1、1第二章 土石方施工机械第一节 推土机一、推土机的用途、分类与编号推土机是一种多用途的自行式施工机械。推土机在作业时，将铲刀切入土中，依靠机械的牵引力，完成土壤的切削和推运工作。推土机可完成铲土、运土、填土、平地、松土、压实以及清除杂物等作业，还可以给铲运机和平地机助铲和预松土以及牵引各种拖式施工机械进行作业。常用推土机的分类、特点及适用范围如表 2-1-1 所示。常用推土机的分类、特点及适用范围 表 2-1-1 分 类 型 式 分 类 特 点 及 适 用 范 围小 型 发动机功率小于 44kW中 型 发动机功率 59103kW大 型 发动机功率 118235kW按发动机功率分特大型 发动机功
2、率大于 235kW履带式此类推土机与地面接触的行走部件为履带。由于它具有附着牵引力大、接地比压低、爬坡能力强以及能胜任较为险恶的工作环境等优点，因此，是推土机的代表机种（图 2-1-1）按行走装置分轮胎式此类推土机与地面接触的行走部件为轮胎。具有行驶速度高、作业循环时间短、运输转移时不损坏路面、机动性好等优点（图 2-1-2）普通型 此类推土机具有通用性，它广泛应用于各类土石方工程中，主机为通用的工业拖拉机按用途分专用型此类推土机适用于特定工况，具有专一性能，属此类推土机的有：湿地推土机、水陆两用推土机、水下推土机、爆破推土机、军用快速推土机等按铲刀型式分 直铲式也称固定式。此类推土机的铲刀与
3、底盘的纵向轴线构成直角，铲刀的切削角可调。对于重型推土机，铲刀还具有绕底盘的纵向轴线旋转一定角度的能力。一般来说，特大型与小型推土机采用直铲式的居多，因为它的经济性与坚固性较好2角铲式也称回转式。此类推土机的铲刀除了能调节切削角度外，还可在水平面内回转一定角度（一般为25） 。角铲式推土机作业时，可实现侧向卸土。应用范围较广，多用于中型推土机续表 2-1-1 分 类 型 式 分 类 特 点 及 适 用 范 围机械传动式此类推土机的传动系全部由机械零部件组成。机械传动式推土机，具有制造简单、工作可靠、传动效率高等优点，但操作笨重、发动机容易熄火、作业效率较低液力机械传动式此类推土机的传动系由液力
4、变矩器、动力换档变速箱等液力与机械相配合的零部件组成。具有操纵灵便、发动机不易熄火、可不停车换档、作业效率高等优点，但制造成本较高、工地修理较难。它仍是目前产品发展的主要方向全液压传动式此类推土机除工作装置采用液压操纵外，其行走装置的驱动也采用了液压马达。它具有结构紧凑、操纵轻便、可原地转向、机动灵活等优点，但制造成本高、维修较难按传动方式分电传动式此类推土机的工作装置、行走机构采用电动马达作动力。它具有结构简单、工作可靠、作业效率高、污染少等优点，但受电源、电缆的限制，使用受局限。一般用于露天矿、矿井作业为多图 2-1-1 履带式推土机 图 2-1-2 轮胎式推土机推土机的型号用字母 T 表
5、示，L表示轮胎式（无 L 时表示履带式） ，Y 表示液力机械式，后面的数字表示发动机功率，单位是马力。例：TY180 型推土机，表示发动机功率为180 马力的履带式液力机械式推土机。二、推土机的构造与工作原理推土机主要由发动机、底盘、液压系统、电气系统、工作装置和辅助图 2-1-3 推土机的总体构造1-铲刀；2- 液压系统；3- 发动机；4- 驾驶室；5-操纵机构；6-传动系统；7- 松土器；8- 行走装置；9- 机架3装置等组成，如图 2-1-3 所示。推土机用的发动机多为柴油机，常布置在推土机的前部，通过减振装置固定在机架上。电气系统主要包括发动机的电起动装置和全机照明装置等。辅助装置主要
6、有燃油箱、液压油箱、驾驶室等。底盘部分包括离合器（变矩器） 、变速箱、后桥、行走装置和机架等。底盘的作用是支承整机质量并将动力传给行走装置和液压操纵机构。主离合器装在柴油机和变速箱之间，用来平稳地接合和分离动力，变速箱和后桥用来改变推土机的行走速度、方向和牵引力。行走装置是支承机体并使推土机行走的机构。机架是整机的骨架，用来安装发动机、底盘和工作装置，使全机成为一个整体。推土机工作时，先启动柴油机，通过主离合器把动力传给变速箱（液力机械式传动系则通过液力变矩器直接将动力传给变速箱，没有主离合器） ，然后，再通过主传动器和左、右转向离合器，传到左、右最终传动装置，驱动行走装置的左、右驱动轮，从而
