《土方工程机械》PPT课件.pptx

2023/1/31 21:341 882 2 单斗挖掘机单斗挖掘机 8 84 4 铲运机铲运机 8 83 3 推土机推土机 8 85 5 压实机械压实机械2023/1/31 21:342 881 1 装载机装载机 881 1 装载机装载机装载机的用途装载机的用途 装载机是一种具有较高作业效率的工程机械。主要用装载机是一种具有较高作业效率的工程机械。主要用于对于对松散的堆积物料松散的堆积物料进行进行铲、装、运、挖铲、装、运、挖等作业，也可以等作业，也可以用来用来整理、刮平场地整理、刮平场地以及进行以及进行牵引作业牵引作业；换装相应的工作；换装相应的工作装置后，还可以进行装置后，还可以进行挖土、起重挖土、起重以及以及装卸棒料装卸棒料等作业。等作业。适用场合适用场合 广泛应用于广泛应用于城建、矿山、铁路、公路、水电、油田、城建、矿山、铁路、公路、水电、油田、国防国防以及以及机场建设机场建设等工程施工中，对加速工程进度、保证等工程施工中，对加速工程进度、保证工程质量、改善劳动条件、提高工作效率以及降低施工成工程质量、改善劳动条件、提高工作效率以及降低施工成本等都具有极为重要的作用。本等都具有极为重要的作用。2023/1/31 21:343装载机的总体构造装载机的总体构造 轮式装载机主要由轮式装载机主要由动力系统、传动系统、车架、转向动力系统、传动系统、车架、转向系统、制动系统、行走装置、工作装置、工作液压系统、系统、制动系统、行走装置、工作装置、工作液压系统、电气系统电气系统和和操纵系统操纵系统等组成等组成(如图如图)。图图8-1 8-1 轮式装载机总体结构示意图轮式装载机总体结构示意图1 1柴油机柴油机 2 2变矩器变矩器 3 3工作泵工作泵 4 4铰接销铰接销 5 5转斗油缸转斗油缸 6 6动臂动臂 7 7拉杆拉杆 8 8铲斗铲斗 9 9车架车架 1010驱动桥驱动桥 1111动臂油缸动臂油缸 1212前传动轴前传动轴 1313转向油缸转向油缸 1414变速箱变速箱 1515后传动轴后传动轴 1616配重配重2023/1/31 21:3442023/1/31 21:345装载机的分类装载机的分类一）按行走系统结构分类一）按行走系统结构分类1 1、轮胎式装载机：、轮胎式装载机：1 1）定义：）定义：以轮胎式专用底盘作为行走机构，并配置工作以轮胎式专用底盘作为行走机构，并配置工作装置及其操纵系装置及其操纵系 统而构成的装载机。统而构成的装载机。2 2）优点：）优点：机动灵活、作业效率高；机动灵活、作业效率高；制造成本低、使用维护方便制造成本低、使用维护方便 ；轮胎还具有较好的缓冲、减振等功能，提高操作的舒适轮胎还具有较好的缓冲、减振等功能，提高操作的舒适性。性。2 2、履带式装载机、履带式装载机 ：以履带式专用底盘或工业拖拉机作为行走机构，并以履带式专用底盘或工业拖拉机作为行走机构，并配置工作装置及其操纵系统而构成的装载机。配置工作装置及其操纵系统而构成的装载机。2023/1/31 21:346二）按发动机位置分类二）按发动机位置分类1 1、发动机前置式发动机前置式 发动机置于操作者前方的装载机。发动机置于操作者前方的装载机。2 2、发动机后置式发动机后置式 发动机置于操作者后方的装载机。发动机置于操作者后方的装载机。目前，国产大中型装载机普遍采用发动机后置的结构形式。这是目前，国产大中型装载机普遍采用发动机后置的结构形式。