1pirch_i_i_kompleksnaya_mekhanizatsiya_i_avtomatizatsiya_pogr

МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ УКРАИНЫ ПРИАЗОВСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ

ФАКУЛЬТЕТ ТРАНСПОРТНЫХ ТЕХНОЛОГИЙ

КОНСПЕКТ ЛЕКЦИЙ Часть 1

По дисциплине «Комплексная механизация и автоматизация погрузочно–разгрузочных, транспортных и складских работ» для студентов специальности

8.050503 «Подъемно-транспортные, дорожные, строительные, мелиоративные машины и оборудование»

дневной, заочной и дистанционной форм обучения

Составил доцент, канд. техн. наук

Пирч Игорь Иванович

Мариуполь, 2007 г.

СОДЕРЖАНИЕ

Глава 1. ОСНОВЫ КОМПЛЕКСНОЙ МЕХАНИЗАЦИИ И АВТОМАТИЗАЦИИ ПОГРУЗОЧНО-РАЗГРУЗОЧНЫХ РАБОТ НА ТРАНСПОРТЕ ....……………………………....……………………………..2

1.1. Системный подход к разработке, формированию и реализации транспортно-складской системы ..……………………………..2

1.2. Комплексно-механизированные процессы перегрузки и складирования основных видов грузов ..…...………………….5

1.3. Создание и функционирование транспортно-складских комплексов ………………………….………………………….….10

Глава 2. ОСНОВЫ ПРОЕКТИРОВАНИЯ КОМПЛЕКСНОЙ МЕХАНИЗАЦИИ И АВТОМАТИЗАЦИИ ПОГРУЗОЧНО - РАЗГРУЗОЧНЫХ РАБОТ И СКЛАДСКИХ ОПЕРАЦИЙ ..……………...13

2.1.2.Классификация грузов .…………………………………..13

2.1.3.Номенклатура грузов ...…………………………….…...18

2.1.4. Маркировка и кодирование грузов ..…………………….19

2.2.Изучение и анализ грузопотоков……………………………………22

2.3.Классификация и назначение складов ………………………...…...23

2.4.Транспортные средства для перевозки грузов, погрузочно-

разгрузочных и складских работ …………………………..…27

2.4.3.Подъемно-транспортные машины и устройства для погрузочно-разгрузочных работ…………………………..…32

Глава 3. КОМПЛЕКСНАЯ МЕХАНИЗАЦИЯ И АВТОМАТИЗАЦИЯ ПОГРУЗОЧНО-РАЗГРУЗОЧНЫХ РАБОТ С ТАРНО-ШТУЧНЫМИ ГРУЗАМИ И КОНТЕЙНЕРАМИ ……………………………..…..………..48

3.1. Тарно-штучные грузы …………..………………………………48

3.1.1. Классификация и характеристика ………..…………..…48

3.1.2. Пакетирование грузов. Типы поддонов и пакетов …………50

Глава 4. КОНТЕЙНЕРЫ И ТЯЖЕЛОВЕСНЫЕ ГРУЗЫ …………..…....57 4.1. Контейнерная транспортная система

Типы контейнеров и транспортных средств ……………..………..57 4.2. Схемы комплексной механизации погрузочно-разгрузочных

работ и складских операций с контейнерами ………………..63 4.3. Автоматические системы управления контейнерными пунктами

(терминалами) ………………………………………...……….78

Глава 5. КОМПЛЕКСНАЯ МЕХАНИЗАЦИЯ И АВТОМАТИЗАЦИЯ ПОГРУЗОЧНО-РАЗГРУЗОЧНЫХ РАБОТ С МАССОВЫМИ ГРУЗАМИ ……………………………..………………………………….…..83

5.1.Насыпные грузы ……………………………………………...…83

5.1.1.Классификация насыпных грузов и характеристика их физико-механических свойств ……………..….…………..83

5.1.2.Комплексная механизация и автоматизация погрузки-

выгрузки и хранения угля, руды и торфа …………….…83

5.2.Комплексная механизация и автоматизация погрузочно-

разгрузочных работ и складских операций с минеральными удобрениями ……………………………….………………...……101

