Перегрузка навалочных материалов на складах портов при отрицательных температурах тема диссертации и автореферата по ВАК РФ 05.22.19, кандидат технических наук Лапшин, Анатолий Вячеславович

• Лапшин, Анатолий Вячеславович
• кандидат технических наук
• 1999

Оглавление диссертации кандидат технических наук Лапшин, Анатолий Вячеславович

Содержание

стр.

Введение

1. Анализ современного состояния перегрузочных работ

в условиях отрицательных температур

1.1. Анализ перегрузочных работ при отрицательных температурах

1.2. Опыт перегрузки грузов при отрицательных температурах

на смежных видах транспорта и за рубежом

1.3. Обзор литературы, постановки целей и задач исследований

2. Теоретические исследования условий хранения грузов при отрицательных температурах

2.1. Исследование факторов, способствующих смерзанию грузов

при хранении и анализ их влияния на глубину промерзания

2.2. Исследование влияния геометрических размеров, формы штабеля и прочности груза на производительнос%!'^айа

при отрицательных температурах

3. Экспериментальные исследования условий хранения грузов

при отрицательных температурах

3.1. Экспериментальные исследования промерзания груза

в штабеле

3.2. Исследование удельных нагрузок на режущую шину грейфера при ее внедрении в смерзшуюся корку груза

4. Обоснование условий хранения грузов при отрицательных температурах и эффективность исследований

4.1. Определение безопасных условий хранения грузов

4.2. Повышение эффективности переработки грузов при отрицательных температурах

Заключение

Список литературы Приложения

Введение диссертации (часть автореферата) на тему «Перегрузка навалочных материалов на складах портов при отрицательных температурах»

Введение

В современных условиях резкого спада объемов промышленного производства и строительства в стране произошло резкое снижение потребности как в перевозках грузов внутренним водным транспортом;, так и в поставках нерудных строительных материалов (НСМ), в том числе добываемых портами из русел рек и водоемов. Это в свою очередь потребовало от речных портов оптимизировать направления5 которые на основе многолетнего опыта работы поддаются улучшению.

Одним из таких направлений является деятельность порта в зимний период, в который перерабатывается до 25% всего объема сыпучих грузов. При этом возникают трудности, связанные со смер-заемостью грузов, характеризующиеся двумя показателями: механической прочностью и глубиной промерзания. Исследования ученых Г.Г.Каракулина, Б.Н.Таубера, А.С.Слюсарева, И.Н.Шарле и др. касались вопросов повышения производительности перегрузочных машин в летний период и действие на груз отрицательных температур воздуха не учитывали.

Цель и задачи исследования

Совершенствование работы порта в межнавигационный период путем разработки эффективного способа перегрузки навалочных грузов при отрицательных температурах,

Для достижения указанной цели в диссертационной работе необходимо:

- проанализировать технологию перегрузки грузов в межнавигационный период;

- провести теоретические и экспериментальные исследования условий перегрузки грузов;

- исследовать пути уменьшения смерзаемости грузов при хранении их б межнавигационный период;

- исследовать работу грейфера при разрушении смерзаемости груза.

Птдмет и метод исследования

л

В соответствии с целью работы предмет исследования;

- смерзшийся сыпучий груз, рабочий орган и технология перегрузки смерзшегося груза, При решении задач, поставленных в диссертационной работе, использованы методы математического моделирования физических процессов и метод математического анализа.

Научном новизна

Научную новизну диссертационной работы составляют теоретические и экспериментальные исследования условий перегрузки грузов в межнавигационный период, в результате которых;

- разработана математическая модель процесса смерзаемости

- изучено влияние смерзаемости грузов на производительность п ерегруз о ч н о й тех н ик и;

- разработан метод расчета интенсивности промерзания груза;

- определены конструктивные параметры грейфера для разработки смерзшегося груза;

- определены параметры склада для .хранения груза в межнавигационный период.

