工程机械和功率平衡

工程机械概述和功率平衡洛阳理工学院2010.10第一章工程机械概述工程机械是我国装备工业的重要组成部分。概括地说，凡土石方施工工程、路面建设与养护、流动式起重装卸作业和各种建筑工程所需的综合性机械化施工工程所必需的机械装备，称为工程机械。它主要用于国防建设工程、交通运输建设，能源工业建设和生产、矿山等原材料工业建设和生产、农林水利建设、工业与民用建筑、城市建设、环境保护等领域。一.工程机械分类①挖掘机械如单斗挖掘机（又可分为履带式挖掘机和轮胎式挖掘机)、多斗挖掘机(又可分为轮斗式挖掘机和链斗式挖掘机)、多斗挖沟机(又可分轮斗式挖沟机和链斗式挖沟机）、滚动挖掘机、铣切挖掘机、隧洞掘进机（包括盾沟机械）等。②铲土运输机械如推土机（又可分为轮胎式推土机和履带式推土机）、铲运机（又可分为履带自行式铲运机、轮胎自行式铲运机和拖式铲运机）、装载机（又可分为轮胎式装载机和履带式装载机、平地机（又可分为自行式平地机和拖式平地机)、运输车(又可分为单轴运输车和双轴牵引运输车）、平板车和自卸汽车等。③起重机械如塔式起重机、自行式起重机、桅杆起重机、抓斗起重机等。④压实机械如轮胎压路机、光面轮压路机、单足式压路机、振动压路机、夯实机、捣固机等。⑤桩工机械如钻孔机、柴油打桩机、振动打桩机、压桩机等。⑥钢筋混凝土机械如混凝土搅拌机、混凝土搅拌站、混凝土搅拌楼、混凝土输送泵、混凝土搅拌输送车、混凝土喷射机、混凝土振动器、钢筋加工机械等。⑦路面机械如平整机、道碴清筛机等。⑧凿岩机械如凿岩台车、风动凿岩机、电动凿岩机、内燃凿岩机和潜孔凿岩机等。⑨其他工程机械如架桥机、气动工具(风动工具)等。二.中国工程机械行业发展简况

2011国内挖掘机市场品牌占有率2007-2009三一重工挖掘机销售情况三.工程机械发展前景预测

1.在国家西部大开发战略的引导下，西部经济建设将掀起高潮，这是工程机械的新市常需要注意的是，在西部高原及沙漠地区，其独特的自然条件要求使用高原型工程机械。

2.为了保护生态环境，全国七大水系河道的清淤，几大湖泊的退田还湖，几万公里堤坝的加固，需要较多的通用工程机械和一些特殊的工程机械（如长臂挖掘机、清淤船等）。另外，抢险抗灾用的特殊工程机械（如高通过性微型挖掘机、危岩挖掘机等）的需求也日益增多。3.随着农业结构的调整，农村需要小型、简单、实用、价廉的农用工程机械来从事农业基础设施建设和农业产业化生产。4.小城镇建设，园林绿化及维护，林业开发，港口、铁路、机尝高速公路的维护，工厂生产等建设或非建设行业，也日益广泛使用通用或专用工程机械。五、工程机械是国际贸易中的主要机械产品之一，年贸易额约350亿美元。其中美国和日本占世界市场份额的50%以上。我国工程机械的总体水平与发达国家相比，落后10～15年，但也有少量产品接近国际水平，且因价格低廉而受发展中国家欢迎。一些节省劳动力、提高劳动生产率、降低作业成本的产品（如叉车、小型搬运车等）也受欧美市场欢迎。我国工程机械产品年出口额仅为2.5亿～3亿美元，所以出口潜力很大。

结论：

通过以上分析可以看出，工程机械具有广阔的国内外市场前景。

全液压全回转挖掘机

液压挖掘机主要由发动机、液压系统、工作装置、行走装置和电气控制等部分组成。液压系统由液压泵、控制阀、液压缸、液压马达、管路、油箱等组成。电气控制系统包括监控盘、发动机控制系统、泵控制系统、各类传感器、电磁阀等。1、小松（KOMATSU）

小松（KOMATSU）是著名的工程机械制造商，株式会社小松制作所成立于1921年，至今已有80年的历史，在工程机械领域有着先进的生产经验。于2001年2月在上海市注册小松(中国)投资有限公司，注册资金3457万美元。小松优点:在于它的液压系统，液压系统是小松自主研发，在世界上有200多项专利技术。相比其它品牌，小松的液压系统及发动机都是自主研发的，故障率相对较低，保养费用在同类产品中在中等价格。小松缺点：行走部分很一般

2、日立（HITACHI）

日立（HITACHI）日立建机株式会社于1970年10月1日在日本东京成立，现今日立建机集团是全球最大的建筑机械、运输机械及其他机械设备的制造、销售和服务综合性的公司之一。日立建机(中国)有限公司成立于1995年3月27日，坐落在安徽省合肥市经济技术开发区。公司主营挖掘机及其它建设机械的制造、销售、服务、配件供应。日立优点：机械匹配性一般，液压系统一般，动作灵活，一般耐用，保值一般，使用成本一般，油耗一般，力量中上，价格比小松便宜3-5万左右。

