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文檔簡介
《公路工程施工機(jī)電基礎(chǔ)》
(多學(xué)時)
單元三石方工程機(jī)械施工單元三石方工程機(jī)械施工單元學(xué)習(xí)目標(biāo)1.認(rèn)識空氣壓縮機(jī)、破碎機(jī)械和隧道掘進(jìn)機(jī)的類型、組成和結(jié)構(gòu)特點(diǎn);2.簡述空氣壓縮機(jī)、破碎機(jī)械和隧道掘進(jìn)機(jī)工作裝置的基本工作原理;3.了解空氣壓縮機(jī)、破碎機(jī)械和隧道掘進(jìn)機(jī)的選用與使用;4.了解此類機(jī)械施工作業(yè)方法和生產(chǎn)率計(jì)算;5.能根據(jù)使用技術(shù)和選用原則組織此類機(jī)械進(jìn)行機(jī)械化施工。3.1空氣壓縮機(jī)施工一空氣壓縮機(jī)的類型及結(jié)構(gòu)特點(diǎn)1空氣壓縮機(jī)的類型空氣壓縮機(jī)簡稱空壓機(jī),是一種以發(fā)動機(jī)或電動機(jī)作為動力,將自由空氣壓縮成高壓空氣的機(jī)械。壓縮空氣是驅(qū)動各種風(fēng)動工具的動力源??諌簷C(jī)按工作原理分為往復(fù)式和旋轉(zhuǎn)式。3.1空氣壓縮機(jī)施工
2空壓機(jī)的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)(1)活塞式空壓機(jī)按吸氣、壓縮、排氣的工作循環(huán)工作。(2)雙螺桿式空壓機(jī)雙螺桿式空氣壓縮機(jī)屬容積式壓縮機(jī),螺旋式轉(zhuǎn)子中一個為凸齒的陽轉(zhuǎn)子,另一個為凹齒的陰轉(zhuǎn)子,實(shí)現(xiàn)吸氣、壓縮與排氣三個工作過程。(3)空壓機(jī)氣壓自動調(diào)節(jié)裝置為使儲氣筒內(nèi)壓力保持在一定的范圍內(nèi),空壓機(jī)都裝有氣壓自動調(diào)節(jié)裝置和安全閥等。3.1空氣壓縮機(jī)施工雙螺桿式空壓機(jī)的工作原理圖3.1空氣壓縮機(jī)施工二空壓機(jī)的選用空氣壓縮機(jī)的選擇主要依據(jù)氣動系統(tǒng)的工作壓力和流量。氣源的工作壓力應(yīng)比氣動系統(tǒng)中的最高工作壓力高20%左右。當(dāng)生產(chǎn)過程中用氣量變化比較大時,應(yīng)該采用多臺壓縮機(jī)聯(lián)控供氣。裝備盡可能使用大的儲氣罐,輸氣管盡可能短。3.2破碎機(jī)械施工一破碎機(jī)的類型及結(jié)構(gòu)特點(diǎn)1.破碎機(jī)的類型塊石的破碎方式a)擠壓b)劈裂c)折斷d)磨碎e)沖擊3.2破碎機(jī)械施工根據(jù)破碎機(jī)械的工作原理、工藝特性和機(jī)器的結(jié)構(gòu)特征,常用的破碎機(jī)有鄂式破碎機(jī)、圓錐式破碎機(jī)、輥式破碎機(jī)、錘式破碎機(jī)、反擊式破碎機(jī)及聯(lián)合碎石設(shè)備等類型。