Задание

1. Рассчитать время цикла электропогрузчика при разгрузке вагонов.

2. Определить необходимое число электропогрузчиков для разгрузки железнодорожных вагонов.

3. Рассчитать время цикла мостового крана-штабелера при приеме грузов в склад из вагонов.

4. Определить число кранов-штабелеров для приема 18есзов в склад.

5. Определить число кранов-штабелеров, занятых на выдаче грузов на комплектацию.

6. Определить время погрузки одного автомобиля.

7. Рассчитать время цикла мостового крана-штабелера на погрузке автомобилей.

Исходные данные

На предприятии имеется склад материально-технического снабжения размерами в плане 126 х 24 м. Из 1500 наименований грузов 35 % составляют метизы, 40 % - электротовары, 25 % - инструмент. Склад работает в 3 смены на разгрузке железнодорожных вагонов и в одну смену на комплектации и выдаче грузов в цехи, куда они доставляются внутризаводским автотранспортом. Число подач железнодорожных вагонов за сутки – 3, число вагонов в каждой подаче – 4, загрузка каждого вагона – 24 т. Установленное время разгрузки подачи вагонов – 2,25 ч. Масса пакета груза – 0,48 т. Расчетный суточный грузопоток выдачи – 152 т/сут, порции выдачи в цехи метизов, электротоваров, инструмента – 0,3 т, 0,15 т, 0,25 т соответственно, вероятности выдачи тех же категорий грузов – 0,35, 0,4, 0,25 соответственно. Число мест для одновременной погрузки автомобилей – 1. При средней загрузке автомобиля 2 т.

Для электропогрузчиков: время захвата груза в вагоне – 0,3 мин, время установки пакета погрузчиком на конвейер подачи груза в склад – 0,2 мин, скорость подъема-опускания вил – 10 м/мин, эксплуатационная скорость движения электропогрузчика – 100 м/мин, расстояние подъема и опускания вилочного грузозахвата при взятии и установке груза – 0,2 м, среднее расстояние перевозки груза из вагонов в склад – 30 м.

Для мостовых кранов-штабелеров: время захвата пакета с контейнера – 0,3 мин, среднее расстояние передвижения моста крана-штабелера в цикле – 28 м, скорость движения моста крана-штабелера – 50 м/мин, среднее расстояние движения тележки по мосту крана-штабелера в цикле – 5 м, скорость движения тележки – 20 м/мин, расстояния движения грузозахвата крана-штабелера по высоте при взятии и установке пакета груза в стеллаж – 0,2 и 2,5 м, скорость подъема и опускания грузозахвата – 15 м/мин, средний угол поворота колонны крана-штабелера в цикле – 90 град, частота вращения колонны крана-штабелера – 4 об/мин.

Время цикла мостового крана-штабелера при погрузке грузов в автомобиль – 1 мин.

Тема 8. Проектирование складских зон грузопереработки Теоретический раздел

Проектирование склада предполагает его параметрическое описание.

Все основные параметры склада можно разделить на три группы: задаваемые в качестве исходных данных, вспомогательные расчетные параметры и основные расчетные параметры. Первую группу исходных параметров, которые задаются при проектировании склада, составляют 15 показателей. Основными из них считаются:

Q – годовой грузопоток поступающего груза;

n – число групп грузов в номенклатуре;

{α_i, β_i, δ_i} - ширина, длина и высота единицы груза (типичного представителя) каждой группы груза;

g – масса груза (типичного представителя) каждой группы;

Т_г (Т_пр, Т_от) – число дней работы склада и другие параметры.

В качестве вспомогательных расчетных параметров принимаются:

, - расчетные суточные грузопотоки, т/сут;

I – расчетный единовременный запас хранения грузов на складе (емкость склада), т;

V_п – объем одной грузовой складской единицы, м³;

G – вместимость поддона (масса груза в поддоне), т (при проектировании складов штучных грузов).

В качестве основных расчетных параметров можно выделить:

L, В – длина и ширина склада;

S - площадь склада;

Z - число ярусов по высоте;

n_пр – необходимое число продольных проходов на складе;

L_х – длина зоны хранения грузов;

L_а – длина погрузочно-разгрузочного фронта.

Приступая к проектированию основных расчетных параметров склада, до принятия объемно-планировочных решений, необходимо рассчитать ряд промежуточных показателей. Подобные расчеты производятся в следующей последовательности.

Определение расчетного единовременного запаса хранения грузов на складе – I*.