7、使机械前进或后退。与此同时，通过操纵系统，放下或提起推土铲刀或松土器，随着推土机整机的前进和后退，即可完成推移土壤等作业。推土机的工作装置为推土铲刀和松土器。推土铲刀安装在推土机的前端，是推土机的主要工作装置，有固定式和回转式两种型式。松土器通常配备在大中型履带式推土机上，悬挂在推土机的尾部。图 2-1-4 所示为固定式推土铲刀，该推土铲刀由推土板 1、顶推架 5、斜撑杆 3、水平撑杆 4 和升降油缸 2 等组成。推土板下部为可更换的刀片，上部呈圆弧形，以便使切下的土壤自动流向前方，推土板后部与顶推架 5 和斜撑杆 3 铰接。顶推架铰接在履带式底盘的台车架上，整个刀架的上下运动由两个升降油缸
8、2 控制。松土器主要由升降油缸 3、横梁 4 和松土齿等组成，如图 2-1-5 所示。松土器的提升或放下由升降油缸 3 控制。图 2-1-4 固定式推土铲刀1-推土板；2-升降油缸；3-斜撑杆；4-水平撑杆；5-顶推架4图 2-1-5 推土机的松土器1-安装架；2-倾斜油缸；3- 升降油缸；4-横梁；5- 齿杆； 6-保护盖；7-齿尖；8- 松土器臂推土机工作装置液压控制系统主要包括铲刀升降控制回路、铲刀垂直倾斜控制回路和松土器升降控制回路。下面以 TY120 履带式推土机工作装置液压系统 （图 1-2-2 所示）为例进行分析。液压动力元件为液压泵 2，由柴油机 1 带动的分动箱驱动。执行元件
9、包括一对铲刀升降油缸 15、一对铲刀垂直倾斜油缸 17、一对松土器升降油缸 16。由于油缸活塞速度较高，为了避免惯性冲击及噪声，油缸内部大多有缓冲装置。控制元件包括铲刀升降控制换向阀12、铲刀垂直倾斜控制换向阀 14、松土器升降控制换向阀 13。换向阀全为滑阀式结构。阀12 是四位五通手动换向阀。采用换向阀是推土机中最普遍的控制方式，它能控制换向、卸载以及节流调速和微动（控制换向阀开度的大小） 。由于阀 12 的作用，使铲刀根据作业状况具有上升、固定、下降、浮动四个位置。浮动位置是使油缸两腔与进油路、回油路均相通，铲刀自由支地，随地形高低而浮动。这对仿形推土及平整作业极有好处。安全阀 3 用来
10、限制液压泵 2 的出口最大压力，以防止液压系统过载。当油压超过某一值时，安全阀 3 打开，压力油自动卸载回油箱。当铲刀或松土器下降时，在铲刀或松土器自重的作用下，下降速度加快，可能引起供油不足而形成油缸进油腔局部真空，发生气蚀现象。此时，由于进油腔压力下降，在压力差作用下，单向阀 4 及 6 打开，从油箱补油至油缸进油腔，避免真空，使油缸动作平稳。单向阀 5 和 7 是保证任意工况下，压力油不倒流，避免工作装置意外重力下降。当松土器在固定位置作业时，由于突然的过载，油缸一腔油压突然骤增，可能造成油缸超载，装设了溢流阀 8 后，当油压达到溢流阀 8 的开启压力时，溢流阀 8 打开，油液卸载，从而
11、避免液压元件的意外损坏。溢流阀 11 和精滤油器 10 并联，当回油中杂质堵塞滤油器时，回油压力增高，溢流阀 11 被打开，使油液直接通过溢流阀 11 流回油箱。粗滤油器 18 及精滤油器 10 的作用是保持油液的清洁，滤去杂质使液压系统正常作业。油箱 9 起储油、散热作用。三、推土机的使用技术1作业过程依靠机械的牵引力，推土机可以独立地完成铲土、运土、卸土三个工作过程和空载返回过程（图 2-1-6） 。铲土作业时，将铲刀切入地面，行进中铲削土壤。运土作业时，将铲刀提至地面，把土壤推运到卸土地点。卸土作业有两种：（1）随意弃土法 推土机将土壤推至卸土地点，略提铲刀，机械后退至铲土地点；（2）分
12、层铺卸法 推土机将土壤推至卸土地点，将铲刀提升一定高度，机械继续前进，土壤即从铲刀下方卸掉。然后推土机退回原处进行下一次铲土。图 2-1-6 推土机的作业状态a）铲土；b）运土；c）卸土52作业方式（1）直铲作业 是推土机最常用的作业方式，用于推送土壤和石碴及平整场地作业。其经济运输距离，小型履带式推土机一般为 50m 以内；中型履带式推土机为 50100m ，最远不宜超过 120m；大型履带式推土机为 50100m ，最远不宜超过 150m；轮胎式推土机为5080m，最远不宜超过 150m。（2）侧铲作业 用于傍山铲土、单侧弃土。此时，推土板的水平面回转角一般为左右各 25。作业时能一边切削