这是 由于发动机后置，不但可以扩大司机的视野，而且后置的发动机还可由于发动机后置，不但可以扩大司机的视野，而且后置的发动机还可 以兼作配重使用，以减轻装载机的整体装备质量。以兼作配重使用，以减轻装载机的整体装备质量。2023/1/31 21:347三）按转向方式分类三）按转向方式分类1 1、偏转车轮转向式、偏转车轮转向式以轮式底盘的车轮作为转向的装载机。分为偏转前轮、偏转后轮和全轮以轮式底盘的车轮作为转向的装载机。分为偏转前轮、偏转后轮和全轮转向三种。转向三种。缺点：缺点：整体式车架，机动灵活性差，一般不采用这种转向方式。整体式车架，机动灵活性差，一般不采用这种转向方式。2 2、铰接转向式、铰接转向式 依靠轮式底盘的前轮、前车架及工作装置，绕与前后车架的铰接销作水依靠轮式底盘的前轮、前车架及工作装置，绕与前后车架的铰接销作水平摆动进行转向的装载机。平摆动进行转向的装载机。优点：优点：转弯半径小、机动灵活、可以在狭小场地作业，目前最常用。转弯半径小、机动灵活、可以在狭小场地作业，目前最常用。3 3、滑移转向式、滑移转向式靠轮式底盘两侧的行走轮或履带式底盘两侧的驱动轮速度差实现转向。靠轮式底盘两侧的行走轮或履带式底盘两侧的驱动轮速度差实现转向。优点：优点：整机体积小，机动灵活性，可以实现原地转向，可以在更为狭窄整机体积小，机动灵活性，可以实现原地转向，可以在更为狭窄 的场地作业，是近年来微型装载机采用的转向方式。的场地作业，是近年来微型装载机采用的转向方式。2023/1/31 21:348四）按驱动方式分类四）按驱动方式分类1 1、前轮驱动式、前轮驱动式以行走结构的前轮作为驱动轮的装载机。以行走结构的前轮作为驱动轮的装载机。2 2、后轮驱动式后轮驱动式以行走结构的后轮作为驱动轮的装载机。以行走结构的后轮作为驱动轮的装载机。3 3、全轮驱动式、全轮驱动式行走结构的前、后轮都作为驱动轮的装载机。行走结构的前、后轮都作为驱动轮的装载机。现代装载机多采用全轮驱动方式。现代装载机多采用全轮驱动方式。五）按工作方式分类五）按工作方式分类1 1、间断循环工作的单斗装载机、间断循环工作的单斗装载机在履带式拖拉机或轮胎式基础车上装有一个装载斗而在履带式拖拉机或轮胎式基础车上装有一个装载斗而循环作业的机械的。循环作业的机械的。2 2、连续作业的链式与轮式装载机连续作业的链式与轮式装载机2023/1/31 21:349一、装载机的工作装置和作业过程轮式装载机工作装置（无托架）2023/1/31 21:3410轮式装载机工作装置（有托架）1-铲斗；2-铲斗油缸；3-托架；4-连杆；5-动臂；6-动臂油缸在动臂提升、铲斗油缸闭锁时，托架、连杆、动臂和车架组成平行四边形机构，使铲斗失踪保持平衡，物料不会洒落。托架自重减小了铲斗的载重量2023/1/31 21:3411履带式装载机工作装置 2023/1/31 21:3412装载机的作业过程-铲装；-收斗；-升斗；-卸料2023/1/31 21:3413装载机的铲装方法一次插入铲装法-常用于铲装颗粒状松散的轻物料特点：方法简单。操作容易，插入力和转斗力大，所需功率大配合铲装法铲斗插入料堆不大深度时，配合以铲斗间断上翻或动臂间断提升或两者配合动作特点：阻力约为一次插入铲装法的1/3-1/2，所需功率小，可缩短作业时间，操作技术要求较高2023/1/31 21:3414二、单斗装载机的生产率装载机的生产率：单位时间内装载物料的体积影响因素1:现场条件、工作方法、操作技术等使用因素2:装载机自身技术性能因素式中 VH-装载机的额定斗容量，m3KH-铲斗装满系数，与所装的材料、块度、装载机构及司机的熟练程度有关。