2单元土方工程机械施工

单元二土方工程机械施工单元学习目标1．认识推土机、铲运机、平地机、挖掘机和装载机的类型，了解其组成和结构特点；2．简述推土机、铲运机、平地机、挖掘机和装载机工作装置的基本工作原理；3．了解推土机、铲运机、平地机、挖掘机和装载机的选用与使用；4．了解土方机械施工作业方法和生产率计算；5．能根据使用技术和选用原则组织此类机械进行机械化施工。2.1推土机施工一推土机的认识推土机主要用于推运土方和石渣、开挖基坑、平整场地、清理树根、填沟压实、堆积石料等作业，适宜用于100m内运距、Ⅰ~Ⅲ级土的挖运。2.1推土机施工1推土机的类型推土机分为履带式和轮胎式两类。前者附着性好，牵引力大，有良好的越野性，较后者应用广泛。2推土机的型号表示与主要性能指标我国推土机产品型号标识中，字母“T”用推土机汉语拼音的第一个字母代表推土机，“Y”代表液压传动，“L”代表轮式推土机。字母之后的数字表示主参数发动机功率的大小，单位为马力。2.1推土机施工3推土机的结构特点（1）推土机的总体结构推土机由发动机、传动系统、行走装置、工作装置、液压系统和电气控制系统等主要部分组成。1-推土铲2-液压系统3-传动系统4-仪表台5-驾驶室6-行走装置7-松土器2.1推土机施工履带式推土机，其行走装置中的驱动轮、导向轮、支重轮、托轮和履带称为“四轮一带”。（2）推土机的工作装置推土机工作装置主要包括推土及松土两种装置，即悬挂于整机前部的推土铲和后部的松土器，分别用来推土和松土。在现代推土机中，为提高推土机的使用性能和经济性，常将推土铲刀做成固定式。二推土机的作业方式推土机的作业由铲土、运土、卸土和返回4个工作过程组成一个作业循环。推土机铲土作业主要有以下几种作业方法波浪式推土法接力式推土法槽式推土法并列式推土法下坡式推土法2.1推土机施工2.1推土机施工三推土机的生产率推土机生产率指推土机每小时(或台班)所挖填的实际土方量(没有施工前的原始土方量)或所平整的场地面积值。推土作业的生产率Q为K1——土的松散系数K2——推土铲刀的充盈系数K3——时间利用系数K4——土壤漏损系数K5——坡度作业影响系数T——一个循环作业的时间2.1推土机施工四推土机的选用根据工作对象选用推土机的类型根据工程量的大小选用推土机型号根据配套工程机械情况和土石方量确定推土机数量2.2铲运机施工一铲运机的认识铲运机是大面积填挖土方中循环作业式的高效率铲土运输机械。2.2铲运机施工铲运机可依次连续完成铲土、装土、运土、铺卸和整平等五个工序。铲运机的经济作业距离一般在100m~2500m，最大运距可以达到数公里。由于铲运机集铲、运、卸、铺、平整于一体，因而在土方工程的施工中比推土机、装载机、挖掘机、自卸汽车联合作业具有更高的效率与经济性。1铲运机的类型按行走方式，铲运机分为拖式和自行式。按操作方式，分为液压操纵式和机械操纵式。按装土方式，分为开斗装载式和链板装载式。按卸土方式，分为强制式、半强制式和自由式。a)自落卸土式；b)半强制卸土式；c)强制卸土式1-斗门；2-铲斗；3-刀片；4-后斗壁；5-斗底与后壁2.2铲运机施工2铲运机的型号表示与主要性能指标我国铲运机型号的表示,是以铲运机汉语拼音的第一个字母“C”代表铲运机，以轮胎汉语拼音的第一个字母“L”代表轮胎式，“T”表示拖式，“Y”代表液压传动。字母之后的数字表示主参数斗容量的大小（m3）。2.2铲运机施工3铲运机的结构特点（1）自行式铲运机的总体结构自行式铲运机由单轴牵引车和铲斗两部分组成。转向部分为全液压车体转向，辕架两端采用铰接结构自行式铲运机结构简图1-柴油机;2-支架;3-主销;4-转向油缸;5、11-辕架;6-支臂;7-铲斗升降油缸;8-斗门杠杆;9-铲斗;10-斗门开闭油缸;12-尾架;13-后轮;14-传动箱;15-前驱动桥;16-机架;17-卸土板;18、23-卸土板油缸;19-导向杆;20-滚轮;21-顶杆;22-套管;24-铲斗;25-斗门（2）铲运机的工作装置开斗铲装式工作装置由辕架、斗门及其操纵装置、斗体、尾架、行走机构等组成。