工程機械和功率平衡

工程機械概述和功率平衡洛陽理工學院2010.10第一章工程機械概述工程機械是我國裝備工業(yè)的重要組成部分。概括地說，凡土石方施工工程、路面建設與養(yǎng)護、流動式起重裝卸作業(yè)和各種建筑工程所需的綜合性機械化施工工程所必需的機械裝備，稱為工程機械。它主要用于國防建設工程、交通運輸建設，能源工業(yè)建設和生產、礦山等原材料工業(yè)建設和生產、農林水利建設、工業(yè)與民用建筑、城市建設、環(huán)境保護等領域。一.工程機械分類①挖掘機械如單斗挖掘機（又可分為履帶式挖掘機和輪胎式挖掘機)、多斗挖掘機(又可分為輪斗式挖掘機和鏈斗式挖掘機)、多斗挖溝機(又可分輪斗式挖溝機和鏈斗式挖溝機）、滾動挖掘機、銑切挖掘機、隧洞掘進機（包括盾溝機械）等。②鏟土運輸機械如推土機（又可分為輪胎式推土機和履帶式推土機）、鏟運機（又可分為履帶自行式鏟運機、輪胎自行式鏟運機和拖式鏟運機）、裝載機（又可分為輪胎式裝載機和履帶式裝載機、平地機（又可分為自行式平地機和拖式平地機)、運輸車(又可分為單軸運輸車和雙軸牽引運輸車）、平板車和自卸汽車等。③起重機械如塔式起重機、自行式起重機、桅桿起重機、抓斗起重機等。④壓實機械如輪胎壓路機、光面輪壓路機、單足式壓路機、振動壓路機、夯實機、搗固機等。⑤樁工機械如鉆孔機、柴油打樁機、振動打樁機、壓樁機等。⑥鋼筋混凝土機械如混凝土攪拌機、混凝土攪拌站、混凝土攪拌樓、混凝土輸送泵、混凝土攪拌輸送車、混凝土噴射機、混凝土振動器、鋼筋加工機械等。⑦路面機械如平整機、道碴清篩機等。⑧鑿巖機械如鑿巖臺車、風動鑿巖機、電動鑿巖機、內燃鑿巖機和潛孔鑿巖機等。⑨其他工程機械如架橋機、氣動工具(風動工具)等。二.中國工程機械行業(yè)發(fā)展簡況

2011國內挖掘機市場品牌占有率2007-2009三一重工挖掘機銷售情況三.工程機械發(fā)展前景預測

1.在國家西部大開發(fā)戰(zhàn)略的引導下，西部經濟建設將掀起高潮，這是工程機械的新市常需要注意的是，在西部高原及沙漠地區(qū)，其獨特的自然條件要求使用高原型工程機械。

2.為了保護生態(tài)環(huán)境，全國七大水系河道的清淤，幾大湖泊的退田還湖，幾萬公里堤壩的加固，需要較多的通用工程機械和一些特殊的工程機械（如長臂挖掘機、清淤船等）。另外，搶險抗災用的特殊工程機械（如高通過性微型挖掘機、危巖挖掘機等）的需求也日益增多。3.隨著農業(yè)結構的調整，農村需要小型、簡單、實用、價廉的農用工程機械來從事農業(yè)基礎設施建設和農業(yè)產業(yè)化生產。4.小城鎮(zhèn)建設，園林綠化及維護，林業(yè)開發(fā)，港口、鐵路、機嘗高速公路的維護，工廠生產等建設或非建設行業(yè)，也日益廣泛使用通用或專用工程機械。五、工程機械是國際貿易中的主要機械產品之一，年貿易額約350億美元。其中美國和日本占世界市場份額的50%以上。我國工程機械的總體水平與發(fā)達國家相比，落后10～15年，但也有少量產品接近國際水平，且因價格低廉而受發(fā)展中國家歡迎。一些節(jié)省勞動力、提高勞動生產率、降低作業(yè)成本的產品（如叉車、小型搬運車等）也受歐美市場歡迎。我國工程機械產品年出口額僅為2.5億～3億美元，所以出口潛力很大。

結論：

通過以上分析可以看出，工程機械具有廣闊的國內外市場前景。

全液壓全回轉挖掘機

液壓挖掘機主要由發(fā)動機、液壓系統(tǒng)、工作裝置、行走裝置和電氣控制等部分組成。液壓系統(tǒng)由液壓泵、控制閥、液壓缸、液壓馬達、管路、油箱等組成。電氣控制系統(tǒng)包括監(jiān)控盤、發(fā)動機控制系統(tǒng)、泵控制系統(tǒng)、各類傳感器、電磁閥等。1、小松（KOMATSU）

小松（KOMATSU）是著名的工程機械制造商，株式會社小松制作所成立于1921年，至今已有80年的歷史，在工程機械領域有著先進的生產經驗。于2001年2月在上海市注冊小松(中國)投資有限公司，注冊資金3457萬美元。小松優(yōu)點:在于它的液壓系統(tǒng)，液壓系統(tǒng)是小松自主研發(fā)，在世界上有200多項專利技術。相比其它品牌，小松的液壓系統(tǒng)及發(fā)動機都是自主研發(fā)的，故障率相對較低，保養(yǎng)費用在同類產品中在中等價格。小松缺點：行走部分很一般

2、日立（HITACHI）

日立（HITACHI）日立建機株式會社于1970年10月1日在日本東京成立，現今日立建機集團是全球最大的建筑機械、運輸機械及其他機械設備的制造、銷售和服務綜合性的公司之一。日立建機(中國)有限公司成立于1995年3月27日，坐落在安徽省合肥市經濟技術開發(fā)區(qū)。公司主營挖掘機及其它建設機械的制造、銷售、服務、配件供應。日立優(yōu)點：機械匹配性一般，液壓系統(tǒng)一般，動作靈活，一般耐用，保值一般，使用成本一般，油耗一般，力量中上，價格比小松便宜3-5萬左右。

