(一)基本作业方法
推土机在作业中,按铲土、运土、卸土和回程构成一个工作循环。而具体的作业方法,则因土壤性质、作业场地形和作业方式的不同而相异。正常情况下,推土机的合理运距为40m±10m,最大不超过100m;运行坡道的坡率小于30%。按作业方式的不同可分为正铲作业、斜铲作业、侧铲作业和拖刀作业四种。
正铲作业是铲刀平面角为90°、纵向正面铲切土壤至前方卸土点的作业方法。它多用于铲土和运土方向相同时的作业,如横向构筑挖深小于1m的挖土路基,或填高小于1m的填土路基、移挖作填路基及其他同向铲运土壤的作业。
斜铲(切土)作业是铲刀平面角约为65°、纵向行驶铲切铲刀前角土壤,并随铲刀斜面将土壤卸于铲刀后角一侧的作业方法。它多用于铲土和运土方向有一定夹角时的作业,如构筑半挖半填路基、铲除积雪、加宽原有小路、在受沾染地域开辟通路、回填较长且宽度不大的壕沟等作业。
侧铲作业是铲刀倾斜角在3°~5°(一侧铲刀角升高100~300mm)时正铲或斜铲作业的作业方法。它主要用于构筑半挖半填路基,以及纵向开挖V形槽的作业。
在特定条件下,推土机还可以进行顶推作业和拖载作业。顶推作业是正铲铲刀在空中保持一定高度的作业方法,多用于顶推铲运机以助铲、推运直径不大的孤立块石、铲除树木及伐余根、推倒单薄且高度不大的地面建筑物的作业和实施机械互救。拖载作业是带有拖平车的轮式推土机拖载重物的作业方法,多用于拖载转运履带式机械和钢材、木材及水泥等建筑材料。推土作业时的基本作业过程如图3-17所示。
图3-17 基本作业过程
a)铲土 b)运土 c)卸土
1.正铲作业
(1)铲土铲土作业的要求是尽量在最短时间和最短距离内使铲刀铲满土壤。铲土时,一般用Ⅰ速前进(铲松土时开始也可以用Ⅱ速),将铲刀置于下降或浮动位置,随机械的前进铲刀入土逐渐加深。铲土的深度通常是:Ⅰ级土壤为200mm左右;Ⅱ~Ⅲ级土壤为100~150mm;Ⅳ级土壤为100mm以下。
铲土开始时,为了便于掌握,可不将节气门(油门)操纵杆或踏板置于最大供油位置。开始铲土后,把节气门操纵杆或踏板置于最大供油位置,使柴油机经常处于额定转速附近的调速特性范围内运转。然后,集中精力控制铲刀操纵杆,通过观察铲土情况、车头升降趋势和倾听发动机的声音来判断升降铲刀的时机和幅度。这样可使推土机在遇到较大的阻力时,由于发动机具有一定的转矩和转速储备给提升铲刀减轻负荷提供较多的时间,也可减少铲刀升降次数,避免操纵中忙乱,减轻劳动强度和推土机的磨损。在作业中,每次升铲刀不可过多,否则会在推土机前留下土堆。当推土机驶上土堆时,铲刀会卸土,越过土堆后,铲刀可能铲土过深。如此多次反复,会使铲刀铲不上土,并使铲土地段形成波浪形,影响继续铲土作业。不同的地形和不同的工程要求,应采用不同的铲土方式,以提高作业效率。
1)直线式铲土:是推土机在作业过程中,铲刀保持近似同一铲土深度,作业后的地段呈平直状态的铲土方法,又称等深式铲土。其铲土纵断面如图3-18所示。采用此种铲土方法作业,铲土路程较长,铲刀前不易堆满土壤,发动机功率不能被充分利用,作业效率较低,但能在各种土壤上有效作业;多用于作业的最后几个行程,以使作业后的地段平坦。
图3-18 直线式铲土
2)锯齿式铲土:是推土机以不断变化的深度铲土,铲土纵断面近似于锯齿状的铲土方法,又称起伏式或波浪式铲土(见图3-19)。采用这种铲土方法作业,开始时尽量使铲刀入土至最大深度,当发动机超负荷时,再逐渐升起铲刀至自然地面;待发动机运转正常后又下降铲刀进行铲土,经多次降落与提升,直至铲刀前积满土壤为止。锯齿式铲土适于在Ⅱ、Ⅲ级土壤上作业时使用。此种铲土方法,铲土距离较短,作业效率比直线式铲土高;但铲刀频繁升降,会加重操纵及工作装置的磨损。
图3-19 锯齿式铲土
图3-20 楔式铲土
图3-21 V形槽式铲土
3)楔式铲土:是铲土纵断面为三角形的铲土方法,又称三角形铲土(见图3-20)。采用这种铲土方法时,首先使铲刀迅速入土至最大深度,而后根据发动机负荷和铲刀前的积土情况,逐渐提升铲刀,使铲刀一次入土就能铲满土壤而转入运土。此种铲土方法,铲土路程最短,能充分发挥发动机功率,作业效率高;适于在稍潮湿的Ⅰ、Ⅱ级土壤上作业时使用。