13、土壤，一边将土壤移至另一侧。侧铲作业的经济运输距离一般较直铲作业时短，生产率也低。（3）斜铲作业 主要应用在坡度不大的斜坡上铲运硬土及挖沟等作业，推土板可在垂直面内上下各倾斜 9。 工作时，场地的纵向坡度应不大于 30，横向坡度应不大于 25。（4）松土器作业一般大中型履带式推土机的后部均悬挂有液压式松土器，松土器有多齿和单齿两种。多齿松土器挖凿力较小，主要用于疏松较薄的硬土、冻土层等。单齿松土器有较大的挖凿力，除了能疏松硬土、冻土外，还可以劈裂风化岩和有裂缝的岩石，并可拔除树根。3作业方法（1）波浪式推土法（图 2-1-7）推土机开始铲土时，铲刀尽可能地切入土壤中。当发动机出现超载现象时，将
14、铲刀缓缓提起（但铲刀不露出地面） ，直至发动机恢复正常运转。再次将铲刀落下、提起，反复进行，直至铲满。这种铲土方法的优点是，可以使发动机功率得到充分发挥，并缩短铲土时间和距离，作业效率高，一般适用于工程量大的土方作业。其缺点是驾驶员的劳动量大，回程时因地面不平使推土机产生颠簸。图 2-1-7 波浪式推土法（2）接力式推土法（图 2-1-8）在取土场地较长且土壤较硬的情况下作业时，推土机可由近及远地分段将土壤推送成堆，然后再由远而近地将各段土堆一次推送到卸土处。这种作业方法不但可以提高铲土效率，而且能减少运土时间。它 图 2-1-8 接力式推土法a)4 次接力式推土法；b)刨削式铲土LH-铲土长
15、度，h H-铲土深度；L T-工作地段长度（L T=LHn，n 为分段数）6适用于硬土壤取土和远距离取土作业。（3）槽式推土法（图 2-1-9）推土机运送土壤时，为了尽可能地减少运土损失，可在一固定作业线上多次推运，使之形成土槽，或者利用铲刀两端外漏的土壤形成土埂进行运土。土槽深度一般不大于铲刀高度。这种作业方法适用于大面积、较长距离及松软土壤的推土作业。图 2-1-9 槽式推土法（4）并列式推土法（图 2-1-10）在上述条件下，也可采用两台或两台以上同类型的推土机同步前进推土，同样可减少运土损失和提高作业效率。采用该方法作业时，两台推土机的铲刀间隔不宜过小或过大，一般保持在 1520cm
16、，还要求驾驶员操作技术熟练，保证两台推土机同步运行。图 2-1-10 并列式推土法（5）下坡式推土法推土机在作业中应尽量利用地形形成下坡推土，这样可利用机重的下坡分力助铲，增大运土量以提高作业效率。但坡度不宜超过 20，否则推土机回程困难。4推土机在道路施工中的作业方法在道路施工作业中，推土机主要用于填筑路基和开挖路堑。在缺少挖掘机的情况下，还可以用它来开挖边沟。（1）填筑路基 对于不挖不填的路基，只需先将表面杂物清除，再将路两边的土铲去一薄层，然后将土铺到路基中间形成路拱即可。 对于填土路基，应在路基的一侧或两侧取土，再向路基中心处运送。在路堤单侧取土时，每段推土机可采用穿梭法进行作业，如图
17、 2-1-11 所示。作业时，推土机铲满土料，推送至路堤的坡脚，卸土后按原路返回到铲挖位置，如此往复在同一路线上，7采用槽式作业法送 23 刀就可挖到 0.70.8m 深，然后作斜线倒退，向一侧移位，同样方法可推送相邻土料。整个作业区段完成后，可以沿作业时相反方向侧移，可推净遗留土埂，整平取土坑。当推土机由路堤两侧取土场取土时，每侧作业方法与上述方法相同，所不同的是路堤用土由两侧运来，分别推至路基中心线即可。作业时，为使中心线两侧运土的结合处能充分压实，两侧运来的土料均应推送超过中线。采用这种作业方法时，每个作业区段最好由两侧相同台数的推土机，面对面地同步进行，可使路堤均衡对称地形成，如图 2
18、-1-12 所示。图 2-1-11 推土机单侧取土填筑路堤 图 2-1-12 推土机两侧取土填筑路堤1-路堤；2-标定桩；3-间距为 10m 的高标杆； B-路基宽度；H-路基高度4、5-推土机作业路线用推土机作两侧取土填筑路堤，适宜于取土距离较短、路堤较低的场合。一般在 1m 以下，作业时要分层有序地进行，每层厚视土质及压实特性而定，一般为 2030cm，并须随时分层压实。 对于采用移挖填土修筑的路基，推土机应采用纵向作业方法，即从需要挖土的路段直接将土送到需要填高的路段，如图 2-1-13 所示。在卸土过程中，应分层均匀填筑，并分层逐次压实，尤其应利用回程进行压实。 半挖半填路基就是将高坡
