Увеличение грузооборота порта путем внедрения новой конструкции спредера крана

Для эффективного использования контейнерной транспортной системы большое значение имеет правильный выбор подъемно-транспортного оборудования. Перегрузка и перемещение контейнеров на технологическом перегрузочном комплексе выполняются с помощью различных грузоподъемных машин.

Классификация основывается на типе грузоподъемной машины и ее назначении, а также типе ходовой части кранов (перегружателей), расположении и способе перемещения груза погрузчиком.

При выборе типа и характеристик машин важнейшее значение имеют их конструктивная схема и параметры, основное назначение, а также необходимый уровень автоматизации их работ.

На рисунке 4 приведена классификация грузоподъемных машин, применяемых для перегрузки перемещения контейнеров.

Грузоподъемные машины для перегрузки и перемещения контейнеров.

Рис.4. Классификация грузоподъемных машин для перегрузки и перемещения контейнеров

Для загрузки и разгрузки морских и речных судов применяются набережные грузоподъемные машины - причальные перегружатели и стреловые поворотные краны, параметры которых соответствуют современным требованиям.

На складских площадках используются разные машины. Однако на специализированных контейнерных комплексах предпочтительно применять рельсовые перегружатели, пневмоколесные козловые краны, портальные и фронтальные погрузчики. Важно иметь в виду, что эти машины выполняют не только складские работы, они также загружают и разгружают магистральный автомобильный контейнерный транспорт.

При разгрузке и загрузке железнодорожных платформ наиболее широко используются рельсовые козловые краны. Тягачи с полуприцепами более всего подходят для перемещения контейнеров в границах перегрузочного комплекса, грузового двора, порта, железнодорожной станции. Фронтальные погрузчики широко используются для штабелирования порожних контейнеров. Погрузчики и простые грузоподъемные машины применяются для загрузки и разгрузки железнодорожного подвижного состава и контейнерного автотранспорта на грузовых дворах предприятий. При этом, чем меньше контейнерный грузопоток, тем боле простая и дешевая машина применяется для механизации погрузо-разгрузочных работ. Что касается западного района НМТП, то он характеризуется обширной МТБ, что является необходимым для перевалки различных видов груза. Район оснащен большим количеством перегрузочной техники, в состав которой входят автопогрузчики и электрические погрузчики, краны мобильные и портальные, тягачи, бульдозеры и ролл - трейлеры, обширный ряд грузозахватных приспособлений и многое другое.

Рассмотрим с технико-экономических позиций некоторые типы портовых перегрузочных механизмов. Разнообразие перегрузочного оборудования позволяет наиболее эффективно использовать время, отведенное на ППР, а также, в результате этого, в общем, сокращается время обслуживания судов. По отчетным данным за 2007 год экономия стояночного времени по району составила 20782 с/час. Следствием этого стала тенденция увеличения грузопереработки, пропускной способности Западного района.

При сохранении в целом тенденции к расширению использования специализированного перегрузочного оборудования на мировом рынке отличается растущий интерес к машинам многоцелевого назначения. Первоначально это оборудование создавалось для оснащения многоцелевых комплексов в развивающихся странах, для которых характерна несбалансированность потоков однородных грузов. В последнее время машины многоцелевого назначения начинают использовать и в портах развитых стран для обслуживания фидерных линий.

Для передвижения и перемещения контейнеров на многоцелевых перегрузочных комплексах в портах, на железнодорожных станциях и контейнерных площадках предприятий применяют многоцелевые рельсовые и пневмоколесные поворотные стреловые краны, фронтальные и боковые вилочные погрузчики, а также простые грузоподъемные машины и устройства.

Портальный кран получил наиболее широкое применение в портах. Его конструкция определена спецификой работы в порту, необходимостью максимального приближения транспортных средств (вагонов к борту судна), что и определило использование портала, позволившего поднять рабочие механизмы крана над зоной работы.

В зависимости от числа железнодорожных путей порталы бывают одно-, двух - и реже трехпутными соответственно со стандартной колеей или пролетом (расстоянием между осями крановых рельсов), равным 6; 10,5 и 15,3 м. Иногда портал заменяется полупорталом, у которого береговая сторона не имеет "ног", и прикрепленные непосредственно к пролетному строению ходовые колеса опираются на рельс, уложенный на стену склада или эстакаду. Это экономит место на причале и упрощает конструкцию крана.