日立缺點：不耐用、兩三年后問題較多，主要是水溫高還是液壓系統(tǒng)，現20號機都換四缺發(fā)動機，而已是加大缺勁縮小排量的，不太敢用。

3、卡特彼勒（CAT）

卡特彼勒（CAT）美國卡特彼勒公司成立于1925年，是世界上最大的工程機械和礦山設備生產廠家、燃氣發(fā)動機和工業(yè)用燃氣輪機生產廠家之一，也是世界上最大的柴油機廠家之一?？ㄌ乇死眨ㄖ袊┩顿Y有限公司于1996年在北京成立。今天，卡特彼勒在中國投資建立了11家生產企業(yè)，制造液壓挖掘機、壓實機、柴油發(fā)動機、履帶行走裝置、鑄件、動力平地機、履帶式推土機、輪式裝載機、再造的工程機械零部件以及電力發(fā)電機組?？ㄌ靥攸c：機械匹配性好，液壓系統(tǒng)超牛，動作一般，耐用，保值，使用成本一般，力量第一，價格市場第一。

卡特缺點：油耗較大4、沃爾沃（VOLVO）

沃爾沃（VOLVO）瑞典沃爾沃集團成立于1924年，沃爾沃建筑設備公司是沃爾沃集團成員之一，是全球知名的建筑設備制造商。主要生產不同型號的挖掘機，輪式裝載機，自行式平地機，鉸接式卡車等產品。沃爾沃建筑設備（中國）有限公司于2002年3月成立，總部設在上海。沃爾沃特點：機械匹配性一般，液壓系統(tǒng)中下（韓國液壓），動作慢，一般耐用，保值中下，使用成本一般，油耗低，力量中上，價格市場排第二、第三。

沃爾沃缺點：韓國配件很多（很多人被忽悠以為是瑞典的），使用兩三年后，維修費用高，關鍵是配件很貴。

5、大宇（DAEWOO）

大宇（DAEWOO）韓國大宇集團1967年由金宇中創(chuàng)建，其產品一直以來代表著韓國機械工業(yè)的發(fā)展水平，在柴油發(fā)動機、挖掘機、車輛、自動機床、機器人等領域創(chuàng)造了公認的成就。1994年10月1日在中國煙臺成立大宇重工業(yè)煙臺有限公司，主要生產挖掘機、叉車及機床等重工業(yè)產品。大宇公司于2005年被斗山公司收購51%的股份。6、現代（HYUNDAI）

現代（HYUNDAI）韓國現代重工業(yè)株式會社是韓國現代集團的主要公司，現代重工是于1972年在朝鮮半島東南端的蔚山市成立。涉及汽車,工程機械,叉車等多個工業(yè)領域。于2002年9月1日在北京成立北京現代京城公司，北京現代業(yè)正逐步成為國內最大的叉車、挖掘機制造供應商之一。7、神鋼（KOBELCO）

神鋼（KOBELCO）株式會社神戶制鋼所成立與1905年，神鋼建機株式會社1999年10月從世界500強企業(yè)之一的神戶制鋼獨立，成為日本神戶制鋼所的子公司，專門制造和銷售挖掘機和起重機等工程機械。

2003年8月在中國成都成立成都神鋼工程機械（集團）有限公司。旗下包括成都神鋼建設機械有限公司（生產液壓挖掘機）和四川成都成工工程機械株式公司（生產輪式裝載機等設備）。成都神鋼工程機械（集團）有限公司主要銷售KOBELCO牌液壓挖掘機，成工牌輪式裝載機及其他工程機械。神鋼特點：這個品牌誰買誰回悔，現在連發(fā)動機都用國產的了，還不如買個柳工，柳工發(fā)動機還是進口康明斯。

第二章路基機械施工第一節(jié)路基機械概述一、土石方機械的用途與特點土石方機械包括推土機、裝載機、挖掘機、鏟運機、平地機、壓路機械等在公路、鐵路路基工程中，它們擔負著土石方的鏟裝、填挖、運輸、整平等作業(yè)，它具有施工速度快、作業(yè)質量高、生產效率高等優(yōu)點。土石方機械的作業(yè)對象是各種土、砂、石等物料，在進行施工作業(yè)時，機械承受負荷重，外載變化波動大，工作場地條件差，環(huán)境比較惡劣。因此，要求土石方機械具有良好的低速作業(yè)性，足夠的牽引力，整機的高可靠性和較高的作業(yè)生產能力。

二、土石方機械的現狀我國從50年代和60年代開始生產推土機、裝載機、挖掘機等土石方機械，現在大部分產品的技術性能已經能達到國際80年代的水平。我國在挖掘機、裝載機上技術比較成熟，生產廠家多，種類齊全，鏟運機、平地機相對比較弱，技術水平不是很高。國外土石方機械發(fā)展較早，已有100年的歷史，廠家有美國、日本等，他們在機械上廣泛應用新結構、新技術，電子、液壓、計算機、故障監(jiān)控系統(tǒng)、無線遙控等技術。在提高機械的安全性、舒適性和可靠性作了很大的改進。第二節(jié)推土機一、用途及工作對象推土機是以工業(yè)拖拉機或專用牽引車為主機，前端裝有推土裝置，依靠主機的頂推力，對土石方或散狀物料進行切削或搬運的鏟土運輸機械它主要承擔如下作業(yè)：