Практическая ценность работы

Результатами исследований диссертационной работы, обуславливающими ее практическую ценность, являются:

' X ь/ 1 '

- расчет интенсивности промерзания сыпучих грузов при отрицательных температурах;

- мероприятия по профилактике грузов от воздействия отрицательных температур;

- параметры склада накопителя сыпучих грузов в межнавигационный период;

- параметры грейфера для разработки смерзшегося сыпучего груза.

Ре&лизщия исследований

Применение результатов исследования диссертации позволят повысить производительность, ускорить обработку автомашин и вагонов, уменьшить поломку грейферов и сократить расходы на ПТМ.

Апробация работы

Основные положения исследований докладывались на XXX научно-технической конференции ВГАВТа (1990 г.), научно-технических совещаниях в портах Волжского бассейна (1980-1990, 1994 гг.),

Пубмшшщи

Основные положения диссертационной работы опубликованы в четырех работах автора.

АНАЛИЗ СОВРЕМЕННОГО СОСТОЯНИЯ ПЕРЕГРУЗОЧНЫХ РАБОТ В УСЛОВИЯХ ОТРИЦАТЕЛЬНЫХ ТЕМПЕРАТУР 1,1. Анализ перегрузочных работ при отрицательных температурах

Условия перегрузки навалочных грузов, в межнавигационный период, склонных к смерзанию и промерзанию, существенно отличается от условий перегрузки в летний период. Это обуславливается низкой температурой воздуха и времени ее воздействия на груз, что приводит к изменению его физико-механических свойств.

Перегрузка навалочных грузов на речном транспорте осуществляется в условиях большого разнообразия климатических зон, резких колебаний температур и различной продолжительности холодного периода (холодный период с отрицательными температурами колеблется от 1 до 9 месяцев), причем сроки начала и окончания навигации крайне разнообразны и изменяются даже в пределах одного бассейна.

Основными параметрами, характеризующими условия перегрузки грузов, является:

- состояние внешней среды;

- состояние грузов;

- способы и технология перегрузки и хранения грузов.

Важнейшей характеристикой состояния внешней среды является

температура воздуха. Для определения периода, в течении которого грузы подвержены воздействию отрицательных температур, необходимо установить даты перехода температуры воздуха через 0°С.

На основе многолетних наблюдений за параметрами внешней среды 5 опубликованных в Справочнике по климату СССР [54] в

табл.1 Л. приведены данные о температуре воздуха по Волжскому бассейну.

Таблица 1.1.

Температурный режим Волжского бассейна

Месяц

Пункты X XI XII I II III IV V

Астрахань -5 -10 -20 -15 -15 -10 -5 -

Волгоград -5 -10 -20 -25 -25 -15 -5 -

Н.Новгород -5 -10 -20 -25 -25 -15 -5 -

Ярославль -10 -15 -25 -30 -25 -20 -10 -

Грузы в зимних условиях подвержены воздействию температур

от -5°С до =30°С. Для оценки последствий воздействия отрицательных температур на грузы и трудности в работе транспорта, связанных с ними необходимо проанализировать технологию, перегрузки и хранения грузов в условиях отрицательных температур.

Для массовых навалочных грузов, хранящихся на открытых площадках, характерно довольно интенсивное их смерзание. Результаты замеров толщины смерзшейся корки навалочных грузов в Нижегородском, Ярославском портах приведены в табл. 1.2.

Таблица 1.2.

Результаты замеров глубины промерзания груза

Род груза Средняя температура, °С Влажность, % Средняя глубина промерзания, м

Нижегородский порт 10.02.91 г.

иГС • У — / 9,8 1,48

Уголь п 10,0 0.6

Ярославский порт 25.02.91 г.

ПГС »6,5 10,0 1,52

Песок -6,5 7,5 1,4

Соль »6,5 6,0 1,4

Данные таЬл. L2„ показывают, что в условиях мягкой зимы 19У0-1УУ1 гх. грузы промерзали на глубину от 0,7 до 1,5 м в зависимости от отрицательных температур, продолжительности хранения и влажности груза.

