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1、工程机械化施工,第4节平地机施工,施工范例1施工范例2施工范例3施工范例4,17:18/4,议题,4.1平地机概述平地机的用途平地机的分类平地机的发展概况4.2平地机的总体构造4.3平地机的工作装置4.4平地机的基本作业方法4.5平地机的施工作业4.6平地机操纵控制系统,17:18/5,4.1 概 述,自行式平地机是一种主要完成大面积土壤的平整和整形作业的土方工程机械。主要用于土方工程中场地整形和平地作业。平地机工作装置操纵控制灵活，通过改变平地铲刀的作业方位或更换工作装置可方便地用来进行开挖边沟、回填、修边坡、推松土、除雪、松土，对级配要求不高的路面基层稳定土也可用平地机来拌和、摊铺路面基层
2、材料。因此，平地机用途十分广泛，已经成为国防工程、道路修筑、矿山、水利、农田等基础建设工程中用于平地整形施工的专用机械。,17:18/6,4.1.2平地机分类,按牵引方式分为拖式和自行式两种。按车轮轮胎数目分 按铲刀长度或发动机功率分 按机架结构分按操纵方式分,17:18/7,按车轮数、驱动轮对数和转向轮对数,四轮平地机1）422型，前轮转向，后轮驱动 2）444型，全轮转向，全轮驱动六轮平地机3）642型，前轮转向，中后轮驱动 4）662型，前轮转向，全轮驱动5）666型，全轮转向，全轮驱动,17:18/8,按铲刀长度或发动机功率分,分为轻型、中型和重型按操纵方式分：机械操纵、液压操纵两种。
3、,17:18/9,按机架形式,整体机架式：刚性较好，但机械的转向半径较大铰接机架式：转向半径小，便于在窄小地段施工，而且工作装置可随前机架一起转动，其作业适应范围更宽,17:18/10,4.1.3发展概况,美国是最早生产平地机的国家，美国平地机的产量居世界首位。美国卡特皮勒、德莱赛、约翰迪尔等公司生产的平地机制造技术先进，其技术性能具有世界先进水平。,17:18/11,日本小松制作所和三菱重工是世界著名的平地机生产企业，其电子技术应用领先世界水平。小松平地机品种齐全，其中GD825A1型超重型平地机采用了最先进的电子监控系统和负荷传感液控新技术，性能先进，在世界市场上具有很强的竞争力。,在欧洲
4、，生产平地机的主要厂家有德国的O&K、Gehl和意大利的Fiatallis等制造公司。在世界范围内，各国正在加速现代化的进程，土方工程规模日益扩大，平地机有向大型化方向发展的趋势。加拿大Champion公司生产的功率为522kW的100t超重型平地机，是当前世界上最大的平地机。与此同时，为满足狭窄场地施工作业的需要，一些国家也注重发展轻型平地机。最小的平地机是日本生产的MGD743轻型平地机，功率只有26kW。80年代后期，一些国家在平地机上开始采用机电一体化技术，配有铲刀自动调平装置，用以提高平地精度。同时采用工况监控、故障诊断和专家智能等电子控制系统，逐步实现平地机的现代化、节能化和自动化
5、，并备有多种工作装置及其液压控制系统。,17:18/13,平地机技术发展动态,系列完善，大型化使用范围更宽成熟技术得到应用加强环保设计注重驾驶舒适性、安全性,17:18/14,17:18/15,平地机的基本作业方法,平地机刮刀的工作角度刮刀移土作业刀角铲土侧移作业机外刮土作业,17:18/16,4.1.2平地机的基本作业方法,依靠机械的牵引力，平地机可以完成平地、切削、侧面移土、路基成形、边坡修整等作业，根据作业要求，平地机的铲刀可以升降、倾斜、引出和360度回转等运动，铲刀的位置可以在较大范围内进行调整，以达到最佳的作业效果。,17:18/17,4.1.2平地机刮刀的工作角度,在平地机的作业