5.3.Зерно и овощи ……………………………………….………….…..110

5.3.1.Комплексная механизация и автоматизация погрузочно-

разгрузочных работ и складских операций с зерновыми грузами ……………….…………………………………..….110

5.3.2.Комплексная механизация погрузки-выгрузки свеклы,

сахара, картофеля и других овощей ………………….…122

Глава 6. ЛЕСНЫЕ ГРУЗЫ ………………………………………………..134

6.1.Характеристика лесных грузов …………………..…………...….134

6.2.Пакеты лесоматериалов и средства пакетирования…………...….136

6.3. Средства пакетирования лесоматериалов …………..……...….140

6.4. Склады лесоматериалов ……………..………………………..…147

6.5. Транспортировка лесоматериалов ……………..…………..…151

6.6.Комплексная механизация и автоматизация погрузочно-разгрузочных работ и складских операций на складах лесных грузов ………………………………..……..…151

6.7.Техника безопасности при выполнении погрузочно-

разгрузочных работ с лесными грузами ……………………..158

Глава 7. НАЛИВНЫЕ ГРУЗЫ ……………………..……………..……161

7.1. Характеристика наливных грузов ……………………………161

7.2. Условия хранения и перевозки наливных грузов ………………163

7.3.Комплексная механизация налива, слива и перекачки жидких грузов ……………………..…………………………………….…168

1. ОСНОВЫ КОМПЛЕКСНОЙ МЕХАНИЗАЦИИ И АВТОМАТИЗАЦИИ ПОГРУЗОЧНО-РАЗГРУЗОЧНЫХ РАБОТ НА ТРАНСПОРТЕ 1.1. Системный подход к разработке, формированию и реализации транспортноскладской системы

Транспортно-складские системы (ТСС) посредством материальных и информационных потоков

обеспечивают многочисленные разнообразные связи с производством и окружающей средой

(рис. 1.1).

Для реализации комплексных отношений при планировании ТСС необходимо выявить совокупность всех связей. Наиболее пригодным методом для решения такого рода комплексной проблемы является системный анализ.

Между системой и окружающей средой существует три принципиальные связи:: входные данные; ограничения, накладываемые окружающей средой; выходные данные.

Входные данные, необходимые для решения поставленных перед ТСС задач, могут быть разделены на информационные и на материальные потоки, которые складываются из грузопотоков, поступающих в подсистему «складское хозяйство».

Основная задача грузовых каналов — доставка «точно в срок» и в полной сохранности — в современных условиях решается на основе применения принципов логистики. В связи с тем что доставку нужно осуществлять с минимальными затратами трудовых, материальных и денежных ресурсов, при построении грузовых каналов, кроме системного подхода, должен быть выполнен принцип оптимальности. Следовательно, должны быть оптимизированы технологические и технические параметры системы, к которым относятся уровень запасов на складах, масса транспортной партии груза, мощность технического оснащения грузовых фронтов, складов и др.

Рис.1.1. Транспортно-складская система

1 — входные данные, материальные и информационные;

2—ограничения, накладываемые окружающей средой;

3— обслуживающий персонал;

4— выходные данные, материальные и информационные; 5—машины ч оборудование

От технико-технологической структуры грузовых каналов зависит вид целевой функции.

Выходные данные системы определяются на основе входных данных с учетом влияния ограничений

окружающей среды. На ряду с этим в системе могут возникать новые данные, обусловленные предложениями по ее совершенствованию, а также выявлением потерь времени в результате простоя оборудования.

При анализе входных данных также различают каналы, по которым передаются информационные и материальные потоки. Оптимизация грузовых каналов состоит в поиске и

реализации наилучших в экономическом отношении параметров функционирования рассматриваемой логистической цепи.

К таким параметрам относятся размеры транспортной партии груза, продолжительность производственного цикла предприятия, уровни запасов на складах предприятия, торговых складах и т. п.: при создании нового грузового канала или его реконструкции перечисленные

параметры дополняются мощностью технического оснащения грузовых фронтов в пунктах приема. В качестве целевой функции при решении данной оптимизационной задачи выступают интегральные затраты.

Для конкретизации рассматриваемой ТСС выполняют первый этап при анализе системы — анализ целей. К ним относятся различные факторы как экономического, так и технического характера: экономическая эффективность, рентабельность, показатели использования машин и оборудования.

