3单元石方工程机械施工

单元三石方工程机械施工单元学习目标1．认识空气压缩机、破碎机械和隧道掘进机的类型、组成和结构特点；2．简述空气压缩机、破碎机械和隧道掘进机工作装置的基本工作原理；3．了解空气压缩机、破碎机械和隧道掘进机的选用与使用；4．了解此类机械施工作业方法和生产率计算；5．能根据使用技术和选用原则组织此类机械进行机械化施工。3.1空气压缩机施工一空气压缩机的类型及结构特点1空气压缩机的类型空气压缩机简称空压机，是一种以发动机或电动机作为动力，将自由空气压缩成高压空气的机械。压缩空气是驱动各种风动工具的动力源。空压机按工作原理分为往复式和旋转式。3.1空气压缩机施工2空压机的结构特点（1）活塞式空压机按吸气、压缩、排气的工作循环工作。（2）双螺杆式空压机双螺杆式空气压缩机属容积式压缩机，螺旋式转子中一个为凸齿的阳转子，另一个为凹齿的阴转子，实现吸气、压缩与排气三个工作过程。（3）空压机气压自动调节装置为使储气筒内压力保持在一定的范围内，空压机都装有气压自动调节装置和安全阀等。3.1空气压缩机施工双螺杆式空压机的工作原理图3.1空气压缩机施工二空压机的选用空气压缩机的选择主要依据气动系统的工作压力和流量。气源的工作压力应比气动系统中的最高工作压力高20%左右。当生产过程中用气量变化比较大时，应该采用多台压缩机联控供气。装备尽可能使用大的储气罐，输气管尽可能短。3.2破碎机械施工一破碎机的类型及结构特点1．破碎机的类型块石的破碎方式a)挤压b)劈裂c)折断d)磨碎e)冲击3.2破碎机械施工根据破碎机械的工作原理、工艺特性和机器的结构特征，常用的破碎机有鄂式破碎机、圆锥式破碎机、辊式破碎机、锤式破碎机、反击式破碎机及联合碎石设备等类型。a)b)c)d)鄂式破碎机旋回破碎机和辊式破碎机锤式破碎机圆锥破碎机3.2破碎机械施工破碎机械特点及适用范围机械名称特点适用范围鄂式破碎机结构简单、工作可靠、维修方便粗、中碎硬质及中硬质岩石圆锥式破碎机破碎比大、效率高、粒度均匀、结构复杂中、细碎中等硬度岩石辊式破碎机结构简单、紧凑、工作可靠、生产率低中、细碎硬、软质石料锤式破碎机破碎比大、生产能力高、粒度均匀、简化生产流程、消耗低中、细碎中等硬度脆性物料反击式破碎机结构简单、破碎比大、粒度均匀粗、中、细碎中硬脆性物料联合碎石设备机动性好、简化工艺、出料规格多碎石用料集中的大型工程3.2破碎机械施工二破碎机的生产率以复摆式鄂式破碎机为例进行生产率计算，复摆式鄂式破碎机的动鄂板每摆动一次，就卸料一次，其生产率Q按下式计算b——卸料隙口宽度，ml——卸料隙口长度，mn——偏心轴转速，r/minβ——供料强度γ——石料容重3.3隧道掘进机械施工隧道掘进有三种方法：钻爆法、掘进机法和盾构法。钻爆法钻爆法掘进具有灵活性和适应性较强、机械设备成本低等优势。用钻爆法开挖时，装药和爆破仍以人工操作为主。掘进机法掘进机是靠旋转并推进刀盘，通过盘形滚刀破碎岩石而使隧道全断面一次成形的机器。盾构法盾构掘进机是一种集开挖、支护、衬砌等多种作业于一体的大型隧道施工机械。使用这种机械施工的方法叫盾构法。3.3隧道掘进机械施工一凿岩机(1)凿岩机的工作原理钻爆法掘进巷道时，首先在工作面岩壁上钻凿出许多直径34～42mm、深度1.5～2.5m的炮眼，然后在炮眼内装入炸药进行爆破。凿岩机就是一种在岩壁上钻凿炮眼用的钻眼机械，或称钻眼机具。凿岩机按冲击破碎岩石原理进行工作。1-凿岩机；2-钎子；3-活塞（冲击锤）；4-缸体；5-钎杆；6-钎头3.3隧道掘进机械施工(2)钎子钎子由钎头2、钎杆1两部分组成。钎头按刃口形状不同，可分一字形、十字形和X形等，其中最常用的是一字形钎头。(3)凿岩机的种类按所用动力可分为气动、电动、内燃和液压四类。按支承和推进方式可分为手持式、气腿式、伸缩式和导轨式。3.3隧道掘进机械施工(4)气动凿岩机气动凿岩机广泛用于隧道掘进。它主要由钎子1、凿岩机2、注油器3、水管4、风管5和气腿6所组成。