6、过程中，必须根据工作进程的需要正确调整平地机的铲土刮刀的工作角度，即刮刀水平回转角、倾斜角和切削角。,17:18/18,刮刀水平回转角,为刮刀中线与行驶方向在水平面上的角度，当回转角增大时，工作宽度减少，但物料的侧移输送能力提高，切削能力也提高，刮刀单位切削宽度上的切削力增大。对于剥离、摊铺、混合作业及硬土切削作业，回转角可取30-50度；对于推土摊铺或进行最后一道刮平以及进行松软或轻质土刮整作业时，回转角可取0-30度。,17:18/19,刮刀切土角,为铲土刮刀边缘的切线与水平面的角度。刮刀切土角的大小一般依作业类型来确定。中等刮刀切土角（60度左右）适用于通常的平整作业。在切削、剥离土壤时
7、，需要较小的刮刀切土角，以降低切削阻力。当进行物料混合和摊铺时，选用较大的刮刀切土角。,17:18/20,4.1.2刮刀移土作业,直线平整作业：将刮刀水平回转角置为0度，即刮刀轴线垂直于行驶方向，此时切削宽度最大，但只能以较小的切入深度作业，主要用于铺平作业。斜身铲土和移土作业：将刮刀保持一定的回转角，在切削和运土过程中，土沿刮刀侧向移动，回转角越大，切土和移土能力越强。刮土侧移作业用于铺平时还应采用适当的回转角，始终保证刮刀前有少量的但却是足够的料，既要运行阻力小，又要保证铺平质量。斜身直行作业：刮刀侧移时应注意不要使车轮在料堆上行驶，应使物料从车轮中间或两侧流过，必要时可采用斜行方法进行作
8、业，使料离开车轮更远一些。,17:18/21,17:18/22,基本作业方式,刮土直移：适用于不平整度较小的场地，平整的最后阶段或铺散材料。,17:18/23,基本作业方式,刮土侧移：适用于移土填堤、整修道路时的移土、平整场地、回填沟渠、铺散料和路拌路面材料。,17:18/24,基本作业方式,机外倾斜刮土：适用于修整路堑边坡、路堤边坡以及边沟边坡。,17:18/25,基本作业方式,刮刀刀角铲土侧移：适用于挖边沟、填路堤。,17:18/26,基本作业方式,机外刮土：修整边坡,17:18/27,4.1.2刀角铲土侧移作业,适用于挖出边沟土壤来修整路型或填筑路堤。先根据土壤的性质调整好刮刀铲土角和刮
9、土角。平地机以一档速度前进后，让铲刀前置端下降切土，后置端抬升，形成最大的倾角，被刀角铲下的土层就侧卸于左右轮之间。,17:18/28,4.1.2机外刮土作业,这种作业多用于修整路基、路堑边坡和开挖边沟等工作。工作前首先将刮刀倾斜于机外，然后使其上端向前，平地机以一档速度前进，放刀刮土，于是被刮刀刮下的土就沿刀卸于左右两轮之间，然后再将刮下的土移走，但应注意，用来刷边沟的边坡时，刮土角就小些，刷路基或路堑边坡时，刮土角应大些。,17:18/29,4.3 平地机总体构造,平地机主要由发动机、液力机械式传动系统、行走驱动装置、前后机架、工作装置、转向和制动系统，以及液压控制系统所组成。,17:18
