建筑机械与垂直运输机械-建筑机械（建筑工程安全管理）

建筑机械与垂直运输设施

土方机械是土方工程机械化施工所用机械和设备的总称。用以进行铲、挖、运、卸、填、压等作业。常用的土方机械有：挖掘机，装载机、推土机、铲运机和各种碾压夯实机械设备。本章简要介绍单斗挖掘机、推土机和装载机。桩工机械是进行桩基础工程施工的机械设备。本章简单介绍常用的柴油打桩锤、打桩架和钻孔机。§4.1单斗挖掘机

单斗挖掘机是用单个铲斗开挖和装载土石方的挖掘机械。它可以单独地进行建筑物基础的开挖，还可以配合运输车辆进行远距离卸土。

一、单斗挖掘机的类型1、按行走装置的型式。可分为履带式、轮胎式、汽车式、步履式等。最常用的是履带式和轮胎式。履带式挖机(图10—1)与地面附着面积大，压强小，重心低，稳定性好。应用最广。轮胎式挖掘机行驶速度快，机动性好，可在一般城市道路上行驶。2、按传动方式，可分为机械式、液压式和混合式。

液压式挖掘机具有挖掘力大、传动性能好、工作平稳、能实现无级调速且调速范围大，操作灵活、省力，易实现自动控制，机构布置合理紧凑等优点。因此，现在生产的中小型单斗挖掘机几乎都采用液压传动。液压挖掘机的主要缺点是加工精度高，装配、维修保养的技术要求较高，液压油的粘度受温度影响较大，易漏油。3、按用途分，有专用型和通用型两种。专用型挖掘机一般只有一种工作装置，进行专一作业，适用于矿山、隧道、深并等挖掘、装载作业。通用型挖掘机是多功能、多用途的机械。它具有多种可以更换的工作装置，可根据不同的施工需要进行合理选用。4、按工作装置型式分，有反铲、正铲、抓铲、装载、起重等型式(图10—2)。反铲挖掘方向朝向机身、用于挖掘停机面以下的土壤，工作灵活，使用最广，是液压挖掘机中的基本工作装置型式。正铲挖掘方向向前(离开机身)、主要用于挖掘停机面以上的土壤或装载松散材料，大型矿用挖掘机多用正铲。抓铲主要用于小面积深挖．如挖并、深坑等。二、单斗挖掘机的基本

组成与作业过程单斗(反铲)液压挖掘机由工作装置Ⅰ、行走装置Ⅱ、上部转台Ⅲ三大部分组成。动力装置、传动操纵机构和辅助设施均装在上部转台上。反铲工作装置由铲斗1、斗杠2、动臂3、连杆4、铲斗液压缸5、斗杆液压缸6、动臂液压缸7等组成。这些部件之间的联系以及动臂与转台、动臂液压缸与转台的联系全部采用铰接，通过液压缸活塞杆的伸缩来实现作业过程的各种动作。其作业过程是：

操纵斗杆与铲斗液压缸(活塞杆伸出)使铲斗切削土壤并装土；斗装满时，操纵动臂液压缸(活塞杆伸出)，使动臂连同铲斗升到卸土高度，并同时操纵上部转台回转至卸土位置，操纵斗杆与铲斗液压缸(活塞杆回缩)使铲斗反转并卸土；操纵上部转台回转到挖掘位置，并同时操纵动臂液压缸(活塞杆回缩)使动臂铲斗下降至挖掘面进行下一作业循环。每一作业循环均由以上所述的挖掘装斗一提升回转一转斗卸土一空斗返回四个工序所组成，当挖掘机挖完一段土后，整机移动一段距离，以便继续作业。因此单斗挖掘机是一种周期循环作业的自行式土方机械。三、单斗挖掘机的特点及生产率单斗挖掘机的主要特点是：(1)挖掘力大。可以挖Ⅳ级(指硬黄土、含石块的粘土等)及Ⅳ级以下的土壤和爆破后的岩石；(2)一机多用，使用范围大。更换相应的工作装置后，可进行挖、装、填、夯、抓、刨、吊、钻等多种作业。土方工程通用型挖掘机，其可换工作装置多达70余种。(3)生产率高。挖土作业时，一台斗容量为1m3的单斗挖掘机，台班生产率相当于300-400名工人的日工作量。单斗挖掘机的生产率Q可按下式计算式中V——单斗的几何容量(m3)T——每一工作循环时间(s)；K1——土的松散系数，K1=1.1—1.4；K2——铲斗充盈系数，常取0.8—1.13K3——工作循环时间的利用系数，一般取0.7—0.9。§4.2推土机推土机是以拖拉机或专用牵引车为主机，并在其前端装上推土装置的施工机械。主要进行推运土方和石碴、平整场地、填沟压实等作业。还可清除树根，给铲运机助铲和须松土，以及牵引各种拖式土方机械等作业。

