单斗挖掘机

单斗挖掘机是指依靠安装在动臂上的单个铲斗进行周期性挖掘的工程机械。最早的挖掘机诞生于19世纪末，由威廉·史密斯·史密斯·奥蒂斯发明。1954年，中国生产出第一台机械式单斗挖掘机。单斗挖掘机主要由工作装置、回转装置、行走装置、传动系统、控制系统和机库组成。其工作原理是通过操纵斗杆、铲斗液压缸等装置来完成挖掘和装载铲斗、提升和旋转等各种操作。

单斗挖掘机是挖掘机中应用最广泛的机械，具有挖掘强度大、适用范围广、生产效率高的特点。它广泛应用于露天矿山各种土壤和软硬矿物的铲装作业以及水利、建筑和道路建设工程中的铲装、卸土和倾倒作业。同时，单斗挖掘机种类繁多，根据其工作对象的不同可分为反铲单斗挖掘机、前铲单斗挖掘机、拉铲单斗挖掘机和抓斗单斗挖掘机。建筑工程中常见的单斗挖掘机是前铲单斗挖掘机。

未来单斗挖掘机将主要向智能化方向发展。到2023年，由电子计算机控制的疲劳强度分析、微型计算机、微处理器、传感器和检测仪器已广泛应用于挖掘机。 www.qwbaike.cn

单斗挖掘机主要由工作装置、回转装置、行走装置、传动系统、控制系统、车棚和车架等组成。

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工作装置

单斗挖掘机的工作装置主要包括铲斗、连杆、摇臂、斗杆和动臂等。所有部件通过铰链销铰接，通过三个油缸的伸缩配合实现挖掘机的挖掘、提升和卸土作业。单斗挖掘机的工作装置可根据工作对象和施工要求进行选择和更换。常用的工作装置有前铲、反铲、抓斗、举升机等。其中，前铲挖掘机是最重要的单斗挖掘机类型，主要挖掘停车表面以上的材料，其挖掘能力很大。反铲挖掘机主要用于挖掘停车表面以下的材料和清理斜坡上的危岩。索铲挖掘机主要挖掘停放面以下的物料，特别适合水下作业。

旋转体

回转装置由回转驱动装置和回转支架组成。回转支承连接平台和行走装置，承受平台上的各种弯矩、扭矩和载荷。采用单列滚珠回转支承，由外圈、内圈、滚珠、隔离块和上下密封圈组成。滚珠用垫片隔开，内圈固定在行走架上，外圈固定在旋转平台上。回转平台配有回转支承、回转驱动装置、柴油箱、液压油箱、多路控制阀、液压泵装置、发动机等部件。工作装置铰接在平台的前端。旋转平台通过旋转轴承与行走装置连接，旋转驱动装置使平台相对于底盘旋转360度，从而驱动工作装置绕旋转中心旋转。

行走装置

单斗挖掘机的行走装置是整个挖掘机的支撑部件，支撑着整机的自重和工作载荷，完成工作和过渡运动。一般分为履带式和轮胎式。履带式行走装置由行走架、中央旋转接头、行走驱动装置、驱动轮、链轮、滚轮、导向轮、履带和履带张紧器等组成。其特点是牵引力大，接地比压小，转弯半径小，灵活性好，但行走速度较慢，通常为0.5 ~ 0.6 km/h，转运场地时需要平板车运输。轮胎行走装置种类繁多，由轮式拖拉机底盘和标准汽车底盘改装的单斗液压挖掘机铲斗容量较小。轮胎式挖掘机采用专用底盘，铲斗容量大于0.5m3，工作性能要求高。

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动力装置

动力装置是发动机，大多数是立式多缸、水冷和一小时功率校准的柴油发动机，称为原动机（发动机）装置。发动机利用燃料燃烧产生的热能使气体膨胀推动曲柄连杆机构工作，通过液压传动机构和执行部件驱动挖掘机工作。因为这种机器的燃料燃烧是在发动机内部进行的，所以称为内燃机。挖掘机使用的内燃机多为往复活塞式内燃机，即通过活塞的往复运动将燃料燃烧产生的爆炸压力转化为机械动力，主要包括汽油发动机、柴油发动机、燃气发动机、天然气发动机等。

传输系统

单斗挖掘机的动力装置是整机的动力源，大多采用水冷多缸柴油机。动力传动系统是将柴油机的输出动力通过液压系统传递给工作装置、回转装置和行走机构。它由柴油机、液压泵、分配阀、中央旋转接头、动臂油缸、斗杆油泵、旋转马达、行走马达等组成。 www.qwbaike.cn