Метод определения складских запасов грузов основан на применении теории вероятностей и математической статистики. Сущность его состоит в том, что расчетная величина складских запасов грузов определяется как n-е случайное событие, представляющее собой некоторое сочетание случайных величин суточного прибытия Q^п и выдачи Q^в грузов со склада. Для этого:

Исходные данные для последующих расчетов обрабатываются и представляются в табличной форме (табл. 4). Подобные таблицы составляются отдельно для поступления и выдачи грузов.

Таблица 4

Форма представления исходных данных для расчета

величины складских запасов

№ интервала	Интервалы Qi’ – Qi”	Средняя величина в интервале	Частота попадания в интервал ni	Относительная частота попадания в интервал fi = ni/m
1	2	3	4	5
1.
2.
…
k

Для учебной задачи число интервалов может быть принято равным 3-5.

2) Рассчитывается величина складского запаса при n-м сочетании величин грузопотоков приема и выдачи грузов со склада - I_n

I_n = I₀ + Q_i^п – Q_j^в (24)

где I₀ - некоторый начальный или страховой запас. Величина страхового запаса грузов I₀ принимается равной разности максимальной величины выдачи Q^в_max и минимальной величины приема грузов Q^п_min:

I₀ = Q^в_max – Q^п_min (25)

3) Определяется вероятность того, что на складе будет содержаться n-я величина запасов груза I_n определяется по формуле:

(26)

где - вероятность того, что на склад прибудетгрузов;

–вероятность того, что со склада будет выдано грузов.

В качестве исходных данных для определения расчетной величины складских запасов грузов задаются распределения величин прибытия и выдачи грузов:

(27)

где ,,- возможные значения средних суточных грузопотоков прибытия (k – число этих значений);

, ,- вероятности появления соответствующих величин суточного прибытия грузов;

, ,- возможные значения средних суточных грузопотоков выдачи груза со склада (l – число этих значений);

, ,- вероятности появления соответствующих величин суточного грузопотока выдачи грузов со склада.

Вероятности появления величин средних суточных грузопотоков предлагается принять равными соответствующим значениям относительной частоты попадания в интервал (табл.2). Доверительную вероятность определения расчетной величины складских запасов грузов рекомендуется принимать равной: [P] = 0,950.

Результаты расчета удобно представить в форме табл.5.

Таблица 5

Сочетание грузопотоков	Величина складского запаса при данном сочетании грузопотоков - In	Вероятность такого запаса – P(I=In)
	при величине страхового запаса I0 =
Qп1 Qв1
……….
Qп1 Qвj
………
Qпi Qвj

4) Проверяется нормировочное условие:

Сумма Р_i = 1,00 (28)

5) В интегральной функция распределения (накопленная вероятность) от меньших величин к большим определяется такой i-й интервал, для которого выполняется условие: F_i-1 < [P] < F_i. Именно в этом интервале должна быть найдена расчетная величина складских запасов I* по формуле линейной интерполяции:

(29)

Расчет объема одной грузовой складской единицы – V_n

При проектировании складов штучных грузов, в случае, если возможности выбора поддонов ничем не ограничены, они выбираются наибольшими из допустимых по условиям приема и выдачи грузов. Для этого объем одной грузовой складской единицы (поддона) определяется по формуле:

(30)

где I – запас хранения грузов,т;

n – число наименований грузов;

R₁ – число хранящихся поддонов с грузом одного наименования (для решения учебной задачи принять R₁ = 10-15);

f_т – коэффициент заполнения тары (принять равным 0,6-0,9)

Зная величину полезного объема V_n по табл.6 определяются тип и размеры поддона.

Таблица 6

Полезный объем поддонов разных типоразмеров

Размеры поддона, a x b, мм	300 x 400	600 x 400	600 x 800	1200 x 800	1200 x 1000
Наибольшая высота укладки груза в поддоне, с, м	0,33	0,46	0,83	1,23	1,2
Наибольший полезный объем поддона, Vi, м3	0,04	0,11	0,40	1,18	1,44
Наибольшая грузоподъемность, кг	50	100	500	1250	1250

Определение вместимости поддона (массы груза в поддоне) – G.

Вместимость поддона определяется по формуле:

(31)

где a, b, c – соответственно длина (размер вдоль продольного прохода между стеллажами), ширина (размер, которым поддон устанавливается в глубину стеллажа) и высота грузовой складской единицы (высота укладки груза на поддоне), м;

g – объемная масса груза , т/м³ (принимается по приложению в зависимости от рода груза);

α, β, δ – соответственно длина, ширина и высота единицы груза, м³.

После определения вспомогательных расчетных параметров следует приступить к расчету основных параметров проектируемого склада.

Ширина склада – В

До определения ширины склада необходимо рассчитать число ярусов стеллажей по высоте и высоту одного яруса.