KP-物料松散系数，常取1.25T-一个作业循环时间，S2023/1/31 21:3415 882 2 单斗挖掘机单斗挖掘机概述：概述：挖掘机是挖掘机是以开挖土、石方为主以开挖土、石方为主的工程机械，广泛用于工程的工程机械，广泛用于工程的土、石方施工中，挖掘机械的种类繁多，按其的土、石方施工中，挖掘机械的种类繁多，按其作业方式作业方式可分可分为为周期作业式周期作业式和和连续作业式连续作业式。周期作业式有单斗挖掘机和挖掘。周期作业式有单斗挖掘机和挖掘装载机等装载机等;连续作业式有多斗挖掘机、多斗挖沟机和掘进机等。连续作业式有多斗挖掘机、多斗挖沟机和掘进机等。单斗挖掘机是挖掘机械中使用最普遍的机械。单斗挖掘机是挖掘机械中使用最普遍的机械。分类：分类：单斗挖掘机按传动的类型不同可分为单斗挖掘机按传动的类型不同可分为机械式机械式和和液压式液压式;按行按行走装置的不同可分为走装置的不同可分为履带式履带式、轮胎式、汽车式、悬挂式轮胎式、汽车式、悬挂式及及拖式；拖式；按斗容量大小可分为按斗容量大小可分为小型（小型（1m3以下）、中型（以下）、中型（1-5m3）、重型）、重型（5-15m3）和巨型（）和巨型（15m3以上）。以上）。2023/1/31 21:3416机械式单斗挖掘机机械式单斗挖掘机液压式单斗挖掘机液压式单斗挖掘机2023/1/31 21:3417单斗挖掘机行走装置的结构形式单斗挖掘机行走装置的结构形式2023/1/31 21:3418二、液压挖掘机基本组成及传动二、液压挖掘机基本组成及传动传动传动：发动机驱动两个发动机驱动两个液压泵，把高压油输入液压泵，把高压油输入到两个换向阀，操纵换到两个换向阀，操纵换向阀，将高压油送往有向阀，将高压油送往有关执行元件，驱动相应关执行元件，驱动相应机构进行工作。机构进行工作。组成组成：工作装置、回工作装置、回转装置、行走装置转装置、行走装置2023/1/31 21:34192023/1/31 21:3419三、单斗挖掘机的生产率生产率：单位时间内从工作面挖出并卸到运输车上的土方量。单位：m3/h式中 V-单斗的几何容量，m3K2-铲斗充盈系数，常取K3-工作循环时间的利用系数，可取T-每一个工作循环延续时间，sK1-土的松散系数，可取2023/1/31 21:3420 8 83 3 推土机推土机履带式或轮胎式推土机都由履带式或轮胎式推土机都由发动机发动机、传动系统传动系统、行走装置行走装置、工作装置工作装置和和操纵控制系统操纵控制系统等部分组成。等部分组成。推土机总体构造2023/1/31 21:3421用推土装置来铲挖、移运沙土等用推土装置来铲挖、移运沙土等物料；用于拌和厂中松散物料的物料；用于拌和厂中松散物料的堆集。堆集。用推土装置进行路基的修筑。用推土装置进行路基的修筑。用松土器进行土壤的疏松。用松土器进行土壤的疏松。用基础车来进行铲运机的助铲。用基础车来进行铲运机的助铲。注：推土机经济运距注：推土机经济运距505080m80m。推土机的作用2023/1/31 21:3422一、推土机种类和特点按功率分：小型、中型、大型（大于按功率分：小型、中型、大型（大于250kw250kw）。）。按行走系分：轮式、履带式。按行走系分：轮式、履带式。按用途分：普通型及专用型。按用途分：普通型及专用型。按操纵方式分：钢索式、液压式。按操纵方式分：钢索式、液压式。按按传传动动方方式式分分：机机械械式式、液液力力机机械械式式、全全液压式、电传动等四种。液压式、电传动等四种。