Министерство  образования и науки Российской Федерации

Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение

высшего профессионального образования

«Магнитогорский государственный технический

университет им. Г.И. Носова» 
 

Кафедра промышленного транспорта 
 
 

Расчетно-пояснительная  записка

к курсовой работе

по дисциплине «Транспортно-грузовые системы»

на тему: «Проектирование транспортно-грузового  комплекса» 
 
 

Исполнитель: Шулепова М.С. - студент гр. ГТ-08-1

Руководители: Гавришев С.Е. – профессор, доктор технических наук

                        Осинцев Н.А. – доцент, кандидат технических наук 
 

Работа допущена к защите «____»___________ 2011 г       ____________

                                                                                                       (подпись)

Работа  защищена «____»______________ 2011 г с оценкой _________________

                                                                                                      (оценка) (подпись) 

Магнитогорск, 2011

 

Содержание 
 

 

    Введение

    Проектирование  складских комплексов - сложный многоуровневый процесс. От того насколько правильно  технологически и конструктивно  спроектирован склад, зависит как  величина требуемых инвестиций, так эффективность и надежность его работы, а так же затраты на его эксплуатацию.

    Правильно спроектированный и построенный  складской комплекс должен:

• обеспечивать быстрый и качественный прием продукции, подъезд транспорта, быструю и качественную отгрузку продукции;
• обладать оптимальной схемой размещения продукции, различного вида стеллажей и зон для хранения различных товаров;
• обеспечивать оптимальную схему перемещения продукции внутри складского комплекса;
• быть оснащенным современным складским оборудованием, обеспечивающим бесперебойную работу и пиковую пропускную способность склада;
• обладать автоматизированной системой учета и управления деятельностью складского комплекса.

    Целью курсовой работы является проектирование транспортно - грузового комплекса, с целью обеспечения роста производительности труда на погрузочно–разгрузочных работах, эффективности использования склада, снижения простоя вагонов под погрузочно-разгрузочными операциями, эффективное использование средств механизации погрузочно-разгрузочных и транспортно-складских работ, последовательное и ритмичное выполнение складских операций, способствующее планомерной загрузке работников склада, и создание благоприятных условий труда.

    Курсовая работа выполняется на основе следующих методических положений:

• исследование, обобщение и анализ по литературным источникам отечественного опыта комплексной механизации транспортно-складских операций;
• обеспечение прогрессивности применяемой технологии;
• учет требований Устава железнодорожного транспорта, стандартов, Строительных норм и правил, Инструкций по эксплуатации погрузочно-разгрузочных машин и установок, Охраны труда и правил техники безопасности производства погрузочно-разгрузочных работ, научной организацией труда;
• рассмотрение перевозочного процесса по всему грузопотоку от отправителя до получателя;
• критическое, творческое использование типовых схем комплексной механизации и автоматизации погрузочно-разгрузочных работ проектов складов;
• технико-экономическое обоснование принятых проектных решений.

    В данной курсовой работе необходимо решить следующие задачи:

• рассчитать два варианта комплекса грузопереработки и схемы комплексной механизации по данным условиям объема поступления груза;
• составить графики технологического процесса грузопереработки;
• разработать технологию работы каждой схемы;
• сравнить между собой варианты и указать преимущества и недостатки каждого варианта;
• сделать выводы об эффективности той или иной схемы комплексной механизации процесса грузопереработки.

 

    1 Анализ технологического  процесса грузопереработки

    1.1 Исходные данные  для проектирования

1. Род и характеристика груза

    Уголь – навалочный груз:

• насыпная плотность - 0,8 т/м³;
• угол естественного откоса в покое  -
• размер типичного куска – 150 мм.

