Разработка конструкциимобильного ленточного конвейера

Введение

Актуальность. По итогам 2016 года губернатор Антон Алиханов на площадке агровыставки «Золотая осень» озвучил, что экспорт сельскохозяйственного сырья из Калининградской области составил 74,4% от объема общего экспорта. Глава региона также отметил среди условий развития экспортного потенциала Калининградской области – ввод в оборот новых земельных участков и рост эффективности сельскохозяйственного производства.
Такая тенденция на рост экспорта сельскохозяйственной продукции обуславливает необходимость модернизации производственных мощностей таких предприятий как ОАО «КМТП», где грузооборот навалочных грузов, в том числе зерновых, по данным за декабрь 2017 года, составил 44% от общего грузооборота и, таким образом являясь самым большим сектором обрабатываемого груза. Регион нуждается в гибких решениях, которые гарантировали бы надежную логистику для растущего экспорта больших урожаев сыпучих грузов.
…

1.1. Общие сведения

ОАО «КМТП» располагается в юго-восточной части Балтийского моря и является единственным незамерзающим портом России на Балтике. Он имеет выгодное положение. Расстояние до столиц близлежащих государств – Вильнюса, Риги, Минска, Варшавы, Берлина, Копенгагена и Стокгольма составляет от 400 до 650 километров, а до крупнейших иностранных портов на Балтике – от 400 до 700 километров.
Порт Калининград связан контейнерными линиями с портами Голландии, Англии, Германии, Польши, Литвы, Финляндии и Швеции. Порт имеет железнодорожные и автомобильные паромные линии с портами Засниц, Усть-Луга, Санкт-Петербург (Рисунок 1). В порт регулярно заходят круизные пассажирские суда, а также пассажирские суда, перевозящие туристов из портов Польши.
…

1.2. Преимущества ОАО «КМТП»
Калининградский морской торговый порт – крупнейший портовый оператор российского порта на Балтике, как техническому обеспечению, так и по объему выполняемых работ и комплексу услуг, которые порт может предложить грузовладельцам. Расположен порт в юго-восточной части Балтийского моря в особой экономической зоне России – Калининградской области, которая граничит со странами Евросоюза: Польшей и Литвой.
На рисунке 3 представлен ряд преимуществ калининградского морского порта.

Рисунок 3 – Преимущества ОАО «КМТП»

Развитая инфраструктура позволяет калининградскому порту перегружать до 6 млн. тонн грузов в год на специализированных терминалах и участках.
ОАО «КМТП» имеет огромное значение в обеспечении жизнедеятельности Калининградского региона, поскольку на него замыкаются практически все виды транспорта и основная часть экспортно-импортного грузопотока, проходящего через территорию области.
…

1.3. Специализация порта и оказываемые услуги
ОАО «КМТП», совместно с взаимодействующими экспедиторскими, логистическими, агентскими и другими компаниями предоставляет комплекс услуг, связанных со стоянкой судов в порту и транспортировкой грузов от отправителя к получателю.
Основными из таких услуг являются:
• погрузочно-разгрузочные работы;
• экспедирование грузов;
• хранение грузов;
• логистика.
В Калининградском морском порту все услуги осуществляются на основе прямых договоров при использовании индивидуального подхода к клиенту и гибкой системы тарифов [].
Морской порт имеет автоматизированную систему учета грузов, в том числе контейнеров. Грузовые операции в порту производятся круглосуточно, не исключая выходные и праздничные дни [].
Калининградский морской торговый порт можно назвать универсальным портом, так как он осуществляет перегрузку любых видов грузов (за исключением сырой нефти) (Рисунок 4):

Рисунок 4 – Номенклатура грузов в ОАО «КМТП»
1.4.
…

1.4. Анализ данных по грузообороту в ОАО «КМТП»

Рассмотрим статистику годового грузооборота КМПТ за последние 6 лет (Рисунок5)

Рисунок 5 – Гистограмма грузооборота за 2011-2017 гг [*]

Из приведённой диаграммы можно сделать вывод, что статистика грузооборота в порту не стабильна. Наблюдается как резкое его снижение, так и рост
Максимальный грузооборот–4054,6 тыс. тонн.
Минимальный грузооборот –2778,5 тыс. тонн.
Навалочные грузы, в том числе зерновые, составляют 40% от общего грузооборота.

