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1、第9章 夯实机械第1节 用途与分类夯实机械是一种适用于对粘性土壤和非粘性土壤进行夯实作业的冲击式机械，夯实厚度可达11.5m，在公路、铁路、建筑、水利等工程施工中应用广泛。在公路修筑施工中，可用于夯实桥背涵侧路基、阵实路面坑槽以及夯实、平整路面养护维修，是筑路工程中不可缺少的设备之一。夯实机械可按冲击能量、结构和工作原理进行分类：按夯实冲击能量大小分为轻型（0.81kNm)、中型（110kNm）和重型（1050kNm）三种；按结构和工作原理分为自由落锤式夯实机、振动平板夯实机、振动冲击夯实机、爆炸式夯实机和蛙式夯实机。冲击式压路机是一种不同于传统的径静碾压实、振动压实和打夯机压实原理的新型压实
2、设备。这种20世纪90年代才实际投入使用的压路机，特别适用于湿陷性黄土压实和大面积深填土石方的压实工作。第二节 结构及工作原理一、振动平板夯实机利用激振器产生的振动能量进行压实作业的振动平板夯，广泛应用于工程量不大的狭窄场地。振动平板夯的结构如图9-1所示。它由发动机、夯板、激振器、弹簧悬挂系统的等组成。振动平板夯分非定向和定向两种形式。动力通过发动机经皮带传递给偏心块式激振器。由激振器产生的偏心力矩带动夯板以一定的振幅和激振力振实被压材料。非定向振动平板夯是利用激振器产生的水平分力自动前移；而定向振动平板夯是利用两个激振器壳体中心（两激振器中心）所处位置的不同，使振动平板原地垂直振动或在总离
3、心力的水平分力作用下水平移动。振动平板夯的隔振元件是弹簧减震器。2、 振动冲击夯实机振动夯实机包括内燃式振动冲击夯和电动式冲击夯两种形式。前者动力是内燃发动机，而后者动力是电动机，都是由动力源（发动机、电机）、激振装置、缸筒和夯板等组成。振动冲击夯的工作原理是由发动机（电机）带动曲柄连杆机构运动，产生上下往复作用力使夯实机跳离地面。在曲柄连杆机构作用力和夯实机重力作用下，夯板往复冲击被压实材料，达到夯实的目的。振动冲击夯实的冲击频率711Hz，跳起高度4565mm，通过夯板对被夯实材料的快速冲击使材料颗粒产生位移，获得很好的夯实效果。内燃式冲击夯的结构如图9-2所示，它由发动机、离合器、减速机
4、构、内外缸体、曲柄连杆机构、活塞、弹簧、夯板和操纵机构等组成。发动机动力经离合器12、小齿轮11传给大齿轮6，使安装在大齿轮偏心轴上的连杆16、活塞头17、活塞杆19作上下往复运动，在弹簧力（压缩和伸张）作用下，使机器和夯板跳动，对被压材料产生高频冲击振动作用。电动式冲击夯的结构如图9-3所示，它的结构与内燃式振动冲击夯基本类似，仅动力装置为电动机。三、爆炸式夯实机爆炸式夯实机利用燃料燃烧爆炸产生的冲击力来进行夯实作业，又被成为火力夯或内燃式打夯机。爆炸夯实机的工作原理与两冲程式内燃机相同。在结构上，爆炸式夯实机由缸体、缸盖、活塞（上、下）、汽油器、夯轴、夯锤、夯板、邮箱等组成。HB120型爆
5、炸式夯实机结构如图9-4所示。HB120型爆炸式夯实机有上、下两个活塞，上活塞6装在主气门杆24的下端，弓形架25与主排气门杆24上端连接，而弓形架又与环状的操纵手柄3连成一体，弓形架上装有点火碰块23。主排气门杆上还装有弹簧拉板并连接着两根弹簧，弹簧置于气缸盖上的套筒里，其端部由螺栓固定在套筒的上方。启动时，压下环状手柄，弓形架带动主排气门杆和上活塞下移，上活塞中部的主排气门开启，气缸7中的废气通过主排气管20排除。当上活塞下移到接触下活塞16时，减小下压力，主排气门杆便在两根弹簧拉力作用下带着上活塞上升，同时关闭主排气门。此时，混合气体经进气阀8吸入气缸，上活塞到最高点时，气体燃烧膨胀使夯