1、切削、推運—一般運距范圍20—100米，可鏟運土與松散物料，還能整修場地、路基、排除礦碴等

2、開挖、堆積—開挖基槽、河床、堆積沙丘、糧山、填筑路堤、水壩

3、回填、平整—回填基坑、溝壕、平整道路、廣場

4、疏松、壓實—疏松荒地、壓實地面、壓實房基與各類場地

5、其它用途—清除路障、積雪、鏟除樹根或作助鏟用。對象—各級土、砂石料及風化巖石等

二、分類

1、按行走機構分為履帶式和輪胎式兩種

2、按工作裝置分為固定式和回轉式兩種。

3、按操縱方式分為鋼繩式和液壓式兩種。目前鋼繩式已被淘汰。

4、按傳動方式分為機械傳動、液力機械傳動、全液壓傳動和電傳動四種。機械傳動具有傳動效率高、結構簡單、傳動可靠，但牽引性能不如其它傳動；液力機械傳動能隨推土機阻力變化，自動調節(jié)牽引力和速度，生產率高，并能起過載保護作用；全液壓傳動是由液壓馬達驅動，動力直接傳遞到行走機構，牽引性能好，能原地轉向等，但效率較低、價格昂貴，應用尚不太廣泛；電傳動目前在大功率輪胎式推土機上應用。

三、推土機的使用范圍

1、合理的運距小于100米，合理運距50-60米，經濟運距

2、能適應的土壤

Ⅰ級土壤中效率高，Ⅱ次之；也可在翻松后的Ⅲ及軟巖中施工

Ⅰ級土壤用鐵鍬挖，腳蹬以下到底的松散土層

Ⅱ級土壤部分用鎬刨松，再用鐵鍬，以腳蹬需連鏟數次才能挖動

Ⅲ級土壤必須用鎬先整個刨松才能用鍬挖

Ⅳ（軟巖）部分用撬棍或十字鎬及大錘開挖，部分用爆破法開挖

3、填挖條件橫向填筑路堤的高度和開挖路塹深度一般不超過2米，縱向施工不限

4、坡度條件推土時，縱向上坡不超過25°，縱向下坡不超過30°橫向坡度不超過25°。四、推土機的基本作業(yè)推土機的基本作業(yè)是鏟土、運送、卸土和空回四個過程。提高推土機作業(yè)效率的原則是：鏟土時應以最短時間、最短距離鏟滿土；運送時應盡量減少土壤漏損，使較多的土運送到卸土點；卸土時應根據施工條件采取不同的卸土方法，以達到施工技術要求和施工安全；空會時應以較快的速度駛回鏟土處。1、推土機的鏟土作業(yè)推土機鏟土的深度，視土壤的類別而不同，一般Ⅰ級土壤鏟土深度在20cm,鏟刀的鏟土角可以陡一些，約60—65度。在Ⅲ級土壤中鏟土深度在10—15cm，其鏟土角可用52—57度；至于在Ⅳ級以上的粘性土壤中鏟土深度應在0—15cm范圍內變動，鏟土角調至45度。

2、基本作業(yè)方法（1）波浪式鏟土法（2）多刀送土法在取土場較長而土壤較硬的情況下施工時用（3）槽式推土法減少運土損失（4）并列推土法減少運土損失

（5）下坡推土法利用下坡時推土機產生的重力作用，加速鏟土過程和增大送土量以提高效率，坡度一般不超過20度。五、推土機施工作業(yè)

1、填筑路堤直接填筑（1）橫向填筑平原地區(qū)推土機在路堤的兩側或一側取土坑取土填筑。一側取土時，推土機的推土方法主要有斜層填筑法和堆填法兩種。斜層填筑法：對于一~二級土壤常采用。堆填法：由于非粘性土受到機械振動時比較容易壓實，一般采用堆填法筑路堤。（2）縱向填筑丘嶺和山區(qū)多用于移挖作填工程（3）聯(lián)合填筑在地形允許的情況下，有時還可以采用橫向和縱向聯(lián)合作業(yè)。即將路堤沿線每60~80m分成若干段，在每一段的中部設置一個橫向送土道，采用橫向填筑法，將土壤由通道送到路堤上，再由推土機縱向推送散土，分層填筑，分層壓實2、開挖路塹（1）平地上兩側棄土，橫向開挖路塹，深度在2米以內為宜，以路塹中心線為齊向兩側推土，開挖深度超過2米后，用其它機械配合施工。（2）縱向開挖山坡路塹開挖傍山半路塹一般多用斜鏟推土機沿線路中心線，逐漸由上而下，分段分層將土壤送到坡下填筑。開挖深路塹挖到路塹深度的一半時，再用另外幾臺推土機橫向推削路塹邊坡。

六、推土機生產能力計算

1、工程機械數量的確定計算機械需求量的公式為：式中：N—機械臺數

Q—工程數量

Pb—機械生產率

T—工作時間

H—臺班數

機械臺班費用定額是指在一個臺班中，為使機械正常運轉需要支出和分攤的折舊、維修、安裝拆卸、輔助設施以及人工、動力燃料、養(yǎng)路費、車船使用稅等各項費用消耗的標準，即確定機械臺班單價的定額。

機械臺班費用的組成由不變費用和可變費用兩大部分組成

1、不變費用根據主管部門的規(guī)定和機械年工作臺班制度確定的，它不管機械是否開動以及施工地點和條件的變化，都要支出，是一種比較固定的經常性費用，應按全年的費用分攤到每一臺班中去。

包括：機械的折舊費、大修理費、經常修理費、安裝拆卸及輔助設施費

2、可變費用是以每臺班實物消耗指標的形式表示的，即機械開動或運轉時才會發(fā)生的費用，在使用時隨工程所在地的人工、動力燃料、養(yǎng)路費及車船使用稅的標準不同而不同，應根據有關的文件或規(guī)定計算確定。