На втором этапе анализируют элементы системы: обслуживающий персонал, машины и оборудование.

Третий этап—это анализ отношений между элементами рассматриваемой системы. Различие! задач в ТСС, их полнота, а также наличие большого числа однотипных задач требуют разделения их по типу и количеству.

Для взаимодействия отдельных участков производства, транспорта и элементов подсистемы «Складское хозяйство» необходима такая организация системы, которая обеспечила бы, с одной стороны, упорядочение задач, а с другой — их функциональную и временную связь. Последний этап анализа системы — определение ее поведения в целом в зависимости от собственной производительности.

Организация транспортно-складского процесса предусматривает разработку мероприятий, обеспечивающих прием груза на склад и выдачу его со склада, что связано с большим объемом складских работ и значительными затратами труда на рациональное размещение груза на складе, а также определение последовательности их выдачи.

При создании ТСС в отдельных случаях подлежит учету необходимость проведения подготовительных операций. К задачам функциональной организации транспортно-складского

процесса относятся вопросы согласования трудовой деятельности обслуживающего персонала с требованиями информационного потока, организации строительства складских помещений и технологии грузопереработки.

Вотдельных случаях требования функционального обеспечения рабочего процесса могут вступить в противоречие с требованиями минимальных транспортных издержек и однозначности рабочего процесса, а также к состоянию груза на складе.

Впервую очередь при организации рабочих процессов на складе должны учитываться критерии функционального обеспечения с использованием складской и информационной техники, однозначности состояния хранимого груза, минимальных издержек при производстве транспорт- носкладских операций, выполнения поставленных целей при организации рабочего процесса и использовании запаса грузов для выравнивания заданной производительности.

Задачи ТСС обобщают по отдельным ее участкам на основе различных критериев, определяемых характером груза и его количеством, уровнем профессиональных знаний обслуживающего персонала, мощностью предприятия, структурой производственной программы и приоритетом производственных целей.

К числу важнейших критериев при оценке ТСС следует отнести издержки при приеме, выдаче и комплектовании грузов, обеспечение свободного доступа к хранимому грузу, степень использования складского помещения и надежность управления.

Особое значение при проектировании ТСС приобретает выбор складского оборудования и размеров складских помещений. Ввиду большого разнообразия хранимых грузов, особенностей помещений и организационных требований отыскание общих решений невозможно. При выборе складского оборудования следует руководствоваться требуемой производительностью склада. Она зависит от конъюнктуры сбыта и размеров производства. В этом случае оборудование вы- бирается по максимальной производительности или предусматривается резерв хранимого груза.

Решающее влияние на величину издержек при комплектовании грузов оказывает выбор транспортной тары.

Отдавая предпочтение тому или иному виду оборудования, следует учитывать следующие факторы: производительность, экономическая эффективность, функциональная надежность, компактность, минимальные издержки при комплектовании грузов, перспективы развития ТСС, согласование системы «человек-машина», простота обслуживания и безопасность работы.

Рассмотрим теперь системный подход к определению оптимальных значений составляющих ТСС.

Потребность в перевозках грузов фиксирована не только в пространстве заданием пунктов отправления и назначения конкретных отправок, но и во времени — моментом готовности соответствующей партии продукции к отгрузке и моментом необходимости ее поступления по- лучателю, исходя из потребностей ее дальнейшего использования. Перенести конкретную перевозку во времени (отложить или, наоборот, осуществить заблаговременно), не нарушив при этом нормальную работ}' отправителя или получателя груза, можно только в том случае, если продукция будет храниться в течение некоторого времени на складе. Таким образом, транспортная система вступает во взаимодействие с системой складов, что обуславливает необходимость рассматривать, как было уже отмечено. ТСС в комплексе.

Рассогласование во времени процессов производства продукции и ее использования получателями может быть вызвано различными причинами, среди которых есть как

случайные, так и детерминированные. К числу последних относятся природно- климатические факторы, порождающие несинхронные сезонные колебания интенсивности производства и потребления некоторых видов продукции.