控制系统

单斗挖掘机控制系统用于控制工作装置、回转装置和行走装置的动作，包括电气控制机构和空气压缩机控制系统。例如，压缩空气控制系统由专门的空气压缩机提供压缩空气，压缩空气通过控制阀进入气缸以驱动气缸中的活塞，然后活塞杆通过杠杆机构控制每个机构的离合器或制动器。气动作业在中小型挖掘机上应用广泛，因为气体可压缩，作业稳定，机构动载荷小，作业安全可靠，在低温下也能照常工作。

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辅助设备

辅助装置主要由挖掘机的驾驶室、液压油箱、机库、柴油箱和蓄电池组成。驾驶室是驾驶员控制整个机器的地方，包括挖掘机的进退和各种操作的完成；电池负责为整车提供电力，包括照明等。单斗挖掘机的车棚用于覆盖发动机、传动系统和控制系统，其中一些用作驾驶室；机架是整机的装配基础。除行走装置外，其他部件都安装在车架下方。 www.qwbaike.cn

单斗挖掘机的执行机构包括行走机构、回转机构、动臂、铲斗等，分别由左行走液压马达、右行走液压马达、回转液压马达、动臂液压缸、铲斗液压缸和铲斗液压缸驱动。两台液压泵由发动机驱动，将压力油输送到两组多路阀，操作多路阀将压力油输送到直线和旋转部件，从而完成挖掘、转弯、卸载、返回和行走动作。其工作循环主要包括以下四个动作:

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1.挖吧。一般以斗杆液压缸的动作为主，铲斗液压缸调整切削角度配合挖掘。必要时（如有特殊要求的挖掘动作，如平整基坑底或修整边坡），铲斗、斗杆和动臂三个液压缸应根据作业要求联合动作，以确保铲斗按特定轨迹运动。 www.qwbaike.cn
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2.全铲斗提升和转动。挖掘结束时，铲斗液压缸被推出，动臂液压缸被顶起，满铲斗被提升。同时，旋转液压马达旋转，驱动转盘旋转至卸载位置。

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3.卸载。当转台旋转到卸载位置时，旋转停止。通过动臂液压缸和铲斗液压缸的协同动作来调整铲斗的卸载位置。然后，铲斗的液压缸缩回，铲斗向上翻转卸载。

4.返回。卸载后，转盘反向旋转，在动臂液压缸、铲斗液压缸和铲斗液压缸的共同作用下，空铲斗返回新的挖掘位置并开始下一个工作循环。
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按传输类型分类

根据单斗挖掘机传动类型的不同，单斗挖掘机可分为机械式单斗挖掘机和液压式单斗挖掘机。

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机械单斗挖掘机：机械式单斗挖掘机更适合高强度作业，广泛用于露天矿山各种土壤和软硬岩石的铲装作业，也可用于水利、建筑和道路建设工程中的铲装、弃土和倾倒作业。此外，机械式单斗挖掘机的工作装置稍加改装即可作为起重机使用。 www.qwbaike.cn

液压单斗挖掘机：液压单斗挖掘机（简称液压铲）具有动作灵活、线速度快的特点，在需要分采时，能更精确地控制铲斗的插入和撬起，准确地进行铲取。单斗液压挖掘机工作装置的铰接销结构是最常用的结构类型，即动臂、铲斗、连杆、摇臂和油缸等部件通过铰接销相互铰接，通过三个油缸的伸缩配合实现挖掘机的挖掘、提升和卸载作业。

然而，由于液压系统的复杂性和矿井中恶劣的工作条件，特别是高压系统的部件寿命较短，因此很难维护。因此，液压挖掘机多用于松软煤矿、爆炸后采矿现场和表土作业，也用于农田水利、工业和民用建筑、港口和国防工程。

按工作对象分类

根据工作对象的不同，单斗挖掘机可分为反铲单斗挖掘机、前铲单斗挖掘机、拉铲单斗挖掘机和抓斗单斗挖掘机。 www.qwbaike.cn

反铲单斗挖掘机：反铲单斗挖掘机可用于挖掘停车表面以下的土壤，挖掘时可从远到近卸载或装载土壤。适用于中、小型沟渠的基础清理和疏通。反铲单斗挖掘机的稳定性和铲挖能力比正铲差，且仅用于挖掘ⅰ ~ ⅱ级土壤，较硬的土壤应先进行预松。最大开挖深度可达4 ~ 8m，经济合理的开挖深度为1.5~3.0m，同样适用于地下水位较高的土质。

