; 3 – наклонный конвейер; 4 – разгрузочная эстакада;

5 – подбункерные конвейеры; 6 – лопастной питатель; 7 – приемный штабель; 8 – портальный кран Рис. 2.19. Автоматизированный ПК для перегрузки угля из вагонов в суда по вариантам «вагон – судно»; «вагон – склад 1 – штабель заполнителей; 2 – портальный грейферный кран; 3 – подштабельные тоннели; 4 – узел перегрузки на конвейер потребителя; 5 – лотковый вибропитатель Рис. 2.20. Автоматизированный ПК для выгрузки строительных грузов из судов с штабельно-тоннельным складом заполнителей 1 – судно; 2, 3 – грейфер и кран; 4 – самоходный портал; 5 – мост для обслуживания люков полувагонов; 6 – тельферы подъема люков; 7, 8, 9, 11 – насос и водопровод для очистки полувагонов; 12 – полувагон; 13 – разгрузочная эстакада; 14 – траншея Рис. 2.21. Автоматизированный ПК для перегрузки кварцитов по вариантам «вагон – склад – судно» и «вагон – судно» с использованием разгрузочной эстакады и траншей Рис. 2.22. Автоматизированные ПК для перегрузки навалочных грузов по вариантам «судно – вагон»; «судно – склад – склад – вагон» с использованием грейферных мостовых перегружателей:

а) башенного типа с конвейерными системами; б) козлового типа Рис. 2.23. Автоматизированные ПК для массовых навалочных грузов с портальными бункерно-конвейерными перегружателями и конвейерными системами:

а) используется при работе по варианту «судно – бункер – конвейеры»;

б) используется при работе по вариантам «судно – бункер – конвейеры» и «судно – склад – склад – бункер – конвейеры»

Рис. 2.24. Автоматизированный ПК для перегрузки руды по вариантам «судно – вагон» и «судно – склад – склад – вагон»

1 – плавучий край; 2 – приемный бункер; 3 – наклонный ленточный конвейер; 4 – натяжная станция; 5 – горизонтальный ленточный конвейер; 6 – сбрасывающая тележка Рис. 2.24, а. Автоматизированный комплекс с плавучим портальным краном и системой ленточных конвейеров для перегрузки навалочных грузов Рис. 2.24, б. ТС с мостовым перегружателем, оборудованным катучим поворотным стреловым краном Рис. 2.25. Элеваторно-ковшевой разгрузчик-штабелеукладчик ТР-2А для перегрузки сыпучих строительных грузов открытого хранения при массовых грузооборотах 1, 3 – штабель груза; 2 – подпорная стенка; 4 – ТР-2А; 5 – раздаточный конвейер; 6 – обвалование; 7 – маневровая лебедка; 8 – технологический бункер завода; 9 – наклонный участок раздаточного конвейера; 10 – конвейер технологический завода; 11, 12 – приемное помещение для автосамосвалов; 13 – галерея верхнего конвейера; 14 – тележка-сбрасыватель Рис. 2.26. Автоматизированный ПК для перегрузки сыпучих инертных грузов на подъездных путях заводов ЖБИ Рис. 2.27. Элементы автоматизированного ПК со складом полубункерного типа и разгрузчиком ТР-2А (С-492) 1 – роторно-ковшевые и 2 – элеваторно-ковшевые разгрузчикиштабелеукладчики для инертных грузов в технологических схемах судносклад; 3 – наземные бункерно-конвейерные автоматизированные линии; 4 – штабели сыпучего груза Рис. 2.28. Автоматизированный ПК норийно-конвейерного типа с элеваторно-ковшевым разгрузчиком для выгрузки строительных грузов из судов по вариантам «судно – автомобиль (вагон)» и «судно – склад – автомобиль»

Рис. 2.29. Элеваторно-ковшевые и роторно-ковшевые разгрузчики для выгрузки инертных грузов из судов. Эксплуатационная производительность – до 1500 т/ч 1 – скребок сталкивателя; 2 – штанга сталкивателя; 3 – реверсивный привод сталкивателя; 4 – портал; 5 – каретка с оборудованием; 6 – привод движения каретки; 7 – приемный бункер; 8 – ленточный конвейер; 9 – платформа с грузом Рис. 2.30 Автоматизированный ПК со специальной машинойсталкивателем Т-182А и бункерно-конвейерной подземной системой. Эксплуатационная производительность – до 200 т/ч 1 – приемное помещение; 2 – подвижной состав; 3 – приемный бункер; 4 – мостовой кран; 5, 6 – конвейерные системы;

