建筑施工机械-土方工程机械

1,建筑施工机械,第六讲 土方工程机械,2,第一节 装载机,一、装载机的用途与分类 装载机是装载松散物料的工程机械（主要完成装、运、卸作业），也可以对岩石、硬土等进行轻度的铲掘工作，装载机的铲斗还可以换装多种不同的工作装置，完成多种不同的施工作业，如松土、原木短距离搬运，等等。 装载机有单斗和斗轮两种；按使用场合来区分，则可分为露天和井下两种。常用的是单斗装载机， 单斗装载机按发动机的功率可分为小型、中型、大型和特大型四种；按传动形式为机械式、液力式、液压式和电动式；按车架形式分为铰接式和整体式；按卸货方式分为前卸式、回转式和后卸式。,3,二、总体构造及工作装置 1、装载机的总体构造 如图所示。它是由发动机、传动系统、行走装置、工作装置、操纵系统和机架、驾驶室等部分组成。 2、工作装置 装载机的工作装置分为有铲斗托架和无铲斗托架两类，如图。有铲斗托架的工作装置其铲斗装在托架上，并由托架上的铲斗液压油缸控制铲斗转动。无铲斗托架式工作装置由动臂、摇臂、连杆和铲斗组成的四连杆机构、铲斗液压缸与动臂液压缸等组成。除了标准铲斗外，还有各种不同用途的铲斗和其他工作装置，如图。,4,三、作业过程及铲装方式 1、 装载机的作业过程是由铲装、转运、卸料和返回四个过程组成的工作循环。如图所示。 2、铲装作业，对于不同物料可以采用不同的铲装方式。 一次插入铲装法 常用于铲装颗粒状松散的轻物料。它是通过装载机低速直线驶向料堆，接近料堆时将铲斗放下，刀刃贴于地面，在最大牵引力作用下将铲斗插入料堆，插入深度大于铲斗深度，然后使铲斗上翻。这种铲装方法简单，操作容易，但所需插入力和转斗力大，所需功率最大。 若铲装难插入物料，如矿石和不均匀的块状物料时，可采用配合铲装法。配合铲装法是在铲斗插入料堆不大的深度(约为铲斗深度的1/3)时，配合以铲斗间断上翻或动臂间断提升或两者配合动作。这种方法使铲斗插入阻力大大减少(约为一次插入铲装法的1/3-1/2)，所需功率相应减少，可以缩短作业时间，是一种比较有效的作业方法，但其操作技术要求较高。 3、装载机与汽车配合作业时，有不同的作业法，如图。,5,四、装载机的生产率生产率是指在单位时间内装卸物料的重量或体积。,6,第二节 单斗挖掘机,一、单斗挖掘机用途与分类1、单斗挖掘机的用途 单斗挖掘机是一种以铲斗为工作装置进行间歇循环作业的挖掘、装载施工机械，其特点是：挖掘能力强、结构通用性好，可适应多种作业要求。其主要用途是：开挖路堑、沟渠，挖装矿石、剥土，装载松散物料等。 更换工作装置后，可完成多种作业。根据其工作装置的不同，可适用于不同的工作场所，机械传动的单斗挖掘机工作装置的主要型式，如图 。液压传动的挖掘机工作装置的主要型式，如图 。,7,2、单斗挖掘机的分类 （1）按走行方式分：履带式、轮胎式、步履式和轨行式等。 （2）按采用的动力分：内燃式和电动式。 （3）按传动方式分：机械传动和液压传动。 （4）按适应工作环境分：适用于高原地区、寒冷地区、沼泽地区等。 （5）按铲斗容积分： 轻型：斗容量在0.25-0.35m3之间的单斗挖掘机。 中型：斗容量在0.35-1.5m3之间的单斗挖掘机。 重型：斗容量在1.5m3以上的单斗挖掘机。,8,二、单斗挖掘机的构造 单斗挖掘机主要由工作装置、上部转台和行走装置三大部分组成。,9,现以WY100型液压挖掘机为例说明其结构。 WY100型液压挖掘机的机体是分成上下两部分，上部为回转平台，回转平台上安装了动力系统、液压系统、操纵系统、驾驶室等。 l.走行驱动机构 走行驱动机构由双速液压马达经一级正齿轮减速，带动驱动链轮。其结构如图所示。2.回转机构 挖掘机平台与底座之间通过回转盘联接，回转盘采用交叉滚柱式结构。回转平台的旋转是利用回转液压马达直接带动安装在液压马达输出轴上的小齿轮，小齿轮与固定在底座上的大齿轮啮合，如图 。