包括：人工費、動力燃料費、養(yǎng)路費及車船使用稅

2、施工機械生產率計算

(1)定額法生產定額一般是由國家和部門或企業(yè)所頒布，它是按施工機械種類在某個時期的平均先進值制定的，此數值是個保守數據，以此為依據計算得出的機械需求量偏大。（2）計算法施工機械有理論生產率和實際生產率兩種。生產率通常以一小時或八小時完成的工作量來計算。理論生產率

式中：—小時生產率（m3/h）

Q—機械容量

F—機械每小時的循環(huán)次數

—完成一次土方量的循環(huán)時間

實際生產率是根據實際的施工條件和使用情況以各種系數對理論生產率進行修正而得出的式中：—土的松脹系數

—裝滿系數

—運轉系數

—施工條件系數對于推土機而言，斗容量一般按刀片前堆積成三角形棱柱的土進行計算式中—土的自然坡度角令則

或推土機的斗容量也可用如下經驗公式估算推土機的作業(yè)情況比較簡單，合并為一個作業(yè)效率系數E，因此，推土機實際生產率的公式為：

式中：—漏損系數

3、提高推土機生產率的措施三方面（1）提高機械性能提高發(fā)動機功率，提供較大的頂推力，以便加大推土板尺寸，增加每次推土量。

改善牽引性能，以便提供更大的附著力輪胎式推土機采用低壓寬基輪胎，以提高附著牽引力，又能發(fā)揮其空車快速行駛的特點。履帶式推土機采用兩臺并聯(lián)或串聯(lián)（2）改變土壤性能裝設頻爆排土裝置利用氣墊作用的推土機（3）改進工藝和組織水平采用下坡推土法、并排推土法等改善組織管理縮短工作循環(huán)時間，增加工作內時間利用率第三節(jié)鏟運機一、用途及工作對象它是主要用于大規(guī)模的土方工程中，如公路、鐵路、農田水利、機場和港口等工程的一種土方施工機械。鏟運機是一種一機多功能的機械，它能獨立完成鏟、裝、運、卸等工序，還兼有一定的壓實和平地的性能，具有較高的技術經濟指標。二、分類鏟運機主要根據斗容量、裝卸方式、行走機構、動力傳遞及操縱系統(tǒng)等進行分類

1、按行走方式分為：拖式和自行式

2、按卸土方式分為：強制式、半強制式、自由式

3、按操縱方式分為：液壓操縱、鋼絲繩操縱

4、按裝載方式分為：普通式、鏈板式三、編號

四、適用條件鏟運機的應用主要取決于運距、地形和土質條件

1、運距鏟運機的經濟運距主要與類型有關，一般來說與斗容量的大小成正比。小斗容量的（6立方米以下）鏟運機最短運距應不小于100米，最長不超過350米，其經濟運距為200~300米；大斗容量（10~30立方米）的自行式鏟運機最小運距不小于800米，最大運距可達1500米以上。

2、土壤在ⅠⅡ級土壤中施工效率較高，在ⅢⅣ級土壤中施工要事先翻松。并且鏟運機最適宜在濕度較小、含水量在25%以下的松散砂土和黏土中施工，而不適宜在干燥的粉砂土和潮濕的粘性土中作業(yè)，更不適宜在地下水位高的潮濕地區(qū)和沼澤地帶以及巖石類地區(qū)作業(yè)。

3、地形

盡可能地利用地形下坡鏟裝和運送土壤以提高生產率，它與推土機不同的是：推土機下坡推土只要在允許范圍內，坡度越大，效率越高，而鏟運機一般鏟裝時的下坡角在0—15范圍內，但在7—8時效率最高五、鏟運機的鏟土方法

1、一般鏟土法比較松散的土壤中（ⅠⅡ）最大深度不大于30cm2、波浪式鏟土法比較硬的土壤充分利用發(fā)動機的功率，改善裝土條件，提高工作效率

3、跨鏟鏟土法比較堅硬的，并且場地相對比較大的

4、下坡鏟土法

5、頂推助鏟法堅硬的土壤或在凍深20cm以內的土壤及松散的干砂中，必須具有一定的工作量和工作面。

每臺推土機可助鏟的鏟運機臺數可按如下公式計算式中：N—每臺推土機能助鏟的鏟運機臺數

Cx—無助鏟時鏟運機作業(yè)循環(huán)時間

C1—無助鏟時每次鏟土所需時間

C2—有助鏟時每次鏟土所需時間

C3—推土機每次助鏟換位的行駛時間

六、鏟運機施工時的運行路線選擇路線主要考慮：提高機械施工效率、利用有利地形、減少機械磨損以及修筑便道工作量小等1、橢圓形運行路線在線外100—500米遠取土，比較容易布置，順逆運行方向可以隨時改變，運行干擾也容易避讓。

2、8字形運行路線廣泛應用于大型施工場地

3、“之”字形運行路線這種運行線路適用于較長的地段施工，并宜于機群作業(yè)

4、穿梭形和螺旋形運行路線兩種運行路線可使鏟運機的全程和空載距離縮短，在一次循環(huán)中可以兩次鏟卸作業(yè)，施工組織簡單。七、施工作業(yè)方法對于組織鏟運機施工的主要問題是根據工點的具體條件確定鏟運機的行走路線和施工順序。

1、填筑路堤利用鏟運機進行路堤施工時，其取土距離應在路堤100米外，填筑高度在2米以上。

鏟運機填筑路堤時，按其卸土方向不同，分為縱向和橫向填筑兩種?？v向填筑的程序：首先檢查樁號，基底處理，然后按照選定的運行路線進行施工。填筑時應從兩側向中間分層填筑橫向填筑時采取的運行路線為螺旋形。