Анализ работы портов Волжского бассейна в период спада промышленного производства и строительства показал, что произошло резкое снижение объемов переработки гразов. Однако доля переработки нерудных строительных материалов сохранилась на уровне 60%-75% от общего объема грузов.

На рис.1.1. представлен относительный объем переработки в межнавигационный период НСМ. Из него видно, что 27% песка и 30% ПГС отгружается портами при отрицательных температурах воздуха.

Смерзаемость грузов на складах при хранении в зимний период оказывает отрицательное влияние на технологию их переработки.

При переработке смерзшихся грузов резко увеличиваются затраты труда и время работы перегрузочной техники, снижается производительность .

Наблюдения, проведенные в портах Волжского бассейна, показали, что при разработке ровной поверхности штабеля смерзшегося песка грейфером 3,2 м-5 за один цикл срезается слой толщиной 10-12 см, при разработке ровной поверхности штабеля песчано-гравийной смеси 12-15 см (рис. 1.2.а.}. При разработке тем же грейфером навесей песка и гравия происходит откалывание глыб от 30 до 90 см в зависимости от степени смерзания груза (рис. 1,2.6.). Наибольшие трудности при разработке смерзшихся грузов на складах портов вызывает верхний слой штабеля, толщина которого определяется глуби-

80 70 60 50 40 Н 30 20 10 0

/

т, ч

.1 ■5

Н

я

<1 1

1

1 |

¿31

I й

I

Г].

Заключение диссертации по теме «Эксплуатация водного транспорта, судовождение», Лапшин, Анатолий Вячеславович

По итогам проведенных исследований можно сделать следующие ВЫВОДЫ;

1. Математическая модель промерзания груза позволяет количественно оценить влияние различных факторов, влияющих на глубину промерзания, которая характеризуется повышенной прочностью в результате смерзания отдельных частиц груза.

2. Прочность смерзания может быть с достаточной точностью определена с помощью эмпирических зависимостей, имеющихся в

X ' 1 'X *

Список литературы диссертационного исследования кандидат технических наук Лапшин, Анатолий Вячеславович, 1999 год

Список использованных источников

/

1. Александров В.В. Проблема продления навигации решать комплексно-Речной транспорт, 1979г. № 12 о. 35-37. Багров JLВ. На голубых дорогах России, - М. Транспорт, 1981j 135 с.

3. Баланин В.В., Жидких м.И. Зарубежный опыт продления навигации.- Сб ЦБНТИ МРФ РСФСР.Передовой опыт и новая техника - Транспорт, 1980, № 10/32, с. 71-75,

4. Баланин В.В. Расширять научные исследования. - Речной

транспорт, 1980, N1 3, с, 20-21,

5. Бланк Ш.П., Минтаншвали A.A. Экономика Внутреннего водного транспорта - М,: Транспорт, 1983 - 462 с.

6. Бороздин В,С, Влияние влажности и крупности пэсчано-гравийной смеси на ее смерзание, - Тр/ВНИ1Неруд, Гострой СССР, 1967, выи, 22, Тольятти, с, 17-19,

7. Вайнеп Б,М, Исследование тепло-массообмена в процессе промораживания сыпучих грузов металлургического производства с целью предотвращения их смерзанию, Дис, канд,техн,наук - Магнитогорск: 1974-141с,

8. Виноградов Г,В,, Другаль С,А, о выгрузке смерзшихся грузов из вагонов, - Цветные металлы, 1969, № 10, с.

9. Владимиров А, Н., Брайнина Е.Ю, Выгрузка и подогрев нерудных строительных материалов в зимних условиях. - М,: Госстройиздат, 1967, 75 с,

10. Вялов С,С,, Городецкий 0,3, (и др.). Прочность и ползучесть мерзлых грунтов и расчеты ледогрунтовых ограждений, - Издательство АН СССР, 1962, 60 с,

11, Железнов C.B. Исследование и обёспечение условий перевозок грузов речным транспортом при отрицательных температурах. Дио. канд.техн. наук - Горький. 1984 -196 с.

