教育部职业教育与成人教育司推荐教材教育部职业教育与成人教育司推荐教材教育部职业教育与成人教育司推荐教材教育部职业教育与成人教育司推荐教材高等职业技术教育教材高等职业技术教育教材高等职业技术教育教材高等职业技术教育教材主 编：高文安 杨 庚副主编：陈建军 马晋芳 贾 瑜6 6 土方机械土方机械建筑施工机械（第2版）JIAN ZHU SHI GONG JI XIEJIAN ZHU SHI GONG JI XIE1 www.techbook.com.cn 6.1 6.1 推土机推土机推土机推土机 16.2 6.2 铲运机铲运机铲运机铲运机 26.3 6.3 挖掘机挖掘机挖掘机挖掘机 36.4 6.4 装载机装载机装载机装载机 46.5 6.5 压实机械压实机械压实机械压实机械 56 土方机械土方机械目目 录录2 www.techbook.com.cn【知识目标知识目标】掌握推土机、铲运机、挖掘机、装载机及压路机的类型、特点和工作过程；了解推土机、铲运机、挖掘机、装载机、压路机、蛙式打夯机及内燃式打夯机的构造、工作原理和使用场合。【能力目标能力目标】能够在土方工程施工过程中选择采用推土机、铲运机、挖掘机、装载机、压路机、蛙式打夯机和内燃式打夯机；能组织土方机械施工；能计算机械生产率。6 土方机械土方机械3 www.techbook.com.cn土方工程施工过程中使用的机械称为土方机械。土方工程的施工过程主要有土方开挖、运输、填筑和压实等。土方施工机械主要有铲土运输机械、挖掘机械、压实机械、水力土方机械和准备作业机械等。土方机械根据行走系统结构可分为轮胎式和履带式两种。土方机械一般由动力装置（大部分为柴油机）、传动装置 、行走装置和工作装置等组成。土方工程施工中主要根据作业对象和作业要求选用土方机械。6 土方机械土方机械4 www.techbook.com.cn1铲土运输机械铲土运输机械铲土运输机械主要用于铲运、推运或平整场地。根据用途又分为推土机、铲运机、装载机、平地机等。选用铲土运输机械应考虑运料距离。例如，推土机沿地面推运物料时适应于3060m的距离；自行式铲运机能自装、自运、自卸地面物料，适应于1802000m的长运距；单斗装载机与自卸汽车配套使用时适于300m以上的运距；平地机适于大面积场地的平整作业等。6 土方机械土方机械5 www.techbook.com.cn2挖掘机械挖掘机械挖掘机械用于挖掘高于或低于承机面的物料（包括土壤、煤、泥沙及经过预松后的岩土和矿石等），并将其装入运输车辆或卸至堆料场。它又分为单斗挖掘机和多斗挖掘机两类。3压实机械压实机械压实机械利用静压、振动或夯击原理，密实地基土壤和道路铺砌层，使其密度增大，承载能力提高。常用的压实机械有羊足碾、光轮压路机、轮胎压路机、振动压路机、蛙式夯和内燃打夯机等。 6 土方机械土方机械6 www.techbook.com.cn4水力土方机械水力土方机械水力土方机械是利用高速水射流冲击土壤或岩体进行开挖，然后将泥浆（或岩浆）输送到指定地点的土方机械。常用的有水泵、水枪、吸泥泵等。它能综合完成挖掘、输送、填筑等作业，利用刀形或斗形工作装置切削土壤，效率较高，但消耗水电量大，应用有局限性。5准备作业机械准备作业机械准备作业机械包括松土机和除荆机等。6 土方机械土方机械7 www.techbook.com.cn6.1 推土机推土机6.1 推土机推土机8 www.techbook.com.cn推土机是土方工程施工的主要机械之一，它是以履带式拖拉机为基础，经必要的加固改装而成的机械。推土板多用油压操纵。推土机操纵灵活，运转方便，所需工作面较小，行驶速度快，易于转移，能爬30左右的缓坡，因此应用范围较广。推土机适应于开挖I至类土，多用于平整场地、回填土方、开挖深度不大的基坑、堆筑堤坝以及配合挖土机集中土方、修路开道等。图6.1是液压操纵的T2-100型推土机外形图。液压操纵推土机除了可以升降推土板外，还可调整推土板的角度，具有更大的灵活性。6.1 推土机推土机9 www.techbook.com.cn图图6.1 T2-100型推土机型推土机 6.1 推土机推土机10 www.techbook.com.cn1. 