日立缺点：不耐用、两三年后问题较多，主要是水温高还是液压系统，现20号机都换四缺发动机，而已是加大缺劲缩小排量的，不太敢用。

3、卡特彼勒（CAT）

卡特彼勒（CAT）美国卡特彼勒公司成立于1925年，是世界上最大的工程机械和矿山设备生产厂家、燃气发动机和工业用燃气轮机生产厂家之一，也是世界上最大的柴油机厂家之一。卡特彼勒（中国）投资有限公司于1996年在北京成立。今天，卡特彼勒在中国投资建立了11家生产企业，制造液压挖掘机、压实机、柴油发动机、履带行走装置、铸件、动力平地机、履带式推土机、轮式装载机、再造的工程机械零部件以及电力发电机组。卡特特点：机械匹配性好，液压系统超牛，动作一般，耐用，保值，使用成本一般，力量第一，价格市场第一。

卡特缺点：油耗较大4、沃尔沃（VOLVO）

沃尔沃（VOLVO）瑞典沃尔沃集团成立于1924年，沃尔沃建筑设备公司是沃尔沃集团成员之一，是全球知名的建筑设备制造商。主要生产不同型号的挖掘机，轮式装载机，自行式平地机，铰接式卡车等产品。沃尔沃建筑设备（中国）有限公司于2002年3月成立，总部设在上海。沃尔沃特点：机械匹配性一般，液压系统中下（韩国液压），动作慢，一般耐用，保值中下，使用成本一般，油耗低，力量中上，价格市场排第二、第三。

沃尔沃缺点：韩国配件很多（很多人被忽悠以为是瑞典的），使用两三年后，维修费用高，关键是配件很贵。

5、大宇（DAEWOO）

大宇（DAEWOO）韩国大宇集团1967年由金宇中创建，其产品一直以来代表着韩国机械工业的发展水平，在柴油发动机、挖掘机、车辆、自动机床、机器人等领域创造了公认的成就。1994年10月1日在中国烟台成立大宇重工业烟台有限公司，主要生产挖掘机、叉车及机床等重工业产品。大宇公司于2005年被斗山公司收购51%的股份。6、现代（HYUNDAI）

现代（HYUNDAI）韩国现代重工业株式会社是韩国现代集团的主要公司，现代重工是于1972年在朝鲜半岛东南端的蔚山市成立。涉及汽车,工程机械,叉车等多个工业领域。于2002年9月1日在北京成立北京现代京城公司，北京现代业正逐步成为国内最大的叉车、挖掘机制造供应商之一。7、神钢（KOBELCO）

神钢（KOBELCO）株式会社神户制钢所成立与1905年，神钢建机株式会社1999年10月从世界500强企业之一的神户制钢独立，成为日本神户制钢所的子公司，专门制造和销售挖掘机和起重机等工程机械。

2003年8月在中国成都成立成都神钢工程机械（集团）有限公司。旗下包括成都神钢建设机械有限公司（生产液压挖掘机）和四川成都成工工程机械株式公司（生产轮式装载机等设备）。成都神钢工程机械（集团）有限公司主要销售KOBELCO牌液压挖掘机，成工牌轮式装载机及其他工程机械。神钢特点：这个品牌谁买谁回悔，现在连发动机都用国产的了，还不如买个柳工，柳工发动机还是进口康明斯。

第二章路基机械施工第一节路基机械概述一、土石方机械的用途与特点土石方机械包括推土机、装载机、挖掘机、铲运机、平地机、压路机械等在公路、铁路路基工程中，它们担负着土石方的铲装、填挖、运输、整平等作业，它具有施工速度快、作业质量高、生产效率高等优点。土石方机械的作业对象是各种土、砂、石等物料，在进行施工作业时，机械承受负荷重，外载变化波动大，工作场地条件差，环境比较恶劣。因此，要求土石方机械具有良好的低速作业性，足够的牵引力，整机的高可靠性和较高的作业生产能力。

二、土石方机械的现状我国从50年代和60年代开始生产推土机、装载机、挖掘机等土石方机械，现在大部分产品的技术性能已经能达到国际80年代的水平。我国在挖掘机、装载机上技术比较成熟，生产厂家多，种类齐全，铲运机、平地机相对比较弱，技术水平不是很高。国外土石方机械发展较早，已有100年的历史，厂家有美国、日本等，他们在机械上广泛应用新结构、新技术，电子、液压、计算机、故障监控系统、无线遥控等技术。在提高机械的安全性、舒适性和可靠性作了很大的改进。第二节推土机一、用途及工作对象推土机是以工业拖拉机或专用牵引车为主机，前端装有推土装置，依靠主机的顶推力，对土石方或散状物料进行切削或搬运的铲土运输机械它主要承担如下作业：