分类：2023/1/31 21:3423v按推土板的安装方式分：按推土板的安装方式分：固定式铲刀回转式铲刀固定式铲刀固定式铲刀：铲刀与铲刀与主机纵向轴线为直角。主机纵向轴线为直角。回转式铲刀回转式铲刀：铲刀在水平铲刀在水平面内可回转一定的角度。面内可回转一定的角度。2023/1/31 21:3424履带式履带式：附着力大，通过性好，爬坡能力强，履带与：附着力大，通过性好，爬坡能力强，履带与地面接触压强小，可在松软、湿地作业，履带对地面地面接触压强小，可在松软、湿地作业，履带对地面有破坏作用，运输转移不便，经济运距小。有破坏作用，运输转移不便，经济运距小。轮轮胎胎式式：对对软软弱弱地地面面的的通通过过性性差差，底底盘盘结结构构简简单单，维维修修方方便便，机机动动灵灵活活，行行驶驶平平稳稳，速速度度快快，转转移移方方便便，生产率高。生产率高。液液压压式式：结结构构紧紧凑凑，操操纵纵灵灵活活，紧紧固固耐耐用用，能能强强制制铲铲土，平整作业性能好，有的还能自动调整铲刀位置。土，平整作业性能好，有的还能自动调整铲刀位置。回回转转式式：推推土土板板可可以以向向左左或或向向右右平平斜斜，也也可可在在垂垂直直面面上上测测斜斜5-85-8，作作为为回回转转式式时时，可可连连续续进进行行铲铲土土、运运土和卸土，生产率高。土和卸土，生产率高。特点：2023/1/31 21:3425爆爆炸炸式式：在在推推土土板板后后背背装装置置一一个个或或几几个个筒筒式式燃燃烧烧室室，燃燃油油混混合合气气在在燃燃烧烧室室燃燃烧烧，燃燃烧烧后后的的高高压压气气流流从从推推土土板板下下缘缘喷喷气气口口喷喷出出，爆爆开开泥泥土土，加加快快铲铲运运速速度度，提提高高作作业业效效率率，生生产效率比一般同功率推土机可高四倍。产效率比一般同功率推土机可高四倍。铲铲刀刀表表面面气气流流润润滑滑式式：作作业业原原理理与与爆爆炸炸式式相相似似，以以压压缩缩空空气气为为动动力力，在在铲铲刀刀表表面面与与土土壤壤间间形形成成气气垫垫，以以减减少少切切削削阻阻力力，提提高高作作业业效效率率，与与一一般般推推土土机机相相比比，作作业业效效率率可可提提高高34%34%，单位土方施工成本可降低，单位土方施工成本可降低16%16%。振振动动铲铲刀刀推推土土机机：在在铲铲刀刀背背后后装装置置一一个个高高频频率率、低低振振幅幅的的振振动动器器，作作业业时时铲铲刀刀在在土土壤壤中中振振动动，破破坏坏土土壤壤结结构构，减减少少切削阻力，推土能力可提高切削阻力，推土能力可提高2 2倍，牵引力可节省倍，牵引力可节省50%-80%50%-80%。其他新型推土机：2023/1/31 21:3426二、推土机的工作装置和工作过程由刀角、切削刃、由刀角、切削刃、铲刀、中央拉杆、铲刀、中央拉杆、顶推架、调节拉顶推架、调节拉杆、倾斜油缸、杆、倾斜油缸、提升油缸、框销提升油缸、框销组成。组成。直铲式推土铲工作装置组成2023/1/31 21:3427工作过程-铲土；-运土；-卸土2023/1/31 21:3428三、推土机的生产效率的计算1.每铲最大推土量2023/1/31 21:34282023/1/31 21:3428式中 B-铲刀宽度，mhp-铲刀平均切土深度，m0-土壤自然坡度角，查表H-铲刀高度，mKs-土壤松散系数，可取1.25Km-土壤充满系数，可取2023/1/31 21:3429V与B和H有关，可按以下经验公式计算：2023/1/31 21:34292023/1/31 21:3429式中 V-每铲最大推土量，m3V与推土机的使用重量Gs(t)之间的关系：2.