12, Завьялов В,И., Моторина Л.М, Исследование вибрационного устройства непрерывного действия для удаления остатков груза из железнодорожных полувагонов. Тр./Промтрансниип-роект, Госстрой СССР. 1978, вып. 9, с. 138-152,

13, Зеленин А,Н. Основы разрушения грунтов механическими способами, - М.: Машиностроение, 1968, 450 с,

14, Земляновский д,К,, Хахин H.А.> Померанцев В,Н, Основные проблемы развития речного транспорта, - Тр,/ЦНИИЗВТ, МРФ РСФСР, 1980. вып. 147 М. : Транспорт, с, 17-28,

15, Иванов И.С. , Степанов А,В,, Филиппов П.И, Теплофизичес-кие свойства насыпных грузов, - Новосибирск: Наука -1974, 96 с,

16, Иванов Н.С,, Гавоильев Р,И, ТеплсФизические свойства мерзлых горных пород, - V.: Наука - 1965, 74 с,

17, Исаченко в, IL, исиповаВ,А,, Сукомел А,С, Теплопередача, - М.: Знергоиздат, 1981 - 417 с,

18, Казаков А,П, Комплексная механизация и автоматизация перегрузочных работ на речном транспорте - М, : Транспорт 1979 - 222 с.

19, Каракулин Г.Г, Эксплуатация и ремонт грейферов, - М, : Транспорт. 1973 - 104 с,

20, Кожевников Н,Н, Изучение закономерностей промерзания в сыпучих материалах пои транспортировке. - Дио, канд.. техн, наук - Якутск 1977 - с, 235,

21, Левитин В,П,, Нудельман Р.И., Кудачкина Г.М. Вопросы по-

вышения экономической эффективности работы речного транспорта. - тр./ЦЮШЭВТ, МРФ РСФСР, 1980, вып.- 147, с. 28-36.

22. Леванов Б.И. Требуются эксплуатационно-экономические

обоснования. - Речной транспорт, 1980, Ш 3, с. 30.

S3. Лепнев М.И., Северинова 3.IL Грузы и момроз. - М,: Транспорт, 1988, 142 с,

24, Лепнев М.И., Кожевников H.H. Миграция влаги при промерзании насыпных грузов. Реферативный сб., вып. 2/59/, серия IV, Проектирование промышленного транспорта, Госстрой СССР, 1975, с. 5-9.

25, Лепнев М.И. Теоретические и экспериментальные исследования процессов смерзания, разогрева и рыхления смерзшихся грузов. То,/Промтрансниипроект, Госстрой СССР, 1978, вып. 9, с, 3-96,

26, Лепнев М.И. Предотварщение смерзания и восстановление сыпучести смерзшихся грузов, перевозимых в железнодорожных вагонах. Информационный вып. "Проектирование промышленного транспорта". Серия 4/30, м., Госстрой СССР, 1968, 36 с,

27, Лисовенко С, Выгрузка смерзшихся грузов, - Морской транспорт, 1982, № 10 о. 17,

28, Лобанов Р.И. Для эксплуатации в продленную навигацию, -Речной транспорт, 1981, № 5, с, 6-7,

29, Лукьянов P.C.; Головко М,Д, Расчет глубины промерзания грунтов, - М, * Трансжелдоршдат, 1957, с, 164,

30, Лысенко Н,Е., Юхта П,С, Ускорение доставки смерзающегося угля, - Железнодорожный транспорт, 1970, N? 2, с. 85-88,

31. Маталасов С.Ф., Носков Ю.А, Перевозки смерзающихся грузов. - М.: Транспорт, 1964 - 132 с.