一、推土机的类型1、推土机按行走装置型式，分为履带式(图10—3)和轮胎式(图10—4)两类。履带式推土机的履带板有多种形式，以适应不同地面上行走，按履带接地比压大小，又分为高比压推土机(接地比压98kPa以上，用于石质地面行走)、中比压推土机(接地比压58kPa。96kPa，普通推土机)和低比压推土机(接地比压10kPa一29．5kPa，湿地或沼泽地推土机)。轮胎推土机大多采用宽基轮胎，全轮驱动，以提高牵引性能并改善通过性能，其接地比压为200kPa一350kPa。由于履带式推土机接地比压小，附着牵引性好，后端还可以装松土齿耙、铰盘相反铲装置等，故目前应用广泛。2、按传动方式可分为机械传动、液力机械传动、全液压传动三种。液力机械传动已逐渐代替机械传动。由于引进国外制造技术，全液压传动也得到发展。3、按发动机功率可分为小型、中型、大型、特大型四种等级。国产推土机多是中型和大型。目前世界上最大型的推土机功率为735.5kw，最小为5.15kw。二、推土机的工作装置和作业过程推土机的主要工作装置是推土装置。推土装置分为固定式和回转式两种(图10-5、图10-6)。固定式推土刀与主机纵向轴线固定为900角，只能正向推土，故又称直铲式。回转式推土刀可在水平面内向左或向右回转一个角度，约250，还可在垂直平面内相对水平面转动0-900。回转式推土刀向左或向右偏斜，作业时，刀前碎土沿着推土刀表面斜向移动而卸于一侧，故又称斜铲式。

图10—5和图10-6所示为液压操纵的固定式推土装置和回转式推土装置，将此装置安装在主机前端即可工作。顶推架1末端相升降液压缸3上端均与主机铰接。升降液压缸用来操纵推土刀升降。下降时，在液压缸的作用下，使刀片8强制切入土中。只要同时调节左右两侧斜撑杆2，就可改变推土刀的切削角。在回转式推土装置中，同时改变左右两侧撑杆2、6在顶推架上的支点位置、推土刀就在水平面内向左或向右转动一角度，形成斜铲，实现侧向卸土。作业过程：推土机作业时，将推土刀切入土中，依靠主机的前进动力，铲起一层土壤，并堆积在推土板前，待逐渐堆满后，略提起推土刀，使刀刃贴着地面报移碎土、将土推运到卸土处，提刀卸土，然后倒车或调头返回铲土处。在运土过程中，由于土壤会从推土刀两端流失，故其经济运距一般在100m以内。为了减少土壤从推土刀两端流失，直铲式推土刀两端焊有侧板。§4.3装载机

装载机在建筑施工中主要用于装松散土和短距离运土，也可用作松软土的表层剥离、地面的平整和松散材料的收集清理工作。它与自卸汽车配合作业，具有较高的生产率。分类：

装载机按行走装置不同，可分为轮胎式、履带式两种。轮胎式装载机(图10-7)机动灵活，行驶速度快，并可在一定距商内自铲自运，因而得到广泛应用。按传动形式可分为机械传动、电传动．液压传动和液力机械传动四种，液力机械传动是目前装载机普遍采用的一种型式。组成：装载机一般由发动机、传动系统、工作装置、行走机构、操纵系统、机架和机身等部分组成。

装载机的工作装置如图10—8所示。它由铲斗1、连杆2、动臂3、摇臂4等组成。它们互相铰接，形成连杆机构，以实现作业动作。通过转斗液压缸5带动摇臂和连杆使铲斗转动，以便铲斗在最好的角度铲土和翻转卸土。动管的另一端铰接在机架上，通过动臂液压缸6推动动臂转动，使动臂带动铲斗下降至铲土位置或升高至卸土位置。