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反铲的铲斗容量为0.5m3、1.0m3和1.6m3，最大铲斗容量已超过3m3。在挖掘沟渠时，站在沟渠的末端向后挖掘。当沟渠较宽时，站在沟渠的一侧横向挖掘。

前铲单斗挖掘机：前铲式单斗挖掘机主要由支柱、斗柄、铲斗、拉杆、提升钢丝绳等部件组成。前铲单斗挖掘机通过推升完成挖掘，挖掘断面呈弧形，最适合挖掘停车面以上土方，也可挖掘停车面以下浅层土方。它具有稳定性好、铲挖量大的特点，可挖掘各种土料、软岩和岩渣进行装载。在路基工程施工中，正铲挖掘机可用于土方作业，如切割、取出取土坑、开挖基坑和从取料场收集材料。由于前铲挖掘机不易转移，因此一般用于较大的路基工程。前铲单斗挖掘机是一种循环挖掘，由挖掘、旋转、卸土和返回组成。生产率取决于铲斗尺寸和周期时间。 www.qwbaike.cn

拉铲单斗挖掘机：单斗挖掘机的铲斗由钢缆控制。通过臂的旋转将铲斗抛到很远的地方，牵引索被拉回，通过铲斗自身的重量将铲子砍下以装满铲斗，然后通过旋转来装载或卸载铲斗。工作时，铲式单斗挖掘机仅依靠自身重量切入土壤，因此仅适用于挖掘I ~ II级土壤。铲斗挖掘机也可以从湖中的湿取土坑取土，但不能用于挖掘冻土和装载岩石。其开挖半径、卸载半径和卸载高度较大，适用于含水量较高的水下土砂和土方开挖，广泛应用于大型渠道、基坑和水下砾石开挖。 www.qwbaike.cn

开挖方式有沟端开挖和沟侧开挖两种。当开挖宽度和卸载半径较小时，采用沟端开挖。开挖宽度大，卸载距离远，因此采用沟槽侧挖。

单斗挖掘机：抓斗单斗挖掘机可在回转半径内的基坑上任意位置挖掘土方，并可在任意高度卸土（装载或弃土）。抓斗单斗挖掘机主要依靠铲斗花瓣在铲斗自由下落过程中单独切入土壤，抓取土壤材料，关闭花瓣，然后提升并旋转以卸载土壤。

但是，铲斗挖掘机只能垂直向下作业，其挖掘范围仅限于最小和最大挖掘半径，因此适用于挖窄和深入基坑、深槽、开口沉箱、清理河泥等。，最适合水下挖掘。由于正铲挖掘机是靠铲斗落下时的冲击力来切割土壤的，所以主要用于软土（I ~ II级）。 www.qwbaike.cn

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通过行走装置分类

根据单斗挖掘机行走装置的不同，单斗挖掘机可分为履带式单斗挖掘机、轮胎式单斗挖掘机、手扶式单斗挖掘机和履带式单斗挖掘机。
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履带式单斗挖掘机：履带行走装置由行走架、中央旋转接头、行走驱动装置、驱动轮、支撑链轮、滚轮、导向轮、履带和履带张紧装置组成。履带式行走装置的特点是牵引力大，接地比压小，转弯半径小且灵活，但行走速度较慢，通常为0.5 ~ 0.6 km/h，转移场地时需要平板车运输。

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轮胎式单斗挖掘机：轮胎行走装置种类繁多，由轮式拖拉机底盘和标准汽车底盘改装的单斗液压挖掘机铲斗容量较小。0.5m3以上铲斗容量较大、工作性能要求较高的轮胎式挖掘机采用专用底盘。当土方量不大，必须使用挖掘机施工时，可选择机动性好的轮胎式单斗挖掘机。

行走式单斗挖掘机：手扶单斗挖掘机主要用于房屋基槽、各种管道、电缆沟等。它具有性能优良、结构特别简单紧凑和重量轻的特点。

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机电一体化技术：机电一体化技术是一种将电子技术和机械技术相结合的技术。机电一体化技术是集机械技术、自动控制技术、传感器监测技术和伺服传动技术于一体的跨系统技术。在传统挖掘机中，电子技术只是简单地用于工作，而机电一体化技术可以有效地将液压挖掘机与电子信息技术结合起来。在液压挖掘机的操作过程中，操作员可以控制计算机或电子计算机来提高其工作效率。