固定式推土机与万能式推土机固定式推土机与万能式推土机固定式推土机又称为直铲式推土机，其推土刀的安装垂直于拖拉机纵轴方向并且与顶推架的联接为刚性固定。这种推土机在作业时只能进行正向前进推土，而不能作侧向移土和侧向开挖。万能式推土机又称为回转式推土机，其推土刀除了可以在水平面向左或向右作倾斜2030安装外，还可在垂直面相对水平面转动09安装。这种推土机既可以在前进推土的同时作侧向移土，还可以根据作业要求进行一定深度的侧向开挖。6.1.1 推土机的类型、特点及应用推土机的类型、特点及应用6.1 推土机推土机11 www.techbook.com.cn2. 机械式推土机与液压式推土机机械式推土机与液压式推土机机械式推土机又称绳索式推土机，其推土刀的升降是利用装在拖拉机后部的绞盘和钢丝绳、滑轮组来操纵的，推土刀靠自重切入土壤。这种推土机是我国20世纪50年代的老产品，现在工程上很少使用。液压式推土机即液压操纵式推土机，其推土刀的升降是靠安装在拖拉机前方两侧的双作用油缸来操纵的。这种推土机在作业中可以随时改变推土刀的切入深度。6.1 推土机推土机12 www.techbook.com.cn3. 履带式推土机与轮胎式推土机履带式推土机与轮胎式推土机履带式推土机的行走装置为履带，是目前使用最普遍的一种推土机。其主要特点是机动性大、动作灵活、爬坡能力强，履带与地面的接触压强小，可在松软、湿地作业。其缺点是行驶时易损坏路面。轮胎式推土机有的采用专用底盘，也有的以轮胎式拖拉机为基础，经加固改装而成。其特点是行驶速度快、动作灵活、对路面无损坏，广泛用于抢险，修筑港口、道路，构筑军事掩体等工程。其缺点是接地比压大，在泥泞、松软场地作业时易打滑、陷机。6.1 推土机推土机13 www.techbook.com.cn推土机的工作装置主要由推土刀和支持架两部分组成。推土刀分固定式和回转式两种，如图6.2和图6.3所示。如图6.2所示为固定式推土装置，推土铲刀与主机轴线固定成90角。它由顶推架1、斜撑杆2、铲刀升降油缸3、推土板4和水平撑杆6组成。推杆与推土铲刀铰接成一刚架装在履带架上。如图6.3所示为回转式推土装置，它通过中间球铰4、斜撑杆5和下撑杆6与推土板3和顶推架1铰接成一个刚架。6.1.2 推土机的工作装置与工作过程推土机的工作装置与工作过程6.1 推土机推土机14 www.techbook.com.cn图图6.2 固定式推土装置固定式推土装置1顶推架；2斜撑杆；3铲刀升降油缸；4推土板；5球形铰；6水平撑杆；7销连接；8刀片6.1 推土机推土机15 www.techbook.com.cn图图6.3 回转式推土装置回转式推土装置1顶推架；2铲刀升降油缸；3推土板；4中间球铰；5斜撑杆；6下撑杆；7铰接；8刀片 6.1 推土机推土机16 www.techbook.com.cn由于斜撑杆可以根据作业的需要固定在顶推架两边不同位置的耳座上，所以推土铲刀可调节成斜铲。当调节两提升缸为不同长度时，便可调成侧铲。若要改变推土铲刀切削角，只要同时调节左、右斜撑杆的长度就可以实现。6.1 推土机推土机17 www.techbook.com.cn操纵机构有液压操纵和机械钢索操纵两大类，目前多采用液压式。图6.4为推土机工作装置的液压操纵系统图，它由单向定量泵、四位四通手动换向阀、溢流阀、滤油器、液压缸和管路等组成。换向阀有上升、静止、下降和浮动四个工作位置。6.1.3 推土机的操纵机构推土机的操纵机构6.1 推土机推土机18 www.techbook.com.cn图图6.4 推土机工作装置的液压操纵系统图推土机工作装置的液压操纵系统图(a)液压操纵示意图；（b）四位四通阀工作原理示意图1油箱；2粗滤器；3精滤器；4单向阀；5单向定量泵；6溢流阀；7四位四通换向阀；8液压油缸 6.1 推土机推土机19 www.techbook.com.cn当阀杆处于上升或下降位置时，由于阀的顶端装有弹簧复位装置，只要放松操纵杆，就能自动回到封闭（静止）位置。