土方施工机械之推土机
?W ?W ?W ?W 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、特点及适用围如表 2-1-1所示。 常用推土机的分类、特点及适用围 表2-1-1 分类型式 分 类 特点及适用 围 按发动机功率分 小型 发动机功率小于44kW 中型 发动机功率 59?103kW 大型 发动机功率118?235kW 特大型 发动机功率大于235kW 按行走装置分 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 ） 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 ） 按用途分 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 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 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 平面回转一定角度（一般为土 25 °）角铲式推土机作业时，可实现 侧向卸土。应用围较广，多用于中型推土机 续表2-1-1 分类型式 分 类 特点及适用 围 按传动方式分 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 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 推土机的型号用字母 T表示， 推土机的型号用字母 T表示，L 表示轮胎式（无L时表示履带式），Y 图2-1-1 履带式推土机 图2-1-2 轮胎式推土机 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-松十器：8-行走装置：9-机架 ?W ?W .w .w 图2-1-4 固定式推土铲刀 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 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 2控制。 松土器主要由升降油缸 3、横梁4和松土齿等组成, 松土器主要由升降油缸 3、横梁4和松土齿等组成, 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。 F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 .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 .w .w ?W ?W 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 ?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；中型履带式推土机为 50?100m，最 远不宜超过120m ；大型履带式推土机为 50?100m ,最远不宜超过150m ；轮胎式推土机 为50?80m，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。 .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。 （2）接力式推土法（图 2-1-8 （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 图2-1-7 波浪式推土法 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-铲土长度，hH-铲土深度；Lt-工作地段长度（Lt=Lh?n , n为分段数） 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 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15?20cm，还要求驾驶员操作技术熟练，保证两台推土机同步运行。 ?W ?W ?W ?W 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。 .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 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，采用槽式作业法送 2~3刀就可挖到0.7~0.8m 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2-1-12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;4、 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; 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， B-路基宽度；H-路基高度 图2-1-13 用推土机构筑移挖填土的路堤 图2-1-14 用推土机构筑半挖半填的路基 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 20~30cm ，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上的土填在低坡上形成平坦的路基，如图 2-1-14所示。 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 然后沿着道路延土机侧翻事故。并且最好使用可调式铲刀，并将铲刀调整为朝高坡处下倾, 伸方向，从路基的边线（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 然后沿着道路延 坡处。若坡度不大且要求路基较宽时， 可从路基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 ）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 L vv I T11 图2-1-15 路堑的开挖方法 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。 .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 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 图2-1-16用推土机开挖路堑 图2-1-16用推土机开挖路堑 时留下的土垄刮平。 高处，以I档或n档速度铲土， 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）, 应将铲刀由浮动推土机倒退行驶，利用铲刀的自重将地面刮平。注意：在刮平浮土地段时, 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 应将铲刀由浮动 （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。 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 1 )。拖平时也可即可实施拖平压实工作，方法同( 1 )。拖平时也可 即可实施拖平压实工作，方法同( 采用多台并列作业的方法。 ?推土机生产率的计算 (1 )每铲最大推土量 V (1)Bg(Hg h)2 (1) Km 2tg o m3;式中： m3; Bg 推土板宽度，m ; Hg ——推土板高度， m ; h 平均切土深度， m ; .w .w .w .w 土的自然坡度角，按表 2-1-2选取; J_2_V2(3)式中：11――切土距离,m，一般取为6? J_2_ V2 (3) 式中：11――切土距离, m，一般取为6?10m ; 土的自然坡度角 表2-1-2 \种类 状态 碎石 砾石 砂石 粘 土 轻亚 粘土 种植土 粗砂 中砂 细砂 肥土 贫土 干 35 ° 40 ° 30 ° 28 ° 25 ° 45 ° 50 ° 40 ° 40 ° 湿 45 ° 40 ° 32 ° 35 ° 30 ° 35 ° 40 ° 30 ° 35 ° 饱和 25 ° 35 ° 37 ° 25
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