推土作业生产率QT2023/1/31 21:3430Kt-推土作业时间利用系数，一般取Kn-推土量损漏系数，Kn=（1 0.005）L2,其中L2为运土距离，mKy-坡度影响系数，查表T-作业循环时间，s-切土距离，一般为6m-10m-运土距离，m-分别是切土、运土、返回速度，m/s-推土机调头时间，可取10s-换档时间，每次换档时间取10s，动力换挡变速箱可以不计2023/1/31 21:34313.平地作业生产率-每小时的平底面积式中 B-铲刀宽度，mm-相邻两次平整时的重叠部分宽度，mL-平整地段长度，m-铲刀水平回转角n-每段地的平整次数v-推土机平地的速度，取0.8m/s-1.0m/s-推土机调头时间，可取10s2023/1/31 21:3432 8 84 4 铲运机铲运机 铲运机是一种能综合完成全部土方施工工序(挖土、装土、运土、卸土和平土)的机械。按行走方式分为自行式、拖式和拖式铲运机三种。一、铲运机的类型及其特点一、铲运机的类型及其特点按卸土方式分为自由式、强制式和半强制式三种。按操纵机构分为液压式和机械式（钢丝绳操纵）2种。按斗容量有2.5、6、7、9、10、12m3。2023/1/31 21:34332023/1/31 21:3434CTY2.5型拖式铲运机构造示意图型拖式铲运机构造示意图2023/1/31 21:3435CL7型自行式铲运机外形尺型自行式铲运机外形尺寸与构造示意图寸与构造示意图(mm)2023/1/31 21:3436 二、铲运机的工作过程、铲运机的工作过程2023/1/31 21:3437 三、铲运机的生产率、铲运机的生产率式中 V-铲斗的几何容量，m3K2-铲斗充盈系数，常取K3-工作循环时间的利用系数，可取T-每一个工作循环延续的总时间，sK1-土的松散系数，可取2023/1/31 21:3438 8 85 5 压实机械压实机械 工作原理：把重物提升到一定高度，然后利用重物的自重落下冲击土壤，使土壤在动载荷作用下产生永久形变而被压实。一、冲击式压实机械 特点：压实土的厚变大，冲击时间短，对土壤的作用力大。适用于压实粘性较低的土壤。缺点：工作噪音大、产生噪音公害2023/1/31 21:34391、蛙式打夯机特点特点：结构简单，重：结构简单，重量轻，操作和维护简量轻，操作和维护简单，夯实效果好。单，夯实效果好。适用适用于沟槽，基坑地基夯实，以及素土，灰土回填夯于沟槽，基坑地基夯实，以及素土，灰土回填夯实和室外场地平整等建筑场地密实的夯实工作。实和室外场地平整等建筑场地密实的夯实工作。工作原理工作原理：利用偏心块在回转中所产生的冲击能量，利用偏心块在回转中所产生的冲击能量，使夯头作上下夯击，并使整机向前跃进。使夯头作上下夯击，并使整机向前跃进。缺点缺点：由于连续冲击，机体金属结构部分易断裂，且：由于连续冲击，机体金属结构部分易断裂，且夯头架上连接螺栓也易松动，应注意经常检查以防止夯头架上连接螺栓也易松动，应注意经常检查以防止造成偏心块飞出，发生伤人事故，效率低造成偏心块飞出，发生伤人事故，效率低。1-电动机；2、3-皮带；4-大带轮；5-偏心块；6-夯板2023/1/31 21:34402、内燃式打夯机-适用于各种土壤，尤其适用于砂质土壤 工作原理：二冲程的单缸汽油机。二、碾压式压实机械 按碾轮分类：羊足碾、轮胎压路机、光面压路机 工作原理：靠碾轮沿土面滚动时产生的静压力将土压实 工作装置：碾轮。