2、開挖路塹應分層，每層10—15cm，由兩側向中間開挖。橫向棄土開挖塹頂有顯著橫坡，而上游一側須設置棄土堆，阻擋地面水流入路塹；路塹縱向運土距離太長，嚴重影響工效；不需要利用土方或利用不完時；長路塹由于施工條件的限制，機械只承擔一段，而兩側又無法出土時采用橫向開挖?？v向移挖作填當路塹須向塹口外相接的路堤處作填方

八、鏟運機生產率計算鏟運機一個工作循環(huán)時間由鏟土、運土、卸土、空回以及換擋、轉向等時間組成。提高鏟運機生產率措施有：

1對于Ⅲ級以上的土壤或凍土，應先用松土器預松，

2應清除鏟土地段的數根、數樁、灌木林和孤石等

3應盡可能縮短運距，減少轉彎次數，并盡量采用空車轉彎和上坡

4盡可能采用高速檔，保證運土道路良好

5應盡量作到下坡鏟土。第四節(jié)裝載機一、用途及工作對象裝載機是一種廣泛用于公路、鐵路、礦山、建筑、水電、港口等工程的土石方施工機械，它主要用來鏟、裝、卸、運土與砂石一類散狀物料也可對巖石、硬土進行輕度鏟掘作業(yè)，如果換不同工作裝置，還可以擴大其使用范圍，完成推土、起重、裝卸其它物料的工作。在公路、鐵路中，它主要用于路基工程的填挖、瀝青和水泥混凝土料場的集料、裝料等作業(yè)。它的作業(yè)對象主要是：各種土壤、砂石料、灰料及其它筑路用散狀物料等。二、分類裝載機主要根據發(fā)動機功率、裝卸方式、行走機構、動力傳遞等進行分類

1、按行走方式分為：輪胎和履帶式

2、按裝載方式分為：前卸式、回轉式、后卸式

3、按傳動方式分為：機械、液力機械、液壓、電傳動

4、按發(fā)電機功率分為：小(74kw)、中(74-147)、大(147-515)、特大(515kw)

三、裝載機的循環(huán)作業(yè)和鏟裝方法裝載機的循環(huán)作業(yè)包括裝、隕、卸、回四個過程，其基本作業(yè)如下：

1、對松散物料的鏟裝作業(yè)

2、鏟裝停機面以下物料作業(yè)3、鏟裝土丘作業(yè)鏟裝土丘時，可采用分層鏟裝或分段鏟裝。

四、裝載機施工作業(yè)在填筑路基等施工中，裝載機一般與自卸汽車配合完成，裝載機的轉移卸料與車輛位置配合的好壞對裝載機生產率影響較大。施工組織原則是根據料場的大小和料堆的情況盡可能作到來回行駛距離短，轉彎次數少。最常用的施工作業(yè)方式有：“V”形和“穿梭”形。

五、生產率計算裝載機與推土機的生產率計算公式相近，但其q是以堆裝為準來定裝滿系數，作業(yè)效率系數E隨作業(yè)條件是否有利和機械保養(yǎng)是否良好而異。例有一臺CAT966D裝載機用V形法與769C傾卸車配合施工，鏟裝石灰石，求其生產率和配合的傾卸車臺數。已知裝載機的斗容量為3.5m3，傾卸車的載重量為31.8t，容量為23.5m3。第五節(jié)挖掘機一、用途及工作對象挖掘機是一種廣泛用于工業(yè)與民用建筑、交通運輸、水利水電工程、農田改造、礦山采掘等行業(yè)作業(yè)機械，在工程中大約60%的土石方量都是由挖掘機來完成的。它主要完成以下工作：

1開挖建筑物或廠房基礎

2挖掘土料，剝離覆蓋層

3采石場、隧道內、地下廠房和堆料場中的裝載作業(yè)

4開挖溝渠、運河和疏浚水道

5更換工作裝置后可進行澆注、起重、安裝、打樁、夯土等作業(yè)

二、分類

1、按用途分：通用型和專用型。

2、按工作裝置可分為：正鏟、反鏟、抓斗、裝載以及起重等

3、按行走裝置可分為：履帶式、輪胎式、汽車式、懸掛式等。

4、按回轉的角度可分為：全回轉和半回轉。

5、按主要機構是否全部采用液壓傳動分為：全液壓式和半液壓式。

在工程施工中我們常見的是單斗挖掘機，對于單斗液壓挖掘機現在比較多挖掘機最重要的三個參數：

整車重量（質量）發(fā)動機功率鏟斗斗容。

三、使用范圍

挖掘機是土方工程施工的主要機械，它的特點是效率高、產量大、但機動性差。因此選用大型挖掘機施工時要考慮地形條件、工程量的大小以及運輸條件等。在公路、鐵路工程施工中，遇到開挖量大的路塹和填筑高路堤等工程時，選用挖掘機與自卸車配合施工比較合理。1、最小工作量和最低工作面高度2土壤可用于工作物為Ⅰ—Ⅳ級土壤和松動后的Ⅴ級以上土壤和物料可用于裝載和開挖爆破后的石方以及不大于斗容的石快3、機械傳動的正鏟挖掘機，其只能挖掘停機面以上的物料，而機械反鏟挖掘機只能挖掘停機面以下的物料。液壓傳動的挖掘機沒有限制。四、挖掘機基本作業(yè)

挖掘機類型不同，其基本作業(yè)也不相同

1、正鏟挖掘機的基本作業(yè)（1）側向開挖：即車輛運行路線位于挖掘機開挖路線的側面。這種卸土方法，挖掘機的卸土平均回轉角度小于90度，而且車輛可以直線進出，不需調頭和倒駛，縮短了循環(huán)時間，工作效率高。

（2）正向開挖：即傾卸車停在挖掘機后方，其特點是，挖掘機在前方挖土，然后回轉至卸土處。這種施工方法開挖面較寬，但由于鏟斗轉角大于90度，使循環(huán)時間增加。而且由于車輛不能直接開進挖掘道，而要調頭和倒駛，增加了施工現場的擁擠，工作效率較低，這種方法只適宜于挖掘進口處。