На май 2018 года грузооборот навалочных грузов в ОАО «КМТП» составил (Таблица 2):

Таблица 2 – Грузооборот порта, тыс. тонн
Вид груза
Всего за текущий месяц
Экспорт
Импорт
Всего с начала года
Навалочные грузы
105,1
70,8
34,3
602,2

1.4.1. Грузооборот за 2016 год

На начало 2016 года (Рисунок 6) в грузообороте порта преобладают генеральные грузы – 61%, грузооборот навалочного груза составляет всего 13%, однако, весь объем груза идет на экспорт.
…

2.1. Виды зерновых грузов
Зерновые грузы (злаковые) — пищевые продукты, используются для получения крупы, муки и пр., а также как корм для с/х животных (Рисунок 17). Находятся в состоянии непрерывного обмена с окружающей средой — дышат и прорастают; этот процесс энергетический и происходит с выделением тепла, чем выше температура и влагосодержание зерна, тем интенсивнее этот процесс; при этом выделяется углекислый газ, вода, спирт и другие вещества, с одновременным поглощением кислорода. Концентрация углекислого газа и снижение содержания кислорода в грузовых помещениях могут достичь опасных для человека величин, что следует учитывать при посещении трюмов [].
Зерновые грузы имеют много общих свойств, однако, каждая группа имеет ряд собственных особенностей.

Рисунок 17 – Группы зерновых грузов

Жмых – остаток, получаемый в результате механического отжима масла из семян растений.
…

2.2. Основные свойства
В зависимости от удельного погрузочного объема зерновые грузы (Рисунок 19) подразделяются на:
1. Тяжелые (просо – 1,24 – 1,34 м3/т, пшеница – 1,15 – 1,36 м3/т, кукуруза – 1,29 – 1,49 м3/т, рожь – 1,27 – 1,42 м3/т и др.) [*]
2. Легкие (ячмень – 1,55 – 1,87 м3/т, овес – 1,65 – 2,23 м3/т) [*].
Транспортные свойства зернового груза можно подразделить на две основные категории (Рисунок 23):

Рисунок 23 – Свойства зернового груза

Свойства зернового груза, влияющие на его сохранность:
• сорбционные свойства
• биологические
• теплопроводность

К сорбционным относят такие свойства груза, как паропоглощение, газопоглощение, способность зерновой маccы удерживать поглощенные газы и пары и гигроскопичность, то есть способность легко отдавать и поглощать пары воды. Гигроскопическое содержание влаги, в зависимости от влажности воздуха, может быть большим или меньшим.
…

2.3 Перевозка судном
Эффективное вентилирование зернового груза в течение рейса предотвращает его увлажнение. Современная практика знает два способа перевозки зерновых грузов: насыпью и в мешках. Перевозка насыпью облегчает и ускоряет проведение грузовых операций и способствует наилучшему использованию грузоподъемности и грузовместимости. Объем зерна насыпью в трюме на 10 — 15% меньше, чем зерна в мешках. Зерновые грузы насыпью перевозят на сухогрузных судах и на танкерах (Рисунок 24).
Наиболее подходящими для этой цели признаны однопалубные суда с высокими комингсами люков. Подготовка грузовых помещений к перевозке зернового груза, помимо общего условия, касающегося их санитарного состояния, предусматривает ряд дополнительных требований. Прежде всего
принимаются меры к тому, чтобы осушительная система была защищена от проникновения в нее мелких частиц груза и в то же время чтобы она пропускала влагу, поступающую из грузовых помещений.
…

3.1. Причальная территория
На территории калининградского торгового порта складирование зернового груза и погрузо-разгрузочные работы производятся на грузовом терминале №1, на отведенном для этого причале №1 (Рисунок 25).
Параметры причала №1 [*]:
1. Длина – 150 м
2. Ширина – 14,03 м
3. Площадь – 2104,3 м2
4. Допустимая нагрузка на причал – 3,0 т/м2
5. Возвышение кордона +2,35
6. Глубина причала – 8,5

Рисунок 25 – Причал №1
Крытый склад №1– складское помещение ЗАО «Селтик Рус»– имеет площадь 3061,6 м2 и допустимую нагрузку – 4-6 т/м2. В настоящее время склад используется для хранения жома свекловичного [].
Перегрузка груза производится портальным краном «Ганц». В качестве грузозахватного органа применяют двухчелюстной грейфер для насыпных грузов. Объем грейфера определяет стивидор.