Высота яруса стеллажей:

С_я = С + Δ + е (32)

где с – высота укладки груза на поддоне, м;

Δ – собственная высота или толщина поддона ( для плоского поддона) или высота ножек поддона в сумме с толщиной его настила (для стоечного и ящичного поддона) (принимают Δ=0,12 м для металлических поддонов размерами 1200 х 800 мм и Δ=0,15 м – для деревянных поддонов);

е – расстояние по высоте от верха нижнего поддона (для ящичных и стоечных поддонов) или лежащего на нем груза (для плоских поддонов) до низа опорной поверхности следующего по высоте поддона с грузом. Для бесполочных стеллажей принимается е = 60-100 мм, для каркасных – в зависимости от толщины полки е = 110-220 мм; при штабельном хранении е = 0).

Число ярусов по высоте можно определить двумя способами: если известна высота подъема штабелирующей машины и в случае, если известна высота здания, в котором размещается хранилище. Для расчетов учебной задачи следует определить вид штабелирующей машины, следовательно, число ярусов по высоте определяется как:

(33)

где ε {…} – обозначение целой части числа, получающейся в результате выполнения действий в скобках;

Н_п – высота подъема захвата штабелирующей машины над полом склада, м (принимают: для электропогрузчиков уравновешенных универсальных Н_п = 2,8 или 3 м; для электропогрузчиков с вынесенными опорами Н_п = 4-10 м; для мостовых кранов-штабелеров без кабины Н_п = 3-5,2 м; для мостовых кранов-штабелеров с управлением из кабины Н_п = 4,8; 5,6; 6,8; 8,3; 10 м; для стеллажных кранов-штабелеров Н_п = 4,6-14,8 м);

h_н – расстояние по высоте от пола склада до уровня нижнего (первого) яруса стеллажей, м (принимают: для электропогрузчиков уравновешенных универсальных, электропогрузчиков с вынесенными опорами, мостовых кранов-штабелеров h_н = 0; для стеллажных кранов-штабелеров h_н = 0,6-0,75 м);

Тогда на первых этапах проектирования ширина склада ориентировочно определяется по формуле:

(34)

где Е – суммарный расчетный запас хранения грузов (емкость склада: Е =), т;

k_к – коэффициент, учитывающий объем комплектовочных работ на складе, задается в пределах 1,0 … 1,4;

β_L – коэффициент длины, представляющий собой отношение длины склада L к его ширине В, принимается в пределах β_L=4-10 в зависимости от типа склада и необходимой длины погрузочно-разгрузочных участков;

G – средняя загрузка поддонов, т;

f₁ – удельное число поддонов, приходящихся на 1 м² площади зоны хранения (с учетом проходов) при складировании в одни ярус по высоте (принимается по табл.7);

z– число ярусов складирования по высоте.

При размещении склада в отдельном здании его ширина округляется в большую сторону до ближайшей модульной величины из ряда: В=6; 9; 12; 15; 18; 24; 30 м. В сулчае, если ширина склада превышает 24-30 м, принимаются двух- и трехпролетные здания.

Длина склада – L

Ориентировочная длина склада определяется по формуле:

L=β_L * B, м (35)

и округляется в большую сторону до величины, кратной 6 м.

Таблица 7

Удельное число поддонов на 1 м² зоны хранения

при складировании в 1 ярус по высоте f₁ , под./м²

(при числе поддонов по длине у=30)

Вид хранения	Тип механизмов	Для поддонов размерами а х b, м
		0,4 х 0,6	0,8 х 0,6	1,2 х 0,8	0,8 х 1,2	1,2 х 1,0	1,6 х 1,2
Клеточные стеллажи	СКШ	1,28	0,59	0,35	0,39	0,36	0,22
	КШМ-125-5,3	1,14	0,68	-	-	-	-
	КШМ-250-5,1	-	0,70	-	-	-	-
	КШМ-250-11,1	-	0,64	-	-	-	-
	КШМ-500-5,1	-	0,68	-	-	-	-
	КШМ-500-11,1	-	0,62	-	-	-	-
	КШМ-1000-5,1	-	-	0,24	-	0,24	0,18
	КШМ-1000-11,1	-	-	0,33	-	0,27	0,17
	КШМК-1000-10,5	-	-	0,22	-	0,27	0,17
	КШМУ-1000-22,5	-	-	0,29	-	0,26	0,16
	КШМК-2000-10,5	-	-	0,22	-	0,21	0,17
	КШМК-2000-22,5	-	-	0,25	-	0,23	0,16
	ЭП-103	-	0,40	0,26	-	-	-
Штабель	ЭП-0601	-	0,76-1,21	-	-	-	-
	ЭП-103	-	-	0,42-0,66	-	0,35-0,45	0,25-0,30
	ЭП-201	-	-	-	-	-	0,23-0,28

В табл.7 приняты следующие обозначения: СКШ – стеллажный кран-штабелер, КШМ – мостовой кран-штабелер без кабины, КШМК – кран-штабелер мостовой с кабиной, ЭП – электропогрузчик.