7 – судно; 8 – штабели складов угля; 9 – портальные краны Рис. 2.31. Автоматизированный ПК для перегрузки угля по вариантам «вагон – судно» и «вагон – склад – склад – судно» с применением роторного вагоноопрокидывателя и конвейерных систем Рис. 2.32. Стационарный роторный круговой вагоноопрокидыватель. Эксплуатационная производительность (четырехосных полувагонов) до 25 в/ч Рис. 2.33. Элементы конструкции стационарного роторного кругового вагоноопрокидывателя а) вид с торца; б) конструкция люльки Рис. 2.34. Схема установки роторного кругового вагоноопрокидывателя Рис. 2.35. Стационарный боковой роторный вагоноопрокидыватель. Эксплуатационная производительность – до 20 в/ч (четырехосных полувагонов) 1 – разгрузочная железобетонная эстакада на 10 вагонов с щелевым бункером; 2 – роторный питатель; 3 – загрузочные бункера; 4 – отвалообразователь; 5–8, 10–13 – ленточные транспортеры; 9 – ковшевые погрузчики; 14 – погрузочные машины на железобетонных устоях Рис. 2.36. Автоматизированный ПК для перегрузки навалочных грузов в суда по вариантам «вагон – судно» и «вагон – склад – склад- судно» с использованием разгрузочной эстакады, бункерно-конвейерных систем, специальных машин – отвалообразователей и погрузочной установки (вид прямо) 1 – разгрузочная железобетонная эстакада на 10 вагонов с щелевым бункером; 2 – роторный питатель; 3 – загрузочные бункера; 4 – отвалообразователь; 58, 1013 – ленточные транспортеры; 9 – ковшевые погрузчики; 14 – погрузочные машины на железобетонных устоях Рис. 2.36, а. Автоматизированный ПК для перегрузки навалочных грузов в суда по вариантам «вагон – судно» и «вагон – склад – склад- судно» с использованием разгрузочной эстакады, бункерно-конвейерных систем, специальных машин – отвалообразователей и погрузочной установки (вид сверху) Рис. 2.37. Конструктивные схемы автоматизированных загрузочных машин для равномерной загрузки судов навалочными грузами:

а – телескопическая; б – со сбрасывающей тележкой; в – с выдвижным челноковым конвейером; г – телескопическая, установленная на передвижном портале 1 – узел разгрузки вагонов; 2 – конвейерная линия; 3 – стаккер; 4 – реклаймер; 5 – штабель навалочного груза; 6 – судопогрузочная установка; 7 – судно Рис. 2.38. Технологическая схема специализированного автоматизированного ПК для загрузки судов навалочным грузом 1 – судно; 2 – нории; 3 – надводная консоль; 4 – консольный конвейер; 5 – приемный бункер; 6 – приемный конвейер;

7 – портал; 8 – перегрузочная воронка; 9 – отвальный конвейер для загрузки штабеля; 10 – роторно-конвейерный перегружатель Рис. 2.39. Норийно-конвейерный автоматизированный ПК для выгрузки навалочных грузов из судов, производительность комплекса 1400 т/ч; перегрузочные варианты: «судно – вагон»; «судно – склад – склад – вагон»

Рис. 2.40. Специализированный причал для погрузки угля в суда:

а – специализированный причал;

б – автоматизированный ПК с роторным круговым вагоноопрокидывателем, бункерно-конвейерной системой и роторно-конвейерной машиной 1 – реклаймер; 2 – стаккер Рис. 2.41. Автоматизированный склад навалочных грузов, оборудованный реклаймерами и стаккерами 1 – подающая платформа на четырех гидравлических домкратах; 2 – тележка для установки вагона внутри вагоноопрокидывателя; 3 – участок работы (длина хода) тележки №3 для удаления вагона из ротора; 4 – гидронасос домкратов; 5 – длина хода тележки №1 для установки вагона на платформе Рис. 2.42. Схема установки для автоматизированной подачи вагонов на платформу вагоноопрокидывателя Рис. 2.43. Автоматизированный ПК специализированного причала навалочных грузов с грузооборотом 500 тыс. т/год.

Оборудован грейферно-бункерным перегружателем, конвейерной системой и роторно-конвейерными перегружателями для перегрузки груза по вариантам «судно – вагон»; «судно – склад – склад – вагон»

1 – плавучий кран; 2 – приемный бункер; 3 – наклонный ленточный конвейер; 4 – натяжная станция; 5 – горизонтальный ленточный конвейер; 6 – сбрасывающая тележка Рис. 2.44. Автоматизированный ПК с плавучим краном и системой ленточных конвейеров для перегрузки навалочных 1 – питатель; 2 – приемный бункер; 3 – катучий стреловой поворотный кран; 4 – перегрузочный мост; 5 – сбрасывающая тележка; 6 – ленточный конвейер Рис. 2.45. Автоматизированный ПК для массовых грузов с мостовым перегружателем грузоподъемностью до 25 т, оборудованным ленточным конвейером 1 – загрузочный конвейер-распределитель; 2 – секции бункера; 3 – ленточ-ный конвейер подачи угля; 4 – породоотборочный элеватор; 5 – породоотборочная машина; 6 – вагонные весы; 7 – погрузочная стрела; 8 – питатель;