Портальный кран «Ганц» (Рисунок 26) является разработкой одноименной венгерской фирмы, завоевавшей репутацию одного из лучших производителей.
…

3.2. Технологические схемы перегрузки
Для осуществления погрузо-разгрузочных работ необходимо иметь действующую рабочую технологическую карту (РТК) по данному виду груза. В РТК можно найти основную информацию о возможных вариантах перегрузки груза, необходимой оснастке, используемой техники, количестве задействованных рабочих, дополнительных операциях, а также технику безопасности и основную документацию.
Все погрузо-разгрузочные работы (ПРР) в КМТП осуществляются в соответствии с МИТС №1 (местные инструкции по типовым способам и приемам работ) «Требования охраны труда при производстве погрузо-разгрузочных работ в соответствии с ПОТ РО-152-1.82.03-96 и другими межотраслевыми и отраслевыми документами» и МИТС №2 «Подготовка рабочего места для производства погрузо-разгрузочных работ»
Регулирование и производство перегрузочных работ, связанных с обработкой насыпных зерновых грузов производится в соответствии с РТК № 9.07.
…

4.1. Общие требования к схемам механизации
Перегрузочные процессы в морских портах являются первоначальными транспортными услугами в процессе доставки грузов получателям, а значит и главными, в результате которых зарождаются перевозочные процессы и без которых невозможна доставка грузов.
Перегрузочные процессы в портах относятся к наиболее трудоемким процессам. В портах предусматривают выполнение следующих операций с грузами: захват и укладку, взвешивание и затаривание, перемещение с водного на водный транспорт, с водного на сухопутный или обратно, на склад или обратно.
Механизация перегрузочных работ заключается в применении разнообразных машин и приспособлений, заменяющих физический труд людей при выполнении различных операций перегрузочного процесса.
…

4.2.1. Действующая схема механизации.
Рассмотрим действующую схему механизации по перегрузке насыпных грузов в ОАО «КМТП».
Для погрузки сырья на судно, погрузчик, оборудованный ковшом емкостью 2,5 м3, подает сырье на цепной конвейер, установленный ниже уровня пола склада. Далее, по самотеку сырье попадает на норию и, через транспортеры и сильфонные устройства ссыпается в автосамосвал. Автосамосвал едет в весовую порта.
После взвешивания автосамосвал везет сырье в погрузочную емкость, расположенную на причале №1. Из погрузочной емкости гидравлический перегружатель «Senebogen», грейфером, забирает зерно и ссыпает его в трюм судна (Таблица 15).
Максимальная производительность оборудования загрузки составляет 120 м3/час [].
Таблица 15 – Используемое оборудование в действующей схеме механизации (в складском помещении)
№
Наименование
Марка
Характеристика,
год изготовления
1
Цепной конвейер
«Monsum» C-4
120 т/час
28.06.01 г
2
Нория
«Monsum» E-103
120т/час
28.06.
…

4.2.2. Разрабатываемая схема механизации.
Погрузчик, оборудованный ковшом емкостью 5 м3, подает сырье на цепной конвейер, установленный ниже уровня пола склада (конвейер устанавливается аналогичный используемому в действующей схеме механизации). Затем, по самотеку, сырье попадает на норию (устанавливаем новую) и, через желоб попадает на мобильный ленточный конвейер. С ленточного конвейера, имеющего телескопическую конструкцию, сырье ссыпается в трюм судна (Таблица 16).

Таблица 16 – Используемое оборудование в разрабатываемой схеме механизации
№
Наименование
Марка
Характеристика
1
Цепной конвейер 120 т/час
«Monsum» C-4
120 т/час
2
Нория
НЗ – 36
175т/час
3
Желоб

4
Ленточный конвейер

Нория, выбранная для погрузки на конвейер, имеет следующие параметры (Рисунок 29)
Нория НЗ – 36:
1. Производительность – 175 т/ч
2. Скорость ленты – 3,2 м/с
3. Диаметр барабана – 943 мм
4. Шаг ковшей – 254
5.
…

5.1. Транспортная характеристика груза
Необходимо классифицировать выбранный груз – пшеница, относительно судна «Сормовский». Следует помнить, что существуют грузы, которые могут быть «легкими» для одного судна и «тяжелыми» для другого.
Для того, чтобы определить «легким» или «тяжелым» является выбранный груз (наиболее тяжелый из возможных для перегрузки в порту – пшеница), необходимо произвести анализ следующих параметров:
• ωг – удельный погрузочный объём груза, куб. м/т;
• ωс – удельная грузовместимость судна.
Для предварительных расчетов берем возможный, наиболее тяжелый, перевозимый насыпной груз – пшеница, ωг = 0,87м3/т [].
Если удельная грузовместимость судна не приведена в паспорте судна, то она рассчитывается по следующей формуле, куб. м/т:

(1)
где:
Wc – вместимость всех грузовых помещений судна, куб.м;
Qс – паспортная грузоподъемность судна, т.