a)b)c)d)鄂式破碎機(jī)旋回破碎機(jī)和輥式破碎機(jī)錘式破碎機(jī)圓錐破碎機(jī)3.2破碎機(jī)械施工破碎機(jī)械特點(diǎn)及適用范圍機(jī)械名稱特點(diǎn)適用范圍鄂式破碎機(jī)結(jié)構(gòu)簡單、工作可靠、維修方便粗、中碎硬質(zhì)及中硬質(zhì)巖石圓錐式破碎機(jī)破碎比大、效率高、粒度均勻、結(jié)構(gòu)復(fù)雜中、細(xì)碎中等硬度巖石輥式破碎機(jī)結(jié)構(gòu)簡單、緊湊、工作可靠、生產(chǎn)率低中、細(xì)碎硬、軟質(zhì)石料錘式破碎機(jī)破碎比大、生產(chǎn)能力高、粒度均勻、簡化生產(chǎn)流程、消耗低中、細(xì)碎中等硬度脆性物料反擊式破碎機(jī)結(jié)構(gòu)簡單、破碎比大、粒度均勻粗、中、細(xì)碎中硬脆性物料聯(lián)合碎石設(shè)備機(jī)動性好、簡化工藝、出料規(guī)格多碎石用料集中的大型工程3.2破碎機(jī)械施工二破碎機(jī)的生產(chǎn)率以復(fù)擺式鄂式破碎機(jī)為例進(jìn)行生產(chǎn)率計(jì)算,復(fù)擺式鄂式破碎機(jī)的動鄂板每擺動一次,就卸料一次,其生產(chǎn)率Q按下式計(jì)算b——卸料隙口寬度,ml——卸料隙口長度,mn——偏心軸轉(zhuǎn)速,r/minβ——供料強(qiáng)度γ——石料容重3.3隧道掘進(jìn)機(jī)械施工隧道掘進(jìn)有三種方法:鉆爆法、掘進(jìn)機(jī)法和盾構(gòu)法。鉆爆法鉆爆法掘進(jìn)具有靈活性和適應(yīng)性較強(qiáng)、機(jī)械設(shè)備成本低等優(yōu)勢。用鉆爆法開挖時,裝藥和爆破仍以人工操作為主。掘進(jìn)機(jī)法掘進(jìn)機(jī)是靠旋轉(zhuǎn)并推進(jìn)刀盤,通過盤形滾刀破碎巖石而使隧道全斷面一次成形的機(jī)器。盾構(gòu)法盾構(gòu)掘進(jìn)機(jī)是一種集開挖、支護(hù)、襯砌等多種作業(yè)于一體的大型隧道施工機(jī)械。使用這種機(jī)械施工的方法叫盾構(gòu)法。3.3隧道掘進(jìn)機(jī)械施工一鑿巖機(jī)
(1)鑿巖機(jī)的工作原理鉆爆法掘進(jìn)巷道時,首先在工作面巖壁上鉆鑿出許多直徑34~42mm、深度1.5~2.5m的炮眼,然后在炮眼內(nèi)裝入炸藥進(jìn)行爆破。鑿巖機(jī)就是一種在巖壁上鉆鑿炮眼用的鉆眼機(jī)械,或稱鉆眼機(jī)具。鑿巖機(jī)按沖擊破碎巖石原理進(jìn)行工作。1-鑿巖機(jī);2-釬子;3-活塞(沖擊錘);4-缸體;5-釬桿;6-釬頭3.3隧道掘進(jìn)機(jī)械施工
(2)釬子釬子由釬頭2、釬桿1兩部分組成。釬頭按刃口形狀不同,可分一字形、十字形和X形等,其中最常用的是一字形釬頭。
(3)鑿巖機(jī)的種類按所用動力可分為氣動、電動、內(nèi)燃和液壓四類。按支承和推進(jìn)方式可分為手持式、氣腿式、伸縮式和導(dǎo)軌式。3.3隧道掘進(jìn)機(jī)械施工(4)氣動鑿巖機(jī)
氣動鑿巖機(jī)廣泛用于隧道掘進(jìn)。它主要由釬子1、鑿巖機(jī)2、注油器3、水管4、風(fēng)管5和氣腿6所組成。
釬子尾端裝入鑿巖機(jī)機(jī)頭釬套內(nèi),注油器連接在風(fēng)管上,使壓氣中混有油霧,對鑿巖機(jī)內(nèi)零件進(jìn)行潤滑,水管供給清除巖粉用的水,氣腿支撐著鑿巖機(jī)并給以工作所需的推進(jìn)力。