工作时，铲斗前端的刀刃在牵引力的作用下切入土中，铲斗装满后，提斗并关闭斗门，运送到卸土地点时打开斗门，在卸土板的强制作用下将土卸出。CL9型工作装置1-辕架；2-铲斗升降油缸；3-斗门；4—铲斗；5-斗底门；6-斗门升降油缸；7-斗门扒土油缸；8-后斗门；9-后轮；10-卸土油缸及推拉杠杆；11-尾架二铲运机的作业方式铲运机具有高速、长距离、大容量运土能力，其车速比自卸汽车稍低，它可以把大量的土运送到数千米外的弃土场。自行式铲运机的合理运距为500~5000m，当运距小于100m时，采用推土机施工较有利；运距大于5000m时，采用挖掘机或装载机与自卸汽车相配合的施工方法较经济。铲运机的作业过程，分铲土、运土、卸土、回程四个过程1铲装作业方法起伏式铲土法跨铲铲土法快速铲土法跨铲法铲土顺序示意图1铲装作业方法硬土预松法下坡铲土法助铲法推土机顶推助铲示意图2铲装机施工作业铲运机在施工中应根据具体条件采用一定形式的运行路线环形运行路线8字形运行路线之字形运行路线穿梭式运行路线螺旋形运行路线三铲运机的生产率铲运机的生产率Q为V——铲斗的几何容量，m3K1——土的松散系数，K1=1.1~1.4K2——铲斗的充盈系数，K2=0.6~1.25K3——工作循环时间的利用系数，K3=0.85~0.90T——每一个工作循环所延续的总时间，s四铲运机的选用按运距选用铲运机的经济运距是选用铲运机的基本依据。在100~2500m范围内，土方工程最佳的装运设备是铲运机。小斗容量（6m3）铲运机的最短运距应大于100m为宜，而最大距离应小于350m，其最经济的运距为200～350m；大斗容量（10～30m3以上）铲运机的最短运距为800m，最大运距可达2000m以上。按铲装材料的性质选用按施工地形选用按机种选用2.3平地机施工一平地机的认识平地机是一种高速、高效、高精度和多用途的土方工程机械，在特种轮式车辆上装有铲土刮刀，并配有其他多种辅助作业装置，以完成对土的切削、刮送和整平作业。1平地机的类型按行走方式不同，分拖式和自行式平地机。自行式平地机按行走车轮数目，分四轮式和六轮式两种。六轮式多用于大中型的平地机。自行式平地机按转向方式，分为前轮转向式、全轮转向式和铰接转向式。自行式平地机按车轮对数进行分类，其表示方法为，车轮总对数×驱动轮对数×转向轮对数。平地机按车轮分类示意图2平地机型号表示与主要性能指标我国平地机产品型号的表示，是以平地机汉语拼音的第一个字母“P”代表平地机，在P之后不用任何字母标识者为机械传动，以液压汉语拼音的第一个字母“Y”代表液压传动。字母之后的数字表示主参数发动机功率的大小，单位为马力。2.3平地机施工3平地机的结构特点（1）平地机的总体结构平地机主要由发动机、传动系统、制动系统、车架、行走转向装置、工作装置、操纵及电气系统等组成。平地机整机结构示意图1-发动机；2-驾驶室；3-牵引架引出油缸；4-摆架机构；5-升降油缸；6-松土器收放油缸；7-车架；8-前轮；9-松土器；10-牵引架；11-回转圈；12-刮刀；13-角位器；14-传动系统；15-中轮；16-平衡箱；17-后轮（2）平地机的工作装置平地机的工作装置除了刮土铲刀以外，还有松土耙和推土铲，以扩大平地机的作业功能。刮土工作装置1-右升降油缸；2-牵引架；3-回转驱动装置；4-切削角调节油缸；5-角位器紧固螺母；6-角位器；7-刮刀；8-油缸头铰座；9-刮土侧移油缸；10-回转圈；11-牵引架油缸；12-左升降油缸二平地机的作业方式平地机刮刀可以进行七种动作：刮刀升降、刮刀倾斜、刮刀回转、刮刀侧移（相对于机架左右侧伸）、刮刀直移（沿平地机行驶方向）、刮刀切削角改变、刮刀随回转圈一起侧移（即牵引架引出）。这些动作既可以单独进行，也可以组合进行，从而拥有它常用的四大基本功能，即铲土侧移、刮土侧移、刮土直移、机外刮土。