19、上的土填在低坡上形成平坦的路基，如图 2-1-14 所示。图 2-1-14 用推土机构筑半挖半填的路基图 2-1-13 用推土机构筑移挖填土的路堤8若使用推土机构筑半挖半填路基，其路基的横坡度一般不得大于 20，否则容易发生推土机侧翻事故。并且最好使用可调式铲刀，并将铲刀调整为朝高坡处下倾，然后沿着道路延伸方向，从路基的内边线（即上边坡）铲土，分段分层进行作业，使土壤沿铲刀自动填到下边坡处。若坡度不大且要求路基较宽时，可从路基内边线由上往下并垂直路基中心线铲土，然后再纵向平整。若坡度大于 20，则应先推出作业平台，以使机身能放平；再以平台为基地，沿路基中心线方向铲切土壤，逐渐加深加宽，直至形成
20、平整的路基。（2）开挖路堑使用推土机开挖路堑，深度通常不超过 2m。根据路基的宽度和卸土的位置，可采用穿梭作业法（图 2-1-15） ，即从路基边缘或路中心起分层向一侧推土，并推送至弃土堆，待一侧推出一层之后，再掉头向另一侧推运。也可以采用环形作业方法（图2-1-15） ，即沿着椭圆形或螺旋形的路线，分别向路基两侧推土，并对弃土堆进行压实。为便于快速卸土，在推挖至一定深度后，可分段构筑运土通道（图 2-1-16） ，从横向将土推送至弃土场。5推土机在平整场地时的施工作业方法（1）对于已粗略平整的场地当平整表面已粗略平整但残留有松软散土的场地时，应将铲刀下缘降至比履带支承面稍高处，以档或档速度铲
21、土，将高出地面的散土均匀摊铺在地面上，并予以压实，场地表面没有明显的散土堆后，可采用倒拖的办法予以刮平，即将铲刀置于浮动状态（自由状态） ，推土机倒退行驶，利用铲刀的自重将地面刮平。注意：在刮平浮土地段时，应将铲刀由浮动状态稍稍提起，以免铲刀将浮土拖起成堆，每一行程，铲刀均应与已平整的地面重叠 30cm 左右，以便将上一次平整时留下的土垄刮平。（2）对于起伏较大的场地对于表面凹凸不平、高低起伏较大的场地，使用推土机进行平整时可分 3步进行。 铲高填低，粗略平整作业前先观测整个作业场地的地形情况，对突出地面较大的土堆分片予以铲除。作业时可采用楔式铲土法，即在铲土开始时，尽量使铲刀切入最大深度，而
22、后根据发动机负荷逐渐提升铲刀，使之一次性铲满，并送至低洼处卸土，不可频繁地升降铲刀，将地面铲成波浪形，造成机械行驶时剧烈颠簸，为后续作业造成困难。一旦出现波浪形地面，可先推平一处，使机器停放平稳后，以此为出发地一段段地将波浪形地面铲平。不可贪多求快和长距离推土，那样会适得其反，欲速则不达。图 2-1-15 路堑的开挖方法图 2-1-16 用推土机开挖路堑9 全面平整待整个场地没有大的突起和凹陷之后，可进行长距离快速平整，将表面散土平铺于整个地面。有两台以上推土机共同作业时，可采用并列式推土，铲刀的间隔在粘土地上应保持30cm 左右，在砂土地上为 15cm，运距可达 100m。 拖平压实经过上述
23、两步的粗、细平整之后，即可实施拖平压实工作，方法同（1） 。拖平时也可采用多台并列作业的方法。6推土机生产率的计算（1）每铲最大推土量 V（1）mgKthHB02)(式中：V推土机每铲最大推土量，m 3；Bg推土板宽度，m；Hg推土板高度，m；h平均切土深度，m ；0土的自然坡度角，按表 2-1-2 选取；Km土的充盈系数，一般取 0.51.2。土的自然坡度角 表 2-1-2 砂 石 粘 土 种类状态 碎 石 砾 石 粗 砂 中 砂 细 砂 肥 土 贫 土轻亚粘土 种植土干 35 40 30 28 25 45 50 40 40湿 45 40 32 35 30 35 40 30 35饱和 25
24、35 37 25 20 15 30 20 25（2）推土作业生产率 Qt（2）TKVynjt360式中：Q t推土作业生产率，m 3/h；T一个推土周期循环时间，按式（3）计算，s；Kj推土作业时间利用系数，一般取为 0.850.90;Kn铲刀土壤漏损系数，取决于运土距离 l2，K n=10.005l 2；Ky坡度作业影响系数，按表 2-1-3 选取。坡度作业影响系数 表 2-1-3上 坡 下 坡坡度%05 510 1015 05 510 1015 152010Ky 1.00.67 0.670.5 0.50.4 1.01.33 1.331.94 1.942.25 2.252.68（3）7654
25、2121 ttvllvT式中：l 1切土距离，m，一般取为 610m；l2运土距离，m；v1, v2, v4分别为切土、运土、返回速度，m/s；t5推土机转向时间，一般取为 10s；t6换档时间，换档一次取为 45s（动力换档变速箱可不计换档时间） ；t7铲刀下落时间，一般取为 12s。（3）平地作业生产率（4）5)sin(360tvLKHmBQjggp式中：Q p平地作业生产率， m3/h；Bg推土板宽度，m；Hg推土板高度，m；推土板水平面回转角， （） ；m相邻两次平整通道间重叠部分，一般取为 0.30.5m；L平整地段长度，m ；Kj时间利用系数，可取为 0.850.90；n每一段的平