Наибольшее распространение получили четырехопорные (четырехногие) порталы и полупорталы. Наряду с ними встречаются трех- и даже двухопорные порталы. Три опоры приближают портал к статически определимой системе и позволяют применять рельсы с малыми радиусами кривизны (в плане), тогда как для четырехопорного портала требуются прямолинейные пути. В то же время при одинаковых размерах колен и базы устойчивость четырехопорного портала больше, что имеет решающее значение. Портал передвигается по рельсам, уложенным на железобетонном или свайном основании, посредством ходовых тележек. Далее в таблице 3 приводятся технические характеристики портальных кранов на рельсовом ходу, портальных пневмоколесных и стреловых пневмоколесных кранов.

Таблица 3

Технические характеристики портальных кранов

Портальный кран отличается маневренностью и высокой производительностью, является универсальным средством для работы с сыпучими и штучными грузами. По набору механизмов портальный кран сопоставим с роботом, и только гибкий подвес груза препятствует его автоматизации. Стоимость портального крана определяется многими параметрами: грузоподъемностью, вылетом стрелы, скоростью движения, степенью автоматизации, исполнением по климатическим требованиям и условиям работы. Однако более всего на стоимость влияет собственная масса крана. При этом пользуются показателем стоимости 1 м массы крана (металлоконструкции и оборудования). С увеличением грузоподъемности растет собственная масса крана, снижаются рабочие скорости и число циклов в час. При необходимости выбора техники для оснащения перегрузочного процесса рассматривают комплекс технико-экономических показателей, благодаря которым можно максимально полностью оценить эффект от их использования. При этом необходимо выбрать технику с высокой производительностью. С этой целью обращают внимание на краны с большой грузоподъемностью и высокими скоростями, чтобы за каждый цикл переносить больше груза. При этом растет масса крана, а, следовательно, его стоимость. Одновременно с ростом грузоподъемности снижается скорость перемещений из-за ограничений по инерционным нагрузкам в период разгона, торможения, т.е. уменьшается число циклов в час, и производительность увеличивается не так быстро, как хотелось бы. Оптимизация параметров выполняется технико-экономическими расчетами, сопоставлением доходов, получаемых от перегрузочного процесса с ростом производительности, с расходами на перегрузочную технику, возрастающими при использовании более габаритных грузоподъемных и скоростных кранов, дающих высокую производительность.

Мостовые краны находят широкое применение на портовых складах крытого и открытого хранения груза, не занимают территорию склада крановыми путями и не требуют места для маневров. Кран состоит из двухбалочного моста, который на колесах передвигается по рельсам, уложенным на балках эстакады (при работе на открытых площадках) или на балках, прикрепленных к стенам здания (при работе в закрытых складах). Вдоль моста по рельсам передвигается одна или реже две грузовые тележки. Привод передвижения моста состоит из электродвигателя, передающего движение валам через редуктор на приводные колеса.

Погрузчик имеет паспортные диаграммы грузоподъемности, позволяющие определить его реальные возможности при работе с грузом заданных масс и габаритных размеров. Например, погрузчик грузоподъемностью 2 т при смещении 500 мм в пределах габаритных размеров вил может работать с грузозахватным устройством для габаритной тары со смещением 1000 мм. Груз массой 1,2 т может быть поднят на высоту 3,5 м, а 0,8 т - на высоту 7 м. Небольшая собственная масса такого погрузчика позволяет успешно использовать его для работы на твиндеке в трюме судна. При этом необходимо проектировать траектории движения на имеющихся площадях с учетом их постепенного заполнения, технологических проходов, габаритных размеров погрузчика и радиуса разворота.

Для работы в крытых вагонах и судовых твиндеках применяют новые типы трехопорных электропогрузчиков повышенной маневренности грузоподъемностью 0,63; 0,8; 1,0; 1,25 т, погрузочной высотой 3,0 м.