当阀杆处于浮动位置时，换向阀四个油口全通，油液可以自动地流入或流出液压缸的上、下腔，此时推土刀处于浮动状态（即非切土状态），推土刀可随地面阻力自动升降，以适应运土和平整作业的需要。6.1 推土机推土机20 www.techbook.com.cn1作业过程作业过程（1）切土过程在推土机前进的同时推土板放下切入土中，从地表切削的土屑聚集在推土板前。此时推土机采用I档行驶速度。（2）运土过程铲土过程结束后，推土板在运行中提升到地面高度，将土推运到卸土地点。此时可采用 档的行驶速度，液压操纵系统的换向阀处于浮动状态，一般运距在100m以内。6.1.4 推土机的作业过程和生产率计算推土机的作业过程和生产率计算6.1 推土机推土机21 www.techbook.com.cn（3）卸土过程卸土方法有两种：一种是弃土法，即推土机将土运至卸土处，将推土板提升后返回，卸掉的土壤无一定的堆放要求；另一种是按施工要求分层铺卸土壤，此时推土机将土运至卸土地点后，将推土板提升一定高度，推土机继续前进，土壤即从推土板下方卸掉，然后将推土板略提高一些返回。（4）返回过程即推土机由卸土地点以最高的速度返回铲土地点。为了缩短空行程时间，在3050 m的运距内，应以最高的倒挡速度退回。6.1 推土机推土机22 www.techbook.com.cn2作业法选择作业法选择履带式推土机能对土壤、石碴、带卵石的混合土进行推运作业，也可以在条件较差的地段和沼泽地进行作业。对级以下土壤可直接进行推运作业，而在级以上土壤和冻土区作业时，必须预松。推土机的作业方法如下：（1）直铲作业法它是推土机的主要作业方法，能对土壤、石碴进行推运和场地的平整。其经济运距如下：小型履带式推土机为50m以内；中型履带式推土机为50100m；大型履带式推土机为50100m，也可达150m。推土机在经济运距内比铲运机有更高的生产率。6.1 推土机推土机23 www.techbook.com.cn（2）斜铲作业法它用于填土、铲土、单侧弃土或落方推运。此时推土板水平回转(左、右极限转角为25 )，运距宜短，生产效率低。（3）侧铲作业法对坡度不大的切削硬土、掘沟作业，推土板可以在垂直平面内转动作业。但工作场地以纵向坡度不大于30、横向坡度不大于25为宜。6.1 推土机推土机24 www.techbook.com.cn3. 推土机的生产率计算推土机的生产率计算推土机的生产率指单位时间内所完成的土方量或平整场地的面积。（1）推土作业生产率）推土作业生产率QT(m3/h) 式中V每铲最大推土量，m3，常用经验公式计算， V=0.86BH2，B为铲刀宽度，H为铲刀高度；Kt时间利用系数，取Kt=0.850.90；Kn推土量损漏系数，取Kn=0.51.0；Ky坡度影响系数，按表6.2选取(祥见课本128 页）；T作业循环时间，s。 （6.1）6.1 推土机推土机25 www.techbook.com.cn式中l1切土距离，一般为610m； l2运土距离，一般小于100m，60m最佳；v1,v2,v3切土、运土、返回速度，m/s； t5推土机调头时间，可取10s； t6换挡时间，每次换挡时间取45s。6.1 推土机推土机26 www.techbook.com.cn（2）平地作业生产率）平地作业生产率Qp(m2/h)式中B铲刀宽度，m；铲刀水平回转角；m相邻两次平整时重叠部分宽度，m；L平整地段长度，m；n每段地的平整次数；v推土机平地速度，取0.81.0m/s；t5推土机调头时间，取t5=10s。（6.2）6.1 推土机推土机27 www.techbook.com.cn（3）提高生产率的措施）提高生产率的措施加强机械的维护保养，使推土机经常保持良好的状态。减少辅助时间，加快作业循环，提高时间利用率。遇硬土时，用松土机预先松土，或在铲土刀后面加装钢齿，在倒退时进行松土。土质松软时，可将铲刀两侧的挡土板加长，提高铲刀前的堆土量。正确选择运行路线，尽量利用下坡推土，或分批集中，一次推送。条件允许的大面积土方作业，可采用多机并进式推土。