32. Маталасов С.Ф., Куртукуков Я.М., Хоружий A.C. Борьба со смерзаемостью металлургического сырья при перевозке по железным дорогам. - М.: Металлургия, 1974 - о. 22-63,

33. Маталасов С.Ф. Борьба со смерзаемостью грузов при перевозках по железным дорогам. - М.: Транспорт, 1967 - с. 7-10,

34. Миронов В.IL Коммерческое обслуживание перевозок на речном транспорте, - М,: Транспорт, 1975, с, 128,

35, Миронов ВЛ1, Пути увеличения перевозок грузов речным транспортом, - М,: Речной транспорт, i960 - 92 с,

36, Михеев 10,В. Установить оптимальные и гарантированные сроки перевозок грузов на транзитных линиях в Оевероза-падном и Енисейском бассейнах, Отчет/ЖВТ,№ ГР. 77055700, Л,, 1978 - 160 с,

37. Михеев Ю,В, Изучить и разработать предложения по продлению навигации на о, Енисей, Отчет/ЖВТ, N1 76056035, Л,, 1978 174 с,

38, Михеев Ю. В, Выполнить исследования возможностей и целесообразности круглогодовой навигации в центральных и Северозападном бассейнах, Отчет/ЖВТ, № 790690, Л, , 1980 -256 с,

39, Носков Ю,Д.. Пладис Ф,А, Проблемы борьбы со смерзаемостью грузов, - Железнодорожный транспорт, 1969, № 10,

П- Л 0..99

40, Петрушкин Г,Ф, Исследование процесса нагрузки смерзшихся материалов из открытых железнодорожных вагонов при восс-

тановлении сыпучести резанием. - Дне. канд. техн. наук -М.: 1970 - 198 с.

41. Пивоварова E.H. Химические способы борьбы со смерзае-мостью угля в вагонах ( по материалам. фирмы Налко К'емикл Компани). В сб. Железнодорожный транспорт за рубежом. : М. ЦНИИТЭИ МПС, 1982, с, 31-34.

42. Повороженко В,В., Лысенко Н.Е,, Юхта Н.С, Организация перевозок смерзшихся грузов (опыт предприятий Урала),

М. ; Транспорт, 1969 - 91 с,

43. Поманокий Н.С, Техники-экономические исследования методов выгрузки смерзшихся нерудных строительных материалов, - Дис. канд, техн. наук - М.: 1972 - 212 с,

44. Правила перевозок грузов (МПС). - Ы. : Транспорт, 1967, -420 о.

45. Приходько Б.Г. Грузоведение и складское дело. - М.: Транспорт, 1974, - 296 с,

46. ПятлинаЛ.А,, Расторгуев И.Е, Экономическая эффективность продления навигации на Волго-Балтийском водном пути имени В,И,Ленина, В кн, об, трудов молодых научных работников: Сооружения водного транспорта и улучшение судоходных условий на реках, ЛИВ'Г. 1978, с, 152-160,

47. Севастьянов В,А, Некоторые результаты исследования Физики -мех ал ических свойств сыпучих грузов, перегружаемых грейфераом Гр/ГИИВТ, вып. 208, 1984, Горький, с, 39-45

48. Севастьянов В,А, Повысить надежность канатного грейфера при перегрузке угля при отрицательных температурах воздуха, Отчет НИР/ГИИВТа Горький, 1985 с отв,испил, Севастьянов В, А,

49. Северинозза Э.П., Разин Г.М.Игнатова Н.В. Определение основного параметра прочности смерзшихся насыпных грузов - сопротивление одноосному сжатию. Тр/Промтрансниипро-ект, Госстрой ССОР3 1978. вып. 9, с. 97-137,

50. Силин Н.В. Исследование вопросов переработки и доставки нерудных строительных материалов до складов потребителей, - Дне, канд. техн, наук, - Горький: 1972 - 195 с.

51, Силин Н.В, Снижение влажности нерудных материалов, -Речной транспорт, 1971, № 6, с, 30,

52, Смирнов Е.К., Носков К), А. Перевозки смерзшихся грузов на зарубежных железных дорогах. - М.: Трансжелдсриздат, 1959 - 112 с.