3.工作装置 由动臂、斗杆、铲斗、以及相应缸组成，这些部件之间的连接全部采用铰接，通过缸的伸缩来实现挖掘的各种动作。,10,三、单斗挖掘机作业方法1 、作业循环 挖掘机的一个作业工作循环可分为四个步骤： 挖土装载；满载回转；卸土；空斗转回。2、作业方法 （1）使用条件 机械式单斗挖掘机有四种工作装置即正铲、反铲、拉铲和抓斗。液压式单斗挖掘机有三种工作装置即正铲、反铲和抓斗，都各有其适宜的使用条件。 土壤特性 对级以下的土壤，机械式挖掘机的四种作业装置和液压挖掘机的三种作业装置都可以使用；对硬土、冻土和爆破的岩石、碎石，以正铲的挖掘效果较好且最好是宽而低的斗形；对碎石等松散物料采用抓斗进行装载作业较为有效；对级以上的土壤，不适宜于用拉铲和抓斗作业；对于较硬土壤必须用拉铲或抓斗作业时，需预先进行土壤的翻松。,11,作业类别 对于正铲工作装置，以停机面以上的作业为主。此外，由于正铲的动臂较短，正铲作业应配合运输车辆为好； 对于反铲工作装置，主要以停机面以下的作业为主，由于动臂也较短，故适宜于与运输车辆配合，挖掘宽度在最大挖掘半径以内且深度较浅的沟槽和基坑等； 对于拉铲和抓斗工作装置，由于它们都是长吊杆的悬挂设备，没有斗柄，故可自停机面以上一直挖到离停机面较深的位置，且土方量较小时不需与运输车辆配合即可完成作业。 此外，抓斗作业时只能垂直下挖，适宜于深基坑和深井的挖掘，拉铲和抓斗都可进行水下作业施工。,12,（2）单斗挖掘机的作业正铲作业正向开挖 挖掘机沿前进方向挖土，运输车辆停在其后，这种作业方法挖掘机的回转角度大，作业循环时间长，适合开挖施工区域的入口、场地狭小的路堑沟槽等，如图 。侧面开挖法 挖掘机沿前进方向挖土，运输车辆位于侧面，其行驶方向与挖掘路线平行，这种作业方法挖掘机的回转角度一般小于90，运输车的行驶也较方便，作业工效较好，但应注意避免铲斗与运输车辆相碰，如图。中心开挖法 该法是先从挖土区宽度的中心开始挖掘（如图 a），当向前挖至转角超过90时，就转向两侧开挖（如图 b），汽车都按“八”字形停车待装。,13,反铲作业沟端开挖法 挖掘机从沟端开始倒退挖土，当开挖宽度小于有效挖掘半径的2倍时，运输车辆可停在沟侧，装车时动臂的回转角度较小，约为45，当开挖宽度大于有效挖掘半径的2倍时，运输车辆需停在挖掘机后两侧，装车时动臂的回转角度仅为90。这种作业方法便于运输车辆的行驶，可连续工作，其工效较高。如图。沟侧开挖法 挖掘机沿沟槽一侧直线行驶挖掘，运输车辆停于挖掘机的侧前方和侧面，回转角一般小于90（如图）。这种作业方法可将土弃置于距沟槽较远处，且循环时间较短，但沟槽宽度不可太宽，机身稳定性也较差 。拉铲作业 与反铲作业类似，只是弃土范围较大，但挖掘能力较小。 如图。,14,3、生产率和配套汽车数量 生产率公式与装载机类似（略）。 挖掘机挖土装车时，要合理确定汽车的容量和台数。汽车的容量不要少于铲斗容量的34倍，否则由于装满一车的时间太短，汽车不易配合得上。汽车的台数应保证挖掘机能连续地进行挖装，即 汽车的行驶速度是不会很均衡的，因此实际的配套数应较算出的台数N多加一两台。,15,第三节 推土机,一、推土机用途与类型 1推土机的用途 推土机主要用来开挖路堑、构筑路堤、回填基坑、铲除障碍、清除积雪、平整场地等，也可完成短距离内松散物料的铲运和堆集作业。还可作助铲机。配备松土器，可进行预松作业。 2推土机的分类 （1）按功率的大小可分小型（37kw ）、中型（37kw250kw）和大型（250kw以上）三类。 （2）按行走方式，推土机可分为履带式和轮胎式两种。 （3）按传动方式分有机械式、液力机械式、全液压式和电传动式四种。（4）按推土机作业环境可分为地面普通式、两栖式和水下式。 （5）按推土板安装方式分有固定式（直铲式）和回转式（角铲式）两种。