挖掘机施工
挖掘机简介
单斗挖掘机是一种挖土作业循环时间很短的机械，它的生产能力很高； 它又具有万能性，可以换装各种不同的工作机构来进行 挖土、开沟、挖基、开河、打桩、起重等作业， 因此，广泛应用在各项建筑工程中。
单斗挖掘机用于挖掘土方或散粒状材料。 其正铲一般用于挖掘和装运土、砂、石料等； 反铲用于挖掘基坑和沟渠； 拉铲用于挖掘土质为较松软的沙土，挖掘面宽度、深度较大的基坑和沟渠； 抓斗用于装卸散粒状材料，或用于挖掘面积小而深的基坑等。 挖掘机一般配合自卸汽车作业，适于在 3000m 以下的运距范围内使用。
我国铁路路基工程中，一般使用履带式、钢索操纵的正铲挖掘机。 它对土壤、气候的适应性较大，但它本身送土的距离很有限， 一般要有其他运输工具配合施工，作业组织比较复杂，成本也较高， 因此主要用在土方数量较大，运距较远的工点上。
挖掘机的参数有标准斗容量、机重、功率、最大挖掘力、 回转速度、行走速度和牵引力等，其中最重要的三个参数， 即标准斗容量、机重和额定功率，用来作为液压挖掘机分级的标志参数， 反映液压挖掘机级别的大小，我国液压挖掘机的规格级别按机重分级。
挖掘机型号第一个字母用W表示，后面的数字表示机重。 如W表示履带式机械单斗挖掘机，WY表示履带式液压挖掘机， WLY表示轮胎式液压挖掘机，WY200表示机重为20t的履带式液压挖掘机。
挖掘机的基本构造
单斗挖掘机主要由工作装置、回转机构、回转平台、行走装置、 动力装置、液压系统、电气系统和辅助系统等组成。 工作装置是可更换的，它可以根据作业对象和施工的要求进行选用。 下图所示为单斗液压挖掘机构造简图。
1-铲斗 bucket；2-连杆；3-摇杆；4-斗杆 stick；5-铲斗油缸 bucket cylinder；6-斗杆油缸 stick cylinder；
7-动臂油缸 boom cylinders；8-动臂 boom；9-回转支承 swing bearing；10-回转驱动装置；11-燃油箱；12-液压油箱；
13-控制阀；14-液压泵；15-发动机；16-水箱；17-液压油冷却器；18-平台；19-中央回转接头；
20-行走装置；21-操作系统；22-驾驶室
液压挖掘机的常用工作装置有反铲、正铲、抓斗、起重和装载等， 同一种工作装置也有许多不同形式的结构，以满足不同工况的需求。在建筑工程多采用反铲液压挖掘机。
1）反铲装置：反铲是单斗液压挖掘机最常用的结构型式，主要用于挖掘停机面以下土壤。动臂、斗杆和铲斗等主要部件彼此铰接，在液压缸的作用下各部件绕铰接点转动，完成挖掘、提升和卸土等动作。
2）正铲装置：以挖掘地面以上为主，且大多用于采矿装岩作业，工作对象坚硬，须采用切削厚度较小、挖掘行程较长的挖掘方式，故一般以斗杆挖掘为主。
3）抓斗工作装置：深井作业、装卸物料。根据作业对象的不同，其结构形式主要有梅花抓斗和双颚式抓斗两种形式，双颚式抓斗多作用于土方作业。
4）液压破碎锤：主要用来破拆、打桩、开挖岩层、破坏路面表层、捣实土壤等工作。
作业循环和挖土过程
挖掘机作业时，转动平台，使工作装置随平台转到挖掘位置的工作面， 同时操纵动臂油缸、斗杆油缸和铲斗油缸，调整铲斗到挖掘位置。 使铲斗进行挖掘和装载工作，斗装满后，将斗杆油缸和铲斗油缸关闭， 提升动臂，铲斗离开挖掘面，随之接通回转马达，使铲斗转到卸载地点， 再操纵斗杆油缸调整卸载距离，铲斗翻转进行卸土。 卸完土后，将工作装置转至挖掘地点进行下一次作业。
实际挖掘作业中，根据土质情况、挖掘面作业条件以及挖掘机液压系统等的不同， 工作装置三种油缸在挖掘循环中的动作配合可以是多种多样的， 上述仅为一般的工作过程。
挖掘机每一作业循环包括：
挖掘：主要是铲斗和斗杆复合动作，必要时配以动臂动作。
回转：主要是动臂和回转复合动作。
卸料：主要是铲斗和斗杆复合动作，必要时配以动臂动作。
返回：回转和动臂或斗杆的复合动作。
工作面布置和自卸车容量
在确定挖掘机的工作面时，要考虑到它的技术性能中有关的工作尺寸。 下图为正铲的一部分工作尺寸。
A-最大挖土高度；B--最大挖土半径；C最大卸土高度。
正铲挖土装车时，其工作面的布置基本上有两种方式：
侧向开挖