26、整次数，通常取 12 次；v平地速度，宜取 0.81.0m/s ；t5推土机转向时间，一般取为 10s。7提高推土机生产率的措施要提高推土机生产率首先应缩短推土机的作业循环时间，提高作业时间利用系数，降低运送中土的漏损等。为了缩短一个循环作业的时间，推土机在铲土时应充分利用发动机的功率以缩短铲土距离，合理选择运距，使运土和回程距离最短，并尽量创造下坡铲土的条件。此外应提前为下道工序作好准备，尽量做到有机配合。如当推土机接近卸土位置时，应边提刀边换档，而在后退时就应选好下次落刀的位置。为了提高作业时间利用系数，应消除不必要的非生产时间。如做好开工前的各项准备工作，避免因准备工作不善而停机。另外，
27、正确地进行施工组织，合理选择机型，以免使用不当而不能发挥机械效能。此外，在施工中对各种施工条件应采用正确合理的施工方法，如遇硬土，应先翻松再推运。为了减少土壤漏损，推送时可采用槽式或并列式推送方式，这样不但可以提高推土效率，还可增大铲刀前土堆的体积。11提高操作人员的技术水平也是提高生产率的关键。因为任何机械设备不论本身的技术性能如何先进，施工组织考虑的措施如何周到，最终必须经过人的操作才能体现出实际的工程效果。操作人员的技术水平不仅指操纵机械设备的程序无误，更重要的是还要有对机械设备的结构、使用、维护等方面的知识。8推土机的选用推土机的选用应综合考虑如下因素：（1）根据工作对象选用推土机的类
28、型如果工作场地土方和石方都有，最好选用履带式推土机；如果工作场地全是纯土，且土质较松，平板拖车不便进出，则最好选择轮胎式推土机；如果工作场地是沼泽地，则必须选用湿地推土机；如果工作场地属高原地区，则最好选用安装有增压式发动机的推土机；如果工作场地土、石夹杂，且土质坚硬，则最好选用带松土器的推土机。（2）根据工程量的大小选用推土机的型号如果推土方量少，工期不受严格限制，则一般选用小型推土机较经济；如果工期紧，推土方量大，则一般选用大型推土机；如果推土机只用于开路、助铲、回填、压实，则一般选用中、小型推土机即可满足要求。（3）根据配套工程机械情况和土石方量确定推土机数量在较大规模的工程施工中，推土
29、机的首要任务往往是开路，因为在诸多工程机械中推土机对路面的要求最低。因此，在考虑推土机数量时，首先考虑的就是开路和修整工作场地的需要，其次才是完成推土方工作量和与其它机种配合作业的需要。只有综合考虑了这三方面因素，才有可能选用最适宜的推土机型号和数量。第二节 装载机一、装载机的用途、分类与编号装载机是一种用途十分广泛的工程机械，它可以用来铲装、搬运、卸载、平整散状物料，也可以对岩石、硬土等进行轻度的铲掘工作，如果换装相应的工作装置，还可以进行推土、起重、装卸木料及钢管等。因此，它被广泛应用于建筑、公路、铁路、国防等工程中，对加快工程建设速度、减轻劳动强度、提高工程质量、降低工程成本具有重要作用
30、。常用单斗装载机的分类、特点及适用范围如表 2-2-1 所示。单斗装载机的分类、特点及适用范围 表 2-2-1分 类 型 式 分 类 特 点 及 适 用 范 围小 型 功率小于 74kW中 型 功率 74147 kW大 型 功率 147515 kW按发动机功率分特大型 功率大于 515 kW机械传动式 结构简单、制造容易、成本低、使用维修较容易；传动系冲击振动大，功率利用差。仅小型装载机采用液力机械传动式传动系冲击振动小、传动件寿命长、车速随外载荷自动调节、操作方便、减少司机疲劳。大中型装载机多采用按传动方式分液压传动式 可无级调速、操作简单；启动性差、液压元件寿命较短。仅小型装载机采用12电
31、传动式 可无级调速、工作可靠、维修简单；设备质量大、费用高。大型装载机采用单斗装载机的分类、特点及适用范围 续表 2-2-1分 类 型 式 分 类 特 点 及 适 用 范 围轮胎式装载机质量轻、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、稳定性差、对场地和物料块度有一定要求。应用范围广泛（1）铰接式车架装载机转弯半径小、纵向稳定性好，生产率高，不但适用路面，而且可用于井下物料的装载运输作业（2）整体式车架装载机车架是一个整体，转向方式有后轮转向、全轮转向、前轮转向及差速转向。仅小型全液压驱动和大型电动装载机采用按行走装置分履带式装载机接地比压小、通过性好、重心低、稳定性好、附