2、反鏟挖掘機的基本作業(yè)（1）溝端開挖法：即挖掘機從溝的一端開始，沿溝中線倒退開挖，傾卸車停在溝側，鏟斗回轉40~45度左右即可卸料。如果挖的溝寬為機子最大回轉半徑的兩倍時，傾卸車只能停在挖掘機的側面，鏟斗要回轉90度，方可卸料。如果挖掘的溝很寬時，可以分段進行，當開挖到盡頭時，可調頭開挖相鄰一段。采用這種施工方法，每段的挖掘寬度不宜過大，以車輛能在溝側行駛為原則，這樣可減少循環(huán)時間，提高工效。（2）溝側開挖法：即傾卸車停在溝端，挖掘機停在溝側，鏟斗只需回轉小90度即可卸料。由于此法循環(huán)時間短，效率較高。

五、挖掘機施工作業(yè)（一）開挖路塹如果路塹不深，挖掘機一次行程就可以把路塹挖通。如果路塹較深，不能一次挖通時，可采用分層開挖法，或者分層分塊開挖法。分層分塊的原則是：挖掘機的行程次數要少；路基所留的土角要少。分層開挖的每一層高度都可以取到最大挖高度。分塊時停車面與停機面之間的高度應保證鏟斗的最大卸土高度能順利裝車。分層分塊的特點是：傾卸車總可以停在挖掘機的側面裝車，挖掘機回轉角度小，效率高。（二）填筑路堤

1、在卸土處要配備推土機進行分層攤平、壓實；

2、挖掘機工作面及動力道路應經常加以維護，并保證排水暢通；

3、為避免相互干擾，卸土、攤平、壓實等幾項作業(yè)應分段或分片流水作業(yè)；

4、每層卸土的厚度一般不超過30厘米，為便于壓實，傾卸車要有次序地卸土，使路堤在全寬上得到均勻壓實六、生產率計算

單斗挖掘機的生產率也取決于鏟斗的容量、工作速度以及挖土的性質。挖掘機挖土時，要合理確定汽車的容量和臺數。提高挖掘機的生產率措施

1、施工組織設計與挖掘機相配合的車輛要盡量達到挖掘機的生產能力要求行駛路線事先定好

2、施工技術操作駕駛員操作熟練

3、挖掘機的技術狀況第六節(jié)壓實機械的選擇與使用壓實是土方工程的最后一道工序，如道路路基和建筑物的基礎等，填土的壓實質量決定著建筑物基礎質量的好壞，過去采用人工夯實，工作量很大，目前，大都采用壓實機械施工，即保證土方基礎的強度和穩(wěn)定，又節(jié)約勞動力，降低了成本。一、壓實機械的選擇合理選擇壓實機械首先要了解土方填壓工程的條件和要求，如土壤性質、填壓土層厚度、要求的密實度等，選擇合適的機型，再進行經濟性比較，確定最合適的機型。（一）壓實機械的種類及特點土壤的壓實機械很多，有依靠滾筒和輪子進行壓實的滾壓式機械；有利用重物下落進行壓實的沖擊式機械；有利用重物振動引起土壤中固體粒子相互位移達到密實的振動式機械。各類機械按工作移動方式又可分為自行式和拖式；按容量大小又可分為大、中、小型或重、中、輕型；按動力種類又可分為內燃和電動等。1、滾壓式壓實機械：是利用機械滾輪的滾壓重力作用，使被壓土壤得到一定程度的永久性變形，以達到所需的密實度。這類機械主要有羊足輾、輪胎壓路機、光面壓路機以及其它拖式路滾等。（1）羊足輾：最適于粘性和半粘性土壤的輾壓。但羊足輾對砂質土壤的效果不好，許多國家在輾筒上加振動器，壓實效果可以得到改善。（2）光輪壓路機：又叫平滾壓路機，這是傳統(tǒng)的靜力作用自行式壓路機。主要用于輾壓路面和壓實路基。在建筑施工中，路面或場地表面的壓實多采用中型或輕型壓路機；而路基土方、路面基礎層、碎石路面和瀝青混凝土路面的壓實工作等，則采用重型壓路機。