6.1 推土机推土机28 www.techbook.com.cn6.2 铲运机铲运机6.2 铲运机铲运机 铲运机是大面积填挖土方中循环作业式高效铲土运输机械。 29 www.techbook.com.cn（1）铲运机产品类型较多，按运行方式可分为拖式和自行式两种。拖式常用履带式拖拉机牵引，其运距为70800m。自行式其运距为15005000m，生产率较高。（2）按操纵机构可分为液压式和机械式两种。6.2.1 铲运机的类型及特点铲运机的类型及特点6.2 铲运机铲运机30 www.techbook.com.cn（3）按卸土方式可分为强制卸土、半强制卸土和自由卸土三种。强制卸土 土是被可向前移动的后斗壁强制推出。即使是黏土、过湿土，斗底和侧壁均卸得干净，功率消耗大。半强制卸土 斗底连同后斗壁向前翻转，以强制方式卸去一部分土，其余土壤靠自重卸出，不能彻底消除斗内土壤。自由卸土 铲斗是整体结构，卸土时将铲斗倾翻，靠土的自重卸去。所需功率较小，但卸土不彻底，一般为小型铲运机所采用。6.2 铲运机铲运机31 www.techbook.com.cn铲运机在工作过程中可独立地完成铲、运、卸三个工序，如图6.5所示。工作时铲运机工作装置的斗门打开，斗体落地，斗体前部的刀片切入土壤，借助牵引力在行驶中将土铲入斗内，如图6.5（a）所示。土装满后关闭斗门抬起斗体，使铲运机进入运输状态，如图6.5（b）所示。到达卸土地点后，铲运机一边行驶一边打开斗门，在卸土板的作用下强制卸土，如图6.5（c）所示。与此同时，斗体前面的刀片将土拉平，完成铲、运、卸三个工序。6.2.2 铲运机的工作过程铲运机的工作过程6.2 铲运机铲运机32 www.techbook.com.cn图图6.5 铲运机的工作情况铲运机的工作情况（a）铲土；（b）运土；（c）卸土 6.2 铲运机铲运机33 www.techbook.com.cn铲运机的生产率Q（m3/h）可按下式计算：式中V铲斗的几何容量，m3；K1土的松散系数，取K1=1.11.4； K2 铲斗的充盈系数，取K2=0.61.25； K3时间利用系数，取K3=0.850.90； T每一工作循环所延续的总时间，s。6.2.3 铲运机的生产率铲运机的生产率（6.3）6.2 铲运机铲运机34 www.techbook.com.cn6.3 挖掘机挖掘机6.3 挖掘机挖掘机35 www.techbook.com.cn挖掘机有循环作业式和连续作业式两大类，即单斗挖掘机和多斗挖掘机。单斗挖掘机是土方工程中的一种主要施工机械，它可以单独进行基坑的挖掘作业或配合汽车等运输工具进行远距离的土的运移，目前已被广泛应用于建筑施工、交通运输、水利电力、矿山采掘以及军事工程等。6.3 挖掘机挖掘机36 www.techbook.com.cn单斗挖掘机的种类很多，按传动方式不同分为机械式和液压式两类。在中、小型单斗挖掘机中主要采用液压式。按工作装置的不同，液压单斗挖掘机有反铲、正铲、抓铲和拉铲四种主要形式。反铲用于挖掘停机面以下的土壤，其工作灵活，使用较多，是液压挖掘机的一种主要工作装置形式。正铲主要用于挖掘停机面以上的土壤，大面积开挖时采用此形式。抓铲则主要用于小面积深挖，如挖井、深坑等。拉铲主要用于大面积开挖。 6.3.1 单斗挖掘机的种类和特点单斗挖掘机的种类和特点6.3 挖掘机挖掘机37 www.techbook.com.cn以上几种工作装置的主要形式如图6.6所示。图图6.6 单斗挖掘机工作简图单斗挖掘机工作简图（a）正铲挖掘机；(b)反铲挖掘机；(c)拉铲挖掘机；(d)抓铲挖掘机 6.3 挖掘机挖掘机38 www.techbook.com.cn按行走机构的不同，液压挖掘机可分为履带式、轮胎式、汽车式、悬挂式和拖式等形式。履带式具有良好的通过性，轮胎式具有良好的越野性，而后三种直接采用汽车或拖拉机底盘，结构简单、成本低。按动力装置的不同，挖掘机可分为电驱动、内燃机驱动和复合驱动等形式。单斗液压挖掘机采用内燃机驱动。单斗挖掘机型号编制规定见表6.3。