32、着性能好、牵引力大、单位插入力大；速度低、机动灵活性差、制造成本高、行走时易损路面、转移场地时需拖运。用在工程量大，作业点集中，路面条件差的场合前卸式 前端铲装卸载，结构简单、工作可靠、视野好。适用于各种作业场地，应用广回转式工作装置安装在可回转 90360的转台上，侧面卸载故无需调头，作业效率高；结构复杂、质量大、成本高、侧稳性差。适用于狭窄的场地作业按装卸方式分后卸式 前端装料，向后端卸料，作业效率高；作业安全性差，应用不广国产装载机的型号用字母 Z 表示，第二个字母 L 代表轮胎式装载机，无 L 代表履带式装载机，Z 或 L 后面的数字代表额定载重量。例：ZL50 型装载机，表示额定载重
33、量为 5t 的轮胎式装载机。二、装载机的构造与工作原理装载机一般由车架、动力装置、工作装置、传动系统、行走系统、转向制动系统、液压系统和操纵系统组成，图 2-2-1 所示为轮胎式装载机的总体构造示意图。13图 2-2-1 轮胎式装载机总体构造1-发动机；2-液力变矩器；3-驾驶室； 4-操纵系统；5-动臂油缸；6-转斗油缸；7- 动臂；8-摇臂；9-连杆；10-铲斗；11- 前驱动桥；12- 传动轴；13- 转向油缸；14-变速箱；15-后驱动桥；16-车架发动机 1 的动力经液力变矩器 2 传给变速箱 14，再由变速箱把动力经传动轴 12 传到前、后驱动桥 11 和 15 以驱动车轮转动。发
34、动机动力还经分动箱驱动液压泵工作，为液压系统提供动力。工作装置（图 2-2-2 所示）由动臂 5、铲斗 1、连杆 2、摇臂 3、动臂油缸 4 和转斗油缸 6 组成。动臂一端铰接在车架上，另一端安装有铲斗 1，动臂的升降由动臂油缸 4 的伸缩带动，铲斗的翻转则由转斗油缸 6 的伸缩通过连杆机构来实现。装载机铲装物料就是通过操纵系统、液压系统使动臂、转斗油缸按一定顺序和程度伸缩来实现的，当然，装载物料的过程中少不了整机的进、退动作。图 2-2-2 轮胎式装载机工作装置1-铲斗；2-连杆；3-摇臂；4-动臂油缸；5-动臂；6-转斗油缸铰接转向的装载机（图 2-2-1）的车架由前、后两车架组成（如图
35、1-4-12 所示） ，中间用铰销连接。转向时，通过转动方向盘使转向液压系统的转向油缸 13 伸缩，前、后车架便绕铰销作相对转动，以实现转向。在每个车轮上都装有制动器，驾驶员踩下制动踏板，通过制动系统使制动器产生制动作用，可降低行驶速度或停车。装载机液压系统包括工作装置液压控制系统和液压转向系统两部分。下面以 ZL50 装载机的液压系统为例进行分析。ZL50 装载机工作装置液压控制系统如图 2-2-3所示。发动机驱动液压泵 1，液压泵输出的高压油通向换向阀 4 控制转斗油缸 7 和换向阀 5 控制动臂油缸 6。图示位置为两阀都处在中位，压力油通过两换向阀后直接流回油箱。换向阀 4 为三位六通阀
36、，它可控制铲斗后倾、固定和前倾三个动作。换向阀 5 为四位六通阀，它控制动臂上升、固定、下降和浮动四个动作。动臂的浮动位置是装载机在作业时，由工作装置的自重图 2-2-3 轮胎式装载机工作装置液压系统原理图1-液压泵；2、3-溢流阀；4、5-换向阀；6-动臂油缸； 7-转斗油缸14支于地面，铲料时随着地形的高低而浮动。这两个换向阀之间采用顺序回路组合，即两个阀只能单独动作而不能同时动作，保证液压缸推力大，以利于铲掘。安全阀 2 的作用是限制系统工作压力，当系统压力超过额定值时安全阀打开，高压油流回油箱，以免损坏其他液压元件。两个双作用溢流阀 3 并联在转斗油缸的油路中。它们的作用是用于补偿由于
37、工作装置不是平行四边形结构，而在运动中产生的不协调。ZL50 装载机转向系统如图 2-2-4所示。该转向系统采用流量放大系统，油路由先导油路与主油路组成。所谓流量放大，是指通过全液压转向器和流量放大阀，可保证先导油路的流量变化与主油路中进入转向油缸的流量变化具有一定的比例关系，达到低压小流量控制高压大流量的目的。方向盘不转动时，转向器 7 两出口关闭，流量放大阀 2 的主阀杆在复位弹簧作用下保持在中位，转向泵 5 与转向油缸 1 之间的油路被断开，主油路的液压油经过流量控制阀直接回油箱。转动方向盘时，转向器 7 排出的油与方向盘的转角成正比，先导油进入流量放大阀后，通过主阀杆上的计量小孔控制主