1、切削、推运—一般运距范围20—100米，可铲运土与松散物料，还能整修场地、路基、排除矿碴等

2、开挖、堆积—开挖基槽、河床、堆积沙丘、粮山、填筑路堤、水坝

3、回填、平整—回填基坑、沟壕、平整道路、广场

4、疏松、压实—疏松荒地、压实地面、压实房基与各类场地

5、其它用途—清除路障、积雪、铲除树根或作助铲用。对象—各级土、砂石料及风化岩石等

二、分类

1、按行走机构分为履带式和轮胎式两种

2、按工作装置分为固定式和回转式两种。

3、按操纵方式分为钢绳式和液压式两种。目前钢绳式已被淘汰。

4、按传动方式分为机械传动、液力机械传动、全液压传动和电传动四种。机械传动具有传动效率高、结构简单、传动可靠，但牵引性能不如其它传动；液力机械传动能随推土机阻力变化，自动调节牵引力和速度，生产率高，并能起过载保护作用；全液压传动是由液压马达驱动，动力直接传递到行走机构，牵引性能好，能原地转向等，但效率较低、价格昂贵，应用尚不太广泛；电传动目前在大功率轮胎式推土机上应用。

三、推土机的使用范围

1、合理的运距小于100米，合理运距50-60米，经济运距

2、能适应的土壤

Ⅰ级土壤中效率高，Ⅱ次之；也可在翻松后的Ⅲ及软岩中施工

Ⅰ级土壤用铁锹挖，脚蹬以下到底的松散土层

Ⅱ级土壤部分用镐刨松，再用铁锹，以脚蹬需连铲数次才能挖动

Ⅲ级土壤必须用镐先整个刨松才能用锹挖

Ⅳ（软岩）部分用撬棍或十字镐及大锤开挖，部分用爆破法开挖

3、填挖条件横向填筑路堤的高度和开挖路堑深度一般不超过2米，纵向施工不限

4、坡度条件推土时，纵向上坡不超过25°，纵向下坡不超过30°横向坡度不超过25°。四、推土机的基本作业推土机的基本作业是铲土、运送、卸土和空回四个过程。提高推土机作业效率的原则是：铲土时应以最短时间、最短距离铲满土；运送时应尽量减少土壤漏损，使较多的土运送到卸土点；卸土时应根据施工条件采取不同的卸土方法，以达到施工技术要求和施工安全；空会时应以较快的速度驶回铲土处。1、推土机的铲土作业推土机铲土的深度，视土壤的类别而不同，一般Ⅰ级土壤铲土深度在20cm,铲刀的铲土角可以陡一些，约60—65度。在Ⅲ级土壤中铲土深度在10—15cm，其铲土角可用52—57度；至于在Ⅳ级以上的粘性土壤中铲土深度应在0—15cm范围内变动，铲土角调至45度。

2、基本作业方法（1）波浪式铲土法（2）多刀送土法在取土场较长而土壤较硬的情况下施工时用（3）槽式推土法减少运土损失（4）并列推土法减少运土损失

（5）下坡推土法利用下坡时推土机产生的重力作用，加速铲土过程和增大送土量以提高效率，坡度一般不超过20度。五、推土机施工作业

1、填筑路堤直接填筑（1）横向填筑平原地区推土机在路堤的两侧或一侧取土坑取土填筑。一侧取土时，推土机的推土方法主要有斜层填筑法和堆填法两种。斜层填筑法：对于一~二级土壤常采用。堆填法：由于非粘性土受到机械振动时比较容易压实，一般采用堆填法筑路堤。（2）纵向填筑丘岭和山区多用于移挖作填工程（3）联合填筑在地形允许的情况下，有时还可以采用横向和纵向联合作业。即将路堤沿线每60~80m分成若干段，在每一段的中部设置一个横向送土道，采用横向填筑法，将土壤由通道送到路堤上，再由推土机纵向推送散土，分层填筑，分层压实2、开挖路堑（1）平地上两侧弃土，横向开挖路堑，深度在2米以内为宜，以路堑中心线为齐向两侧推土，开挖深度超过2米后，用其它机械配合施工。（2）纵向开挖山坡路堑开挖傍山半路堑一般多用斜铲推土机沿线路中心线，逐渐由上而下，分段分层将土壤送到坡下填筑。开挖深路堑挖到路堑深度的一半时，再用另外几台推土机横向推削路堑边坡。

六、推土机生产能力计算

1、工程机械数量的确定计算机械需求量的公式为：式中：N—机械台数

Q—工程数量

Pb—机械生产率

T—工作时间

H—台班数

机械台班费用定额是指在一个台班中，为使机械正常运转需要支出和分摊的折旧、维修、安装拆卸、辅助设施以及人工、动力燃料、养路费、车船使用税等各项费用消耗的标准，即确定机械台班单价的定额。

机械台班费用的组成由不变费用和可变费用两大部分组成

1、不变费用根据主管部门的规定和机械年工作台班制度确定的，它不管机械是否开动以及施工地点和条件的变化，都要支出，是一种比较固定的经常性费用，应按全年的费用分摊到每一台班中去。

包括：机械的折旧费、大修理费、经常修理费、安装拆卸及辅助设施费

2、可变费用是以每台班实物消耗指标的形式表示的，即机械开动或运转时才会发生的费用，在使用时随工程所在地的人工、动力燃料、养路费及车船使用税的标准不同而不同，应根据有关的文件或规定计算确定。

包括：人工费、动力燃料费、养路费及车船使用税

2、施工机械生产率计算

(1)定额法生产定额一般是由国家和部门或企业所颁布，它是按施工机械种类在某个时期的平均先进值制定的，此数值是个保守数据，以此为依据计算得出的机械需求量偏大。（2）计算法施工机械有理论生产率和实际生产率两种。生产率通常以一小时或八小时完成的工作量来计算。理论生产率