3.3隧道掘進(jìn)機(jī)械施工(5)液壓鑿巖機(jī)液壓鑿巖機(jī)與氣動鑿巖機(jī)相比,具有以下優(yōu)點(diǎn):動力消耗少,能量利用率高,高壓油工作壓力是氣動鑿巖機(jī)氣壓的20倍以上,能量利用率可達(dá)30%~40%,而氣動鑿巖機(jī)只有10%左右;鑿巖速度高,液壓鑿巖機(jī)沖擊功、扭矩和推進(jìn)力大,釬子轉(zhuǎn)速高,鉆孔速度約為氣動鑿巖機(jī)的2.5~3倍;作業(yè)條件好,沒有排氣噪聲和無油霧造成的大氣污染;液壓鑿巖機(jī)的運(yùn)動件都在油液中工作,潤滑條件好;操作方便,適應(yīng)性強(qiáng),液壓鑿巖機(jī)調(diào)速換向方便,易于實(shí)現(xiàn)自動化,對不同的巖石都具有良好的性能。3.3隧道掘進(jìn)機(jī)械施工
二鑿巖臺車鑿巖臺車將一臺或數(shù)臺高效能的鑿巖機(jī)連同推進(jìn)裝置一起安裝在鉆臂導(dǎo)軌上,并配以行走機(jī)構(gòu),使鑿巖作業(yè)實(shí)現(xiàn)機(jī)械化。和鑿巖機(jī)相比,鑿巖臺車工效可以提高2~4倍,而且可以改善勞動條件,減輕工人的勞動強(qiáng)度。鑿巖臺車按鉆臂多少,分為雙臂、三臂和多臂式;按行走機(jī)構(gòu)分為軌輪式、輪胎式和履帶式。鑿巖臺車的控制有液壓控制、壓氣控制和液壓與壓氣聯(lián)合控制等三種。3.3隧道掘進(jìn)機(jī)械施工速度快、成本低。安全性好。不需打眼放炮,圍巖不易被破壞,有利于隧道支護(hù),減少冒頂?shù)韧话l(fā)危險。工程量小。利用鉆爆法,隧道的超挖量可達(dá)20%,利用掘進(jìn)機(jī)法,隧道超挖量可小到5。勞動條件好。三掘進(jìn)機(jī)
采用掘進(jìn)機(jī)法,使破落巖石、裝載運(yùn)輸、噴霧滅塵等工序同時進(jìn)行,是提高掘進(jìn)速度的一項(xiàng)有效措施。與鉆爆法相比,掘進(jìn)機(jī)法掘進(jìn)隧道具有的優(yōu)點(diǎn):3.3隧道掘進(jìn)機(jī)械施工按工作機(jī)構(gòu)切割工作面的方式,掘進(jìn)機(jī)分為部分?jǐn)嗝嫠淼谰蜻M(jìn)機(jī)和全斷面隧道掘進(jìn)機(jī)兩大類。
1部分?jǐn)嗝嫠淼谰蜻M(jìn)機(jī)
由于部分?jǐn)嗝嫠淼谰蜻M(jìn)機(jī)具有掘進(jìn)速度快、生產(chǎn)效率高、適應(yīng)性強(qiáng)、操作方便等優(yōu)點(diǎn),目前在隧道掘進(jìn)工作中得到廣泛的應(yīng)用。能掘出任意形狀的隧道斷面。截割頭的左右上下擺動是形成連續(xù)破碎的必不可少的重要條件。截割頭破碎下來的巖塊,由蟹爪裝載機(jī)的兩個蟹爪扒入刮板輸送機(jī),再經(jīng)連在后部的皮帶轉(zhuǎn)載機(jī)10卸入礦車或其他運(yùn)輸設(shè)備中。3.3隧道掘進(jìn)機(jī)械施工ELMB型隧道掘進(jìn)機(jī)的結(jié)構(gòu)如圖和隧道斷面截割方式截割方式示意圖ELMB型隧道掘進(jìn)機(jī)1-截割頭;2-懸臂;3-裝運(yùn)機(jī)構(gòu);4-行走機(jī)構(gòu);5-液壓泵站;6-電氣箱;7-伸縮液壓缸;8-支承液壓缸;9-駕駛室;10-皮帶轉(zhuǎn)載機(jī)3.3隧道掘進(jìn)機(jī)械施工2全斷面隧道掘進(jìn)機(jī)全斷面隧道掘進(jìn)機(jī)是一種全斷面巖石掘進(jìn)機(jī)械。(1)全斷面隧道掘進(jìn)機(jī)的工作原理巖石掘進(jìn)機(jī)采用盤形滾刀破巖。在驅(qū)動刀盤運(yùn)動時,安裝在刀盤心軸上的盤形滾刀沿巖壁表面滾動,液壓缸將刀盤壓向巖壁,使?jié)L刀刃面將巖石壓碎而切入巖體中。