Для работы в помещениях и на открытых площадках с твердым покрытием используют электропогрузчики грузоподъемностью 1,0; 1,6; 2,0; 3,2; 5,0 т с высотой подъема вил 2,0; 2,8; 3,2; 4,0; 4,5 м.

Отечественные электропогрузчики номинальной грузоподъемностью 1,0 т и с высотой подъема 2,8 м имеют условные обозначения ЭП-1, 0-2Д.

Электропогрузчик имеет блок аккумуляторных батарей и электродвигатели, что определяет необходимость ежедневной зарядки аккумуляторов и наличия в порту подстанции для зарядок аккумуляторных погрузчиков.

Более мобильный вариант электродвижения обеспечивается использованием компактных дизель - генераторов, вырабатывающих энергию для электродвигателей систем погрузчика.

Автопогрузчики находят широкое применение в порту, обслуживая портовые склады и трюмы судов. Работа в закрытых помещениях возможна только на погрузчиках, оснащенных катализаторами выпускных газов.

Широкое применение находят погрузчики фирм "Валмет" (Финляндия), "Калмар" (Германия) и т.д. грузоподъемностью 2...25 т с бензиновыми и дизельными двигателями. Они состоят из тех же по своему назначению узлов, что и электропогрузчики, но отличаются от последних, типом энергетической установки, базовыми и эксплуатационными параметрами. Автопогрузчики могут быть успешно использованы в различных условиях. Снабженные набором сменных грузозахватных приспособлений, они могут выполнять грузовые операции со штучными, сыпучими, кусковыми, лесными и другими грузами.

Большинство автопогрузчиков имеют общую конструктивную схему и состоят из шасси на пневмоколесном ходу, двигателя внутреннего сгорания, трансмиссии, гидропривода, грузоподъемника и кабины с приборами управления. В автопогрузчиках широко использованы автомобильные агрегаты, узлы и детали. Для многих автопогрузчиков характерна принятая в автомобилях схема трансмиссии: двигатель - сцепление - коробка передач - карданная передача - ведущий мост с дифференциалом.

Грузоподъемники автопогрузчиков, как правило, расположены в передней, фронтальной, части машины. Передняя ось таких погрузчиков обычно ведущая, а задняя управляемая. Двигатели и противовесы установлены в кормовой части машины.

Автопогрузчики могут быть фронтальными, боковыми и портальными (контейнеровозы, лесовозы и т.п.) в зависимости от расположения грузоподъемника.

Необходимым условием работоспособности передвижных кранов и погрузчиков является их устойчивость при любых положениях стрелы и груза, при действии ветра, сил инерции и влиянии возможного крена. Расчет устойчивости нормирован Госгортехнадзором.

Запас устойчивости характеризуется коэффициентом устойчивости, который определяется отношением удерживающего момента к опрокидывающему моменту. Моменты рассчитываются относительно ребра опрокидывания. У портового портального крана устойчивость следует проверять при наиболее неблагоприятном сочетании действующих на него сил, как в рабочем состоянии, т.е. с грузом (грузовая устойчивость), так и в нерабочем (собственная устойчивость). В расчетах влияние рельсовых захватов не учитывается.

По нормам Госгортехнадзора запас устойчивости определяется в трех случаях.

1. В рабочем состоянии с учетом ветра, сил инерции и крена, при этом принимается коэффициент устойчивости равным 1,15.

2. В рабочем состоянии, но без учета ветра, сил инерции и крена; принимается коэффициент устойчивости равным 1,4.

3. В нерабочем состоянии с учетом ветра и крена; принимается коэффициент устойчивости равным 1,15.

К перегрузочной технике, используемой при перегрузочных операциях на палубах судна, предъявляются дополнительные требования по высоте, маневренности и мощности двигателя грузоподъемных машин исходя из высоты в свету палубы, размеров зон маневрирования и углов наклона пандусов и рамп. На низкопалубных судах высота перегрузочной техники обычно ограничивается 2,8 м. Мощность двигателя должна обеспечивать работу при максимальной нагрузке на уклоне 6,3 - 9,5° в зависимости от типа техники и вида перегружаемого груза.