,16,二、推土机的构造 推土机主要由基础车和工作装置组成。推土机的基础车由内燃机和底盘组成，推土机的工作装置主要由前面的推土板、刀片、顶推梁、斜撑杆和提升油缸等组成。 固定式（亦称直铲式）的推土板和顶推梁、斜撑杆等组成一刚性构架，铰接在推土机台架上。推土板能绕铰点上下活动，利用斜撑杆可适当调整刀片的切削角。 回转式铲刀可在水平面内回转一定的角度（025）。实现斜铲作业，称为回转式推土机。如果将铲刀在垂直平面内倾斜一个角度（一般为09），则可实现侧铲作业。回转式推土机还可改装为除荆机和除根机等施工机械，作业范围较广，因而大、中型推土机都采用回转式铲刀。,17,三、推土机作业,（一）作业循环 直铲推土机的作业循环是切土推土卸土倒退（或折返）回空。（二）作业方式 ：1直铲作业 是推土机最常用的作业方法，用于将土和石碴向前推送和场地平整作业。其经济作业距离为：小型履带推土机一般为50m以内；中型履带推土机为50100m，最远不宜超过120m；大型履带推土机为50100m，最远不宜超过150m；轮胎式推土机为5080m，最远不宜超过150m。 2侧铲作业 侧铲作业主要用于傍山铲土、单侧弃土。此时推土板的水平回转角一般为左右各25。作业时能一边切削土壤，一边将土壤移至另一侧。侧铲作业的经济运距一般较直铲作业时短，生产率也低。 3斜铲作业 斜铲作业主要应用在坡度不大的斜坡上铲运硬土及挖沟等作业，推土板可在垂直面内上下各倾斜9。,18,（三）推土方案,推土机常用的推土作业方案有拉槽推土法、分段推土法、多刀推土法、并列推土法及下坡推土法等。 1拉槽推土法 拉槽推土法的特点是连续多次在同一处切土推运，借助槽沟的两侧壁作运土时的挡壁，以防止推土过程中土壤散失。拉槽推土法一般只适用于I、II级土壤地区。,L推土机刀片宽度,2多刀推土法 在较宽的取土场内，推土机按分段切土，等作业线上积聚起若干个土堆后，再叠送至填方处。多刀推土法和下坡推土法结合使用，能显著地提高生产率。 3并列推土法 当运土距离较长（50-100m），可采用2-3台推土机并列作业，这样推土量可增加15%-30。并列推土时，各机的速度要一致，两推土刀之间要保持3050厘米的间隔，这就要求司机有较熟练的操作技术。,19,一、 铲运机的用途与分类 铲运机是一种利用装在前后轮轴之间的铲运斗，在行进中顺序进行铲装、运铺和铺卸等作业的机械。可以用来进行铲挖和装载，可以运输，卸土，摊铺土，将土一层一层填铺到填方地点，还可以用来平整土壤和对土壤进行压实。具有高速、长距离、大容量运土能力。 铲运机一般按以下特点来分类。 1按铲斗容量 (1)小容量 5m3以下， (2)中等容量 5-15m3， (2)大容量 15m3。 2按行走方式 (1)拖式：本身没有行走动力，需借助拖拉机等牵引车牵引来进行作业。 (2)自行式：本身具有行走动力-自身的牵引车。 3按行走装置形式 (1)轮式铲运机； (2)履带式铲运机 4按卸土方式 (1)自落卸土式 (2)半强制卸土式 (3)强制卸土式，如图。,第四节 铲运机,20,二、铲运机构成（以CL7型自行式铲运机为例) CL7型自行式铲运机由铲斗车和单轴牵引车两部分组成。 (一)牵引车 铲运机的牵引车有单轴和双轴之分。单轴铲运机自重和斗中土的重量部分通过牵引装置传至牵引车；双轴牵引车不承受铲运机自重和斗中土的重量。 CL7型铲运机的牵引车为低压轮胎单轴牵引车。（二）铲斗车 铲斗车采用液压操纵。由辕架、铲斗、尾架、单轴后轮和液压缸等组成，如图。辕架呈拱形，辕架两端为铰接结构，使铲斗车与牵引车可以相对摆动，以适应在不平地面上的作业。,21,三、作业方式 1铲运机的工作过程 (1)铲装 ： 驶至装土处，挂上低速档，放下铲斗，同时提起斗门；铲斗靠自重或油缸力作用下切入土壤，在牵引力（由牵引车和助铲机产生）作用下铲斗进行充填。