式中：—小时生产率（m3/h）

Q—机械容量

F—机械每小时的循环次数

—完成一次土方量的循环时间

实际生产率是根据实际的施工条件和使用情况以各种系数对理论生产率进行修正而得出的式中：—土的松胀系数

—装满系数

—运转系数

—施工条件系数对于推土机而言，斗容量一般按刀片前堆积成三角形棱柱的土进行计算式中—土的自然坡度角令则

或推土机的斗容量也可用如下经验公式估算推土机的作业情况比较简单，合并为一个作业效率系数E，因此，推土机实际生产率的公式为：

式中：—漏损系数

3、提高推土机生产率的措施三方面（1）提高机械性能提高发动机功率，提供较大的顶推力，以便加大推土板尺寸，增加每次推土量。

改善牵引性能，以便提供更大的附着力轮胎式推土机采用低压宽基轮胎，以提高附着牵引力，又能发挥其空车快速行驶的特点。履带式推土机采用两台并联或串联（2）改变土壤性能装设频爆排土装置利用气垫作用的推土机（3）改进工艺和组织水平采用下坡推土法、并排推土法等改善组织管理缩短工作循环时间，增加工作内时间利用率第三节铲运机一、用途及工作对象它是主要用于大规模的土方工程中，如公路、铁路、农田水利、机场和港口等工程的一种土方施工机械。铲运机是一种一机多功能的机械，它能独立完成铲、装、运、卸等工序，还兼有一定的压实和平地的性能，具有较高的技术经济指标。二、分类铲运机主要根据斗容量、装卸方式、行走机构、动力传递及操纵系统等进行分类

1、按行走方式分为：拖式和自行式

2、按卸土方式分为：强制式、半强制式、自由式

3、按操纵方式分为：液压操纵、钢丝绳操纵

4、按装载方式分为：普通式、链板式三、编号

四、适用条件铲运机的应用主要取决于运距、地形和土质条件

1、运距铲运机的经济运距主要与类型有关，一般来说与斗容量的大小成正比。小斗容量的（6立方米以下）铲运机最短运距应不小于100米，最长不超过350米，其经济运距为200~300米；大斗容量（10~30立方米）的自行式铲运机最小运距不小于800米，最大运距可达1500米以上。

2、土壤在ⅠⅡ级土壤中施工效率较高，在ⅢⅣ级土壤中施工要事先翻松。并且铲运机最适宜在湿度较小、含水量在25%以下的松散砂土和黏土中施工，而不适宜在干燥的粉砂土和潮湿的粘性土中作业，更不适宜在地下水位高的潮湿地区和沼泽地带以及岩石类地区作业。

3、地形

尽可能地利用地形下坡铲装和运送土壤以提高生产率，它与推土机不同的是：推土机下坡推土只要在允许范围内，坡度越大，效率越高，而铲运机一般铲装时的下坡角在0—15范围内，但在7—8时效率最高五、铲运机的铲土方法

1、一般铲土法比较松散的土壤中（ⅠⅡ）最大深度不大于30cm2、波浪式铲土法比较硬的土壤充分利用发动机的功率，改善装土条件，提高工作效率

3、跨铲铲土法比较坚硬的，并且场地相对比较大的

4、下坡铲土法

5、顶推助铲法坚硬的土壤或在冻深20cm以内的土壤及松散的干砂中，必须具有一定的工作量和工作面。

每台推土机可助铲的铲运机台数可按如下公式计算式中：N—每台推土机能助铲的铲运机台数

Cx—无助铲时铲运机作业循环时间

C1—无助铲时每次铲土所需时间

C2—有助铲时每次铲土所需时间

C3—推土机每次助铲换位的行驶时间

六、铲运机施工时的运行路线选择路线主要考虑：提高机械施工效率、利用有利地形、减少机械磨损以及修筑便道工作量小等1、椭圆形运行路线在线外100—500米远取土，比较容易布置，顺逆运行方向可以随时改变，运行干扰也容易避让。

2、8字形运行路线广泛应用于大型施工场地

3、“之”字形运行路线这种运行线路适用于较长的地段施工，并宜于机群作业

4、穿梭形和螺旋形运行路线两种运行路线可使铲运机的全程和空载距离缩短，在一次循环中可以两次铲卸作业，施工组织简单。七、施工作业方法对于组织铲运机施工的主要问题是根据工点的具体条件确定铲运机的行走路线和施工顺序。

1、填筑路堤利用铲运机进行路堤施工时，其取土距离应在路堤100米外，填筑高度在2米以上。

铲运机填筑路堤时，按其卸土方向不同，分为纵向和横向填筑两种。纵向填筑的程序：首先检查桩号，基底处理，然后按照选定的运行路线进行施工。填筑时应从两侧向中间分层填筑横向填筑时采取的运行路线为螺旋形。

2、开挖路堑应分层，每层10—15cm，由两侧向中间开挖。横向弃土开挖堑顶有显著横坡，而上游一侧须设置弃土堆，阻挡地面水流入路堑；路堑纵向运土距离太长，严重影响工效；不需要利用土方或利用不完时；长路堑由于施工条件的限制，机械只承担一段，而两侧又无法出土时采用横向开挖。纵向移挖作填当路堑须向堑口外相接的路堤处作填方

