建筑机械设备工作原理及维护保养措施分析

中图分类号：TU12 文献标识码：A

引言

随着我国基础设施建设的飞速发展和城市化进程的持续深入，建筑机械设备在土方、起重、混凝土、路面等各个施工环节中扮演着不可或缺的角色。从某种意义上说，现代化施工就是机械化施工。然而，建筑机械设备通常工作在重载、高频、恶劣的工况下，其结构复杂、技术集成度高，若缺乏对其内在工作机理的深刻理解，维护保养工作便只能流于表面，无法做到防患于未然。因此，唯有“知其然，并知其所以然”，即透彻理解设备的工作原理，才能制定出具有针对性的、高效的维护保养策略。本文将从原理出发，以维护为落脚点，对关键设备进行解构与分析，以期构建一个“原理指导维护，维护保障运行”的良性循环体系。

1、建筑机械设备工作原理解析

1.1、液压挖掘机

柴油发动机（或电动机）作为原动机，输出机械能。该机械能驱动液压系统中的主泵（通常是变量柱塞泵），将机械能转换为液压能，产生高压液压油。高压液压油经由主控制阀（多路阀）的分配，被输送到各执行元件——液压油缸（动臂、斗杆、铲斗油缸）和液压马达（回转马达、行走马达）。高压油进入油缸无杆腔或有杆腔，推动活塞杆直线运动，从而实现动臂的升降、斗杆的伸缩和铲斗的挖掘/卸料动作。其工作原理基于帕斯卡原理，通过小活塞（泵）对流体施加的压力，可以在大活塞（油缸）处产生巨大的力。高压油驱动液压马达内的柱塞或齿轮组，使其产生旋转运动，从而带动回转平台 360^∘ 无限旋转，或驱动履带行走机构前进后退。现代挖掘机普遍采用“负流量控制”或“正流量控制”等更节能的液压系统，以及电液比例控制技术，进一步提高操控精度和效率。

1.2、塔式起重机

塔式起重机是工业与民用建筑中用于垂直与水平运输物料的关键设备，其工作原理围绕“力矩平衡”核心展开。由电动机、减速器、卷筒、制动器和钢丝绳组成。电动机提供动力，经减速器增大扭矩后驱动卷筒旋转，卷绕或释放钢丝绳，通过滑轮组引导，实现吊钩的垂直升降。变幅机构改变吊钩与塔身中心距离的机构。小车变幅式：通过小车牵引机构驱动载重小车在水平起重臂上往返移动。俯仰变幅式：通过液压油缸或钢丝绳滑轮组改变起重臂的仰角。回转机构由电动机、减速器、小齿轮和回转支承组成。电动机驱动小齿轮，小齿轮与固定在塔身上的大型回转支承（内齿圈或外齿圈）啮合，从而驱动塔机上部结构（塔顶、起重臂、平衡臂）进行360^∘ 全回转。行走机构由电机、减速器、制动器和车轮组成，驱动塔机在轨道上移动，以扩大作业范围。

1.3、混凝土泵车

泵送系统，S管阀式泵送是目前最主流的形式。系统主要由两个主油缸、两个输送缸、料斗、S形摆动阀和眼镜板、切割环组成。两个主油缸交替工作，一缸前进时，推动活塞将混凝土从输送缸中推出，同时S管阀摆动与该输送缸对接；另一缸则后退，将料斗中的混凝土吸入输送缸。S管阀在液压驱动下与吸料的输送缸交替对接，从而实现混凝土的连续吸入和泵出。切割环与眼镜板形成动态密封，防止高压混凝土泄漏。液压系统为泵送和摆动提供高压动力，通常采用高压、大流量的开式或闭式系统，系统压力极高，以满足长距离、高扬程的泵送需求。现代泵车采用先进的电液比例控制技术，操作员在驾驶室内或通过遥控器即可精确控制臂架的每一个动作和泵送排量，实现人、机、泵送节奏的高效协同[1]。