1平地作业正铲平整作业刮土和移土作业将牵引架侧摆，同时引出刮土板，可对机械侧边较远地方加以平整借助铲刀回转180°，平地机可在不需掉头的进退行驶状态下实现往返作业如果被平整的平面的边界是不规则的曲线(边界有曲线障碍物)。驾驶员可以通过同时操纵转向和将刮土板的引入或伸出，机动灵活地沿曲折的边界进行作业2.3平地机施工2刷坡作业3填筑路堤4修整路型三平地机的生产率平地机平整场地的生产率QP按下式计算：L——平整路段长度，m；l——刮刀长度，m；α——刮刀的平面角，°；Ksh——时间利用系数，一般取0.85~0.95；v——平整时的行驶速度，m/min；t1——调头（或调整刮刀）所需时间，min；n——平整所需的行程数。四平地机的选用按生产率选用若工期要求不急，选用主参数较小的平地机较经济，否则选用主参数较大的。按地形选用若工地较狭窄，转向不方便，则选用铰接式平地机便于施工，否则选用整体式较经济。按平整精度要求选用若施工要求平整精度较高，选用铰接式平地机较可靠，反之，选用整体式较经济。2.4挖掘机施工一挖掘机的认识挖掘机是开挖和装载土石方的一种主要施工机械挖掘力大，可以挖Ⅳ级以下的土和爆破后的岩石。挖掘机可装配多种附加工作装置，如破碎锤、液压剪、推土铲和提升磁铁等，更换相应的工作装置后，可以完成挖、装、填、夯、抓、刨、吊、钻、推、压、破碎、剪切、拆除等多种作业。2.4挖掘机施工1挖掘机的类型挖掘机按传动方式的不同，分为机械传动、液压传动。现代挖掘机主要采用全液压传动。按行走方式的不同，分为履带式挖掘机和轮胎式挖掘机。履带式具有良好的通过性能，应用最广泛。按工作装置的不同，分为正铲挖掘机和反铲挖掘机，其中反铲应用最广泛。单斗挖掘机属于循环作业机械，每一个循环过程由挖掘、回转、卸料和返回四个过程组成。2.4挖掘机施工2挖掘机的型号表示与主要性能指标我国挖掘机产品型号以前的表示，是以挖掘机汉语拼音的第一个字母“W”代表挖掘机，以液压汉语拼音的第一个字母“Y”代表液压传动，字母之后数字表示主参数整机铲斗容量的大小。随着国内不同生产厂家挖掘机生产的个性化、差异化，目前国内不少挖掘机生产厂家对挖掘机型号的表示方法已有所改变，不再采用以前统一的“WY××”型号表示方式。目前挖掘机产品型号主要由企业名称代号、型式代号、主参数（整机工作质量）及变型更新代号构成。挖掘机的主要性能参数除了整机工作质量外，还有额定斗容、额定功率、最大挖掘力、行走速度、最大爬坡度等。2.4挖掘机施工3挖掘机的结构特点（1）挖掘机的总体结构单斗液压挖掘机主要由发动机、机架、传动系统、行走装置、工作装置、回转装置、工作装置液压系统、电气控制系统和驾驶室等部分组成。挖掘机上部车体可相对底盘作360°的回转。上部车体包括发动机、驾驶室、主泵、主阀、回转机构、油箱等部件。单斗液压挖掘机传动系统由液压泵、控制阀、左右行走马达、液压管路等液压元件以及操纵控制系统组成。左右两条履带分别由左右两个液压马达驱动，独立传动。当两个液压马达旋转方向相同时，则履带直线行驶。当一侧液压马达转动，并同时制动另一侧马达，则挖掘机实现转向。挖掘机结构示意图1-铲斗油缸；2-斗杆油缸；3-动臂油缸；4-中心接头；5-回转轴承；6-回转装置；7-燃油箱；8-液压油箱；9-控制阀；10-先导溢流阀；11-泵总成；12-发动机；13-散热器；14-油冷却器；15-蓄电池；16-行走装置；17-减振阀；18-先导截流阀；19-行走先导阀；20-回转先导阀单斗液压挖掘机液压传动示意图2.4挖掘机施工（2）挖掘机的工作装置液压反铲工作装置由动臂、斗杆、连杆和铲斗组成。这些部件之间的连接全部采用铰接，分别由动臂油缸、斗杆油缸、铲斗油缸驱动，通过液压油缸的伸缩来实现挖掘过程的各种动作。三个液压油缸配合工作，可以使挖斗在不同位置进行挖掘，完成挖掘、回转等作业过程。液压反铲工作装置1-斗杆油缸；2-动臂；3-液压管路；4-动臂油缸；5-铲