2. Краткие условия перевозки и хранения груза

• вид подвижного состава по прибытию – четырехосный цельнометаллический полувагон (модель 12 – 1000):
• грузоподъемность -  69 т;
• масса тары вагона – 22 т;
• объем кузова – 73 м³;
• длина по осям автосцепок – 13920 мм;
• база вагона – 8650 мм;
• размеры кузова внутри (спереди): длина – 12076 мм,

                                                             высота – 2060 мм,

                                                             ширина (поверху) – 2878 мм;

• количество разгрузочных люков – 14;
• размеры люков – мм.
• вид подвижного состава по отправлению – четырехосный хоппер для угля (модель 22 – 4003):
• грузоподъемность -  90 т;
• масса тары вагона – 31,5 т;
• объем кузова – 90 м³;
• длина по осям автосцепок – 17500 мм;
• база вагона – 13370 мм;
• количество разгрузочных люков – 4;
• размеры люков – мм
• тип локомотива – EL-21:
• длина по осям автосцепок – 21320 мм;
• сцепной вес – 150 т;
• тип склада – открытый;
• способ хранения груза на складе – навалом.

3. Годовой грузопоток по прибытию – 1600000 т/год.

Режим работы предприятия:

• число рабочих дней в году – 365;
• число смен в сутках – 2 смены по 12 часов.

4.Техническая  характеристика погрузочно-разгрузочных  машин и механизмов:

• одноковшовый экскаватор (модель Э - 2503):
• вместимость ковша – 2,5 м³;
• скорость передвижения – 1,23 км/ч;
• мощность двигателя – 160 кВт;
• высота выгрузки – 7 м;
• масса – 75,6 т;
• радиус копания – 12 м;
• габаритный радиус вращения платформы – 5 м;
• габаритные размеры: длина – 5175 мм;

                                       высота – 4240 мм;

                                               ширина – 6300 мм.

• кран на железнодорожном ходу (модель ПК – ЦУМ 3-15):
• длина стрелы – 12 м;
• вылет стрелы: наименьший – 4,5 м;

                                   наибольший – 12 м;

• объем грейфера – 2,5 м³;
• грузоподъемность при вылете стрелы: наименьшем – 15 т;

                                                                     наибольшем – 4,2 т;

• высота подъема крюка при вылете стрелы: наименьшем – 11,4 м;

                                                                            наибольшем – 5,5 м;

• скорость:

• подъема груза – 13,2 м/мин;
• вращения платформы – 2,2 об/мин;
• передвижения крана – 10 км/ч;

• габаритные размеры: длина – 8060 мм;

                                        высота – 5120 мм;

                                        ширина – 3250 мм.

• роторный вагоноопрокидыватель (модель ВРС – 93 – 110):
• число опрокидываний вагонов за 1 час – 30;
• угол поворота ротора - 175 ;
• время выгрузки полувагона – 2 мин;
• производительность – 2200 т/ч;
• установленная мощность электродвигателей – 129 кВт;
• масса – 197 т;
• габаритные размеры: длина – 17470 мм;

                                       высота – 9038 мм;

                                       ширина – 9634 мм.

    1.2 Технологическая схема переработки груза

Схема №1

    Навалочный  груз прибывает в полувагонах  парка РЖД, разгружается на стационарном вагоноопрокидывателе и по конвейеру  передается на открытый склад. Отгрузка со склада в вагоны осуществляется с помощью:

    1 вариант – экскаватора;

    2 вариант – крана на железнодорожном  ходу. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

Рисунок 1.1 – Технологическая схема переработки  груза (1 вариант) 
 
 
 
 
 
 
 
 

Рисунок 1.2 – Технологическая схема переработки  груза (2 вариант) 

    На  рисунках 1.1 и 1.2 обозначены:

1. полувагон парка РЖД;
2. стационарный вагоноопрокидыватель;
3. бункер;
4. ленточный конвейер;
5. открытый склад;
6. экскаватор;
7. полувагон предприятия;
8. кран на железнодорожном ходу.

    1.3 Определение среднесуточного грузопотока на складе

    Суточные  грузопотоки определяются на основе заданного годового объема (Q_г) с учетом неравномерности поступления груза.