6、身向上运动。当气缸套上升到排气孔15露出下活塞顶部时，废气由排气孔15排出，排气阀17开启，缸内压力骤然下降。此时夯身在惯性力作用下继续上升，下活塞底部空气被压缩，当压缩弹力大于夯板部分的重力时，下活塞将带动夯板向上运动，直至与夯锤接合一起上升到惯性力为零处，然后以自由落体下降夯击辅助材料。在夯击辅助材料的同时，上活塞在下降惯性作用下到达最低位置，排出缸内废气，再由弹簧拉起，进入到第二个工作循环。四、蛙式打夯机蛙式打夯机是利用偏心块旋转产生离心力的冲击作用进行夯实作业的一种小型夯实机械，它具有结构简单、工作可靠、操作容易等优点，因而在公路、建筑、水利等施工工程中广泛采用。如图9-5所示，蛙式打
7、夯机由夯头架、托盘、传动装置、前轴装置、操纵装置、操纵手把以及电气控制设备（电动机、输电缆、电控盒）等部分组成。夯头架由夯板8、立柱9、斜撑11、轴销铰接头3、动臂5和前轴7焊接而成。托盘采用钢板冲压而成，托盘上焊接有电动机支架、传动轴支承座、手把铰接支承座等。传动装置由传动轴、大小皮带轮、轴承座等组成。蛙式打夯机的传动系统如图9-6所示。电动机1通过两级传动2、3驱动偏心块4旋转，产生离心力带动夯板夯实辅助材料和夯机向前移动。5、 冲击式压路机（1） 主要结构及工作原理冲击式压路机由牵引车和压实装置两部分组成，中间通过缓冲架连接组件连接，如图9-7所示。5YCT18型冲击式压路机牵引车分前、
8、后车架，中间用转向铰连接作为液压油缸转向机构的回转中心。前车架放置发动机、液力变速器、前桥及驾驶室等部件。如图9-8所示，压实装置主要由压实轮组件7、机架2、连杆架8、行走车轮5、连接头1、防转器9和液压油缸6等组成。由连杆、限位橡胶块和缓冲液压油缸等部分组成的缓冲机构是为了防止和减少冲击轮对机架的冲击。冲击压实轮是工作部件，为两个由几段曲线组成的非圆柱形滚筒，分布于机架两侧，中间通过轮轴相连，滚筒用厚钢板焊接而成。由提升油缸、放转器、连杆架、行走车轮等组成的提升机构和行走机构，主要是用来短途转移和更换施工场地。当提升液压缸伸长时，两个冲击轮离开地面，这时全部质量由四个行走车轮承担，在牵引车的
9、推动下实现场地转移。放转器目的是防止在工地短途转移时冲击轮自由转动。压实装置与牵引车通过连接装置相连，连接装置由牵引板、十字接头、销轴、牵引轴、法兰盘和缓冲橡胶套组成，可缓冲冲击轮对牵引车的冲击，并在牵引过程中改善其受力状况，可保证牵引车与压式装置之间具有三个转动自由度。当牵引车拖动压实轮向前滚动时，压实轮重心离地面的高度上下交替变化，产生的势能和动能集中向前、向下碾压，形成巨大的冲击波，通过多边弧形轮子连续均匀地冲击地面，使土体均匀致密。 （二）主要技术参数冲击式压路机的主要技术参数有工作质量、冲击轮尺寸、冲击轮质量、最大冲击力、工作速度、压实频率、冲击能量等。（三）特点及适用范围新型滚动冲
10、击压实技术突破了传统的压实方式，将往复夯击与滚动压实技术相结合，以压实能量高、影响深度大、机动性能好等特点日益受到重视。冲击式压路机对高填方路段、松沙土源地基的土地压实和石质挤密非常有效。对于那些原地基土质不好的工程，可直接压实而不需换土和分层填方与压实；对于含水量范围的要求很高，可大大减少干性土的加水量并能将湿的地基排干，加速软土地基的稳定；对于填方层的压实，每次填方厚度可达0.5m，压实速度高达12km/h。冲击式压路机还可以用于破碎旧水泥路面或沥青路面。冲击压路机的压实能量与冲击面的宽度、铺层厚度、工作装置质量、作业速度等有关。第13章 水泥混凝土搅拌设备第1节 水泥混凝土搅拌机1、 用
11、途水泥混凝土搅拌机是将水泥、砖、砂、石和水等按一定的配合比例，进行均匀拌和的专业机械，它是制作水泥混凝土的专用设备，主要应用在道路、桥梁、房屋建筑等工程施工中。水泥混凝土搅拌机主要由供料装置、配料装置、称量系统、上料设备、水泥供给系统及计量装置、供水及添加剂系统、搅拌装置、卸料装置及控制系统等组成。二、分类及代号表示方法水泥混凝土搅拌机的种类很多，各种搅拌机的分类如下：（1） 按搅拌原理分为自落式和强制式。（2） 按作业方式分为周期式和连续式。周期式搅拌设备的进料、搅料和出料是分批循环进行的，完成一个循环进行后，再进入下一个循环。连续式混凝土搅拌设备在进料、拌料和出料的工艺过程中是连续不断进行