9 – сборный подбункерный ленточный конвейер Рис. 2.46. Автоматизированный бункерно-конвейерный ПК с использованием загрузочной эстакады для отгрузки каменного угля в подвижной состав 1 – электродвигатель с неуравновешенными массами; 2 – карданный вал;

3 – рама; 4 – упругая система; 5 – подшипники Рис. 2.47. Виброочиститель для полувагонов 1 – траверса; 2 – вибраторы; 3 – рама; 4 – штыри; 5, 6 – направляющие щеки; 7 – полувагон Рис. 2.48. Виброрыхлитель Урал-ЦНИИ-Союз-81М 1 – козловой кран; 2 – разгрузочная эстакада; 3 – полувагон; 4 – отвалы повышенного пути; 5, 6 – металлоконструкция установки; 7 – гидравлические люкоподъемники; 8 – вибрационный рыхлитель Урал-ЦНИИ-Союз-81М Рис. 2.49. Установка вибрационного рыхлителя и гидравлических люко-подъемников на козловом кране грузоподъемностью 10 т 1 – путь портала; 2 – механизм передвижения портала; 3, 4, 9 – люкоподъемник; 5 – разгрузочная эстакада;

6 – виброочиститель для полувагонов; 7 – портал; 8 – кабина управления Рис. 2.50. Установка для виброочистки полувагонов и закрывания люков Рис. 2.51. Люкоподъемник с электрическим приводом Рис. 2.51, а. Люкоподъемник с электрическим приводом (вид сбоку) Рис. 2.52. Установка виброочистителя для полувагонов (вид прямо) Рис. 2.52, а. Установка виброочистителя для полувагонов (вид сбоку) 1 – бурорыхлительная машина; 2 – скребковая машина Т-182А; 3 – виброочиститель; 4 – люкоподъемник; 5 – ленточный конвейер; 6 – бункерный затвор Рис. 2.53. Автоматизированный бункерно-конвейерный ПК для разгрузки полувагонов и платформ с навалочными грузами (вид сбоку) Рис. 2.53, а. Автоматизированный бункерно-конвейерный ПК для разгрузки полувагонов и платформ (вид сверху) Рис. 53, б. Автоматизированный бункерно-конвейерный ПК для разгрузки полувагонов и платформ с сыпучими грузами (вид прямо)

3 ТЕХНОЛОГИЯ ПЕРЕРАБОТКИ СЫПУЧИХ

ПОРОШКОВЫХ И ГРАНУЛИРОВАННЫХ ГРУЗОВ КРЫТОГО

ХРАНЕНИЯ. АВТОМАТИЗИРОВАННЫЕ ПЕРЕГРУЗОЧНЫЕ

КОМПЛЕКСЫ

Группа грузов включает химические вещества – соду, поташ и др., вяжущие строительные материалы – доломитовый порошок, известь, цемент, минеральные порошки для приготовления асфальтобетонной смеси и т.п., минеральные удобрения – калийные, сернистые, апатитовый концентрат, сельскохозяйственные – зернобобовые, масличные, костяная мука, комбикорм, концентраты руд – магниевый, свинцовый, никелевый и др. [6, 7].

В структуре грузооборота магистрального транспорта эта группа составляет до 10 %, в том числе сельскохозяйственные до 6 – 7 %, остальные грузы – до 4 %.

Перечисленные грузы отличаются повышенной гигроскопичностью и слёживаемостью, относятся к категории ценных, перевозятся в специальном подвижном составе – думпкарах, цистернах, хопперах и универсальных крытых вагонах россыпью, в специализированных контейнерах емкостью до 2,5 м3 – 3,2 м3, перечисленные грузы могут перевозиться также как тарно-упаковочные в мешковой таре.

Для хранения используются крытые прирельсовые и ангарные пакгаузы и автоматизированные силосные склады.

Погрузочно-разгрузочные машины специализируются по роду груза и типу подвижного состава.

При разгрузке крытых универсальных вагонов с зернобобовыми и масленичными грузами используются комплекты машин:

– для массовых грузооборотов на подъездных путях предприятий агропрома, в портах, на мельничных комбинатах – вибрационная машина ИРМ;

– для малых и средних грузооборотов – механические лопаты и пневмоустановки всасывающего и нагнетательного действия.

При выгрузке хопперов с зерновыми грузами – приёмные подземные бункера заполняются гравитационным истечением груза, затем груз передаётся на типовое складское подъёмно-транспортное оборудование зерновых складов.