    Максимальный  суточный объем поступления (отправления) груза определяется по формуле (1.1) 

     ,                                                        (1.1) 

    где - коэффициент неравномерности прибытия (отправления) груза, меняющийся в значительных пределах в зависимости от рода груза, объема производства, условий работы транспорта и др.: для угля ;

    Т_Г – число дней работы предприятия по приему или отправлению груза в год.

    Максимальный  суточный объем по поступлению: 

    

. 

    Максимальный  суточный объем по отправлению: 

    

 

    Суточное  количество вагонов по прибытию (отправлению) определяется по формуле (1.2) 

     ,                                                       (1.2) 

    где q – грузоподъемность вагона, т;

          - коэффициент использования грузоподъемности вагона.

    Коэффициент использования грузоподъемности вагона определяется по формуле (1.3) 

     ,                                               (1.3) 

    где q_н – номинальная грузоподъемность вагона, т;

          q_ф – фактическая грузоподъемность вагона, т;

           V – объем кузова вагона, м³,

          - насыпная плотность груза, т/м³.

    Коэффициент использования грузоподъемности вагонов  по прибытию 

    

 

    Коэффициент использования грузоподъемности вагонов  по прибытию 

    

 

    Суточное количество вагонов по прибытию 

    

  

    90 вагонов - 6 подач по 15 вагонов

    Суточное  количество вагонов по отправлению 

    

  

    67 вагонов - 4 подачи по 10 вагонов  и 3 подачи по 9 вагонов

 

    2 Техническое обоснование  возможных схем  комплексной механизации  и автоматизации  погрузочно-разгрузочных  и транспортно  – складских работ

    2.1 Выбор типа, определение  вместимости склада

    Тип склада определяется свойствами груза, условиями его хранения и грузопереработки. По возможности необходимо стремиться к выбору более экономически выгодных складов открытого типа.

    В данной курсовой работе принимается  склад открытого типа.

    Вместимость склада определяется количеством груза, единовременно размещенным в зоне хранения склада,  из формулы (2.1) 

     ,                                               (2.1) 

    где Т_хр – срок хранения груза, сут (принимаем для угля 20 суток).

    Вместимость склада 

    

.

    2.2 Определение основных размеров погрузочно-складского комплекса

    Размеры склада зависят от емкости склада, характеристик погрузочно-разгрузочных машин и устройств и размера  подач по прибытию и отправлению.

    Емкость склада определяется по формуле (2.2) 

     .                                      (2.2) 

    Длина склада определяется по формуле (2.3) 

                                                    (2.3) 

    где n_в – максимальное количество вагонов по прибытию;

           l_в – длина одного локомотива по прибытию, м;

          l_л – длина локомотива, м;

          х – неточность установки,  м. Принимаем 10 м.

    Подставляя  известные значения в формулу (2.3), получим 

    

 

    Ширина  и высота склада определяются по характеристикам  применяемого оборудования и рода груза.

    На  рисунке 2.1 представлено поперечное сечение склада.

    

    Рисунок 2.1 – Поперечное сечение склада 

    Определяем  ширину и высоту склада для 1 варианта.

    Ширина  склада определяется по формуле (2.4) 

     ,                                       (2.4) 

    где R_коп – радиус копания экскаватора, м;

          Г.П.С. – габарит приближения  к строению, м. Принимаем 4 м.

    Подставляя  известные значения в формулу (2.4), получим 

. 

    Высота  склада определяется по формуле (2.5) 

,                                                   (2.5) 

    т.к. угол естественного откоса угля в покое 45 .

    Подставляя  известные значения в формулу (2.5), получим 

. 

    Проверка: высота склада не должна превышать полторы высоты выгрузки экскаватора. Высота выгрузки – 7 м. Следовательно, высота склада не должна превышать 10,5 м. Данное условие выполняется.

    Определяем  ширину и высоту склада для 1 варианта.

    Ширина  склада определяется по формуле (2.6) 

     ,                                                (2.6) 

    где L_наим и L_наиб – соответственно наименьший и наибольший вылет стрелы крана на железнодорожном ходу.