Площадь склада – S

S = B * L (36)

Полезная высота склада в зоне хранения – Н

В случае, когда определено число ярусов по высоте z, полезная высота склада в зоне хранения может быть рассчитана как:

Н = (z-1)С_я + h_н + h_в (37)

где h_в – расстояние по высоте от уровня последнего (верхнего) яруса стеллажей до низа ферм покрытия здания, м (принимают для электропогрузчиков h_в = С_я + 0,2 м; для мостовых кранов-штабелеров без кабины h_в = 1,8-2 м; для мостовых кранов-штабелеров с управлением из кабины h_в = 2,4-2,8 м; для стеллажных кранов-штабелеров h_в = 1,5-2 м

Длина зоны хранения грузов – L_х

В учебной задаче на проектируемом складе предполагается обрабатывать однотипные грузы с небольшим числом наименований, поэтому логично рассматривать вариант блочного складирования грузов (вариант а). Однако студентом может быть принято решение о применении рядного хранения с клеточными стеллажами; в этом случае расчеты производятся по варианту b.

Вариант а

При проектировании зоны хранения склада однотипных грузов с блочным складированием грузов необходимо сначала определить необходимое число продольных проходов на складе n_пр для обеспечения свободного подъезда к любому хранящемуся на складе наименованию грузов:

(38)

где n – число наименований грузов, одновременно хранящихся на складе;

z – число ярусов в штабелях по высоте;

В – расчетная ширина склада, м;

В_о – неиспользуемая часть ширины склада (из-за наличия колонн, проездов и т.п.), м;

В_пр – ширина продольного прохода между штабелями, м;

R – общее число поддонов с грузами различных наименований, размещаемое в хранилище;

b – ширина поддона (размер, которым он устанавливается в глубину стеллажа), м;

λ = 0,1 м – зазор между грузами в штабеле или во въездном стеллаже;

ε {…} – обозначение целой части числа, получающейся в результате выполнения действий в скобках.

Здесь общее число поддонов с грузами различных наименований определяется как:

(39)

где n – число грузов в номенклатуре;

I_i – запас хранения по грузам i-й группы, т;

G_i – загрузка поддона при укладке на него грузов i-й группы, т.

Число грузовых складских единиц, которое может быть размещено по ширине В в заданном или выбранном пролете складского здания, при штабельном хранении определяется по формуле:

(40)

Вариант b

При применении рядного хранения с клеточными стеллажами число стеллажей (или поддонов) по ширине склада определится по формуле:

(41)

Число поддонов с грузом по длине зоны хранения 29есс29еляяется по формуле:

y = R/xz (42)

Тогда длина зоны хранения грузов определится по формуле:

L_x = y(a+λ)+n’_пр*B’_пр+(n’_пр-1)*2l₁ (43)

где а – длина поддона (размер, которым он устанавливается вдоль стеллажей), м;

λ – зазор между грузовыми складскими единицами по длине, принимается λ=0,1 м для штабеля;

n’_пр – число поперечных проходов по длине зоны хранения (принимается из расчета, чтобы длина одной секции хранилища между поперечными проходами не превышала 50-60 м);

B’_пр – ширина поперечного прохода в складе, принимается B’_пр = 3 м;

l₁ – размер по длине зоны хранения на выход штабелирующей машины из стеллажей в экспедицию приема-выдачи грузов, м (принимают: для электропогрузчиков l₁=0; для мостовых кранов-штабелеров без кабины l₁ = 2-2,6 м; для мостовых кранов-штабелеров с управлением из кабины l₁ = 3-4 м; для стеллажных кранов-штабелеров l₁=2-5 м).

Ориентировочное число штабелирующих машин, обслуживающих зону хранения грузов – r_ш

(44)

где [R] – число грузовых складских единиц в оптимальной секции хранилища, которую может обслужить одна штабелирующая машина при приеме и выдаче целыми поддонами (принимается по табл.8);

k_к – коэффициент, учитывающий объем комплектовочных работ.

Для определения срока хранения грузов τ_хр, используемого для подбора значений в табл.6, можно воспользоваться формулой:

(45)