（祥见课本131页）6.3 挖掘机挖掘机39 www.techbook.com.cn单斗液压挖掘机主要由工作装置、回转平台和行走机构三大部分组成，工作装置又包括动臂、斗杆、铲斗以及它们的油缸，如图6.7所示。发动机（常用柴油机）驱动两个液压泵，把高压油输入到两个换向阀组。操纵换向阀，将高压油送往有关执行元件，驱动相应机构进行工作。图6.7所示为液压挖掘机最常用的反铲工作装置工作情况。 6.3.2 单斗液压挖掘机的基本组成及传动单斗液压挖掘机的基本组成及传动6.3 挖掘机挖掘机40 www.techbook.com.cn图图6.7 液压挖掘液压挖掘机基本组成及机基本组成及传动示意图传动示意图 1铲斗；2斗杆；3动臂；4连杆；5，6，7油缸；挖掘装置；回转装置；行走装置 6.3 挖掘机挖掘机41 www.techbook.com.cn工作时，操纵换向阀，接通回转机构液压马达，使工作装置转到挖掘地点。同时操纵换向阀，使动臂油缸5回缩，动臂下降至铲斗接触工作面。然后再操纵换向阀，使斗杆油缸6和铲斗油缸7伸出，铲斗向下旋转挖掘。斗满后，操纵换向阀，将油缸6和7关闭，动臂油缸5伸出，动臂上升离开工作面，然后操纵换向阀接通回转马达，使铲斗转到卸载地点，再操纵换向阀使油缸6和7回缩，铲斗反转卸土。卸完后再进行第二次循环挖掘工作。6.3 挖掘机挖掘机42 www.techbook.com.cn挖掘机生产率（m3/h）可按下式计算：式中q铲斗的几何容量，m3； T每一工作循环持续时间，s； K1土的松散系数，取K1=1.11.4；K2铲斗的充盈系数，取K2=0.81.1；K3时间利用系数，取K3=0.70.9。6.3.3 单斗液压挖掘机的生产率单斗液压挖掘机的生产率（6.4） 6.3 挖掘机挖掘机43 www.techbook.com.cn提高单斗挖掘机生产率的主要方法是尽量缩短工作循环时间，一般可采用如下措施：（1）在挖土时，工作装置即斗与斗杆不要离工作面太远，如机械式的斗柄不要伸出过长，最好不超过全行程的2/3。这样能保证铲斗具有足够的挖掘力和提升力，能缩短挖土时间。（2）保持斗齿锋利，形状正确。试验表明，磨损的斗齿虽然还能使用，但切削阻力会增加64%90%，因此要及时更换磨钝的斗齿。6.3 挖掘机挖掘机44 www.techbook.com.cn（3）采用合理的开挖方法，以获得较小的回转角，并保证适当的工作面，减少机械移位次数。（4）采用多种工序联合操纵方式。 6.3 挖掘机挖掘机45 www.techbook.com.cn1. 挖掘机数量的确定挖掘机数量的确定根据土方量的大小、工期长短，并考虑合理的经济效果，挖掘机的数量（台）计算公式如下： 式中V土方量，m3Q挖掘机的生产率，m3/h；T工期，工作日；C每天工作班数； K3时间利用系数，取K3=0.80.85。 在实际工作中，当挖掘机数量已确定时，也可利用上述公式计算工期。6.3.4 施工中机械数量的确定施工中机械数量的确定（6.5） 6.3 挖掘机挖掘机46 www.techbook.com.cn2. 运输车辆数量的确定运输车辆数量的确定运输车辆的装载容量常取挖掘机34斗的卸土容量，且应保持挖掘机连续工作，因此运输车辆的数量可按下式计算：式中T运送一次循环时间，s。 t装挖掘机每装一辆所需时间，s。装（6.6） 6.3 挖掘机挖掘机47 www.techbook.com.cn式中L运距，m； V平空车和重车时的平均速度，m/s，自卸 汽车取V平=2030km/h； t卸自卸汽车的卸土时间，取t卸=12s； t辅自卸汽车的辅助时间，取t辅=23s； t装自卸汽车的装车时间，t装=nt。卸装辅平（6.7） 6.3 挖掘机挖掘机48 www.techbook.com.cn式中n汽车每车装土斗数，斗；m自卸汽车装载质量，t；土的自然容积密度，取=1.7t/m3；k铲斗利用系数，取k=0.80.95。在实际使用中上述计算只能作为参考，其实际影响因素较多，很难用公式准确计算，可采用实际测定的方法得出正确结论。 （6.8） 6.3 挖掘机挖掘机49 www.techbook.com.cn6.4 装载机装载机6.4 装载机装载机50 www.techbook.com.cn装载机是一种广泛用于公路、铁路、建筑、水电、港口、矿山等建筑工程的土石方施工机械，它主要用于铲装土壤、砂石、石灰、煤炭等散状物料，也可对矿石、硬土等作轻度铲挖作业。换装不同的辅助工作装置还可进行推土、起重和其他物料如木材的装卸作业。在道路，特别是在高等级公路施工中，装载机常用于路基工程的填挖、沥青混合料和水泥混凝土料场的集料与装料等作业。此外它还可进行推运土壤、刮平地面和牵引其他机械等作业。由于装载机具有作业速度快、效率高、机动性好、操作轻便等优点，因此它已成为工程建设中土石方施工的主要机种之一。6.4 装载机装载机51 www.techbook.com.cn对于常用的单斗装载机，可按发动机功率、传动形式、行走机构、装卸方式的不同进行如下分类：1. 发动机功率发动机功率（1）功率小于74kW的称为小型装载机；（2）功率为74147kW的称为中型装载机；（3）功率为147515kW的称为大型装载机；（4）功率大于515kW的称为特大型装载机。6.4.1 装载机的种类和特点装载机的种类和特点6.4 装载机装载机52 www.techbook.com.cn2. 传动形式传动形式（1）液力机械传动冲击振动小，传动件寿命长，操纵方便，车速与外载间可自动调节，一般多在大中型装载机上采用；（2）液力传动可无级调速，操纵方便，但启动性较差，一般仅在小型装载机上采用；（3）电力传动无级调速，工作可靠，维修简单，费用较高，一般在大型装载机上采用。6.4 装载机装载机53 www.techbook.com.cn3. 行走机构行走机构（1）轮胎式质量轻，速度快，机动灵活，效率高，不易损坏路面，接地比压大，通过性差，应用广泛。（2）履带式接地比压小，通过性好，重心低，稳定性好，附着力强，牵引力大，比切入力大，速度低，灵活性相对较差，成本高，行走时易损坏路面。6.4 装载机装载机54 www.techbook.com.cn4. 装卸方式装卸方式（1）前卸式结构简单，工作可靠，视野好，适合于各种作业场地，应用较广；（2）回转式工作装置安装在可回转360的转台上，侧面卸载不需要调头，作业效率高，但结构复杂，质量大，成本高，侧面稳定性较差，适用于较狭小的场地；（3）后卸式前端装、后端卸，作业效率高，作业的安全性欠佳。装载机代号用“Z”表示，“Z”后面的数字为额定承载力。轮胎式装载机用“ZL”表示。 6.4 装载机装载机55 www.techbook.com.cn1. 机型的选择机型的选择主要依据作业场合和用途进行选择和确定。在采石场和软基地进行作业时，一般多选用履带式装载机。2. 动力的选择动力的选择一般多采用工程机械用柴油发动机，在特殊地域作业，如海拔高于3000m的地方时，应采用特殊的高原型柴油发动机。6.4.2 选用原则选用原则6.4 装载机装载机56 www.techbook.com.cn3. 传动形式的选择传动形式的选择一般选用液力机械传动。其中关键部件是变矩器。目前我国生产的装载机多选用双涡轮、单级两相液力变矩器。在选用装载机时，还要充分考虑装载机的制动性能。制动器有蹄式、钳盘式和湿式多片式三种。制动器的驱动机构一般采用加力装置，其动力源有压缩空气、气顶油和液压式三种。目前常用的是气顶油制动系统，一般采用双回路制动系统，以提高行驶的安全性。6.4 装载机装载机57 www.techbook.com.cn单斗装载机的工作装置如图6.8所示。根据铲斗有无托架，其工作装置可分为有托架式和无托架式两种。有托架式的动臂5和连杆4的前端与铲斗托架3铰接，其后端分别与车架支座铰接。托架上部与铲斗油缸2的缸体铰接，托架下部与铲斗1铰接，铲斗油缸2的活塞杆与铲斗上另一点铰接。托架、动臂、连杆及车架支座组成平行四杆机构。 6.4.3 装载机的工作装置和工作过程装载机的工作装置和工作过程6.4 装载机装载机58 www.techbook.com.cn图图6.8 装载机装载机 的工作装置的工作装置（a）有托架式铲斗；（b）无托架式铲斗1铲斗；2铲斗油缸；3铲斗托架；4连杆；5动臂；6动臂油缸；7摇臂 6.4 装载机装载机59 www.techbook.com.cn当动臂提升，铲斗油缸闭锁时，铲斗始终保持平移，斗内物料不会撒落。