分类：拖式、自行式2023/1/31 21:34411、羊足碾羊羊足长度为滚轮半径的足长度为滚轮半径的1/8-1/5。土层被压实的厚度为。土层被压实的厚度为25cm-80cm1-羊足式钢棒；羊足式钢棒；2-滚筒；滚筒；3-刮刀；刮刀；4-拖架；拖架；5-充水口；充水口；6-辕杆；辕杆；7-拖拉机（部分）拖拉机（部分）适用于适用于粘性粘性和和半粘性半粘性土壤土壤羊足碾滚压土壤、羊足插入土体时，土壤受到挤压和揉搓的综合作用，压羊足碾滚压土壤、羊足插入土体时，土壤受到挤压和揉搓的综合作用，压实效果好；另外，由于羊足碾的滚动，表层土壤不断被翻松捣碎，使粘性实效果好；另外，由于羊足碾的滚动，表层土壤不断被翻松捣碎，使粘性土内的气泡和水泡受到破坏，湿土利于晾干，干土便于洒水，从而使土层土内的气泡和水泡受到破坏，湿土利于晾干，干土便于洒水，从而使土层与土层之间的结合良好，土壤的密实度增大与土层之间的结合良好，土壤的密实度增大羊足碾压实粘性土壤时，压实均匀，生产率高，并能获得较大的压实干容重羊足碾压实粘性土壤时，压实均匀，生产率高，并能获得较大的压实干容重羊足碾碾压砂质土壤效果不好，因羊足入土后产生侧压力，使土粒产生向上和羊足碾碾压砂质土壤效果不好，因羊足入土后产生侧压力，使土粒产生向上和侧向移动，引起土体破坏，羊足出土时又形成翻松现象。侧向移动，引起土体破坏，羊足出土时又形成翻松现象。在碾筒上加振捣器，在碾筒上加振捣器，压实效果可以改变。压实效果可以改变。2023/1/31 21:34422、轮胎碾与光面碾相比的优点：与光面碾相比的优点：适用于适用于粘性粘性和和砂质砂质土壤土壤（1）在高低不平的土层面压实时，能使整个作业地段均匀压）在高低不平的土层面压实时，能使整个作业地段均匀压实实（2）压实时有揉压作用，既有垂直压力，又有水平压力，使）压实时有揉压作用，既有垂直压力，又有水平压力，使土在各个方向上都能位移，从而提高压实质量，对于含有碎土在各个方向上都能位移，从而提高压实质量，对于含有碎石和卵石的土壤更有效石和卵石的土壤更有效（3）轮胎压实土壤时成椭圆形接触，压实深度大，施工进度）轮胎压实土壤时成椭圆形接触，压实深度大，施工进度快，又由于轮胎的变形关系，压实时间长，特别适用于粘性快，又由于轮胎的变形关系，压实时间长，特别适用于粘性土壤的压实土壤的压实（4）轮胎碾可通过改变两个性能参数，即增减配重改变每个轮胎的负载）轮胎碾可通过改变两个性能参数，即增减配重改变每个轮胎的负载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碾低。实性能，其压实费用也比羊足碾低。2023/1/31 21:3443三、振动式压实机利用机械的利用机械的高频振动高频振动，把能量传给土壤，使土壤颗，把能量传给土壤，使土壤颗粒重新组合而达到密实的机械粒重新组合而达到密实的机械手扶平板式振动压实机（又称手扶平板式振动压实机（又称振动平板夯振动平板夯）振动压路机振动压路机分类：分类：特点：特点：生产效率高，压实效果好，能压实多种性质生产效率高，压实效果好，能压实多种性质的土壤的土壤振动压路机振动压路机自行式：自行式：机型小（机型小（0.66t-10t）形式速度快，机动灵活，）形式速度快，机动灵活，适用于狭小场地的压实适用于狭小场地的压实牵引式：牵引式：机型较大（机型较大（5t-15t）由拖拉机牵引，压实厚度）由拖拉机牵引，压实厚度大，生产效率高，一般多用于大型水工建筑。大，生产效率高，一般多用于大型水工建筑。2023/1/31 21:3444