10、/30,发动机,一般采用工程机械柴油机，多数采用了废气涡轮增压技术。,17:18/31,传动系统,机械传动液力机械传动液压传动,17:18/32,液力机械传动系统,17:18/33,17:18/34,PY160B整体式车架平地机,17:18/35,PY180铰接式平地机,17:18/36,构造组成,刮刀升降机构刮刀侧伸机构刮刀回转机构齿耙升降机构前轮倾斜机构,17:18/37,4.2 平地机整体构造特点,铰接机架铲刀布置在前后桥之间整机纵向尺寸大后桥平衡箱结构前桥侧倾机构行走方式,铰接机架,1、前机架2、销轴3、锁定杆4、油缸5、后机架,对比,17:18/39,铰接式与整体式对比,PY180机
11、身尺寸(长*宽*高)：10280*2995*3305mmPY160B机身尺寸(长*宽*高)：8146*2575*3340mmPY180最小转向半径：7800mmPY160B最小转向半径：8200mm,17:18/40,4.2.1前桥,17:18/41,4.2.1前桥,前桥横梁与前机架铰接，可绕前机架铰接轴上下摆动，用以提高前轮对地面的适应性；前轮可通过倾斜油缸和倾斜拉杆实现前轮左右倾斜。侧倾的作用：减小转向阻力，实现小半径转向；在各种不利作业条件下保持平地机的行驶方向稳定。(1)在横坡上作业时，倾斜前轮使之处于直立状态，有利于提高前轮的附着力和作业稳定性；(2)侧伸作业时，利用前轮向侧伸的相反
12、方向倾斜，有利于平地机作业时保持直线行驶状态,17:18/42,4.2.2后桥与平衡箱,17:18/43,后桥平衡箱工作原理和作用,平衡箱的摆动可以保证每侧的中后轮始终同时着地；均衡前后轮的载荷，延长驱动轮的寿命，保证所有驱动轮良好附着于地面；改善作业质量，提高平整性,17:18/44,平地机越障时工作装置高度变化示意图,A)中心升起高度H/2,铲刀H/4B)左中轮越高度为H的障碍物，后桥左端升高H/2，后桥中部升高H/4，铲刀左端升高3H/8，右端H/8,17:18/45,17:18/46,转向装置,17:18/47,行走方式,A：直行 B：折腰转向行 C：折腰斜行,17:18/48,4.3
13、 平地机工作装置,刮土工作装置松土工作装置推土工作装置+,1-角位器；2-紧固螺母；3-切削角调节油缸；4-回转驱动装置；5-牵引架；6、7-右左升降油缸；8-牵引架引出油缸；9-刮刀；10-油缸头铰接支座；11-刮刀侧移油缸；12-回转圈,刮土工作装置总体构造,17:18/50,牵引架,牵引架用来安装转盘，转盘上装有刮刀，使之悬挂在平地机弓形架鼻梁上能作上下升降，以便它随机械的前进进行刮土作业。,17:18/51,A型牵引架,17:18/52,T型牵引架,1、7铲刀升降油缸球铰头；3、4回转驱动油缸；8牵引架引出油缸球铰头,17:18/53,比较,A型承受水平面的弯矩能力比T型强，对于液压马
14、达驱动蜗轮蜗杆减速器形式的回转驱动装置便于安装；当松土耙土器装在铲刀与前轮之间时，A型的运动占用空间大，易与耙土器干涉，但如果以液压马达驱动蜗轮蜗杆减速器形式的回转驱动装置，T型牵引架的布置不如A型方便；,17:18/54,转盘,转盘用来安装刮刀，是一个带内齿的大环轮，左右两边各焊有一个弯臂，通过托板悬挂在牵引架下面，可左右回转，以调整回转角。,17:18/55,回转支撑,6和7为青铜合金衬片，6有两个凸圆块卡在牵引架底板上，7有两个凸方块卡在5上，通过调整垫片3调节上、下配合间隙，用调整螺栓1调节径向间隙。,17:18/56,回转驱动装置,安装在牵引架中部的铲刀回转液压马达，可通过蜗轮减速装
