Введение

За последнее десятилетие практически полностью прекратились поставки новых портальных кранов в морские порты России.

Порты России в настоящее время располагают около 900 рельсовыми портальными кранами, из которых 80% имеют возраст более 12 лет и около 40% – более 20 лет.

В этой связи задача продления эксплутационного ресурса портальных кранов в современных условиях заключается в поиске оригинальных нестандартных решений, обеспечивающих снижение затрат на восстановление, ремонт и техническое обслуживание основных узлов и систем.

Тема заданного дипломного проекта посвящена модернизации портального крана «Кондор», эксплуатируемого в ОАО «Новороссийский морской торговый порт».

1. Технология перегрузочных работ

Транспортно - экономические характеристики порта Новороссийск

Город Новороссийск расположен в северной части побережья Черного моря на берегу Цемесской бухты. Длина бухты 15 км, ширина у входа 9 км, глубина 21-27м.

В городе Новороссийск имеются три основных предприятия специализирующихся на переработке грузовых потоков – это торговый порт, лесной порт, рыбный порт.

Важнейшую роль в обработке грузопотоков занимает ОАО «Новороссийский морской торговый порт». Технические мощности данного предприятия позволяют охватить весь спектр грузовых операций по перевалке грузов с данного вида транспорта на другой.

Порт располагает тремя грузовыми районами – западный, центральный, восточный специализирующихся на перевалке сухих грузов и нефтегавань для переработки наливных грузов. Для нормальной обработки грузопотока в порту имеется н6еоюходимое количество складских площадей, ремонтного и монтажного оборудования, перегрузочной техники большой и малой механизации.

В состав перегрузочного оборудования входят портальные краны: Альбатрос – 10т, Альбрехт – 10т, Сокол – 32т, Атлант – 40т, Ганц – 5т, пневмомобильные краны «Готвальд» грузоподъемностью 63т и 100т.

В состав П.О. входит техника малой механизации – погрузчики, тягачи, ричстакеры и т.д.

Годовой грузооборот порта Новороссийск в 2001г составил 58 млн. т.

Расчетный грузооборот причала

Суточный расчетный грузооборот причала:

tнр = 1 сут. – количество нерабочих по метеоусловиям.

Месячный расчетный грузооборот

Кн = 1,2 – коэффициент месячной неравномерности грузопотока

Продолжительность навигации

тогда

Qн = 40000 контейнеров – новигационный грузооборот

Транспортные средства, их характеристика, режим поступления под обработку

Выбор типа судна т/х “Кишинев”

Длина наибольшая ………………………… 123,5м

Ширина судна ……………………………… 15м

Количество: палуб, трюмов, люков ……….. 1/4/4

Чистая грузоподъемность ………………….. 3850т

Осадка судна:

порожнем ……………………………………. 1,65м

в грузу ……………………………………….. 4,5м

Трюм

Грузовые люки

Удельная нагрузка на пайол судна

Dr = 3850т – чистая грузоподъемноть

Fтр= 16,4·15+3(18,4·15)=955м2

Количество груза загружаемого в трюмы

Трюм № 1

По длине

По ширине

По высоте

nобщ= 2·2·6 = 24

Нагрузка на пайол от груза

- удовлетворяет.

Трюм № 2, 3, 4

По длине 2 шт

По ширине 6 шт

По высоте 2 ш

Nобщ = 24 шт

Нагрузка на пайол трюма

q=2т/м2 [q] – удовлетворяет.

Погрузка на люки принимаем 60 шт

Фактическая грузоподъемность

Dф = 4·24+60=156шт=3120т

Среднее количество судов, поступающих под обработку в порт в течение суток

Qн = 40 тыс. шт. – навигационный грузооборот

Кн=1,2 - коэффициент неравномерности грузопотока

Dф= 156 шт загруженность судна

Тн =328сут – период навигации

Средний интервал между судами

выбор типа вагона

Платформа (модель 13-401)

Грузоподъемность 63

Длина внутри кузова 13300 мм

Ширина внутри кузова 2770 мм

Высота бортов 500 мм

Высота до уровня пола 1302 мм

Загруженность вагона

По длине

По ширине и по высоте 1шт.

nобщ = 2шт.

число вагонов подаваемых на причал под обработку

Qн = 40000шт – навигационный грузооборот

Кн = 1,2 – коэффициент неравномерности груза потока

Тн = 328сут – навигационный период, тогда

Количество подач сутки

Средний интервал между подачами вагонов

расчет складов

Емкость причала склада

Е=КслQс+ ℓ3

Qс = 3120т = 152шт – кол-во груза на судне

Ксл = 1,3 – коэффициент сложности исходящего из порта на море грузопотока

ℓ3= нормативный запас емкости на возможное несовпадение режимов обработки морских судов

[ℓ3]= 1,5·152=228шт

Запас емкости рассчитывается

τ = 2 сут. - норма запаса

Кмес = 1,2 – коэффициент месячной неравномерности

Тн = 328 сут – период навигации, тогда

 - выполняется

площадь склад рассчитывается

k = 0,75 – коэффициент использования полезной площади

q = 10 т/м2 – нагрузка на площадь занятую грузом, тогда

Е = 1,3·152+228шт= 425шт.