,2铲装方法单独铲装法 (2)助铲机 (3)自行式铲运机串联工作推拉工作法3铲运机的适用范围 铲运机的合理运距为1005000m，而自行式铲运机的合理运距为5005000m。运距小于l00m时，采用推土机较经济。,(2) 运输：铲斗充满后，关闭斗门，提起铲斗离开地面，运行至卸土地段。(3)卸土：放下铲土斗，使斗口与地面保持一定距离，打开斗门，边前进边卸土。(4)回程：空载运行至原铲土地段，开始下一个作业循环。,22,第五节 压实机械,压实的目的在于获得最大的表面密实度，以抵抗在其表面行驶物体的动力影响以及水分的侵蚀。 压实机械根据工作原理的不同，可分为碾压（静力式）、夯实（冲击式）和振实（振动式)三大类，如图。 选用压实机械时应考虑以下因素：土壤性质和状态、压实层厚度、施工工作面情况、机械的特性及生产率等。,23,一、碾压机械 (一) 光轮压路机 1用途及分类 光轮压路机的工作装置是由几个用钢板卷成或用铸钢铸成的圆柱形中空(内部可装压实材料)的滚轮组成，如图。它是借助滚轮自重的静压力作用对被压层进行压实工作的，一般用于分层压实。常用于碾压路基、路面、广场和其他各类工程的地基。 光轮压路机按碾压轮和轮轴的数目可分为两轮两轴式、三轮两轴式和三轮三轴式三种类型，如图；按机械自重的大小可分为小型(35t)、轻型(58t)、中型(810t)、重型(1015t)和超重型(15t)五种类型。,24,小型压路机是两轮两轴式，宜用于压实人行道或沥青混泥土路面的修补等养路工程；轻型压路机多是两轮两轴式，宜用于压实轻型沥青混凝土路面和广场等工程；中型压路机有两轮两轴式和三轮两轴式两种，宜用于压实路基、地基及初压铺砌层等工程；重型压路机三轮两轴式和三轮三轴式两种，宜用于压实路基和砾石、碎石及沥青混凝土路面的最终压实；超重型压路机都是三轮三轴式，它宜于路基的最终压实及重型石砌层和路面的压实。,25,(二)羊足碾 羊足碾如图所示，在光轮压路碾的表面上安装了许多凸爪。压实效果和压实深度均较同重量的光轮压路机高(重型羊足脚碾的压实厚度可达3050cm)。很适合对含水量较大且新填的粘性土进行压实，但不能用来压实砂土和工程的表面层。 羊足碾可分拖式和自行式两种类型，常用的羊足碾多为拖式单滚羊足碾。羊脚的形状，如图。,26,(三)轮胎式压路机,轮胎式压路机是一种新型压路机，如图。轮胎式压路机的动力传动系统有的采用机械传动，也有的采用液力机械传动。 轮胎式压路机是一种多轮胎特种车辆，它利用传给轮胎的机身重量进行压实。它能增减配重和改变轮胎充气压力，适应性强。 轮胎式压路机宜于压实基础地基、路基、碎石、混凝土及沥青路面。,27,二、振动式压实机械 振动式压实机械是利用偏心块(或偏心轴)高速旋转时所产生的离心力作用而对材料进行振动压实的。 振动压路机按行驶方法的不同可分为拖式、手扶式和自行式，如图。大、中型振动压路机均采用自行式。按传动形式的不同，振动压路机可分为机械式和机液式两种类型。振动压路机按工作轮形式的不同，可分为全钢轮式和组合轮式两种类型。合轮式振动压路机的前轮为钢轮，后轮为胶轮。,28,三、夯实机械 夯实机械广泛应用于建筑、给排水工程、道路工程施工中。常用的冲击式压实机械有电动蛙式打夯机和内燃打夯机两种类型。电动蛙式打夯机由偏心块、夯头、夯头架、传动系统(包括电动机)等组成，其工作原理是利用旋转的惯性力。 工作时，电动机经两级减速(三角皮带传动)使夯头上的偏心轴旋转。偏心块在旋转时产生离心力，使夯头架的动臂绕销轴摆动，夯头架便带动夯头做上下运动，并对土层进行夯击，如此周期性地工作，从而夯实土，同时实现夯实机的自由前进。,29,正向开挖法,30,侧面开挖法,31,中心开挖法,32,反铲挖掘机沟端开挖法,33,反铲挖掘机沟侧开挖法,34,拉铲作业,（a）沟侧开挖 （b）沟