В первую очередь это относится к продукции сельского хозяйства, а также продукции, потребляемой в сельскохозяйственном производстве (дизельное топливо для сельхозмашин, минеральные удобрения и т.п.). Кроме того, значительно меняется по сезонам интенсивность потребления котельно-печного топлива, заготовок (вывозки на прирельсовые склады) деловой древесины, производства и потребления некоторых минеральных строительных материалов. В сезон отпусков, когда значительно повышается подвижность населения, растут потребление, а следовательно. и перевозки бензина и авиакеросина.

Размеры резервов складских помещений и перевозочные мощности различных видов транспорта должны находиться в определенном соотношении между собой. Оптимальные

значения величин емкости складов в каждом пункте и суммарной перевозочной мощности транспорта можно определить с помощью экономико-математической модели. Обозначим:

i — номера пунктов производства продукции; j — номера пунктов потребления;

K-— номера интервалов времени, в течение каждого из которых интенсивность производства и потребления остается постоянной, а при переходе от одного интервала к другому меняется;

f— капитальные вложения, необходимые для увеличения перевозочной мощности транспорта на единицу; р —минимально приемлемая норма прибыли.

Модель оптимизации работы и развития ТСС имеет вид:

(1.1)

(1.2)

(1.3)

(1.4)

(1.5)

(1.6)

(1.7)

(1.8)

(1.9)

(1.10)

(1.11)

(1.12)

Решение модели (1.1) — (1.12) позволяет определить оптимальные значения емкостей каждого из складов, динамику их заполнения на протяжении года, объемов перевозок

рассматриваемого вида продукции из пунктов ее производства в пункты потребления в каждом из месяцев года, перевозочную мощность транспортной системы, обеспечивающую выполнение намеченного плана перевозок рассматриваемой продукции.

Структура целевой функции (1.1) соответствует ситуации, когда ответственность за вывоз продукции от производителей и за доставку ее потребителям, а также за хранение запасов продукции берет на себя фирма-оператор, владеющая складами и определяющая сроки, объемы и направления перевозок, выполняемых по ее заказам транспортными организациями.

Более детальное исследование модели (1.1)-(1.12) позволяет определить также величину наценки на стоимость перевозимой продукции,формирующую доход фирмы-оператора с учетом ее нормальной прибыли.

Использование рекомендаций, вытекающих из оптимального решения модели (1.1) — (1.12). позволяет согласовывать интересы и поведение на рынке грузовладельцев, владельцев складов и владельцев транспортных средств.

1.2. Комплексно-механизированные процессы перегрузки и складирования основных видов грузов

При доставке сырья, полуфабрикатов, готовой продукции с места добычи или производства к месту переработки или потребления имеют место минимум две операции: погрузка на транспортное средство и выгрузка из него. В случае, если перевозка осуществляется различными видами транспорта или необходимо хранение на складе, число грузовых операций увеличивается.

Число грузовых операций во многом зависит от размера грузовых мест и при их укрупнении (прессование, уплотнение, пакетирование, контейнеризация и т. д.) приводит к ускорению доставки грузов, снижению ее себестоимости, возможности использования погрузочно- разгрузочных машин.

Повышение уровня комплексной механизации и автоматизации погрузочно-разгрузочных работ надлежит вести по следующим направлениям:

•совершенствование и применение нового железнодорожного и автомобильного подвижного состава:

•развитие пакетных и контейнерных перевозок грузов;

•совершенствование и применение новых типов погрузочно-разгрузочных и внутри- складских машин и роботов-манипуляторов;

•автоматизация управления погрузочно-разгрузочными и внутри-складскими машинами;

•создание и развитие внутри-складских систем и транспортно-технологических комплексов. Технологии комплексной механизации погрузочно-разгрузочных и складских работ разрабатывают для конкретных грузов и учитывают:

•основные физико-химические и механические характеристики грузов;

•габаритные размеры, массу и конфигурацию грузов;

•условия размещения и хранения в транспортных средствах (вагонах, кузовах автомобилей, трюмах судов и др.), а также в складах или на открытых площадках:

•перечень и характеристику имеющегося подъемно-транспортного, складского и вспомогательного оборудования;

•количество рабочих, участвующих в технологическом процессе;