八、铲运机生产率计算铲运机一个工作循环时间由铲土、运土、卸土、空回以及换挡、转向等时间组成。提高铲运机生产率措施有：

1对于Ⅲ级以上的土壤或冻土，应先用松土器预松，

2应清除铲土地段的数根、数桩、灌木林和孤石等

3应尽可能缩短运距，减少转弯次数，并尽量采用空车转弯和上坡

4尽可能采用高速档，保证运土道路良好

5应尽量作到下坡铲土。第四节装载机一、用途及工作对象装载机是一种广泛用于公路、铁路、矿山、建筑、水电、港口等工程的土石方施工机械，它主要用来铲、装、卸、运土与砂石一类散状物料也可对岩石、硬土进行轻度铲掘作业，如果换不同工作装置，还可以扩大其使用范围，完成推土、起重、装卸其它物料的工作。在公路、铁路中，它主要用于路基工程的填挖、沥青和水泥混凝土料场的集料、装料等作业。它的作业对象主要是：各种土壤、砂石料、灰料及其它筑路用散状物料等。二、分类装载机主要根据发动机功率、装卸方式、行走机构、动力传递等进行分类

1、按行走方式分为：轮胎和履带式

2、按装载方式分为：前卸式、回转式、后卸式

3、按传动方式分为：机械、液力机械、液压、电传动

4、按发电机功率分为：小(74kw)、中(74-147)、大(147-515)、特大(515kw)

三、装载机的循环作业和铲装方法装载机的循环作业包括装、陨、卸、回四个过程，其基本作业如下：

1、对松散物料的铲装作业

2、铲装停机面以下物料作业3、铲装土丘作业铲装土丘时，可采用分层铲装或分段铲装。

四、装载机施工作业在填筑路基等施工中，装载机一般与自卸汽车配合完成，装载机的转移卸料与车辆位置配合的好坏对装载机生产率影响较大。施工组织原则是根据料场的大小和料堆的情况尽可能作到来回行驶距离短，转弯次数少。最常用的施工作业方式有：“V”形和“穿梭”形。

五、生产率计算装载机与推土机的生产率计算公式相近，但其q是以堆装为准来定装满系数，作业效率系数E随作业条件是否有利和机械保养是否良好而异。例有一台CAT966D装载机用V形法与769C倾卸车配合施工，铲装石灰石，求其生产率和配合的倾卸车台数。已知装载机的斗容量为3.5m3，倾卸车的载重量为31.8t，容量为23.5m3。第五节挖掘机一、用途及工作对象挖掘机是一种广泛用于工业与民用建筑、交通运输、水利水电工程、农田改造、矿山采掘等行业作业机械，在工程中大约60%的土石方量都是由挖掘机来完成的。它主要完成以下工作：

1开挖建筑物或厂房基础

2挖掘土料，剥离覆盖层

3采石场、隧道内、地下厂房和堆料场中的装载作业

4开挖沟渠、运河和疏浚水道

5更换工作装置后可进行浇注、起重、安装、打桩、夯土等作业

二、分类

1、按用途分：通用型和专用型。

2、按工作装置可分为：正铲、反铲、抓斗、装载以及起重等

3、按行走装置可分为：履带式、轮胎式、汽车式、悬挂式等。

4、按回转的角度可分为：全回转和半回转。

5、按主要机构是否全部采用液压传动分为：全液压式和半液压式。

在工程施工中我们常见的是单斗挖掘机，对于单斗液压挖掘机现在比较多挖掘机最重要的三个参数：

整车重量（质量）发动机功率铲斗斗容。

三、使用范围

挖掘机是土方工程施工的主要机械，它的特点是效率高、产量大、但机动性差。因此选用大型挖掘机施工时要考虑地形条件、工程量的大小以及运输条件等。在公路、铁路工程施工中，遇到开挖量大的路堑和填筑高路堤等工程时，选用挖掘机与自卸车配合施工比较合理。1、最小工作量和最低工作面高度2土壤可用于工作物为Ⅰ—Ⅳ级土壤和松动后的Ⅴ级以上土壤和物料可用于装载和开挖爆破后的石方以及不大于斗容的石快3、机械传动的正铲挖掘机，其只能挖掘停机面以上的物料，而机械反铲挖掘机只能挖掘停机面以下的物料。液压传动的挖掘机没有限制。四、挖掘机基本作业

挖掘机类型不同，其基本作业也不相同

1、正铲挖掘机的基本作业（1）侧向开挖：即车辆运行路线位于挖掘机开挖路线的侧面。这种卸土方法，挖掘机的卸土平均回转角度小于90度，而且车辆可以直线进出，不需调头和倒驶，缩短了循环时间，工作效率高。

（2）正向开挖：即倾卸车停在挖掘机后方，其特点是，挖掘机在前方挖土，然后回转至卸土处。这种施工方法开挖面较宽，但由于铲斗转角大于90度，使循环时间增加。而且由于车辆不能直接开进挖掘道，而要调头和倒驶，增加了施工现场的拥挤，工作效率较低，这种方法只适宜于挖掘进口处。