1.4、振动压路机

振动压实，激振器是产生振动的核心部件，通常由一根（或两根）偏心轴组成，该轴由液压马达（或电机）驱动高速旋转。振动产生，偏心轴旋转时，产生的离心力（激振力）呈周期性变化，并通过轴承、振动钢轮传递到铺层材料上。其公式为 F=m⋅e⋅ω² (F:激振力; m:偏心块质量; e:偏心距; ω:旋转角速度)。通过改变偏心距（双振幅）或转速（频率），即可调节激振力的大小，以适应不同材料的压实需求。压实机理，高频振动极大地降低了材料颗粒间的内摩擦力，使其在自重和激振力的共同作用下重新排列至更紧密的状态，有效排出空气和水分，从而达到极高的压实密度，此过程效率远高于纯静压[2]。

2、建筑机械设备维护保养措施分析

2.1、构建预防措施

重型机械的关键部件失效可能导致灾难性后果。例如，塔吊的钢结构疲劳裂纹、钢丝绳断丝超标、制动系统失灵等，若未通过定期检查和维护及时发现处理，极易引发倒塌、重物坠落等重大安全事故。定期对结构件探伤、对安全装置（限位器、力矩限制器）进行校验，是杜绝事故的硬性要求。日常保养能及时发现并消除诸如液压管路泄漏（引发火灾风险）、电气线路老化（引发触电或短路）、轮胎磨损不均（引发爆胎或车辆失控）等无数看似微小却蕴含巨大风险的问题。一个松动的螺栓，都可能在未来演变成一场悲剧。一套严格执行的维护保养制度，本身就是一种安全文化的体现，它向所有操作人员和施工人员传递出“安全第一”的明确信号，增强全员的安全意识，规范安全操作行为。

2.2、建立健全管理制度与规范

制定“一机一册”的保养规程，针对每台（类）设备，以其操作手册和技术规范为基础，结合施工现场实际工况，编制详尽、可操作的日常、月度、年度保养规程。规程应明确保养项目、标准、方法、周期以及所需工具和材料；严格落实定人定机责任制，实行“机长制”或“专人专机”制度，将设备的使用、日常保养责任落实到具体操作手。操作手必须经过培训，掌握“一日三检”（工作前、中、后的检查）的基本技能，并做好记录；强化维护保养的计划与考核，设备管理部门应制定科学的年度、季度、月度保养计划，并严格执行。将设备的完好率、故障率、保养计划执行率等指标纳入项目部和操作人员的绩效考核，与经济效益挂钩，从制度上扭转“轻保养”的观念[3]。

2.3、状态监测与预测性维护

引入油液光谱分析技术，通过对润滑油中磨损金属颗粒的成分和浓度分析，判断内部机件的磨损趋势。采用振动分析仪，监测轴承、齿轮等旋转部件的运行状态，提前发现不平衡、不对中、松动等问题。使用红外热像仪，检查电气接头、制动系统、液压系统等的异常发热点。通过对设备运行数据（如压力、温度、油耗等）的持续监控和分析，构建故障预测模型。这种模式能在故障发生前有计划地安排维修，是实现成本与效益最优化的高级形态[4]。

结束语

建筑机械设备是价值高昂的生产资料，其管理工作是一项融合了机械、液压、电气知识的系统性工程。施工企业必须高度重视设备的管、用、养、修、租、算各个环节，将技术维护与科学管理紧密结合，加大对维护保养的投入。这笔投入必将通过减少停机时间、降低维修成本、杜绝重大事故、延长设备寿命、保障施工安全等方面获得远超预期的丰厚回报，最终提升企业的核心竞争力和经济效益。

参考文献：

[1]袁伟军. 建筑机械设备工作原理及维护保养措施分析[J].工程技术研究,2024,9(05):101-103.DOI:10.19537/j.cnki.2096-2789.2024.05.033.

[2]张国华. 建筑机械设备事故隐患及其治理策略探索[J].现代物业(中旬刊),2019,(12):26.DOI:10.16141/j.cnki.1671-8089.2019.12.021.

[3]叶绍真. 深入分析施工现场建筑机械设备管理的若干问题实践思考[J].居舍,2019,(18):148.

[4]白俊虎. 浅谈施工现场建筑机械设备的安全管理及调配[J].门窗,2019,(01):139-140.