4)V形槽式铲土:是推土机铲土横断面为V形的铲土方法(见图3-21)。其作业全过程包括标定、加深和修整三个阶段。此种作业方法,机械的开挖方向与工程的构筑方向一致,机械倒行次数极少或不倒行,作业效率高;适于构筑不挖不填路基、开挖道路边沟或其他V形沟槽。
5)接力式铲土:是分次铲土、叠堆运送的铲土方法。其铲土的次数依土壤的种别和铲土的厚度及铲土长度而定(见图3-22)。从靠近弃土处的一段开始铲土,第一次将土壤运至弃土处;第二次铲出的土壤不向前推送,而是暂且留在第一次铲土时的开挖段;第三次把所铲的土壤向前推运时,把第二次所留下的土堆一起推至弃土处。这种铲土方法,适于在土质坚硬的条件下作业,可明显地提高作业效率。
图3-22 接力式铲土
如在较长的地段采用接力铲土的方法时,可选用两台或三台推土机,从取土处距弃土处最远一端开始铲土,以流水作业方式进行,后一台推土机给前一台推土机铲土,而前一台推土机把土运至弃土处。
(2)运土运土时,铲刀应置于浮动位置,以使铲刀能沿地面向前推运。在运土作业过程中要始终保持铲刀满载,并以较快的速度运送到卸土地段。此时,既要防止松散土壤从铲刀两侧流失过多,又不应经常利用铲土来使铲刀满载,以影响运土的行驶速度。运土方式可分为堑壕式运土、分段式运土、并列式运土和下坡式运土。
1)堑壕式运土:推土机在土垄或沟槽内移运土壤的方法,又称槽式运土,如图3-23所示。土垄或沟槽是推土机每次运土都沿同一条路线行进而逐渐形成的。其内宽度略大于铲刀宽度,高度或深度小于铲刀的高度,长度一般为30~50m。两条沟槽之间的土垄宽度,视土壤性质而定,以不坍塌为准。
堑壕式运土的优点是可减少运土过程中的土壤漏失,提高工效15%~20%;缺点是推土机回程不便。因此,在运距较长、沟槽较深的情况下作业时,推土机多从槽外回程。
图3-23 堑壕式运土
a)地上堑壕式运土 b)地下堑壕式运土
2)分段式运土:推土机进行长运距作业时,将运土路线分成若干段,然后由前至后分批次铲掘、堆积,并集中推运土壤至卸土点的作业方式,又称多刀式运土,如图3-24所示。通常,推土机推运土壤前进10~15m时即开始漏失,随着运距和行驶速度的加大,漏失愈加严重。这种运土方式,是将长运距分成20m左右的数段,多次铲土并逐段实施运土,在未形成土壤大量漏失的情况下,就从取土点补充新土,因而,不仅可增加铲土次数,还可避免和减少土壤漏失量,充分发挥机械效能,使作业率提高10%~15%。但是,分段不宜过多,否则会因增加阶段转换时间而降低工效。分段式运土适用于运土路线需改变方向,或运距较大时使用,多用于填筑较高的路基和开挖从路基缺口弃土的路堑。
图3-24 分段式运土(www.daowen.com)
3)并列式运土:两部以上同一类型推土机,用同一速度并排向前运土的作业方法,又称并肩式运土,如图3-25所示。采用这种方法运土,推土机两铲刀间隔在粘土地约为30cm,沙土地约为15cm;可以减少铲刀两侧土壤的漏损,在50~80m的运距内运送土壤时,能提高工效15%~20%。并列式运土适用于在运土正面宽、运土量大、操作手的操作技术水平较高的情况下,横向填筑路基,堆积土壤,铲除土丘和开挖大宽度的沟形构筑物。
图3-25 并列式运土
4)下坡式运土:利用机身和土体在斜面上(见图3-26)的重力分力,增大铲刀前的土量,最大下坡推土的坡度不应超过15°,否则空车后退爬坡困难,反而使效率降低。
图3-26 下坡式运土
(3)卸土根据工作性质不同,卸土一般采用分层填土卸土和堆积卸土两种方法。
1)分层填土卸土:推运土壤至卸土点时,推土机在行进过程中将土壤缓慢卸出,并同时予以铺散和平整的卸土方法,如图3-27所示。实施分层填土卸土作业时,要根据卸土要求的厚度,使铲刀与地面保持适当的高度,以便推土机在行进过程中将卸出的土壤以相应的厚度平铺于地面。此种作业方法,能较好地控制铺土厚度,利于以后的压实作业;适于在构筑填土路基、平整作业和铺散路面材料时应用。