2、反铲挖掘机的基本作业（1）沟端开挖法：即挖掘机从沟的一端开始，沿沟中线倒退开挖，倾卸车停在沟侧，铲斗回转40~45度左右即可卸料。如果挖的沟宽为机子最大回转半径的两倍时，倾卸车只能停在挖掘机的侧面，铲斗要回转90度，方可卸料。如果挖掘的沟很宽时，可以分段进行，当开挖到尽头时，可调头开挖相邻一段。采用这种施工方法，每段的挖掘宽度不宜过大，以车辆能在沟侧行驶为原则，这样可减少循环时间，提高工效。（2）沟侧开挖法：即倾卸车停在沟端，挖掘机停在沟侧，铲斗只需回转小90度即可卸料。由于此法循环时间短，效率较高。

五、挖掘机施工作业（一）开挖路堑如果路堑不深，挖掘机一次行程就可以把路堑挖通。如果路堑较深，不能一次挖通时，可采用分层开挖法，或者分层分块开挖法。分层分块的原则是：挖掘机的行程次数要少；路基所留的土角要少。分层开挖的每一层高度都可以取到最大挖高度。分块时停车面与停机面之间的高度应保证铲斗的最大卸土高度能顺利装车。分层分块的特点是：倾卸车总可以停在挖掘机的侧面装车，挖掘机回转角度小，效率高。（二）填筑路堤

1、在卸土处要配备推土机进行分层摊平、压实；

2、挖掘机工作面及动力道路应经常加以维护，并保证排水畅通；

3、为避免相互干扰，卸土、摊平、压实等几项作业应分段或分片流水作业；

4、每层卸土的厚度一般不超过30厘米，为便于压实，倾卸车要有次序地卸土，使路堤在全宽上得到均匀压实六、生产率计算

单斗挖掘机的生产率也取决于铲斗的容量、工作速度以及挖土的性质。挖掘机挖土时，要合理确定汽车的容量和台数。提高挖掘机的生产率措施

1、施工组织设计与挖掘机相配合的车辆要尽量达到挖掘机的生产能力要求行驶路线事先定好

2、施工技术操作驾驶员操作熟练

3、挖掘机的技术状况第六节压实机械的选择与使用压实是土方工程的最后一道工序，如道路路基和建筑物的基础等，填土的压实质量决定着建筑物基础质量的好坏，过去采用人工夯实，工作量很大，目前，大都采用压实机械施工，即保证土方基础的强度和稳定，又节约劳动力，降低了成本。一、压实机械的选择合理选择压实机械首先要了解土方填压工程的条件和要求，如土壤性质、填压土层厚度、要求的密实度等，选择合适的机型，再进行经济性比较，确定最合适的机型。（一）压实机械的种类及特点土壤的压实机械很多，有依靠滚筒和轮子进行压实的滚压式机械；有利用重物下落进行压实的冲击式机械；有利用重物振动引起土壤中固体粒子相互位移达到密实的振动式机械。各类机械按工作移动方式又可分为自行式和拖式；按容量大小又可分为大、中、小型或重、中、轻型；按动力种类又可分为内燃和电动等。1、滚压式压实机械：是利用机械滚轮的滚压重力作用，使被压土壤得到一定程度的永久性变形，以达到所需的密实度。这类机械主要有羊足辗、轮胎压路机、光面压路机以及其它拖式路滚等。（1）羊足辗：最适于粘性和半粘性土壤的辗压。但羊足辗对砂质土壤的效果不好，许多国家在辗筒上加振动器，压实效果可以得到改善。（2）光轮压路机：又叫平滚压路机，这是传统的静力作用自行式压路机。主要用于辗压路面和压实路基。在建筑施工中，路面或场地表面的压实多采用中型或轻型压路机；而路基土方、路面基础层、碎石路面和沥青混凝土路面的压实工作等，则采用重型压路机。