钎子尾端装入凿岩机机头钎套内，注油器连接在风管上，使压气中混有油雾，对凿岩机内零件进行润滑，水管供给清除岩粉用的水，气腿支撑着凿岩机并给以工作所需的推进力。3.3隧道掘进机械施工(5)液压凿岩机液压凿岩机与气动凿岩机相比，具有以下优点：动力消耗少，能量利用率高，高压油工作压力是气动凿岩机气压的20倍以上，能量利用率可达30％~40％，而气动凿岩机只有10％左右；凿岩速度高，液压凿岩机冲击功、扭矩和推进力大，钎子转速高，钻孔速度约为气动凿岩机的2.5~3倍；作业条件好，没有排气噪声和无油雾造成的大气污染；液压凿岩机的运动件都在油液中工作，润滑条件好；操作方便，适应性强，液压凿岩机调速换向方便，易于实现自动化，对不同的岩石都具有良好的性能。3.3隧道掘进机械施工二凿岩台车凿岩台车将一台或数台高效能的凿岩机连同推进装置一起安装在钻臂导轨上，并配以行走机构，使凿岩作业实现机械化。和凿岩机相比，凿岩台车工效可以提高2~4倍，而且可以改善劳动条件，减轻工人的劳动强度。凿岩台车按钻臂多少，分为双臂、三臂和多臂式；按行走机构分为轨轮式、轮胎式和履带式。凿岩台车的控制有液压控制、压气控制和液压与压气联合控制等三种。3.3隧道掘进机械施工速度快、成本低。安全性好。不需打眼放炮，围岩不易被破坏，有利于隧道支护，减少冒顶等突发危险。工程量小。利用钻爆法，隧道的超挖量可达20%，利用掘进机法，隧道超挖量可小到5。劳动条件好。三掘进机采用掘进机法，使破落岩石、装载运输、喷雾灭尘等工序同时进行，是提高掘进速度的一项有效措施。与钻爆法相比，掘进机法掘进隧道具有的优点：3.3隧道掘进机械施工按工作机构切割工作面的方式，掘进机分为部分断面隧道掘进机和全断面隧道掘进机两大类。1部分断面隧道掘进机由于部分断面隧道掘进机具有掘进速度快、生产效率高、适应性强、操作方便等优点，目前在隧道掘进工作中得到广泛的应用。能掘出任意形状的隧道断面。截割头的左右上下摆动是形成连续破碎的必不可少的重要条件。截割头破碎下来的岩块，由蟹爪装载机的两个蟹爪扒入刮板输送机，再经连在后部的皮带转载机10卸入矿车或其他运输设备中。3.3隧道掘进机械施工ELMB型隧道掘进机的结构如图和隧道断面截割方式截割方式示意图ELMB型隧道掘进机1-截割头;2-悬臂;3-装运机构;4-行走机构;5-液压泵站;6-电气箱;7-伸缩液压缸;8-支承液压缸;9-驾驶室;10-皮带转载机3.3隧道掘进机械施工2全断面隧道掘进机全断面隧道掘进机是一种全断面岩石掘进机械。(1)全断面隧道掘进机的工作原理岩石掘进机采用盘形滚刀破岩。在驱动刀盘运动时，安装在刀盘心轴上的盘形滚刀沿岩壁表面滚动，液压缸将刀盘压向岩壁，使滚刀刃面将岩石压碎而切入岩体中。刀盘上的滚刀在岩壁表面挤压出同心凹槽，凹槽达到一定深度时，相邻两凹槽间的岩石被滚刀剪切成片状碎片剥落下来。3.3隧道掘进机械施工全断面隧道掘进机的结构TBM32型全断面隧道掘进机的总体结构l-刀盘；2-机头架；3-传动装置；4-推进液压缸；5-水平支撑机构；6-液压传动装置；7-电气设备；8-驾驶室；9-皮带转载机；10-除尘风机；11-大梁3.3隧道掘进机械施工四盾构机盾构机是一种集开挖、支护、衬砌等多种作业于一体的大型隧道施工机械，即用钢板做成圆筒形的结构，在开挖隧道时，作临时支护，在筒形结构内安装开挖、运渣、拼装隧道衬砌的机械及动力站等装置。使用盾构机械来建筑隧道的方法称为盾构施工法。3.3隧道掘进机械施工采用盾构施工时主要考虑的因素：地质条件。覆盖土层要深。覆盖土层要有1~1.5倍盾构直径深。断面要大。断面直径多在4m以上。电源问题。电驱动或液压驱动都需大量的电能。远离主要建筑物。避免灌浆不良可能发生的地表沉陷。水源。泥水加压式盾构需要在一定的水压下掘进。施工段要长。一般施工隧道在1~2km以上经济性才好。3.3隧道掘进机械施工（1）几种盾构施工法的适用范围切削轮式盾构用主轴旋转驱动切削轮挖土，随切削轮旋转的周边铲斗将挖下的土屑倾落于皮带输送机上，运输机将土运到盾构后部的运土斗车里，再由牵引车运往洞外。