53. Смехов А. А. Математические модели процессов грузовой работы. - М.: Транспорт, 1982, - 256 с,

54. Справочник по климату СССР, Гидрометеоиздат, Ленинград, 1967 - 1970.

55. Суворова Л,П. Разработать методику планирования и сценки работы пароходотв, районных управлений, бассейновых управлений пути, управлений каналов и других подразделений в период продления навигации, - Отчет/ЛИВТ. - № 79033143, инв. № Б 924533. - Л., 1980 - 150 с.

56, Таубер Б,А. Грейферные механизмы, - М.: Машиностроение, 1967 - 424 с.

57, Таубер Б.А. Основы теории грейферных механизмов,: Вестник машиностроения, 1957, № 10, с, 15-21,

58, Ушкалсв В.П, Глубина и скорость оттаивания мерзлого основания, их предельные величины и расчет: - М,: Высшая школа, 1962 - 120 с.

59, Цитович H.A. Механика мерзлых грунтов, - М.: Высшая школа, 1973 - 446 с.

60, Цветков Э.С. Исследование эффективности перевозок речным транспортом некоторых массовых грузов в объеме годовой потребности предприятий. Дис, канд. техн. наук - Горький: 1965 - 248 с,

61, Шарапов В,М,, Толкунов В,В, Сокращение простоев флота при перевозке смерзшихся грузов, - Морской транспорт, 1972, N1 11, с, 13,

62, Шафиркин В,И, Справочник по перевозке грузов, - М,: Транжелдорйздат, 1960. - 544 с,

63, Шерле З.П., Каракулин Г,Г, Справочник механизатора речного флота, - М,: Транспорт, 1980 - 385 с,

64, Шушерина Е,П,, Бобков Ю,П, 0 влиянии влажности мерзлых грунтов на их прочность, - Об, Мерзлотные исследования, вып, 9, МГУ, 1969, с, 31-40,

65, Чикурин В,К, Исследовать и разработать условия перевозки грузов речным транспортом при отрицательных температурах в период продления навигации: Отчет/ГШВТ ш гр 81054142, Горький , 1982 - 180 с,

66, Яворский В, М., Детлаф А, А, Справочник по Физике. - М,: Наука, 1979 - 942 с.

67, Видовский Ю. Средства, предотвращающие смерзание насыпных грузов в железнодорожных вагонах, и способы, облегчающие выгрузку смерзшихся грузов,1978, 32, Ш 1 Р 1 - 8, Перевод с польского языка Ивлев Б,В, - М.: 1979 - 26с,

68, Jalccha-Koch Anna, Baciania i przygotwanie wdroztnia wyh-ranych metod uprawnienia przwozow i zimie sipkich ladun

kow zamazzaiacycn, "Pr.cent.osr,, i rozw. techn? kovej", 1977, № 66, p. 22-26,

69, Gandovski Ryszard, 0 potrzebie prze ciwdzialania skutkom zamarzania wegla. "Techn, i gospod.morska". 1969,19, № 6, p, 247-249,

70, Strubing K, Entwiklung der Winterschiffahrt im nördlichen Osterseeraum, "Hansa", 1978, 115, № 4, p,355-356,

71, Masard John. Winter commerce on the Baltik: Some impli-kations on- opening the Gread Lakes. "Lan Econ", 1971, 47, № 3, p, 256-266,

72, ckomistek A.V. Case stund the seawag deawag decision at Dow chemikal, "Distrlb worldwide", 1972, 71, № 11, p. 52-55,

73, Norbert W. Mittel und Verfahren der Eisbekampfung auf den Wasserstraßen, "Mitt, Forschungsanst, Schiffahrt, Wasser- und Grundbarn, Berlin, Schuijtenr, "Schiffahrt", 1968, № 13, p,59-83,

74, Schenker E,, Smith D, The economik merits of extending the St,Lawrence Seaway navigacion season, "Proc, 15-th Conf.Gr, Lakes,Res,, Madison,Wise,, 1972, int, Assoc,Gr.Lakes Res. \ Ann,Arbor, Much., 1972, p.737-750,