12、的。因此，在计量方面应力求精确。但是由于各种材料的配合比和搅和时间难以控制，质量方面一般较差。（3） 按搅拌筒的结构分为鼓筒形、双锥形、盘形和槽形等。（4） 按出料方式分为倾翻式和不倾翻式。（5） 按搅拌容量分为大型（出料容量13立方厘米）、中型（出料容量0.30.5立方厘米）、小型（出料容量0.050.25立方厘米）。水泥混凝土搅拌设备除上述的分类方法外，还有其他的分类方法。如按搅拌装置的移动方式可分为固定式和移动式。常用搅拌机的机型分类及代号见表13-1，它主要由机型代号和主参数组成。如JZ350，即表示出料容量为0.35立方厘米（350L）的锥形反转出料的自落式搅拌机。三、自落式水泥混凝
13、土搅拌机（一）工作原理自落式水泥混凝土搅拌机的工作原理如图13-2所示，其工作机构为筒体，沿筒内壁周围安装若干搅拌叶片。工作时，筒体围绕其自身回转，利用叶片对筒内物料进行分割、提升、洒落和冲击等作用，从而使配料的相互位置不断进行重新分布而获得搅和。其搅拌强度不大、效率低，只适用于搅拌一般骨料的塑性混凝土。（2） 锥形反转出料式搅拌机的主要结构锥形反转出料式搅拌机是取代鼓筒式搅拌机的机型，它的搅拌筒呈双锥形，正转为搅拌，反转为卸料。图13-3所示为JZC200型锥形反转出料式搅拌机。该机进料容量为320L，额定出料容量为0.2立方米（200L），生产率为68立方米/小时，是一种小容量移动式搅拌机
14、。它由上料机构、搅拌机构、供水系统、地盘和电气控制系统等组成。 1、搅拌筒锥形反转出料式搅拌机是按自落式原理进行搅拌，其搅拌筒构造如图13-4所示。搅拌筒中间为圆柱体，两端为截头圆锥体，是由钢板卷焊而成的。搅拌筒内壁焊有一对交叉布置的高位叶片，分别与搅拌筒轴线成45夹角，且方向相反。搅拌筒正传时，叶片带动物料作提升和自由降落运动，同时还迫使物料沿斜面作轴向交叉窜动，强化了搅拌作用。当搅拌筒反转时，拌制好的混凝土料由低位叶片推向高位叶片，把混凝土卸出搅拌筒。2、 进料机构进料机构由簸萁形料斗、钢丝绳、吊轮和离合器卷筒等组成，如图13-5所示。料斗由提升钢丝绳牵引。提升料斗时操纵离合器结合，则减速
15、器带动卷筒转动，将料斗提升至上止点。当操纵料斗时，料斗靠自重下落。3、 供水系统JZC200型搅拌机的供水系统由电动机、水泵、三通阀和水箱等部分组成。工作时，电动机带动水泵直接向搅拌筒供水，通过时间继电器控制水泵的供水时间而实现定量供水。4、 传动系统搅拌机传动系统工作原理为：原动机的动力输出经主离合器后分成两路，一路经V形皮带驱动水泵；另一路经V形皮带和齿轮减速器带动传动轴，再由传动轴上的小齿轮带动大齿圈来驱动搅拌筒；空套在该轴上的钢丝绳卷筒则通过离合器来驱动上料斗。图13-6所示为JZC200型搅拌机的传动机构，它主要由电动机、减速器、小齿轮、搅拌筒和大齿圈等组成。搅拌筒支承在四个拖轮上。
16、电动机输出的动力经三角皮带、减速器传至小齿轮，小齿轮与大齿圈啮合，使搅拌筒旋转。5、底架和牵引系统搅拌机所有机构都安装在一个拖挂式单轴或双轴底架上，底架下装行走轮。轮轴上装有减震弹簧，前轮轴上安装转向机构和牵引拖杆，用于车辆拖行转场。此外，可使轮胎卸载。6、 电气控制系统搅拌筒的正转、反转、停止，水泵的运转、停止等动作分别由六个控制按钮操纵。供水量由时间继电器的延时来确定。（3） 锥形反转出料式搅拌机的特点锥形反转出料式搅拌机具有结构简单、搅拌质量好和易控制等优点，用于中小容量的搅拌机。其缺点是反转出料时重载启动，消耗功率大，容量大，易发生启动困难和出料时间长。4、 强制式水泥混凝土搅拌机（1） 工作原理图13-7为强制式搅拌