    Подставляя  известные значения в формулу (2.6), получим 

. 

    Высота  склада определяется по формуле (2.5). Подставляя известные значения, получим 

. 

    Проверка: высота склада не должна превышать высоту подъема крюка при наибольшем вылете стрелы. Данная высота равна 6,8 м. Данное условие выполняется.

    2.3 Расчет погрузочно-разгрузочных  фронтов

    Погрузочно-разгрузочным (грузовым) фронтом называется часть  железнодорожного пути грузового пункта, оснащенная комплексом стационарных или  передвижных погрузочно-разгрузочных машин и устройств, предназначенных непосредственно для выполнения погрузочно-разгрузочных операций.

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

    Длина железнодорожного фронта подачи вагонов  определяется по формуле (2.7) 

,                                                (2.7) 

    где а_м – удлинения фронта, учитывающее размещение локомотива или других маневровых средств, м;

           z – число подач в сутки.

    Подставляя  известные значения в формулу (2.7), получим длину железнодорожного фронта подачи вагонов:

• по прибытию

 

; 

• по отправлению

 

. 

    Размер  фронта погрузки-выгрузки при механизированном способе работ определяется исходя из числа и перерабатывающей способности  механизмов.

    Длина железнодорожного погрузочно-разгрузочного  фронта определяется по формуле (2.8) 

,                                           (2.8) 

    где l_В.О. – длина вогоноопрокидывателя, м.

    Подставляя  известные значения в формулу (2.8), получим 

    

 

    Длину фронта накопления принимаем равной длине фронта подачи – 240,12 м.

    Потребная интенсивность операций:

1. интенсивность операций по разгрузке или погрузке подвижного состава определяется по формуле (2.9)

 

,                                                         (2.9) 

•  разгрузка 

 

    

; 

•  погрузка

 

    

 

2. интенсивность грузовых операций по складированию  определяется по формуле (2.10)

 

,                                                    (2.10) 

    где Q_скл – суточное потребление груза на склад, т;

          Т_скл – продолжительность работы склада по приему груза, ч.

    Подставляя  известные значения в формулу (2.10), получим 

    

 

3. интенсивность грузовых операций по отгрузке со склада определяется по формуле (2.11)

 

,                                               (2.11) 

    где Q_отг – суточный объем отгрузки со склада на производство, т;

          Т – суточная продолжительность  потребления груза предприятием, ч.

    Подставляя  известные значения в формулу (2.11), получим 

    

. 

    На  рисунках 2.2 и 2.3 показаны схемы путевого развития в 1 и 2 варианте соответственно.

 

    

 

    

 

    3 Расчет механизмов и устройств схем комплексной механизации грузопереработки

    3.1 Расчет приемно-отпускных  устройств

    Приемное  устройство предназначено для кратковременного хранения груза до передачи его на производство или на склад. Цель его – сокращение времени простоя подвижного состава под разгрузкой.

    Принимаем емкость бункера – 292 м³ (объем четырех кузовов вагонов).

    Ширина  бункера определяется по формуле (3.1) 

     ,                                         (3.1) 

    где В_в – ширина вагона, м.

    Подставляя  известные значения в формулу (3.1), получим 

    

. 

    Длина бункера определяется по формуле (3.2) 

     .                                       (3.2) 

    Подставляя  известные значения в формулу (3.2), получим 

    

. 

    Принимаем размеры выпускного отверстия:

• ширина – в четыре раза больше размера характерно куска – 0,4м;
• длина – 1,2 м.

    Угол  наклона боковых стенок бункера  определяется по формуле (3.3) 

     ,                                               (3.3) 

    где - угол естественного откоса угля в покое, град.

    Подставляя  известные значения в формулу (3.3), получим 

    

. 

    Объем бункера, имеющего форму усеченной  пирамиды, определяется по формуле (3.4) 

     ,                      (3.4) 

    где h_б - высота бункера, м;

         A – ширина выпускного отверстия, м;

         B – длина выпускного отверстия, м.