刀盤上的滾刀在巖壁表面擠壓出同心凹槽,凹槽達(dá)到一定深度時,相鄰兩凹槽間的巖石被滾刀剪切成片狀碎片剝落下來。3.3隧道掘進(jìn)機(jī)械施工全斷面隧道掘進(jìn)機(jī)的結(jié)構(gòu)TBM32型全斷面隧道掘進(jìn)機(jī)的總體結(jié)構(gòu)l-刀盤;2-機(jī)頭架;3-傳動裝置;4-推進(jìn)液壓缸;5-水平支撐機(jī)構(gòu);6-液壓傳動裝置;7-電氣設(shè)備;8-駕駛室;9-皮帶轉(zhuǎn)載機(jī);10-除塵風(fēng)機(jī);11-大梁3.3隧道掘進(jìn)機(jī)械施工
四盾構(gòu)機(jī)盾構(gòu)機(jī)是一種集開挖、支護(hù)、襯砌等多種作業(yè)于一體的大型隧道施工機(jī)械,即用鋼板做成圓筒形的結(jié)構(gòu),在開挖隧道時,作臨時支護(hù),在筒形結(jié)構(gòu)內(nèi)安裝開挖、運(yùn)渣、拼裝隧道襯砌的機(jī)械及動力站等裝置。使用盾構(gòu)機(jī)械來建筑隧道的方法稱為盾構(gòu)施工法。3.3隧道掘進(jìn)機(jī)械施工采用盾構(gòu)施工時主要考慮的因素:地質(zhì)條件。覆蓋土層要深。覆蓋土層要有1~1.5倍盾構(gòu)直徑深。斷面要大。斷面直徑多在4m以上。電源問題。電驅(qū)動或液壓驅(qū)動都需大量的電能。遠(yuǎn)離主要建筑物。避免灌漿不良可能發(fā)生的地表沉陷。水源。泥水加壓式盾構(gòu)需要在一定的水壓下掘進(jìn)。施工段要長。一般施工隧道在1~2km以上經(jīng)濟(jì)性才好。3.3隧道掘進(jìn)機(jī)械施工
(1)幾種盾構(gòu)施工法的適用范圍切削輪式盾構(gòu)用主軸旋轉(zhuǎn)驅(qū)動切削輪挖土,隨切削輪旋轉(zhuǎn)的周邊鏟斗將挖下的土屑傾落于皮帶輸送機(jī)上,運(yùn)輸機(jī)將土運(yùn)到盾構(gòu)后部的運(yùn)土斗車?yán)?,再由牽引車運(yùn)往洞外。氣壓式盾構(gòu)為了防止掌子面坍塌,將工作面密封在一定氣壓下,阻止地下水外流,以利于挖土。泥水加壓式盾構(gòu)在盾構(gòu)前部設(shè)置一個密封區(qū),注入一定壓力的泥漿水,以平衡地下水壓力,阻止地下水流出,防止塌方。土壓平衡式盾構(gòu)在螺旋輸送機(jī)和切削輪架內(nèi)充滿土砂,利用螺旋的回轉(zhuǎn)力壓縮土壤,形成具有一定壓力的連續(xù)防水壁,抵抗地下水壓力,阻止流水和塌方。3.3隧道掘進(jìn)機(jī)械施工泥水加壓式盾構(gòu)l-網(wǎng)格;2-切削輪;3-攪拌器;4-泥水腔:5-盾殼;6-盾構(gòu)千斤頂;7-拼裝器;8-管片臺車;9-后工作平臺3.3隧道掘進(jìn)機(jī)械施工土壓平衡式盾構(gòu)1-切削輪;2-切削輪機(jī)架;3-驅(qū)動馬達(dá);4-螺旋輸送機(jī);5-盾尾密封;6-襯砌管片;7-輸送機(jī)馬達(dá);8-土屑出口;9-拼裝器3.3隧道掘進(jìn)機(jī)械施工