38、阀杆位移，即控制开口的大小，从而控制进入转向油缸 1 的流量。由于流量放大阀采用了压力补偿，使得进出口的压差基本上为一定值，因而进入转向油缸 1 的流量与负载无关，而只与主阀杆上开口的大小有关。停止转向后，主阀杆一端先导压力油经计量小孔卸压，两端油压趋于平衡，在复位弹簧的作用下，主阀杆回复到中位，从而切断到油缸的主油路。液压操纵转向操纵力小，驾驶员不易疲劳，动作迅速，有利于提高生产率。故在大中型的轮式机械中多采用液压转向机构。三、装载机的使用技术1作业过程装 载 机 的 作 业 过 程 由 铲 装 、 转 运 、 卸 料 和 返 回 四 个 过 程 组 成 ， 并 习 惯 地 称 之 为 一
39、个 工 作 循环 。（1）铲装过程 首先将铲斗的斗口朝前，并平放到地面上（图 2-2-5a） ，机械前进，铲斗插入料堆，斗口装满物料。然后，将斗收起，使斗口朝上（图 2-2-5b） ，完成铲装过程。（2）转运过程 用动臂将斗升起（图 2-2-5c） ，机械倒退，转驶至卸料处。（3）卸料过程 先使铲斗对准停止在运料车厢的上空，然后将斗向前倾翻，物料即卸入车厢内（图 2-2-5d） 。（4）返回过程 将铲斗翻转成水平位置，机械驶至装料处后，放下铲斗，准备再次铲装。图 2-2-4 轮胎式装载机转向系统液压原理图1-转向油缸；2- 流量放大阀；3- 滤油器；4- 散热器；5-转向泵；6- 减压阀；7-
40、 全液压转向器15图 2-2-5 单斗装载机的工作过程a）铲装；b）收斗；c ）升斗；d）卸料2铲装方法（1）铲装松散物料首先将铲斗放在水平位置，并下放至与地面接触，然后以一档或二档速度（视物料性质）前进，使铲斗斗齿插入料堆中。此后，边前进边收斗，待铲斗装满后，将动臂升到运输位置（离地面约 0.5m） （如图 2-2-6a 所示） ，再驶离工作面。若铲斗装满有困难，可操纵铲斗上下颤动或稍举动臂，如图 2-2-6b 所示。图 2-2-6 装载机铲装松散物料a）边前进边收斗，装满后，举升至运输位置；b）操纵铲斗上下颤动（2）铲装停机面以下物料铲装时应先放下铲斗并转动，使其与地面成一定的铲土角，然后
41、前进，使铲斗切入土内，16如图 2-2-7 所示。切土深度一般保持在 150200mm 左右，直至铲斗装满。装满收斗后将铲斗举升到运输位置，再驶离工作面并运至卸料处。铲斗下切的铲土角约 为 10 30（随土壤性质而定） 。对于难铲的土壤，可操纵动臂使铲斗颤动，或 者 稍 改 变 一 下 切 入 角 度 。图 2-2-7 装载机铲装停机面以下土壤（3）装载机铲装土丘铲装土丘时，可采用分层铲装法或分段铲装法。分层铲装时，装载机向工作面前进，随着铲斗插入工作面，逐渐提升铲斗，或者随后收斗直到装满，或者装满后收斗，然后驶离工作面。开始作业前，应使铲斗稍稍前倾。这种方法由于插入不深，而且插入后有提升动作
42、的配合，所以插入阻力小，作业比较平稳。由于铲装面较长，可以得到较高的充满系数，如图2-2-8 所示。图 2-2-8 装载机分层铲装作业如果土壤较硬，也可采取分段铲装法，如图 2-2-9 所示。这种方法的特点是铲斗依次进行插入动作和提升动作。作业过程是铲斗稍稍前倾，从坡脚插入，待插进一定深度后，提升铲斗，当发动机转速降低时，切断行走动力，使发动机恢复转速。在恢复转速过程中，铲斗将继续上升并装进一部分土，转速恢复后，接着进行第二次插入，这样逐段反复，直至装满铲斗或升到高出工作面为止。3作业方式装载机用作装载设备，向自卸汽车进行装载工作时，其技术经济指标在很大程度上与其施工作业方式有关，常用的施工作
43、业方式有以下几种（图 2-2-10） 。（1） “V”型作业法图 2-2-9 装载机分段铲装作业17自卸汽车与工作面布置成 5055角，而装载机的工作过程则根据本身结构和形式的不同而有所不同。履带式装载机和整体车架后轮转向的轮胎式装载机，采用这种作业方式时（图 2-2-10a） ，装载机装满铲斗后，在倒车驶离工作面的过程中，调头 5055，使装载机垂直于自卸汽车，然后再向前驶向自卸汽车并卸载。卸载后，装载机倒车驶离自卸汽车，然后，调头驶向料堆，进行下一个作业循环。带有铰接式车架的轮胎式装载机在采用这种作业方式时，其工作过程略有不同。装载机在工作面装满铲斗后，可直线倒车后退 35m ，然后使前车