装载机进行装卸作业的过程是：机械驶近料堆，放下动臂、铲斗插入料堆，待插入一定深度后转斗装满，举升动臂至运输高度，倒车调头，驶向卸料地点，提臂至卸料位置，铲斗倾翻卸料，再返回装料处进行下一循环。每一循环均包括铲装、运载、卸料、返回四个工序。§4.4桩工机械桩工机械是用于完成预制桩的打入、沉入、压入、拔出或灌注桩的成孔等作业的机械。桩工机械按其工作原理可分为冲击式、振动式、静压式和成孔灌注式四类。常用的桩工机械有柴油打桩锤、振动桩锤、静力压桩机、各种钻孔机以及与桩锤配套使用的各种打桩架等。桩锤与桩架合在一起称为打桩机。一、筒式柴油打桩锤

筒式柴油打桩锤(简称柴油锤)是根据单缸二冲程柴油发动机的原理设计制造的打桩设备，应用最广泛。图10—9所示为柴油锤的结构示意图。它主要由气缸2、上活塞1、下活塞4、燃油泵3和导向装置8等组成。整个打桩锤置于桩5上进行工作。上活塞(即冲击体，其下端呈球形)在气缸2中作上下往复运动。气缸下部有固定的下活塞，下活塞除了封住气缸下端外，其上端面还有凹形球碗，以贮柴油，并且承受上活塞的冲击力，故又称砧子。桩帽6是个缓冲垫，保护桩头，以免把桩头打坏。图10-9筒式柴油打桩锤的结构示意图1——上活塞2——气缸3——燃油泵4——下活塞5——桩6——桩帽7——吸、排气口8——导向装置

柴油锤的一个重要特点是：地层越硬，上活塞弹跳得越高，这样就自动调节了冲击力。其缺点是：软地层打桩时，固反跳力不大，工作往往中断，需要重新启动；此外打斜桩效果较差；还有，打桩时的振动，噪音和废气对空气的污染问题有待解决。柴油锤的工作原理：

当上活塞在重力作用下降落时，燃油泵把适量燃油喷入下活塞凹形球碗中；上活塞继续下落，封闭吸排气口，压缩空气；当上活塞打击在下活塞上部时，对桩进行冲击使桩下沉；同时凹形球碗中的燃油受冲击而雾化，与气缸内受压缩的高温气体混合燃烧产生爆发力，又给桩一个下沉力，使桩再度下沉，并使上活塞向上跳动；上活塞上升时，经吸排气口进行排气吸气，燃油泵吸入适量燃油；当上活塞上升失去动能时，便又靠自重下落，进行排气，重复上述过程。由此可知，柴油锤打桩时，是利用上活塞下落的冲击力和柴油燃烧一爆发力使桩下沉。

二、打桩架

打桩架是和打桩锤配套使用的设备。其主要作用是悬挂各种桩锤、钻机以及起吊桩、料斗，并给桩锤导向等。打桩架按其移动方式不同，可分为轨道式、履带式、步履式等形式。如图10-10所示，履带式打桩架是以通用型履带起重机为主机，以起重机吊臂悬挂桩架立柱，在起重机底盘与立柱之间用一个支撑架，以保持立柱稳定。为了调整立柱的垂直度，下部支撑架18上转有立柱垂直度调整螺母19。为了便于运输，立柱由若干立柱节组成。立柱上有桩锤导轨，用于沉桩导向。立柱顶部有滑轮组，用以提升桩锤或吊钩。

这种桩架的优点：是机动性好，安装简便、改装容易，可由起重机改装成打桩架，又可由打桩架改为起重机，所以是一机多用。缺点：横向承载能力较弱。三、钻孔机

钻孔机是钻孔灌注桩、钻孔打入预制桩的成孔设备。根据地质条件的不同，采用的钻机和钻头也不同。常用的有螺旋钻孔机、潜水钻孔机、转盘钻孔机等。螺旋钻孔机按钻杆长短分为长螺旋式(钻杆长度在10m以上)和短螺旋式；按其行走机构不同可分为汽车式和履带式。图10—11所示为汽车式长螺旋钻孔机的构造简图。它主要由机头、钻杆、钻头、钻架和汽车底盘等组成。其中机头又主要由电动机、减速器、机头架等组成。钻杆是一根焊有螺旋叶片的无缝钢管。螺旋叶片的外径就是桩孔直径。长螺旋钻杆大多分段制作，再用法兰连接。钻