（3）轮胎式压路机：轮胎式压路机在土方压实工程中应用比较广泛，既作为基础压实，又可作为路面压实；既适应于砂质土壤的压实，又适用于粘性土壤的压实；特别是沥青路面的压实，更为合适。轮胎压路机与光面压路机比较，有以下优点A在高低不平的土层面压实时，能使整个作业地段均匀压实B压实时有揉压作用，即有垂直压力，又有水平压力，使土壤颗粒在各个方向上都能位移，从而提高压实质量，这对于含有碎石或卵石的土壤更为有效；C轮胎压实土壤是呈椭圆形接触，压实深度大，施工进度快；又由于轮胎变形的关系，压实时间长，特别适用于对粘性土壤的压实。D轮胎压路机可以改变两个使用性能参数，即增减配重改变每个轮胎的负荷和增减轮胎内压改变接触压力，从而可适应不同土壤和不同土层厚度的压实性能，其压实费用也比羊足辗低。轮胎式压路机有拖式和自行式两种。2、振动式压路机：是目前比较高效、经济的压实机械，其生产率高，压实效果好，能压实多种性质的土壤，在大型的土石方填筑工程中，配合大容量、高功能的挖装和运输机械施工，施工进度快，成本低，应用较广。振动式压路机可分为自行式和牵引式两种，自行式的机型较小（机重0.66~10t），行驶速度快，机动灵活，适用于狭小场地（如道路建筑）的压实；牵引式的机型较大（机重5~15t），由拖拉机牵引，压实厚度大，生产率高，一般多用于大型的水工建筑。振动压路机型号的意义是：第一个字母“Y”表示“压路机”；第二个字母“Z”表示“振动式”；第三个字母“T”表示“拖式”，“S”表示“手扶式”，“Z”表示“组合式”，“J”表示“铰接式”；第四、五个数字表示压路机结构重量（单位为t）3、冲击式夯实机械：是借夯体下落的动能来压实土壤的机械，可以压实多种性质的土壤。夯实机械分大型夯和小型夯大型夯一般由挖掘机改装而成，夯体重2~3.5t，夯土层较厚，夯实工作面较小，与其它压实机械比较，很不合算，只在特殊情况下采用。但大型夯改为强力夯，采用8~10t的重锤从6米以上高度自由落下，进行强力夯实，却是加固地基的简单、高效的一种新方法。小型夯类型很多，主要有内燃式、电动式和气动式三种，一般用于零星土方压实以及辗压机械不能压到的边角或接头地方。国产常用小型打夯机有内燃式和蛙式两种。内燃打夯机特点是：构造简单，操作方便，机动性能好，适用于无电源的施工场地，特别是移动频繁的施工场所。蛙式打夯机是我国独创的夯击机具，以电动机为动力，借偏心块产生的离心力夯击土壤。适用于有电源的施工场所，房建墙基，室内地面回填，以及沟槽回填等压实作业。

（二）合理机型的选择根据工程条件，选择合理的压实机械类型，其选择要点如下：

1、按工程量大小选择填筑土方工程量或施工场地较大时，应选择中型或大型的滚压式机械，当土方量较小或施工场地较窄时，应选用冲击式夯实机械。2、按填土层厚度选择3、按土壤性质选择4、考虑其它因素5、路面压实机械的选择路面压实机械的选择，主要根据路面所用材料和路面质量要求而定。（1）按填筑材料选择：（2）按路面要求选择：

二、压实机械的使用使用压实机械，要正确选择机械使用参数和机械使用方法。（一）压实机械使用参数的选择压实机械在施工前，必须根据机械及土壤条件确定压土层厚度，机械滚压次数和行驶速度，以保证土方压实质量和生产率。

1、填筑土壤的最佳含水量

2、压实机械行程的次数压实机械在同一地方行程的次数，必须根据土壤含水量和土层厚度确定

4、压实机的行驶速度根据使用经验，一般行驶速度应控制在时速3~4公里以下，对于拖拉机牵引的压实机械，行驶速度不应超过2档速度。如果行驶速度太高，压实效果显著下降。在压实过程中，应先轻后重，先慢后快，，配重可加上，速度可快些，以提高压实生产率；最后两遍的速度则应放慢此，以保证表面质量。5、振动辗压实参数振动辗的振动力大小决定于振动频率和振幅。在辗压非粘性土壤过程中，如果辗筒始终与土层接触，即与土壤发生共振时，其压实效果好，一般土壤的自振频率在1500~2500次/分钟，因此，振动辗的频率也应选择在1500~2500次/分钟之间。

（二）压实机械的施工方法

1、平整填土：压路机在压实之前，必须使用平整机械（如推土机）对填土进行平整。土壤均匀平整是提高压实生产效率和保证压实质量的前提。在平整过程中，必须注意土层厚度，并要求接近最优厚度，还必须注意表层平整，为机械压实创造有利条件。

2、辗压方向：压实机械的辗压方向以纵向为好，不但可以提高生产率，还将降低动力消耗和司机劳动强度。据测试，压实机械转弯一次要多耗15秒钟。

3、作业顺序对大面积的压实，可采用大环形路线运行，由边缘压向中央；也可采用小环形路线运行，从一边逐渐压向另一边，最后在中央或另一边增加辗压那些主轮未压到的地方。对于路堤的压实，除采用环形路线由边缘逐渐压向填方中线外，如果选用自行机械，还可以采用前进—后退的穿梭压实方法。

4、施工程序采用多种机械联合施工作业时，施工方法和施工程序是机械施工的关键。当采用挖装、运输、平整和压实机械联合填筑施工时，一般应以有利于运输生产为主。因此填筑现场最好采用分段流水作业法，以保证有条不紊地施工。分段流水作业法有纵向施工程序和横向施工程序两种：