44、架偏转 3545，再前进驶向自卸汽车进行卸载（图 2-2-10b） 。 “V”型作业法，其工作循环时间短，在许多场合得到广泛的应用。（2） “I”型作业法自卸汽车平行于工作面适时地往复前进和后退，而装载机则穿梭地垂直于工作面作前进和后退，所以亦称之为穿梭作业法（图 2-2-10c） 。装载机装满铲斗后，直线后退，在装载机后退一定距离并把铲斗举升到卸载位置的过程中，自卸汽车后退到与装载机相垂直的位置，装载机向前驶向自卸汽车并进行卸载。卸载后自卸汽车向前行驶一段距离，以保证装载机可以自由地驶向工作面，进行下一个作业循环，直到自卸汽车装满为止。这种作业方式省去了装载机的调头时间，对于不易转向的履带式
45、和整体车架式装载机比较合适，但增加了自卸汽车前进和后退的次数，因此，采用这种作业方式，装载机的作业循环时间，取决于装载机和与其配合作业的自卸汽车司机的熟练程度。（3） “L”型作业法自卸汽车垂直于工作面，装载机装满物料后，倒退并调头 90，然后向前驶向自卸汽车卸载，空载的装载机后退并调头 90，然后向前驶向料堆，进行下一次的铲装作业（图2-2-10d） 。这种作业方式在运距较短，而作业场地比较宽广时，装载机可同时与两台自卸汽车配合工作。（4） “T”型作业法自卸汽车平行于工作面，但距离工作面较远，装载机装满物料后，倒退并调头 90，然后再向相反方向调头 90并驶向自卸汽车卸料（图 2-2-10
46、e） 。4装载机生产率的计算装载机的生产率是指其在特定的条件下每小时所能装卸或装运物料的重量。装载机的生产率除取决于装载机本身的技术性能（如斗容大小、牵引力、作业速度等）外，还与物料种类、作业方式、作业场地、运输距离、路面条件以及驾驶员的操纵熟练程度有密切关系。由于其施工作业大致可分为向自卸汽车装载和本身装运两种情况，因此，下面分别给出其生产率的计算公式。（1）装载生产率 只在作业场地进行装卸，不担负远距离的运输任务。这时装载机的生产率按下式确定： TKrVQmLH360式中：Q装载生产率，t/h ；VH额定斗容量，m 3；r物料重度，t/m 3；18KL装载机时间利用系数，取 KL=0.75
47、0.85；Km铲斗装满系数。它取决于所装物料的种类和状态、块度、铲斗的形状、装载机的结构和司机的熟练程度。19图 2-2-10 装载机作业方式20对于容易装载的物料，如松散的或成堆的、不需铲掘的、很易堆积在铲斗中的普通土和砂，取 Km=1.01.25；中等程度装载的物料，如松散的或堆积的砂、砂壤土，或由山地直接铲掘的松软砂土，取 Km=0.751.0；较困难装载的物料，如难以装满铲斗的硬粘质土、粘土、凝固的砾质土，取 Km=0.650.75；对困难装载的物料，如用爆破或松土机采掘的石块、砾石，取 Km=0.450.65。T装载机一个作业循环时间，s。它取决于作业方式和装载物料的种类及其状态，包
48、括装载、卸载、往返、改变方向等所需全部时间。“I”型作业法：T=10+d+1.6x“V”型作业法：T=11+d+1.6x“L”型作业法：T=12+ d+1.6x“T”型作业法：T=13+ d+1.6x式中：d考虑物料装载难易程度的量，普通成堆的砂：d=0碎石（20mm 以下） 、砂、小砂砾：d=2碎石（50mm 以下） 、天然状态的小砂砾、粘土： d=4x距离，m 。一般地，在初步计算时可取 T=20s。（2）装运生产率 除了要在作业场地进行铲装作业外，还要担负转运至其它场地进行卸载的任务，其生产率可按下式计算： bMLHTKrVQ360式中：Q装运生产率，t/h ；Tb一个装运作业循环的总时间，s。它约等于装载作业所需要的基本时间与运输时间之和，即Tb=T+Tr式中：T r运输时间， s。它取决于车速和运输距离。可按下式计算： 06.3vSmr式中：S装载机运输距离，m ；vm装载机满载平均行驶速度，km/h。它与运输距离、路面状况有关，可参考图 2-2-11 选取；vo装载机空载平均行驶速度 ，km/h，可参考图 2-2-11 选取。图 2-2-11 平均行驶速度与运距的关系硬路面：1-空载；2-满载土路面：3-空载；4-满载21装载机装运周期亦可按实际经验数据选取，其与运输距离的关系如图 2-2-12 所示，装载机的平均生