15、置驱动转盘，使安装其上的铲刀相对牵引架做360回转，用以改变铲刀在水平面内的倾斜角度，实现平地机侧移卸土填堤，或回填沟渠。,17:18/57,二种驱动转盘的方式,17:18/58,铲刀,各种平地机的铲刀都基本相似，它包括刀身和切削刃两部分。为了拓宽平地机的作业范围，可在铲刀的一侧安装刀片，用于开挖安装路沿石的矩形沟和小排水沟，根据回转角决定挖出的土堆放在沟在左侧或右侧；,17:18/59,铲刀六种动作,1）铲刀左侧提升与下降。2）铲刀右侧提升与下降。3）铲刀回转。4）铲刀随回转圈一起侧移，即牵引架引出。5）铲刀相对于回转圈左移或右移。6）铲刀切削角的改变。,17:18/60,推土铲刀与平地铲刀
16、的比较,基本结构一样，便使用要求不同导致结构参数配置不同：铲刀长而矮弧形板曲率半径小,17:18/61,铲刀切削角调节,17:18/62,松土工作装置,松土工作装置主要用于疏松比较坚硬的土壤，对于不能用铲刀直接切削的地面，可先用松土装置疏松，然后再用铲刀切削。松土器有双连杆式和单连杆式两种,17:18/63,松土器的结构形式,17:18/64,耙土装置,17:18/65,4.3推土工作装置,推土工作装置是平地机主要的辅助作业装置之一，装在车架前端的顶推板上。推土铲刀的宽度应大于前轮外侧宽度，铲刀体多为箱形截面，有较好的抗扭刚度。铲刀的升降机构有单连杆式和双连杆式。双连杆式机构为近似平行四边形机
17、构，铲刀升降时铲土角基本保持不变；单连杆式结构较简单。,17:18/66,平地机的基本作业方法,平地机刮刀的工作角度刮刀移土作业刀角铲土侧移作业机外刮土作业,17:18/67,4.5平地机的施工作业,平整作业刷坡作业填筑路堤开挖水沟修整路型 开挖路槽路拌材料影响生产率的因素,17:18/68,4.5.1平整作业,平地机平整方法一般有纵向、横向、斜向和涡形等四种作业法（图33l2），平整路基顶面时，一般采取纵向作业法，沿路边向路中线推进，平地机进退运行或环形运行。平整大面积场地时，根据排水要求，可采用不同的平整方法。,17:18/69,4.5.2刷坡作业,刷坡是一种对斜坡表面的平整作业。需要修刷
18、的坡面有路堤坡、路堑坡、取土坑坡和边沟坡等。在刷坡时，平地机的刮刀要侧向伸出，并调成与坡面相适应的倾角，平地机以一档行驶，为使其行驶稳定，前轮应予反刮刀侧伸方向倾斜。,17:18/70,路堑坡面的修刷如图3314所示。先将刮刀倾斜于机侧，然后使刮刀上端朝前，平地机以一档前驶并放刀切土，于是被刮下的土壤就顺刀卸于左右车轮之间，尔后再将此土移走。,17:18/71,4.5填筑路堤,用平地机来填筑路堤时，只适合于路侧取土坑取土，然后把土移送到路线上堆成路堤。平地机堆土方法有散堆铺垫、半挤紧铺垫和挤紧铺垫，在施工中根据施工要求应用不同的堆土方法。,平地机在横坡上填筑半路堤的施工方法如图3316所示。平
19、地机驾驶员先将挖掘处的表层草皮杂物除去，然后按施工员标出的挖掘次序进行作业。挖掘方法有两种，一是从上到下，按矩形断面分层进行（图3316a）；二是从下挖掘（图3316b）,17:18/73,4.5.4开挖水沟,平地机开挖水沟时可视施工条件，采用一侧开挖或两侧开挖（图3317）。一侧开挖时，水沟的边坡可以做成不同的坡度，但此法因有空驶行程，功效较低。两侧开挖时，水沟两侧边坡坡度相同，平地机环行，故功效较高。,17:18/74,17:18/75,4.5.5修整路型,平地机修整路型的施工作业内容就是按路基路堑规定的横断面图的要求开挖边沟，并将边沟内所挖出的土壤移送到路基上，然后修成路拱。,平地机修整