F =

Длина склада равна

Lскл =1,2Lс=1,2·123,5=148м

Ширина склада

Вскл=

Расчет производительности технологической линии

а) Схема механизации с использованием мягких контейнеров

Расчет производительности портального крана

Р=

G = 4т – вес подъема

Время цикла

Тц = 2(t1 + t2 + t3)+ t8 + t9 + t10 + t11 + t12

Время подъема

t1 =

Нп = 8м - высота подъема груза

Vп = 63м/мин – скорость подъема груза

- время разгона и торможения механизма подъема крана

t1 =

время опускания груза

t2 =

Но = 6м – высота опускания груза

Vо = 93м/мин - скорость опускания

t2=

Время поворота стелы

t3 =

α = 90˚ - угол поворота груза

пвр =1,5об/мин скорость поворота

, тогда

t3 =

t8 = 80с – время подачи груза на судно

t10 = 50с – время застропки груза

t11 = 50с – время установки и отстропки груза

Тц = 2(11,5 + 7 + 14) + 80 + 50 · 2 = 255с

потребность в грузовых причалах

Qмес = 444 шт – месячный грузооборот

Кмес = 0,9 – коэффициент, учитывающий метеоусловия

Кзан = 0,75 – коэффициент занятости причала

Nпр = причал.

Определение оптимального количества Т.Л. на морском грузовом фронте

qпр = 252шт – расчетный суточный грузооборот

Qс = 3120 – кол-во груза на судне

tэф = 21ч – продолжительность причала в сутки

tвсп = 6ч – продолжительность вспомогательных операций.

N=

Проектные показатели

Комплексная норма выработки

КНВ = Ртхч · 7 = 98т/см

Норма выработки

НВ =

Комплексная норма времени

КНВр =

Норма времени

НВр =

План график грузовой обработки судна

Учитываются следующие перерывы в перегрузочном процессе:

три обеда по 40мин = 2ч за сутки;

две пересменки по 30 мин = 1ч за сутки;

затраты времени на смену ГЗУ 0,5ч;

время на перестановку крана с трюм на трюм 20мин = 0,33ч

Расчет времени загрузки каждого трюма

Трюм № 1, 2, 3, 4.

tгр =

загрузка палубы судна

tгр=

фактическое время загрузки судна

tф = 2 · 1,72 + 2,14 + 2 · 0,33 = 4,2ч.

2. Конструктивно-техническое и технИКо-экономическое обоснование параметров перегрузочного комплекса

2.1. Технико-эксплуатационные характеристики портального крана «Кондор»

Назначение и технические характеристики крана «Кондор»

Кран «Кондор» спроектирован и изготовлен на заводе «VЕВ Кгаnbau Eberswalde» в Германской Демократической Республике.

Кран предназначен для перегрузки контейнеров международного стандарта, штучных и навалочных грузов. Преимущественное применение крана для перегрузки контейнеров и штучных грузов определяет его конструктивные особенности.

Технические данные крана:

Тип крана портальный электрический

Тип стреловой системы шарнирно-сочлененная стрела с прямым хоботом и жесткой оттяжкой

Грузоподъемность крана, т:

Наибольшая высота подъема от головки рельса кранового пути, м:

- до центра зева крюка крюковой подвески 28,5 - до днища контейнера типа 1С (20-футового) 19,2 - до днища контейнера типа 1А (40-футового) 16,8 до рабочей поверхности грузоподъемного электромагнита:

при вылете стрелы 12м;- 21,0 при вылете стрелы 32 м 12,0

до режущей кромки челюстей раскрытого грейфера 15,5

Наибольшая глубина опускания о/г головки рельса кранового пути, м:

до центра зева крюка крюковой подвески 13,0 до днища контейнера типа 1С (20-футового) 12,8

до днища контейнера типа 1А (40-футового) 15,2

до рабочей поверхности грузоподъемного электромагнита 10,0

до режущей кромки челюстей раскрытого грейфера 10,0

Скорость, м/мин:

подъема груза 40

спуска груза 47

изменении вылета стрелы 40

передвижения крана 20

Частота вращения, об/мин:

поворотной части крана 1,0 траверсы грузоподъемного электромагнита 1,0

Наибольший угол разворота траверсы грузоподъемного

электромагнита, град 120

Колея портала, 10,5 или 15,3

База портала, м 10,5

Наибольший задний габарит поворотной части, м 7,5

Общая высота крана со стрелой на минимальном вылете, м 51,5

число ходовых колес:

общее 32

в том числе приводных 16

Наибольшее вертикальное давление ходового колеса на рельс, кН (тс):

в рабочем состоянии 255(25,5) в нерабочем состоянии 229(22,9)

Наибольшее горизонтальное давление ходового колеса на рельс, кН (тс):

в рабочем состоянии вдоль рельса 91 (9,1)

в рабочем состоянии поперек рельса 280(28,0)

в нерабочем состоянии вдоль рельса 220(22,0)

в нерабочем состоянии поперек рельса 358(35,8)

Масса крана при работе с крюковой подвеской, т 371

Энергопитание:

род тока Переменный трехфазный

частота, Гц 50

Напряжение, В:

ввода на кран 380

электродвигателей основных механизмов 380

цепей управления 220

сетей освещения и отопления 220

Режим работы механизмов крана, оборудованного различными грузозахватными органами, приводится в таблице 2.1.

Таблица 2.1.

Режим работы механизмов крана

Наибольшее расстояние от питающей электроколонки, на которое может перемещаться кран без переключения питающего кабеля, 50 м.

Работа крана допускается:

при температуре воздуха t от – 40 до + 40°С,

при скорости ветра не более 20 м/с.

Наибольшая скорость ветра, при которой разрешается перегрузка краном различных видов грузов, устанавливается Правилами безопасности труда в морских портах и не превышает 20 м/с.

Состав, устройство и работа крана

Двухпутный четырехопорный портал опирается на 16 двухколесных ходовых тележек, 8 из которых имеют привод (рис. 2.1).

Поворотная часть крана крепится на поворотной колонне, которая опирается на портал с помощью подпятника и опорных катков. На поворотной колонне установлены: машинное помещение с механизмом подъема, кабина управления, механизм поворота, механизм изменения вылета и шарнирно-сочлененная стреловая система.

Стреловая система состоит из стрелы, хобота, жесткой оттяжки и коромысла, к которому крепится противовес.

Электропривод механизма изменения вылета стрелы и каждой лебедки механизма подъема состоит из двух электродвигателей, один из которых работает в приводном режиме, другой — в режиме динамического торможения.

Механизм поворота имеет 2 приводных электродвигателя, подключенных параллельно. При нажатии кнопки и педали или только педали осуществляется динамическое торможение одним или двумя электродвигателями.

В режиме динамического торможения электродвигатели питаются постоянным током от выпрямителей.

В приводе механизма передвижения установлены 8 электродвигателей.

Каждый из 16 тормозов механизмов имеет электрогидравлический толкатель.

Пуск электродвигателей основных механизмов осуществляется автоматически в функции времени с помощью контакторно-релейной аппаратуры и пускорегулировочных резисторов. Частота вращения электродвигателей определяется положением рукоятки командоконтроллера.

У электродвигателей механизмов подъема, поворота и изменения вылета стрелы пускорегулировочные резисторы включены в цепь ротора, у электродвигателей механизма передвижения — в их общую статорную цепь.

На кране применена индивидуальная компенсация реактивной мощности; параллельно приводным электродвигателям основных механизмов подключены конденсаторные установки.

Электропитание крана осуществляется от электрической колонки с помощью четырехжильного шлангового кабеля сечением 3×185+1×95 мм2. Кабельный барабан имеет грузовой привод.

Подключением вспомогательного кабеля сечением 4×25 мм2 обеспечивается возможность перегона крана на расстояние до 100 м в обе стороны от электрической колонки.

Установленная суммарная мощность приводных электродвигателей (при ПВ 40%) всех механизмов составляет 377 кВт.

Средний ток, потребляемый электродвигателями механизмов при различных совмещениях рабочих движений крана, не превышает 740 А.

Пиковый ток, потребляемый электродвигателями в момент их пуска при различных совмещениях рабочих движений крана, не превышает 1100А.

Среднее значение 0,80—0,85 коэффициента мощности (соs φ) для крана в целом достигается только при работе с грузом не менее 16 т и колебании напряжения питания в пределах 351,5—380В.

В комплект поставляемых с краном грузозахватных органов входят: крюковая подвеска, поворотная подвеска с грузоподъемным электромагнитом, 2 спредера для перегрузки контейнеров типа 1С (20-футовых) и 1А (40-футовых).

Кроме грузозахватных органов, в комплект крана входят: инструмент, сменно-запасные части, вспомогательные устройства для перевода крана на перпендикулярные пути, техническая документация.

В табл. 2.2 приводятся модификации крана «Кондор» 1974— 1984 гг. постройки и вводятся условные обозначения этих модификаций. При составлении настоящей Инструкции за базовую принимается конструкция крана «Кондор» 1982 г. постройки — модификация К9.

Таблица 2.2.

Условные обозначения модификаций портального крана «Кондор»