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1、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、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
2、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
3、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
4、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100 m 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
5、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
6、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
7、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5005000m,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
8、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,m3 K1土的松散系数,K1=1.11.4 K2铲斗的充盈系数,K2=0.61.25 K3工作循环时间的利用系数,K3=0.850.90 T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
9、选用铲运机的基本依据。在1002500m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200350m; 大斗容量(1030m3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
10、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、
11、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
12、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
13、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; 刮刀的平面角,; Ksh时间利用系数,一般取0.850.95; 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
14、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
15、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
16、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;