平地机在土方施工中的应用

工程机械

施工第五章平地机01:27/2一、概述

平地机是一种以刮刀为主，并配置有其他多种可更换的作业装置，以完成土地平整和整形作业的公路施工机械。公路施工中，可利用平地机进行路基基底处理，完成草皮或表层剥离；从路线两侧取土，填筑高度小于1m的路堤；整修路堤的断面；旁刷边坡；开挖路槽和边沟；在路基上拌和、摊铺路面基层材料。平地机可以用于整修和养护土路，清除路面积雪。（一）工作特点及作用01:27/3分类1．按车轮数、驱动轮对数和转向轮对数可分为以下几种

1）四轮平地机有：2×1×1型，前轮转向，后轮驱动2×2×2型，全轮转向，全轮驱动01:27/4分类2）六轮平地机有：3×2×1型，前轮转向，中后轮驱动3×3×1型，前轮转向，全轮驱动3×3×3型，全轮转向，全轮驱动01:27/501:27/6目前生产的平地机大都采用铰接式机架，它的优点是：

(1)转弯半径小，一般比整体式的小40％左右，可以容易地通过狭窄地段，能快速调头，在弯道多的路面上尤为适宜。

(2)采用铰接式机架可以扩大作业范围，在直角拐弯的角落处，刮刀刮不到的地方极少。

(3)在斜坡上作业时，可将前轮置于斜坡上，而后轮和机身可在乎坦的地面上行进，提高了机械的稳定性，使作业比较安全。01:27/7分类铰接机架转向01:27/8分类4、按刮刀长度和发动机功率分：轻、中、重型类型拖式平地机自行式平地机刮刀长度（m）刮刀长度（m）发动机功率（kW）机重（kg）轻型1800-2000300044-665000-9000中型2000-30003000-370066-1109000-14000重型3000-42003700-4200110-22014000-1900001:27/9三、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。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。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。01:27/10四、平地机总体构造

平地机主要由发动机、传动系统、机架、行走装置、工作装置和操纵系统组成。很多公司生产的平地机上装有工程机械专用柴油机，以适应施工中的恶劣工况：在高负荷低转速下可以较大幅度地提高输出扭矩。01:27/11平地机的整体式车架为支持在前桥与后桥上的弓形梁架。其上装有发动机、传动装置、驾驶室和工作装置等。机架中间的弓背处装有油缸支架，上面安装刮刀升降油缸和牵引架引起油缸。铰接机架设有左右铰接转向油缸，用以改变或固定前后机架的相对位置。01:27/121、平地机传动系统平地机传动系统一般由主离合器或液力变矩器、变速箱、后桥传动、平衡箱串联传动装置等组成。01:27/13变矩器采用单级向心式液力变矩器，具有一定的正透性。变矩器泵轮通过弹性连接盘（非金属材料）与发动机飞轮直接相连，涡轮轴为定轴式动力换档变速箱的输入轴。采用定轴式动力换档变速箱，由变速油泵向液压换挡离合器提供压力油，以实现动力换档。变速泵除向换档离合器提供压力油外，同时向液力变矩器供油，然后经冷却器冷却，再供给变速箱的压力润滑系统。01:27/1401:27/153、平地机的后桥及平衡箱1-连接盘；2-主动锥齿轮轴；5-主动锥齿轮座；8-齿轮箱体；9-轴承盖；12-从动锥齿轮；13-直齿轮；14-从动直齿轮；15-轮毂；16-壳体；17-托架；18-导板；19、28-垫片；20-链轮；21-车轮轴；22-平衡箱体；23-轴承座；24-链条；25-主动链轮；26-半轴；27-端盖；28-垫片；29-钢套；30-轴承；32-压板01:27/1601:27/17后桥平衡箱特点为了提高行驶、牵引性能和作业性能，一般六轮平地机部采用在后桥的每一侧由两个车轮前后布置的结构形式，但只用一个后桥。作用：1）平衡箱串联传动就是将后桥半轴传出的动力，经串联传动分别传给中、后车轮。

2）由于平衡箱结构有较好的摆动性，因面保证了每个中、后轮同时着地，有效地保证了平地机的附着牵引性能。

3）平衡箱可大大提高平地机利刀作业平整性。01:27/18当左右两中轮同时被高度为H的障碍物抬起时，后桥的中心升起高度为H/2，而位于机身中部的刮刀的高度变化为H/4；01:27/19当左中轮被高度为H的障碍物抬起，后桥的左端升高H/2，后桥中部升高值为H/4，刮刀的左端升高值3H/8，右端升高值仅为H/8。01:27/201）、组成4、前桥装置01:27/214、前桥装置1）、组成01:27/221）、组成01:27/23平地机转向时，左右车轮可通过转向油缸推动左右转向节偏转，实现平地机转向，此时将前轮向转向内侧倾斜，可进一步减小平地机的转弯半径；01:27/24平地机在横坡上作业时，倾斜前轮使其处于垂直状态，有利于提高前轮的附着力和平地机的作业稳定性。01:27/25五、平地机工作装置