•возможность укрупнения транспортных и складских единиц;

•последовательность погрузки (выгрузки) в транспортные средства;

•порядок формирования (расформирования) штабеля или укладки (съема) грузов на стеллажи;

•материальные и финансовые затраты;

•условия обеспечения производственной безопасности, противопожарной защиты и охраны окружающей среды;

•условия обеспечения сохранности груза при перевозочных операциях и транспортировке. Далее рассматриваются схемы комплексной механизации погрузочно-разгрузочных работ (КМПРР) и складских работ применительно к основным видам грузов: тарно-штучным,

универсальным контейнерам, навалочным, тяжеловесам, длинномерным и лесным с учетом использования имеющихся и перспективных типов погрузочно-разгрузочных машин и прогрессивных способов организации работ.

Тарно-штучные грузы отличаются большим разнообразием тары, массы, размеров, конфигураций отдельных мест. Они. как правило, подвергаются большому числу грузовых операций на пути транспортирования от грузоотправителя (изготовителя) до получателя (потребителя), что требует больших затрат. Схема КМПРР при работе с тарно-штучными грузами и контейнерами представлена рис1.2.

Подвижной состав обеспечивается грузом к перевозке, в основном, на различных складах (производителя, прирельсовых, припортовых и др.). В зависимости от объема перевозок склады для тарно-штучных грузов строят преимущественно крытые одноэтажные (иногда многоэтажные), одно- и многопролетные. Грузы, не боящиеся температурных колебаний и ветра, но требующие защиты от атмосферных осадков, хранятся на крытых площадках.

Рис.1.2. Схема комплексной механизации погрузочно-разгрузочных работ с тарно-штучными грузами и

контейнерами

При наружном подъезде автотранспорта к складу обычно устраивают рампы (площадки), находящиеся на уровне пола вагона или автомобиля. Рампы позволяют использовать вилочные погрузчики.

Большинство тарно-штучных грузов целесообразно перевозить на поддонах укрупненными грузовыми единицами, формирует которые грузоотправитель, а расформировывает — грузополучатель. При достаточно большом грузопотоке выгодно использовать пакетоформирующие (пакеторазборочные) машины. При перевозке грузов в таре для погрузочно-разгрузочных работ (ПРР) широко используются транспортеры.

Укрупнение отправок груза с применением контейнеров значительно снижает себестоимость ПРР за счет повышения производительности труда. Повысить уровень механизации ПРР можно при использовании кранов-штабелеров, управление которыми легко автоматизировать.

Рис. 2.4. Схема комплексной механизации погрузочно-разгрузочных работ

с лесоматериалами, длинномерными и тяжеловесными грузами:

1 — козловой кран; 2 — вагоны; 3 — автомобиль; 4 — штабеля; 5 — площадка для складирования; 6 — автомобильная дорога: 7 — стреловой кран

железобетонных изделий, балок и ферм, круглого леса и пиломатериалов (рис1.4 а). Если на станцию прибывает не более 5 вагонов в сутки с лесными материалами, тяжеловесным и длинномерным грузом, то обычно используют стреловые (в т. ч. железнодорожные) краны

(рис1.4 б).

Навалочные грузы занимают значительный удельный вес в грузообороте транспорта. Этот вид грузов подразделяется на две основные группы: допускающие перевозку и хранение в открытых (песок, гравий, щебень и др.) и закрытых (цемент, минеральные удобрения и др.) транспортных средствах и складах.

Физико-механические и химические свойства навалочных грузов влияют на выбор подвижного состава, погрузочно-разгрузочных машин, грузозахватных устройств, способа перегрузки и складирования.

Схема КМПРР при перевозке и перегрузке навалочных грузов представлена на рис.15. Выбор погрузочно-разгрузочных машин для навалочных грузов зависит от величины и постоянства грузооборота. При постоянном грузообороте используют стационарные машины (мостовые, козловые краны), а при меняющемся — передвижные (в основном, стреловые) краны. Кроме того, при выборе погрузочно-разгрузочных машин учитывают возможность работы с другими видами грузов, прибывающих на склад (погрузочно- разгрузочный пункт), для чего используют сменные грузозахватные устройства (траверса, электромагнит, грейфер).