由于铲斗油缸及铲斗都是直接铰接在托架上，铲斗的转动角大，所以使用灵活。托架结构虽然简单，但因动臂前端装有比较重的托架，因而减少了铲斗的载重量。而无托架式铲斗，当动臂提升时，是通过反转连杆机构以使铲斗中物料不撒落的。无托架式铲斗的结构较有托架式铲斗的结构复杂一些。6.4 装载机装载机60 www.techbook.com.cn装载机用于装卸松散物料时，其作业过程主要由铲装、收斗提升、卸料和空车返回四个工序组成。根据物料种类不同，铲装作业分为一次插入铲装法和配合铲装法两种。一次插入铲装法常用于铲装颗粒状松散的轻物料，它是通过装载机低速直线驶向料堆，插入深度大于铲斗的深度，然后铲斗上翻。这种铲装方法简单，操作容易，但所需功率大。 6.4 装载机装载机61 www.techbook.com.cn若铲装矿石和块状不均匀物料时可采用配合铲装法，即在铲斗插入料堆不大的深度时，配合铲斗间断上翻或动臂间断提升铲装。这种方法使铲斗插入阻力大大减小，所需功率相应减小，可以缩短作业时间。实际作业时，熟练的司机在卸完料驶向料堆的过程中就放斗、变速，使铲斗插入料堆一定深度时即转斗、提臂，使铲斗装满，后退调头，在驶向卸料地点的过程中，提臂至卸料高度，并把物料卸入运输工具等动作是同时连续进行的。6.4 装载机装载机62 www.techbook.com.cn装载机的生产率是指单位时间内装载机装载物料的重量，单位为kN/h，由下式计算： 式中q装载机额定承载力，kN。 KH铲斗装满系数。松散土壤取1.11.3；砂石取 0.91.2；经破碎块度小于40mm的石灰石、碎石和块度小于50mm的砾石取1.01.2；经破碎块度小于50mm的坚硬岩石取0.71.0。 Kp物料松散系数，常取1.25。 T一个作业循环的时间，s。6.4.4 装载机的生产率装载机的生产率（6.9） 6.4 装载机装载机63 www.techbook.com.cn6.5 压实机械压实机械6.5 压实机械压实机械64 www.techbook.com.cn压实机械是用来压实由土和各种松散材料（碎石、砾石、砂及各种混合料）所组成的任何建筑工程的基础及其承载面层，使其具有足够的强度和稳定性，能承受一定的载荷并且有抗侵蚀能力。土壤的压实是指对土壤施加作用力，使土粒移动，土壤孔隙中的空气被挤出，土体的体积缩小，密实度和干容积密度增大，使其承载能力和抗剪强度得到提高，沉陷量和透水性降低。压实机械根据压实的原理不同，可分为冲击式、碾压式和振动夯实机械三大类。6.5 压实机械压实机械65 www.techbook.com.cn冲击式压实机械的工作原理是：把重物提升到一定高度，然后利用重物自重落下冲击土壤，使土壤在动载荷作用下产生永久变形而被压实。冲击式压实机械压实土的厚度大，冲击时间短，对土壤的作用力大，适用于压（夯）实黏性较小的土壤，但有噪音污染。6.5.1 冲击式压实机械冲击式压实机械6.5 压实机械压实机械66 www.techbook.com.cn1. 蛙式打夯机蛙式打夯机蛙式打夯机的组成如图6.9所示。工作时由于偏心块旋转所产生的离心力使夯锤升起又落下，夯实土壤，而且能边夯边前进，像青蛙行走一样，故得其名。蛙式打夯机结构简单，操作维护简便，夯实效果好。但因它是连续冲击，机体的金属结构部分易出现断裂，同时夯头架上的联接螺栓也易松动，如不经常检查偏心块会飞出伤人。蛙式打夯机在工地上使用较多，但作业效率低，有被淘汰的趋势。6.5 压实机械压实机械67 www.techbook.com.cn图图6.9 蛙式打夯机蛙式打夯机1偏心块；2前轴；3夯头架；4夯板；5拖板 6.5 压实机械压实机械68 www.techbook.com.cn2. 内燃式打夯机内燃式打夯机内燃式打夯机是一种以内燃机为动力的夯实机械。由于其冲击频率很高，因此具有振动作用，适用于多种土壤，尤其适用于砂质土壤。