Если ωг< ωс , то груз (жом свекловичный) является «тяжелым» для выбранного судна. ... 5.1.2. Расчет грузооборотов: среднесуточного, среднемесячного, максимального месячного Среднемесячный грузооборот причала можно вычислить по формуле, т/мес: (3) где: Qг – годовой грузооборот, т; Qг = 825 тыс. тонн [*]; Тн – продолжительность навигационного периода, мес.; Тн = 12 мес. Максимальный месячный грузооборот находим по формуле т/мес: (4) где: – среднемесячный грузооборот причала, т/мес; – коэффициент неравномерности грузопотока, равный 1,2. Грузооборот расчётный месячный принимаем равным . Суточный расчетный грузооборотопределяем по формуле т/сут: (5) где: –максимальный месячный грузооборот; – количество нерабочих дней по метеоусловиям, принимаем равным 1 сутки. 5.1.3. ... 6.1. Сравнительный анализ производительности погрузчиков Расчет технологического процесса перегрузочных работ представляет собой расчет производительности перегрузочного процесса, расчет норм выработки портовых рабочих, норм времени на перегрузку грузов по вариантам перегрузочных работ. Необходимо произвести расчет технической производительности перегрузочных работ. Производительность погрузчика зависит от длительности его цикла - интервала времени, в течение которого осуществляется перемещение одной порции груза, и рассчитывается по формуле, т/ч: (7) где: qг – масса груза, перемещаемого перегрузочной машиной за один цикл, т; ɛ– коэффициент заполнения, ɛ = 0,75 []; Тц – длительность цикла перегрузочной машины, сек. Длительность цикла перегрузочной машины определяется из: 1. Время зачерпывания груза – 6 сек 2. Путь до нории – 13,5 сек 3. Разгрузка ковша – 10 сек 4. ... 6.2. Расчет производительности по разрабатываемой схеме механизации Производительность погрузчика: Скорость ленты зависит от ширины ленты и вида груза и может быть принята по общим рекомендациям, приведенным в таблице 17: Таблица 17 – Рекомендуемые скорости ленты при транспортировании насыпных грузов [] Характеристика груза Ширина ленты, мм 400-500 650 800 1000 1200 1400 1600 2000 Пылевидные и порошкообразные, сухие, пылящие 1 1 1 1 1 1 1 1 Хрупкие, кусковые, крошение которых снижает их качество 1,25 1,6 1,6 1,6 2,0 2,0 2,0 2,0 Зернистые, в том числе рыхлые вскрышные породы на открытых разработках 1,6 2,5 3,15 4,0 4,0 4,0 5,0 5,0 Кусковые: 1,6 1,6 - - 2,0 1,6 - - 2,5 2,0 1,6 - 3,15 2,5 1,6 - 4,0 2,5 2,0 2,0 4,0 3,15 2,5 2,0 5,0 4,0 3,15 2,5 5,0 4,0 3,15 3,15 Зерно 1,6 2,5 3,15 4,0 - - - - Овощи, фрукты, корнеплоды 0,8 0,8 1,0 1,0 - - - - Для расчета транспортера основными параметрами будут являться: 1. Толщина и скорость движения ленты. 2. Диаметр барабана. ... 6.3. Поверочный расчет транспортера С учетом откорректированной скорости движения ленты уточняется требуемая ширина ленты, которая затем принимается равной ближайшей большей из нормализованного ряда — 0,4; 0,5; 0,65; 0,8; 1,0; 1,2; 1,4; 1,6; 1,8; 2,0 м. Толщина ленты транспортера, мм: (18) где: Значения принимаем наименьшим, с учетом износа и замены на более износостойкие. tвнеш = 6 мм — толщина внешней рабочей обкладки ленты; tвнутр = 2 мм — толщина внутренней рабочей обкладки ленты. ... 7.1. Организация технического обслуживания Техническое обслуживание – это комплекс технических мероприятий, направленных на обеспечение работоспособности машин между очередными плановыми ремонтами. По времени эксплуатации техническое обслуживание делится на три вида: при использовании, при хранении, при транспортировании. Техническое обслуживание при использовании осуществляется в виде первого (ТО-1), осуществляемого, как правило, без вывода машины из эксплуатации, и второго (ТО-2), являющегося основным, обслуживаний. При проведении ТО-2 машина выводится из эксплуатации. Техническое обслуживание при хранении в зависимости от продолжительности делится на оперативное, продолжительностью в течение суток, и длительное – более месяца, которое оформляется распоряжением. Техническое обслуживание при длительном хранении предусматривает подготовку, которая заключается в выполнении работ по ТО-2. ...