（1）纵向施工程序：纵向施工适用于作业面宽广的重点土方工程，由于投入施工的各种机械较多，容易发生相互干扰，因此，应把作业面按纵向分成若干片，然后按作业程序如卸土、平整、压实进行。纵向施工程序的施工组织比较复杂，但机械有效作业时间比较长（转弯次数少）机械运行的经济效益比较高，如果地形和场地允许，应尽量采用。（2）横向施工程序：横向施工的适用范围较广，当作业场地狭小，不利于纵向分片施工时，可以采用这种作业法。横向施工程序比较简单，只把作业面分为几段，并按作业程序向前施工。5、冬季压实法冬季压实除选择合适的土壤和较重型的压实机械外，土层厚度应适当减小，辗压次数应适当增加。如冻土和非冻土混合填筑时，应将冻土打碎，分层填筑和压实。预留不沉落度应比夏季增加30%~50%。6、碎石路面的辗压方法辗压方法如下：第一，初辗时，使用轻型机械，辗压撒布石料，一直压至碎石相互紧靠不能移动即可；第二，洒水辗压，应用洒水车洒水，以降低石料间摩擦阻力，提高粘结性，洒水辗压应采用较重或加配重机械，辗压速度不宜过高（时速1.5~2以下）；辗压次数一般要25次以上，第三，撒碴屑辗压，撒布石碴和石屑，厚度为1.5~2厘米，并用路刷扫入缝隙，然后用重型机械（10~15吨）辗压，7、沥青混凝土路面的辗压方法有先重后轻和先轻后重两种，先轻后重的方法是，先用5~6吨的压路机辗压5~6次，然后用7~8吨和10~15吨的压路机辗压15~20次，此法可使混合料成分合理分配，并在温度较高、塑性较大的状态下压实。如纵向起伏不平，可采用三轮三轴压路机进行纠正。

三、提高压实机械使用效益的措施（一）提高生产率的措施提高压实机械生产率必须做好施工前的一切准备工作，保证机况良好，土壤含水量为最佳含水量，土层厚度为最优厚度，运行路线最好是纵向行驶，运行速度应合理，驾驶运作应熟练，尽量提高时间利用率。此外，还可以采取以下措施：

1、拖带压路滚组对拖式压路机来说，应根据机械动力情况，拖带2~3个压路滚，以充分利用动力，减小机械在同一地点的行驶次数。

2、合理控制重压量压路机每两行程应有一定的重压量，一般重压量应控制在0.2米左右，三轮光面压路机的重压宽度则为后轮宽度的1/3~1/2，过小会影响质量，过大会影响生产率，因此，驾驶路线应准确，与上行程的搭接不要太大。3、经常测试压实度在施工过程中，要经济测试实际达到的密实度，了解是否达到要求，如果达到设计要求，即可停止，过度的压实是徒劳的。总的要求是：在保证压实质量的前提下，尽量减小机械压实次数。（二）降低使用费的措施降低压实机械使用费的办法与其它土方机械基本相同。由于压实机械的停机费用和大修费用比较高，因此，应做好施工组织调度；在使用过程中，应加强保养，精心维护，延长机械使用寿命；燃油的消耗费用也较高，每时每刻都应记住节油内容、节油方法和节油措施。此外，对无密实度要求或自然沉陷的填筑土方，采用直接填筑即可，毋须费压实费用。第七节路基施工机械的选型与机群的配套一、路基施工机械的选型与机群的配套原则

1、施工机械选型的一般原则合理选择施工机械的依据是：工程量、施工进度计划、施工质量、施工条件、现有机械的技术状况和新机械的供应情况等。选择机械时应注意（1）机械应适合作业的性质（2）机械应技术先进（3）机械应具有较好的经济指标（4）应进行通用与专用的机械比较（5）同类机械大型与小型的选择（6）选择新购机械还是维修旧机械2、路基土方工程机械的选择生产率高而成本低3、路基土方工程机群的配套原则（1）尽量减少组合的机械数（2）整个作业线上使用机械组合作业时，组合中的各种机械作业能力应平衡（3）在组合机械化施工时，要注意分成几个系列的机械组合同时并列施工。（4）有若干个组合时，力求选用的机型统一，以便于维修管理（5）机械化施工中通常按照施工方法选择配套（6）路基填方、弃方的移动距离，通常是选定施工机械的依据之一。

二、机群配套定量分析—施工作业仿真技术在机械化施工中，如何正确确定机械使用参数使施工系统获得最大的生产率；在保证施工质量的前提下，如何有效地控制和缩短工期并最大限度地减少施工费用，如果完全依据经验或只进行定性分析，很难获得满意的结果。运用仿真技术能对上述问题进行定量研究分析。六个基本元素构成，根据施工作业过程及施工工艺，绘制循环作业网络图。按照仿真图，用离散系统仿真技术编制仿真程序例一路基施工，其施工工艺为土方开挖装运铺卸平整稳压压实分层碾压。第三章工程机械功率平衡发动机和液压系统的功率平衡发动机正常工作时,发动机、变量泵、负载之间必须满足功率平衡关系:液压挖掘机动力传递路线挖掘机工作过程的能量变化挖掘机挖掘土壤的过程是一个能量转化的过程，能量转化路线为：(1)液压能一土壤的变形能；(2)液压能一摩擦热能，包括挖掘时土壤和铲斗的摩擦，挖掘机运动副之间的摩擦等；(3)液压能一势能，包括土壤的势能和挖掘机工作装置的势能；(4)液压能一动能，包括工作装置以及车身的动能、土壤的动能等。对某一作业，不管泵一发动机如何匹配，只要运动轨迹相同，变形能、摩擦热能、势能基本相同，稍有不同的是动能。因为泵一发动机匹配点不同，通常速度也不同。动能所占总转化能量的比例不大，因为匹配点不同而引起的速度差异也很小，为了简化讨论，假设动能也相同。这样，用同样的挖掘机、按同样的工作轨迹挖掘同样的土壤，如果能量转化效率是100%，那么消耗的液压能是基本不变的，这个能耗称为有用能耗，记为。