Для определения потребности в том или ином виде оборудования различают: грузы, перевозимые на трейлерах различных модификаций (ролл-трейлерах, дорожных трейлерах, семитрейлерах и т.п.); грузы, перевозимые в контейнерах, флотах, болстерах без использования ролл-трейлеров; самоходную колесную технику; несамоходную колесную технику.

К каждой из перечисленных групп грузов тяготеет своя, свойственная только для данной группы грузов, совокупность специализированной перегрузочной техники определенных видов и модификаций. В тех случаях, когда объем перевозок грузов одной из указанных групп не столь значителен, для их перевалки используют технику другой группы, которую в некоторых случаях оснащают дополнительным захватом.

Наиболее распространенным видом трейлеров при морских перевозках является ролл-трейлер. Загрузка ролл-трейлеров выполняется на складе комплектации с использованием автопогрузчиков для перегрузки генеральных грузов. При этом учитываются рекомендации завода-изготовителя и требования безопасной практики перегрузки укрупненных грузовых мест. Для выполнения этих требований общая нагрузка на ролл-трейлер не должна превышать установленных норм, а смещение центра тяжести загруженного укрепленного грузового места от геометрического центра пола может допускаться только по длине. В инструкциях завод-изготовитель дает рекомендации по предельно допустимым местным нагрузкам на площадь пола ролл-трейлера или флота, а также минимально допустимой площади опоры для соответствующих нагрузок. Более детальная информация по ролл-трейлерам приведена в таблице 4.

Таблица 4

Основные типы и характеристики ролл-трейлеров

Специализированные средства укрупнения грузовых ест могут иметь штатные крепежные материалы и устройства. При формировании трейлеров и ролл-трейлеров используют специальные сепарационные материалы многоразового использования (многослойную фанеру, щиты из прессованной стружки, брезенты).

Дальнейшее перемещение ролл-трейлеров (склад по комплектации - склад, склад - судно) выполняются с использованием тягача, оснащенного спецзахватом - гузенком. Захват ролл-трейлера тягачом производится в результате ввода гузенка в специальный паз ролл-трейлера с последующим его подъемом. Надежное сцепление тягача с ролл-трейлером обеспечивается углом разворота введенной части гузенка в ролл-трейлер и металлическим выступом на оконечности гузенка, который входит в зацепление с ролл-трейлером. Транспортирование трейлеров осуществляется сидельными тягачами. Захват ролл-трейлера выполняется в результате использования подвижного сочлененного устройства "пятого колеса".

Ролл-трейлеры используются для перевозки контейнеров.

Рис.5. Портовый тягач с подъемным опорно-сцепным устройством (седло опущено)

Ввиду многообразия выполняемых функций портовый тягач оборудован не только механизмом подъема, но и механизмом его наклона в стороны. Кроме того, он может подключаться к тормозной и сигнально-осветительной системам по требованию заказчика. Для этого тягач имеет быстроразъемные соединения и отдельный выход из кабины на платформу к месту подключения внешних потребителей (см. рис.5).

Портовые полуприцепы рассчитаны на перевозку двух контейнеров 1С или одного контейнера 1А, а также значительные ударные нагрузки, связанные с установкой контейнеров. Они оборудованы направляющими устройствами для облегчения нацеливания контейнера и ускорения его установки, а также имеют вход на полуприцеп и площадку для осмотра дверных запоров и пломб. Полуприцеп, оборудованный направляющими устройствами, не нуждаются в штыковых замах для крепления контейнера (см. Рис.6).

Рис.6. Тягач с полуприцепом для портовых работ

Тягач оснащен мягкой амортизирующей системой. Пульт управления разработан с учетом наибольшей простоты, легкости и надежности управления. Аппараты и устройства управления спроектированы и размещены с учетом требований эргономики. Пульт управления является поворотным. Для упрощения и для облегчения технического обслуживания и ремонта тягача он спроектирован по модульному принципу. Далее в таблице 5 приводятся технические характеристики нескольких видов тягачей, взятых на вооружение в ОАО "НМТП".

Таблица 5

Технические характеристики тягачей ОАО "НМТП"

1.3 Анализ результатов производственной деятельности и использования трудовых ресурсов