(2)機(jī)械化盾構(gòu)的主要結(jié)構(gòu)及功能按切削機(jī)構(gòu)劃分有切削輪式、挖掘式、銑削臂式等按切削方式區(qū)分有旋轉(zhuǎn)切削式和網(wǎng)格切削式等組成部分:切削機(jī)構(gòu)、盾殼、動力裝置、拼裝機(jī)、推進(jìn)裝置、出料裝置和控制設(shè)備等單元小結(jié)1.空氣壓縮機(jī)、破碎機(jī)械和隧道掘進(jìn)機(jī)的主要類型和結(jié)構(gòu)特點(diǎn)。2.空氣壓縮機(jī)、破碎機(jī)械和隧道掘進(jìn)機(jī)工作裝置的基本工作原理。3.石方工程機(jī)械的施工作業(yè)方式。4.石方工程機(jī)械的主要生產(chǎn)率計(jì)算。5.空氣壓縮機(jī)、破碎機(jī)械和隧道掘進(jìn)機(jī)的選用與使用。自我檢測一一、填空題1.空氣壓縮機(jī)簡稱空壓機(jī),是一種以
或
作為動力,將自由空氣壓縮成高壓空氣的機(jī)械。2.空壓機(jī)氣壓自動調(diào)節(jié)裝置一般由
、
和調(diào)速器三部分組成。3.常用的破碎機(jī)有
式破碎機(jī)、
式破碎機(jī)、輥式破碎機(jī)、錘式破碎機(jī)、反擊式破碎機(jī)及聯(lián)合碎石設(shè)備等類型。4.顎式破碎機(jī)主要可分為
擺動式和
擺動式兩種形式。5.隧道掘進(jìn)有
法、
法和
法三種方法。6.盾構(gòu)掘進(jìn)機(jī)是一種集
、
、襯砌等多種作業(yè)于一體的大型隧道施工機(jī)械。使用這種機(jī)械施工的方法叫
。7.鑿巖機(jī)本身由
機(jī)構(gòu)、
機(jī)構(gòu)、
機(jī)構(gòu)等組成。8.鑿巖臺車按鉆臂多少,可分為
臂、
臂和
臂式。自我檢測二二、選擇題1.壓縮空氣是驅(qū)動各種風(fēng)動工具的動力源,作為風(fēng)動工具、鑿巖機(jī)、風(fēng)鎬、氣動扳手、氣動噴砂等工具或設(shè)備的空氣動力。因此,有時又將空氣壓縮機(jī)稱為
。A.動力裝置;B.控制裝置;C.運(yùn)動裝置;D.工作裝置2.柴油機(jī)產(chǎn)生的動力通過
傳給空壓機(jī),空壓機(jī)產(chǎn)生的壓縮空氣送入儲氣筒內(nèi)儲存?zhèn)溆?。A.液力變矩器;B.離合器;C.變速箱;D.液壓油缸3.雙螺桿式空壓機(jī)具有強(qiáng)制輸氣,運(yùn)轉(zhuǎn)平穩(wěn)和效率高等優(yōu)點(diǎn)。它的缺點(diǎn)是
很大。A.工作重量;B.能量消耗;C.工作噪聲;D.振動4.空氣壓縮機(jī)的選擇主要依據(jù)氣動系統(tǒng)的
和
。A.溫度和壓力;B.溫度和流量;C.通徑和長度;D.工作壓力和流量自我檢測二5.破碎機(jī)按給料的粒度大小在
之間時,歸為中碎破碎機(jī)。A.100~40mm破碎至30~10mm;B.350~100mm破碎至100~40mm;C.1500~500mm破碎至350~100mm6.當(dāng)隧道長度與隧道斷面直徑之比超過
時,采用掘進(jìn)機(jī)開鑿經(jīng)濟(jì)性好。A.100;B.300;C.600;D.10007.鑿巖機(jī)設(shè)有除粉機(jī)構(gòu),一般靠
經(jīng)釬子中心孔進(jìn)入孔底,將巖粉從巖孔排出,這樣既能清除巖粉,又能冷卻釬頭。A.壓縮空氣;B.壓力水;C.液壓油自我檢測三三、判斷題1.由于活塞式空壓機(jī)技術(shù)使用的年代已久,所以活塞式空壓機(jī)將有被其他壓縮機(jī)所取代的趨勢。()2.反擊式碎石機(jī)用于粗、中、細(xì)碎中等硬度以下堅(jiān)硬性材料。()3.復(fù)擺式鄂式破碎機(jī)的
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