（3）輪胎式壓路機：輪胎式壓路機在土方壓實工程中應用比較廣泛，既作為基礎壓實，又可作為路面壓實；既適應于砂質土壤的壓實，又適用于粘性土壤的壓實；特別是瀝青路面的壓實，更為合適。輪胎壓路機與光面壓路機比較，有以下優(yōu)點A在高低不平的土層面壓實時，能使整個作業(yè)地段均勻壓實B壓實時有揉壓作用，即有垂直壓力，又有水平壓力，使土壤顆粒在各個方向上都能位移，從而提高壓實質量，這對于含有碎石或卵石的土壤更為有效；C輪胎壓實土壤是呈橢圓形接觸，壓實深度大，施工進度快；又由于輪胎變形的關系，壓實時間長，特別適用于對粘性土壤的壓實。D輪胎壓路機可以改變兩個使用性能參數，即增減配重改變每個輪胎的負荷和增減輪胎內壓改變接觸壓力，從而可適應不同土壤和不同土層厚度的壓實性能，其壓實費用也比羊足輾低。輪胎式壓路機有拖式和自行式兩種。2、振動式壓路機：是目前比較高效、經濟的壓實機械，其生產率高，壓實效果好，能壓實多種性質的土壤，在大型的土石方填筑工程中，配合大容量、高功能的挖裝和運輸機械施工，施工進度快，成本低，應用較廣。振動式壓路機可分為自行式和牽引式兩種，自行式的機型較?。C重0.66~10t），行駛速度快，機動靈活，適用于狹小場地（如道路建筑）的壓實；牽引式的機型較大（機重5~15t），由拖拉機牽引，壓實厚度大，生產率高，一般多用于大型的水工建筑。振動壓路機型號的意義是：第一個字母“Y”表示“壓路機”；第二個字母“Z”表示“振動式”；第三個字母“T”表示“拖式”，“S”表示“手扶式”，“Z”表示“組合式”，“J”表示“鉸接式”；第四、五個數字表示壓路機結構重量（單位為t）3、沖擊式夯實機械：是借夯體下落的動能來壓實土壤的機械，可以壓實多種性質的土壤。夯實機械分大型夯和小型夯大型夯一般由挖掘機改裝而成，夯體重2~3.5t，夯土層較厚，夯實工作面較小，與其它壓實機械比較，很不合算，只在特殊情況下采用。但大型夯改為強力夯，采用8~10t的重錘從6米以上高度自由落下，進行強力夯實，卻是加固地基的簡單、高效的一種新方法。小型夯類型很多，主要有內燃式、電動式和氣動式三種，一般用于零星土方壓實以及輾壓機械不能壓到的邊角或接頭地方。國產常用小型打夯機有內燃式和蛙式兩種。內燃打夯機特點是：構造簡單，操作方便，機動性能好，適用于無電源的施工場地，特別是移動頻繁的施工場所。蛙式打夯機是我國獨創(chuàng)的夯擊機具，以電動機為動力，借偏心塊產生的離心力夯擊土壤。適用于有電源的施工場所，房建墻基，室內地面回填，以及溝槽回填等壓實作業(yè)。

（二）合理機型的選擇根據工程條件，選擇合理的壓實機械類型，其選擇要點如下：

1、按工程量大小選擇填筑土方工程量或施工場地較大時，應選擇中型或大型的滾壓式機械，當土方量較小或施工場地較窄時，應選用沖擊式夯實機械。2、按填土層厚度選擇3、按土壤性質選擇4、考慮其它因素5、路面壓實機械的選擇路面壓實機械的選擇，主要根據路面所用材料和路面質量要求而定。（1）按填筑材料選擇：（2）按路面要求選擇：

二、壓實機械的使用使用壓實機械，要正確選擇機械使用參數和機械使用方法。（一）壓實機械使用參數的選擇壓實機械在施工前，必須根據機械及土壤條件確定壓土層厚度，機械滾壓次數和行駛速度，以保證土方壓實質量和生產率。

1、填筑土壤的最佳含水量

2、壓實機械行程的次數壓實機械在同一地方行程的次數，必須根據土壤含水量和土層厚度確定

4、壓實機的行駛速度根據使用經驗，一般行駛速度應控制在時速3~4公里以下，對于拖拉機牽引的壓實機械，行駛速度不應超過2檔速度。如果行駛速度太高，壓實效果顯著下降。在壓實過程中，應先輕后重，先慢后快，，配重可加上，速度可快些，以提高壓實生產率；最后兩遍的速度則應放慢此，以保證表面質量。5、振動輾壓實參數振動輾的振動力大小決定于振動頻率和振幅。在輾壓非粘性土壤過程中，如果輾筒始終與土層接觸，即與土壤發(fā)生共振時，其壓實效果好，一般土壤的自振頻率在1500~2500次/分鐘，因此，振動輾的頻率也應選擇在1500~2500次/分鐘之間。

（二）壓實機械的施工方法

1、平整填土：壓路機在壓實之前，必須使用平整機械（如推土機）對填土進行平整。土壤均勻平整是提高壓實生產效率和保證壓實質量的前提。在平整過程中，必須注意土層厚度，并要求接近最優(yōu)厚度，還必須注意表層平整，為機械壓實創(chuàng)造有利條件。

2、輾壓方向：壓實機械的輾壓方向以縱向為好，不但可以提高生產率，還將降低動力消耗和司機勞動強度。據測試，壓實機械轉彎一次要多耗15秒鐘。

3、作業(yè)順序對大面積的壓實，可采用大環(huán)形路線運行，由邊緣壓向中央；也可采用小環(huán)形路線運行，從一邊逐漸壓向另一邊，最后在中央或另一邊增加輾壓那些主輪未壓到的地方。對于路堤的壓實，除采用環(huán)形路線由邊緣逐漸壓向填方中線外，如果選用自行機械，還可以采用前進—后退的穿梭壓實方法。

4、施工程序采用多種機械聯(lián)合施工作業(yè)時，施工方法和施工程序是機械施工的關鍵。當采用挖裝、運輸、平整和壓實機械聯(lián)合填筑施工時，一般應以有利于運輸生產為主。因此填筑現場最好采用分段流水作業(yè)法，以保證有條不紊地施工。分段流水作業(yè)法有縱向施工程序和橫向施工程序兩種：