工作时，内燃机汽缸内混合气被火花塞点燃，燃烧产生的高温高压气体将整个夯机抬升到最高点，然后以自由落体的形式下落，夯击地面，形成振动冲击，将土压实。振动冲击夯适用于窄小场地和沟槽作业，可用于室内地面的压实，特别适用于柱角、屋角和墙边的夯实。6.5 压实机械压实机械69 www.techbook.com.cn碾压式压实机械是利用机械本身的重力或加重（静力）通过碾压轮作用在被压实的土壤上，使被压实土壤产生永久变形。它的压实效果与机重有关。常用的碾压机械有自行式压路机（如光轮式压路机、轮胎式压路机等）和拖式压路机（如羊足碾、光轮路滚等）。6.5.2 碾压式压实机械碾压式压实机械6.5 压实机械压实机械70 www.techbook.com.cn1. 光轮压路机光轮压路机光轮压路机主要由柴油机、传动系统、操纵系统和滚轮等组成。按滚轮和轮轴的数目可分为两轴两轮式和两轴三轮式。光轮压路机的加载方法是在前后滚轮内加注水或装沙，用来压实路基土方和路面基础，以及用来完成砾石、碎石和沥青混凝土路面的施工。6.5 压实机械压实机械71 www.techbook.com.cn2. 轮胎压路机轮胎压路机轮胎压路机是一种多轮胎的特种车辆，其工作装置是由前后轮密排的轮胎组成，它们既是行驶轮也是碾压轮。由于轮胎的弹性作用，使压实层受力均匀，碾压面平滑，压实时不致破坏压实层的黏结，压实层之间能有良好的结合，能用较少的碾压次数达到较大的碾压深度。增减配重或增减轮胎内压可改变接触压力，使其适用于黏性和非黏性土的压实。轮胎式压路机主要用于路基和碎石、砾石及沥青混凝土路面的压实。6.5 压实机械压实机械72 www.techbook.com.cn3. 羊足碾羊足碾在拖式压路机中，羊足碾较常用。它的光面滚轮上装有许多凸爪，由于这些凸爪与羊足相似，故称羊足碾，如图6.10所示。羊足碾是基础土方压实的常用机械，最适用于黏性和半黏性土壤的碾压。羊足碾与土壤的接触面积小，单位压力大。 6.5 压实机械压实机械73 www.techbook.com.cn图图6.10 羊足碾羊足碾1羊足式钢棒；2滚筒；3刮刀；4拖架；5充水口；6辕杆；7拖拉机（部分） 6.5 压实机械压实机械74 www.techbook.com.cn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，使黏性土内的气泡和水泡受到破坏，利于湿土晾干和干土洒水，从而使土层与土层之间结合良好，土壤的密度增大。羊足碾适用于黏性土壤，不适用于压实沙土和工程面层。6.5 压实机械压实机械75 www.techbook.com.cn利用机械的高频振动把能量传给土壤，使土壤颗粒重新组合而达到密实的机械称为振动式压实机。振动式压实机有两种，一种为手扶平板式振动压实机（又称振动平板夯），另一种为振动压路机。前者可用于小面积的地基夯实，后者可用于大面积的土壤压实。6.5.3 振动式压实机械振动式压实机械 6.5 压实机械压实机械76 www.techbook.com.cn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，因此应用较广。振动压路机也可分为自行式和牵引式两种。自行式机型小，行驶速度快，机动灵活，适用于狭小场地的压实。牵引式机型较大，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。6.5 压实机械压实机械77教育部职业教育与成人教育司推荐教材教育部职业教育与成人教育司推荐教材教育部职业教育与成人教育司推荐教材教育部职业教育与成人教育司推荐教材高等职业技术教育教材高等职业技术教育教材高等职业技术教育教材高等职业技术教育教材武汉理工大学出版社发行部http:/www.techbook.com.cn地 址：武汉市武昌珞狮路122号邮 编：430070电 话：027-87394412 87383695传 真：027-87397097建筑施工机械（第2版）JIAN ZHU SHI GONG JIXIEJIAN ZHU SHI GONG JIXIE78