20、路拱时的某施工程序如图3-3-19所所示。从图上可以看出，平地机的全部工作行程为18次，5次铲挖，1次用刮沟刀铲挖，另外12次为移送及平整工作。,17:18/77,4.5.5开挖路槽,在修好路基的路型、边沟、边坡以后，在铺筑路面之前，要开挖路槽。根据设计要求的不同，开挖路槽的方式有三种，一种是把路基中间土壤挖出成路槽（全挖路槽人土壤就地抛弃；一种是在路基两侧填起两条路肩筑成路槽（填成路槽），此法可在修整路型时同时进行，可以利用整型的余土或预留土，比较经济；一种是开挖半深的路槽，把挖出的土填成路肩（半挖半填路槽），挖填土方量相等，最经济合理，目前大多采用此法。半挖半填路槽的施工程序如图 3320
21、所示。,17:18/79,4.5.6路拌材料,路拌材料是修筑稳定土路面、稳定土垫层、灰土砾石垫层和碎石级配路面等的简便方法，它除了采用专门的稳定土拌和机械外，也可用平地机的刮刀或专门的拌和刀来完成。平地机在路基上拌和材料，一般采用如图3-3-21所示的方法。,17:18/80,平地机生产率,生产率：单位时间内完成的面积或单位时间内完成的土方量；,17:18/81,平整场地生产率计算公式,17:18/82,以土方量为单位的平地机生产率,17:18/83,17:18/84,影响生产率的因素,影响因素：工作地段的长度，铲刀的工作角度，铲刀的长度，平地机的工作速度，工作行程次数，机械掉头时间，时间利用
22、率等等。见P111,17:18/85,提高平地机生产率措施,平地机工作地段长度，拟以一个台班中能完成的工作量来考虑，一般应不少于lkm。刮刀的工作角度a,Y，因作业不同，经常需要停机调整，费时较多。若能采用多台(2-3)平地机联合作业，合理分工，可使每台班中尽量不调或少调刮刀的工作角度。刮刀长度影响移土距离，若能装用延长刀，将减少移土和平整行程次敌，对生产率的提高十分有利。在铲土作业时，预先疏松土壤，同时按“四边形断面”铲土，以求最大的铲土截面积和最少的铲土行程次数，可大大提高铲土作业效率。,17:18/86,4.6 平地机操纵与控制系统,转向操纵系统工作装置操纵系统自动调平装置,17:18/
23、87,转向操纵系统,1全液压转向操纵系统 全液压转向系统由方向盘直接驱动Orbitrol转向器实现液压动力转向。该系统由转向器、流量控制阀、转向油缸等组成。2液压助力转向操纵系统 液压助力型转向系统的基本原理是采用可自动调节的随动系统，司机只需很小的操纵力和一般的操纵速度来控制元件，而克服转向阻力矩的能量由液压动力提供，减少了司机的操作强度。,17:18/88,工作装置操纵系统,平地机工作装置的液压操纵系统目前主要有以下几种类型：(1)按泵的类型分为定量系统和变量系统；(2)按泵的个数(指主要工作泵)有单泵和双泵系统，一般双泵用于双回路；(3)按回路分为单回路和双回路；(4)按工作装置液压系统与转向液压系统的关系分为独立式和混合式。,17:18/89,17:18/90,自动调平装置,自动调平系统有电子型和激光型两种，一般都由专门的生产厂家生产，只有一些较大的工程机械制造公司(例如美国的CAT公司和日本的小松公司)由自己设计制造，专门为自己的设备配套。1电子调平装置 2激光调平装置 激光调平装置是利用激光发射机发出的激光光束作为调平基准，控制铲刀升降油缸自动地调节铲刀位置。1)显示加激光调平型 2)激光调平与电子调节结合型,17:18/91,电子调平,17:18/92,17:18/93,激光调平,