（1）縱向施工程序：縱向施工適用于作業(yè)面寬廣的重點土方工程，由于投入施工的各種機械較多，容易發(fā)生相互干擾，因此，應把作業(yè)面按縱向分成若干片，然后按作業(yè)程序如卸土、平整、壓實進行?？v向施工程序的施工組織比較復雜，但機械有效作業(yè)時間比較長（轉彎次數少）機械運行的經濟效益比較高，如果地形和場地允許，應盡量采用。（2）橫向施工程序：橫向施工的適用范圍較廣，當作業(yè)場地狹小，不利于縱向分片施工時，可以采用這種作業(yè)法。橫向施工程序比較簡單，只把作業(yè)面分為幾段，并按作業(yè)程序向前施工。5、冬季壓實法冬季壓實除選擇合適的土壤和較重型的壓實機械外，土層厚度應適當減小，輾壓次數應適當增加。如凍土和非凍土混合填筑時，應將凍土打碎，分層填筑和壓實。預留不沉落度應比夏季增加30%~50%。6、碎石路面的輾壓方法輾壓方法如下：第一，初輾時，使用輕型機械，輾壓撒布石料，一直壓至碎石相互緊靠不能移動即可；第二，灑水輾壓，應用灑水車灑水，以降低石料間摩擦阻力，提高粘結性，灑水輾壓應采用較重或加配重機械，輾壓速度不宜過高（時速1.5~2以下）；輾壓次數一般要25次以上，第三，撒碴屑輾壓，撒布石碴和石屑，厚度為1.5~2厘米，并用路刷掃入縫隙，然后用重型機械（10~15噸）輾壓，7、瀝青混凝土路面的輾壓方法有先重后輕和先輕后重兩種，先輕后重的方法是，先用5~6噸的壓路機輾壓5~6次，然后用7~8噸和10~15噸的壓路機輾壓15~20次，此法可使混合料成分合理分配，并在溫度較高、塑性較大的狀態(tài)下壓實。如縱向起伏不平，可采用三輪三軸壓路機進行糾正。

三、提高壓實機械使用效益的措施（一）提高生產率的措施提高壓實機械生產率必須做好施工前的一切準備工作，保證機況良好，土壤含水量為最佳含水量，土層厚度為最優(yōu)厚度，運行路線最好是縱向行駛，運行速度應合理，駕駛運作應熟練，盡量提高時間利用率。此外，還可以采取以下措施：

1、拖帶壓路滾組對拖式壓路機來說，應根據機械動力情況，拖帶2~3個壓路滾，以充分利用動力，減小機械在同一地點的行駛次數。

2、合理控制重壓量壓路機每兩行程應有一定的重壓量，一般重壓量應控制在0.2米左右，三輪光面壓路機的重壓寬度則為后輪寬度的1/3~1/2，過小會影響質量，過大會影響生產率，因此，駕駛路線應準確，與上行程的搭接不要太大。3、經常測試壓實度在施工過程中，要經濟測試實際達到的密實度，了解是否達到要求，如果達到設計要求，即可停止，過度的壓實是徒勞的?？偟囊笫牵涸诒ＷC壓實質量的前提下，盡量減小機械壓實次數。（二）降低使用費的措施降低壓實機械使用費的辦法與其它土方機械基本相同。由于壓實機械的停機費用和大修費用比較高，因此，應做好施工組織調度；在使用過程中，應加強保養(yǎng)，精心維護，延長機械使用壽命；燃油的消耗費用也較高，每時每刻都應記住節(jié)油內容、節(jié)油方法和節(jié)油措施。此外，對無密實度要求或自然沉陷的填筑土方，采用直接填筑即可，毋須費壓實費用。第七節(jié)路基施工機械的選型與機群的配套一、路基施工機械的選型與機群的配套原則

1、施工機械選型的一般原則合理選擇施工機械的依據是：工程量、施工進度計劃、施工質量、施工條件、現有機械的技術狀況和新機械的供應情況等。選擇機械時應注意（1）機械應適合作業(yè)的性質（2）機械應技術先進（3）機械應具有較好的經濟指標（4）應進行通用與專用的機械比較（5）同類機械大型與小型的選擇（6）選擇新購機械還是維修舊機械2、路基土方工程機械的選擇生產率高而成本低3、路基土方工程機群的配套原則（1）盡量減少組合的機械數（2）整個作業(yè)線上使用機械組合作業(yè)時，組合中的各種機械作業(yè)能力應平衡（3）在組合機械化施工時，要注意分成幾個系列的機械組合同時并列施工。（4）有若干個組合時，力求選用的機型統(tǒng)一，以便于維修管理（5）機械化施工中通常按照施工方法選擇配套（6）路基填方、棄方的移動距離，通常是選定施工機械的依據之一。

二、機群配套定量分析—施工作業(yè)仿真技術在機械化施工中，如何正確確定機械使用參數使施工系統(tǒng)獲得最大的生產率；在保證施工質量的前提下，如何有效地控制和縮短工期并最大限度地減少施工費用，如果完全依據經驗或只進行定性分析，很難獲得滿意的結果。運用仿真技術能對上述問題進行定量研究分析。六個基本元素構成，根據施工作業(yè)過程及施工工藝，繪制循環(huán)作業(yè)網絡圖。按照仿真圖，用離散系統(tǒng)仿真技術編制仿真程序例一路基施工，其施工工藝為土方開挖裝運鋪卸平整穩(wěn)壓壓實分層碾壓。第三章工程機械功率平衡發(fā)動機和液壓系統(tǒng)的功率平衡發(fā)動機正常工作時,發(fā)動機、變量泵、負載之間必須滿足功率平衡關系:液壓挖掘機動力傳遞路線挖掘機工作過程的能量變化挖掘機挖掘土壤的過程是一個能量轉化的過程，能量轉化路線為：(1)液壓能一土壤的變形能；(2)液壓能一摩擦熱能，包括挖掘時土壤和鏟斗的摩擦，挖掘機運動副之間的摩擦等；(3)液壓能一勢能，包括土壤的勢能和挖掘機工作裝置的勢能；(4)液壓能一動能，包括工作裝置以及車身的動能、土壤的動能等。對某一作業(yè)，不管泵一發(fā)動機如何匹配，只要運動軌跡相同，變形能、摩擦熱能、勢能基本相同，稍有不同的是動能。因為泵一發(fā)動機匹配點不同，通常速度也不同。動能所占總轉化能量的比例不大，因為匹配點不同而引起的速度差異也很小，為了簡化討論，假設動能也相同。這樣，用同樣的挖掘機、按同樣的工作軌跡挖掘同樣的土壤，如果能量轉化效率是100%，那么消耗的液壓能是基本不變的，這個能耗稱為有用能耗，記為。