气压式盾构为了防止掌子面坍塌，将工作面密封在一定气压下，阻止地下水外流，以利于挖土。泥水加压式盾构在盾构前部设置一个密封区，注入一定压力的泥浆水，以平衡地下水压力，阻止地下水流出，防止塌方。土压平衡式盾构在螺旋输送机和切削轮架内充满土砂，利用螺旋的回转力压缩土壤，形成具有一定压力的连续防水壁，抵抗地下水压力，阻止流水和塌方。3.3隧道掘进机械施工泥水加压式盾构l-网格；2-切削轮；3-搅拌器；4-泥水腔：5-盾壳；6-盾构千斤顶；7-拼装器；8-管片台车；9-后工作平台3.3隧道掘进机械施工土压平衡式盾构1-切削轮；2-切削轮机架；3-驱动马达；4-螺旋输送机；5-盾尾密封；6-衬砌管片；7-输送机马达；8-土屑出口；9-拼装器3.3隧道掘进机械施工(2)机械化盾构的主要结构及功能按切削机构划分有切削轮式、挖掘式、铣削臂式等按切削方式区分有旋转切削式和网格切削式等组成部分：切削机构、盾壳、动力装置、拼装机、推进装置、出料装置和控制设备等单元小结1.空气压缩机、破碎机械和隧道掘进机的主要类型和结构特点。2.空气压缩机、破碎机械和隧道掘进机工作装置的基本工作原理。3.石方工程机械的施工作业方式。4.石方工程机械的主要生产率计算。5.空气压缩机、破碎机械和隧道掘进机的选用与使用。自我检测一一、填空题1.空气压缩机简称空压机，是一种以或作为动力，将自由空气压缩成高压空气的机械。2.空压机气压自动调节装置一般由、和调速器三部分组成。3.常用的破碎机有式破碎机、式破碎机、辊式破碎机、锤式破碎机、反击式破碎机及联合碎石设备等类型。4.颚式破碎机主要可分为摆动式和摆动式两种形式。5.隧道掘进有法、法和法三种方法。6.盾构掘进机是一种集、、衬砌等多种作业于一体的大型隧道施工机械。使用这种机械施工的方法叫。7.凿岩机本身由机构、机构、机构等组成。8.凿岩台车按钻臂多少，可分为臂、臂和臂式。自我检测二二、选择题1.压缩空气是驱动各种风动工具的动力源，作为风动工具、凿岩机、风镐、气动扳手、气动喷砂等工具或设备的空气动力。因此，有时又将空气压缩机称为。A.动力装置；B.控制装置；C.运动装置；D.工作装置2.柴油机产生的动力通过传给空压机，空压机产生的压缩空气送入储气筒内储存备用。A.液力变矩器；B.离合器；C.变速箱；D.液压油缸3.双螺杆式空压机具有强制输气，运转平稳和效率高等优点。它的缺点是很大。A.工作重量；B.能量消耗；C.工作噪声；D.振动4.空气压缩机的选择主要依据气动系统的和。A.温度和压力；B.温度和流量；C.通径和长度；D.工作压力和流量自我检测二5.破碎机按给料的粒度大小在之间时，归为中碎破碎机。A.100~40mm破碎至30~10mm；B.350~100mm破碎至100~40mm；C.1500~500mm破碎至350~100mm6.当隧道长度与隧道断面直径之比超过时，采用掘进机开凿经济性好。A.100；B.300；C.600；D.10007.凿岩机设有除粉机构，一般靠经钎子中心孔进入孔底，将岩粉从岩孔排出，这样既能清除岩粉，又能冷却钎头。A.压缩空气；B.压力水；C.液压油自我检测三三、判断题1.由于活塞式空压机技术使用的年代已久，所以活塞式空压机将有被其他压缩机所取代的趋势。()2.反击式碎石机用于粗、中、细碎中等硬度以下坚硬性材料。()3.复摆式鄂式破碎机的动鄂板每摆动一次，就卸料二次。()4.掘进机是靠旋转并推进刀盘，通过盘形滚刀破碎岩石而使隧道全断面一次成形的机器。()5.气动凿岩机的效率较高，是最有发展前途的凿岩机械。()6.部分断面隧道掘进机主要用于硬岩和中硬岩隧道的掘进。()7.土压平衡式盾构在螺旋输送机和切削轮架内充满着土砂，利用螺旋的回转力压缩土壤，形成具有一定压力的连续防水壁，抵抗地下水压力，阻止流水和塌方。()自我检测四四、问答题1.叙述空气压缩机