松土装置耙土装置刮土装置推土装置01:27/26（一）刮土工作装置

1、组成1)牵引架前端为球形铰，与车架前端铰接，因而牵引架可绕球铰在任意方向转动和摆动。2)支承在牵引架上的回转圈在回转驱动装置的驱动下绕牵引架转动，从而带动刮刀回转。01:27/273)刮刀背面有上下两条支撑在两侧角位器滑槽上的滑轨，可在刮刀侧移油缸的推动下侧向滑动。4)角位器与回转圈耳板下端铰接，上端用螺母固定住。松开螺母时，角位器可以摆动，从而带动刮刀改变切削角。01:27/28刮刀如下六种动作

1)刮刀的倾斜或升降：由左右升降油缸完成。2)刮刀回转：回转驱动装置带动回转圈，回转圈再带动耳板，耳板通过滑轨带动刮刀回转。3)刮刀侧移：刮刀侧移油缸活塞杆通过滑轨带动刮刀侧移。01:27/294)刮刀移出机身：由牵引架引出油缸、刮刀侧移油缸及回转驱动装置同时动作实现。5)刮刀切削角的改变：由角位器及角位器紧固螺母、切削角调节油缸共同完成。01:27/3001:27/313、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。转盘是用来直接安装刮刀，并将它悬挂在牵引架下面，使之能进行刮土刀水平方向的回转，以调整刮土角。01:27/32分为A型和T型两种。前者为箱形截面三角形钢架。A型牵引架前端球铰与弓形前机架前端铰接，后端横梁两端球头与刮刀提升油缸活塞杆铰接。牵引架前端和后端下部焊有底板，前底板中部伸出部分可安装转盘驱动小齿轮。01:27/33T型牵引架01:27/344、回转圈及支承装置回转圈由齿圈、耳板、拉杆等焊接而成。耳板应强度足够以免破坏。回转圈属于不经常传动件，所以齿圈制造及配合面的配合精度可不高，并且暴露在外。01:27/35回转圈在牵引架的滑道上回转，滑道与回转圈之间为间隙配合且便于调节，并且因回转支承装置的滑动性能和耐磨性能都较好，不需要更换支承垫块。01:27/3601:27/3701:27/385、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。

01:27/396、刮刀：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。刀身切削刃刀身为一块钢板制成的长方形曲面弧形板，其下缘和两端用螺栓装有切削刀片。刀片由耐磨抗冲击高合金钢制成。其切削刃是上下对称，刀口磨钝或磨损后可上下换边或左右对换使用。为提高刮刀抗扭抗弯刚度和强度，在刀身的背面焊有加固横条，在某些平地机上，此加固横条就是上下两条供刮刀侧伸时使用的滑轨。01:27/40刮刀切削角的调节平地机刮土作业时，应根据土壤性质和切削阻力大小适时调整刮刀切削角。1）由人工调整多应用在中小型平地机上，调整后应将紧固螺母锁紧。01:27/412）通过油缸调整油缸体铰接在回转圈两侧，活塞杆头部与角位器铰接，当松开紧固螺母后，操纵油缸伸缩，即可使角位器带动刮刀绕下铰点转动，使切削角改变，调好后人工将紧固螺母锁紧。01:27/42切削角调整油缸01:27/43（二）松土工作装置1、作用用于疏松不能用刮刀直接切削的坚硬土壤。2、分类1）耙土器－负荷比较小，一般采用前置布置方式，即布置在刮刀和前轮之间。2）松土器－负荷较大，采用后置布置方式，布置在平地机尾部，安装位置离驱动轮近，车架刚度大，允许进行重负荷松土作业。01:27/443、耙土装置1）组成01:27/45分双连杆式和单连杆式两种。单连杆式松土器由于其连杆长度有限，松土齿在不同的入土深度下的松土角变化较大，但结构简单。01:27/46双连杆式的近似于平行四边形机构，其优点是松土齿在不同的切土深度角基本不变，故对松土有利。且双连杆同时承载，改善了松土器架的受力状态。01:27/47六、基本作业方式

1、刮土直移：将刮刀水平回转角α置为0度，即刮刀轴线垂直于行驶方向，此时切削宽度最大，适用于不平整度较小的场