图3-27 分层填土卸土
2)堆积卸土:将推运至卸土点的土壤,成堆地迅速卸出,而不进行铺散和平整的卸土方法,如图3-28所示。实施堆积卸土作业时,推土机可采用迅速提升铲刀的速举堆积法,或不提升铲刀而挤压前次卸土的挤压堆积法将土卸出。此种作业方法,卸土速度快,土壤集中,对操作手的技术要求不高,适于在弃土、集土、填塞壕沟、弹坑和构筑填土路基时应用。
(4)回程推土机卸土后,应以较高速度倒行驶回铲土地段。在驶回途中如有不平地段,可放下铲刀拖平,为下次运土创造条件。如果回程较长或在壕内不便倒车,可调头驶回取土点。
图3-28 堆积卸土
2.斜铲作业
斜铲作业又称切土作业,是推土机用一侧刀角铲切坡坎的土壤,并将其移运到另一侧或侧前方的作业方法,如图3-29所示。进行切土作业前,应将铲刀调到所需位置。以横向运土为主时,铲刀平面角需调到最小角度位置;以纵向运土为主时,平面角应调到90°,刀角也应向切土的一侧倾斜5°左右。正铲推土机进行切土作业时,应在靠坡的一侧下铲刀切土,并适时校正方向或后倒,以减小切土阻力。推土机在山腹地进行旁坡切土作业时需首先修筑平台。平台的宽度和长度,一般要大于推土机的宽度和长度。平台靠推土机自行铲土构筑,切土始点离坡角较远时,可自上而下地铲土;切土始点离坡角较近时,可自下而上地铲土。活动铲推土机可调整倾斜角和平面角,使之铲切内坡并填筑外坡,因而可以减少构筑平台的作业量,并能侧向移运土壤,其作业效率较正铲推土机的作业效率高。此种作业方法,在纵向铲土的同时,完成横向或斜向的运土和卸土;适于在山腹地构筑半挖半填路基、防坦克断崖和崖壁时应用。
图3-29 斜铲作业
作业注意事项是:刀角入土不宜过多,避免因一侧受力过大而使机尾向坡外滑移;侧前方卸土时,铲刀不应超过松软土的坡沿,以免因重心靠前和土质松软而使机械滑坡或滚翻;倒退行驶时,应尽量靠坡的内侧运动,以免坡外侧的松软土壤支撑不住机械而使其滑坡;在开挖深度大于2m的地段作业,要避免坡顶一侧土壤坍塌。
(二)作业运行方法
1.直线运行
直线运行是推土机在作业时,铲土、运土、卸土和回程基本在同一直线上进行的运行方法,如图3-30所示。此种作业方法行驶路程短,前次运行可为后次运行创造良好的作业条件,多同堑壕式运土配合运用;适于在集土、构筑移挖作填的路基、防坦克壕和填塞大型弹坑时应用。
图3-30 直线运行
2.曲线运行
曲线运行是推土机在作业时,除取土外,运土、卸土和回程都沿曲线进行的运行方法,如图3-31所示。此种作业方法,卸土方向灵活,卸土面大,可避免推土机因倒驶换向而延长作业时间;适于纵向开挖路堑并将挖出土壤运至道路两侧时,或由侧取土坑取土填筑高为1.5m以上的路基时,以及挖掘防坦克壕的下半部分时应用。曲线运行作业时,推土机因转向一侧受力较大,特别是转向制动装置操纵频繁而磨损严重,所以,在作业时要不断地变换卸土方向,以使推土机两侧机件磨损平衡。
图3-31 曲线运行
3.阶梯运行
阶梯运行是推土机在作业时,沿直线铲土、运土和卸土,沿曲线回程的运行方法,如图3-32所示。此种作业方法取土位置能灵活选择,便于铲、运土作业,又因是沿直线铲土、运土和卸土,推土机各部受力均匀;适于由侧取土坑取土,横向运土,填筑高为1.5m以下的路基,横向开挖较大断面且深度为1.5m以内的壕沟、路堑或填塞壕沟、弹坑时应用。
图3-32 阶梯运行
图3-33 穿梭运行
4.穿梭运行
穿梭运行是推土机在作业时,沿开挖工程轴线或其平行线来回行驶,并在每次单行程行驶中,完成由工程一端向另一端铲土、运土和卸土程序的运行方法,如图3-33所示。此种运行方法无空驶行程,作业效率较高;适用于宽度不大而成垂直形、两端便于推土机调头的小型建筑地基和掩体的纵向开挖,也适用于大型挖土路基和防坦克壕上部工程的横向开挖。
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