При разгрузке крытых универсальных вагонов с другими трудно выгружаемыми грузами, кроме зерновых, применяются: пневмосистемы всасывающего, нагнетательного и смешанного действия, сдвоенные механические лопаты, внутривагонные самоходные разгрузчики МВС и МГУ, автопогрузчики с навесными скребковыми конвейерами.

При поступлении груза в хопперах ПРМ используются для перемещения груза из приёмного бункера в складские ёмкости, это – пневмосистемы нагнетательного действия в сочетании с аэрожелобами.

При поступлении вагонов-цистерн груз перегружается в складские ёмкости непосредственно, т.к. пневмоцистерна является нагнетательной установкой.

При поступлении груза в судах перегрузка по схеме «судно-вагон» и «судно-склад» осуществляется с использованием всасывающих пневмосистем.

Преимущества пневматических систем перед механическими разгрузочными комплексами состоит в том, что обеспечивается герметичность при транспортировании, любая пространственная конфигурация грузопроводов, загрузка и разгрузка одновременно в нескольких точках, комплексная механизация и автоматизация перегрузочного процесса. Однако, удельная энергоёмкость в 13–15 раз выше, чем у механических разгрузчиков, амортизационные отчисления составляют до 40–50 % от стоимости оборудования из-за активного абразивного износа элементов пневмотрассы. Область применения ограничена: не используются для перемещения вязких, слипающихся, например, глино- и гипсосодержащих материалов и грузов, разнородных по гранулометрическому составу или уплотняющихся под воздействием скоростного напора (например, мука), запрещено транспортировать некоторые виды комбикормов из-за разрушения их кормовых качеств, т.к. воздушный поток расслаивает органические и минеральные составляющие комбикорма.

3.1 Технология разгрузки трудновыгружаемых грузов из крытого вагона механическими разгрузчиками. Обзор Механические разгрузчики это – сдвоенные механические лопаты, автопогрузчики с навесными скребковыми транспортерами, самоходные внутривагонные марок МГУ и МВС применяются для выгрузки грузов независимо от их гранулометрического состава и влажности, когда использование пневморазгрузчиков невозможно по причинам, отмеченным выше.

МВС и МГУ – самоходные разгрузчики на гусеничных тележках с шнековыми рушителями, ковшевыми цепными элеваторами и отвальными ленточными транспортерами, производительность эксплуатационная 15– и 7–9 т/ч – соответственно.

Каждая машина заезжает внутрь вагона с рампы склада через дверной проём. Поочерёдно выгружаются обе половины вагона – правая и левая, считая от дверного проёма. Когда машина наиболее удалена от двери, к отвальному конвейеру подставляют передвижной ленточный конвейер на колёсной тележке, входящий в комплект поставки. Далее груз передаётся в передвижные складские ленточные транспортёры и штабелируется. В транспортные средства грузополучателя груз перегружается мостовым грейферным краном, или машинами МВС и МГУ, работающими у штабеля со стороны автомобильной рампы склада. При перегрузке грузополучателю по прямому варианту, без складирования, груз из вагонов перегружается в приёмные бункера на специально отведённых участках склада, из примных бункеров – в транспортные средства.

Если склад оборудуется подземными приёмными бункерами и конвейерными линиями, расположенными снизу под подъездными ж.-д. путями, передвижные ленточные конвейеры не используются. Штабель формируется раздаточными ленточными конвейерами, расположенными над поверхностью штабелей в специальных верхних галереях, раздаточные конвейеры могут также транспортировать груз и в технологические цеха на переработку.

Работа самоходных разгрузчиков требует предварительной очистки околодверного пространства. Заключительные операции состоят в очистке от остатков груза углов и торцевых зон вагона. Подготовительнозаключительные очистные работы оцениваются по трудоёмкости в 1 чел.час и выполняются вручную. Механик-водитель управляет машиной с ручного автоматического пульта, находясь внутри вагона. Эксплуатационная производительность разгрузчиков существенно (примерно в 2 раза) ниже технической, указанной в паспортных характеристиках и справочной литературе, в связи с необходимостью маневрировать в стеснённых условиях внутри вагона при запылённости пространства, превышающей допустимую норму в 100 раз.

Бригада механизаторов включает одного механика-водителя разгрузчика, одного-двух подсобных рабочих для выполнения очистных работ.

Недостатком обеих ПРМ является интенсивный абразивный и коррозионный износ захватных органов и трансмиссий, особенно при перегрузке сернистых удобрений, невысокая надёжность, повышенное пылеобразование.

Фактическое время выгрузки 4-осного крытого вагона, включая подготовительно-заключительные операции, составляет 5 часов для МВС и часов для МГУ. Общий вид машины МВС и МГУ показан на рис. 3.3, 3.4.