挖掘机沿着挖土区的一个侧边向前开挖， 汽车的装土位置在挖掘机前进方向的侧面（也可以在另一侧的后面）。 挖土的宽度通常为最大宽度的60～70％。 这种方式挖掘机的平均转角较小，效率较高， 同时汽车可以一辆接一辆地依次装车，不必倒车。 不过这种开挖方式挖掘机的移位次数较多。
正向开挖
挖掘机通常以最大挖土宽度在挖土断面上直通挖进，汽车在机后两侧装土。 这种方式挖掘机的平均转角较大，汽车也常需打倒车开到装车位置，效率较低。
为了提高效率，可采用中心开挖法，如下图。 这个方法是先从挖土区宽度的中心开始挖掘（图a）， 当向前挖至转角超过90°时，就转向两侧开挖（图b）， 汽车都按““八””字形停车待装。 这种方法挖掘机移位方便，平均转角可以保持在90°以内， 而且两侧均可装车，有利于提高作业效率。 如果土方量较集中，取土场工作面很宽，可以把这个方法稍加变化， 布置成多台挖掘机在这个宽的工作面上同时向前掘进。
挖掘机挖土装车时，要合理确定汽车的容量和台数。 汽车的容量不要少于铲斗容量的3～4倍， 否则由于装满一车的时间太短，汽车不易配合得上， 同时，汽车承载量过小时也容易受到损坏。 汽车的台数 应保证挖掘机能连续地进行挖装，即
汽车的行驶速度是不会很均衡的，因此实际的配备数应较算出的台数多加一两台。
挖掘机与自卸车配合修筑路基
挖掘机开挖路堑时，如果路堑不深，挖掘机一次行程就能把路堑挖通， 工作就比较简单。 汽车可以像正向开挖那样，在机后装车；或者地形条件许可时，在挖掘机的侧面装车。
如果路堑较深，不能一次挖通时，就要采用分层开挖（如下图a）， 或者分层分块开挖（如下图b）。分层和分块的原则是： 挖掘机的行程次数要少；路基范围内所留的土角要少。 分层开挖时，每一层的高度可以取到最大挖土高度， 第一个挖掘行程（图a中1）相当于正向开挖。 分层分块的特点是汽车总可以在挖掘机的侧面装车（图b）。 分块时停车面与停机面之间的高度h应保证铲斗在最大卸土高度时能顺利地装车。
正铲配合汽车填筑路堤时，在卸土处要配备推土机进行分层摊平、压实工作。 在整个作业过程中应注意：
(1) 挖掘机工作面及运输道路应经常加以维护，并保证排水畅通； (2) 填土工作面上有卸土，摊平、压实等几项作业，为了避免相互干扰， 应组织分段（或分片）流水作业； (3) 分层卸土的厚度一般不超过30厘米，也应利用汽车来做压实工作， 为此汽车要有次序地卸土，以便路堤在其全宽上得到均匀的压实。 必要时加用羊足碾碾压以保证质量。
挖掘机的生产率
中小型正铲挖掘机挖装一斗土的循环时间一般在20s 左右， 有的只有十几秒，作业中那怕只有一两秒钟的出入， 生产率就会受到相当大的影响，因此争分夺秒的重要性是显得很突出的。 为了缩短循环时间，应注意下列几点： (1) 在挖土时斗柄不要伸出过长（最好不超过全行程的2/3）， 使铲斗能受到足够的提升力和推压力，缩短挖土时间； (2) 保持斗齿锋利，形状正确。 根据研究试验资料表明，磨损的斗齿虽然还能使用， 但切削阻力会增加60～90％，因此要及时更换磨钝的斗齿； (3) 侧向开挖时，为得到较小的平均回转角，工作面不宜过宽； 但也不宜过窄，因为工作面窄了，一次停机的挖土量就少，移位次数就会增多； (4) 可以同时进行的操作动作尽可能同时进行。 例如，在挖土完毕向卸土位置回转的同时把铲斗调整到适合于卸土的位置。 由于斗柄外伸对回转不利，所以调整铲斗位置的操作最好在快到卸土位置时迅速完成。
铲斗装满系数随铲斗的种类、土的性质以及司机的熟练程度而有所不同。 正铲的装满系数，对于含水量适当的松软土壤可以达到1.2， 作为一般参考值可取松土为0.9～1.0，普通土0.85，硬土0.80。
挖掘机的时间利用情况，与其他土方机械相比，是较为复杂的。 它挖掉一层土体后，必须移位才能继续挖土，这是一项必要的非生产时间。 为了保持停机面场地及运输道路平整，通常要有推土机配合。 这项工作有时要占用生产时间来进行。 因此，挖掘机的时间利用系数将会略低于其他土方机械。 另外，挖土装车时总会有等待汽车的现象， 因而，挖土装车时，时间利用系数为0.68～0.72，而直接弃土时可达0.78～0.88。
为了提高时间利用系数，一方面要正确地组织施工，使生产能均衡地进行； 另一方面要善于抓住挖装停顿的间歇，进行其他作业（如利用等待汽车的间歇向前移位或平整场地） 以压缩非生产时间。
Last updated