液压传动技术：液压传动具有功率密度高、结构参数小、传动配置方便、扭矩大、可靠性高等特点，广泛应用于工程机械的各个领域。它的作用是驱动行走机构和操纵工作装置。挖掘机中的闭式液压系统通常由柱塞泵、控制阀、马达和液压缸组成，系统压力通常为25～40 MPa。液压技术在挖掘机上的应用大大提高了挖掘机的挖掘力和工作效率。 www.qwbaike.cn

单斗挖掘机的基本参数主要包括:整机重量、标准铲斗容量、发动机功率、行走机构的行走速度和爬坡能力、工作循环时间、最大挖掘力、最大挖掘半径、最大卸载高度和最大挖掘深度等。 www.qwbaike.cn

性能参数

总的质量：整机质量是指整机在工作状态下的质量。 www.qwbaike.cn

标准铲斗容量：标准桶容量是指根据桶的内壁尺寸计算的平桶容量和堆积部分的体积之和。平斗容量和积聚部分之间的界面称为校准表面，它可以是平面或曲面。 www.qwbaike.cn

发动机功率：发动机功率是指发动机的额定功率（工作12小时），即除去自身和所有附件（包括风扇、散热器、空气滤清器、消音器、发电机、空气压缩机等）消耗的净功率。）在给定的速度和标准条件下，测量单位为kW。

其他参数

爬坡能力：挖掘机以最大油门爬坡，直到发动机最大功率输出或轮胎和履带打滑，最后换算出最大爬坡角度或百分比，称为挖掘机的爬坡能力。

最大挖掘高度：最大挖掘高度是指工作装置处于最大提升高度时铲斗尖端到停车表面的距离，计量单位为m（米）。

最大挖掘半径：最大挖掘半径是指挖掘机纵向中心平面上铲斗齿尖与机器旋转中心之间的最大距离，计量单位为m（米）。

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最大挖掘深度：最大挖掘深度是指从动臂处于最低位置时，铲斗齿尖与停止面之间的最大距离，铲斗、铲斗和斗杆的铰接点以及斗杆和动臂的铰接点的中心在一条直线上并垂直于停止面，计量单位为m（米）。

app应用

单斗挖掘机广泛应用于建筑、筑路、水利、电力、矿山、石油、天然气和国防建设等领域，一般与自卸汽车配合使用。其主要用途如下:（1）建筑工程中开挖建筑物基坑和拆除旧建筑物；开挖路堑、路堤填筑、桥梁基坑和各种管沟（污水管沟、煤气、天然气、通信和电力管沟等）。）城市道路两侧的道路建设项目；水利工程中挖掘沟渠和河流，露天采矿工程中剥离表土和矿物的挖掘和装载作业；更换工作装置后，还可以进行浇筑、吊装、安装、打桩、捣固和拔桩。 www.qwbaike.cn

铲装作业：单斗挖掘机更适合高强度作业，广泛应用于露天矿各种土壤和软硬岩石的铲装作业。例如，在矿山生产中，单斗挖掘机可以配备各种工作装置，以进行各种形式的土石方上部挖掘、倒置和铲装。 www.qwbaike.cn

倾倒和堆刀作业：单斗挖掘机可用于水利、建筑和道路建设项目中的土壤倾倒和倾倒。此外，其工作装置稍加修改即可用作起重机。例如，在建筑工程中，单斗挖掘机可以挖掘基坑和沟槽，清理和平整场地，还可以在更换工作装置后执行破碎、装卸、起重和打桩等任务。

拖运操作：在砂石料场的开采中，可以采用单斗挖掘来挖掘、开采和运输砂石。

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节能：为了顺应国家和世界倡导的发展理念，在竞争激烈的市场中获得更广阔的发展空间，节能技术的研究越来越受到重视。到2020年，挖掘机动力系统节能技术研究主要包括:回转部分应用纯电驱动，主电机布置在发动机和主泵之间。主电机的作用是平衡发动机的功率，使其始终处于最佳工作状态，降低油耗；在新能源动力方面，电动挖掘机取消了燃油系统，取而代之的是可充电电池。电池可以通过外部充电器定期充电，这在节能方面非常有效，还可以降低维护成本。

单斗挖掘机

智能化：智能无人驾驶和远程控制技术是安装在车身和工作设备周围的多个摄像头和传感器，它们在360度监视器和远程控制台的显示器上显示施工场景。操作员无需坐在驾驶室中即可使用模拟器的控制单元平台操作挖掘机，通过远程控制减少故障的发生，并使用人工智能（AI）和摄像头进行自动驾驶，从而提高了现场生产率。

多功能：液压系统改为可变系统。变量系统可以在压力降低和流量增加时保持液压泵的功率恒定，即配备变量泵的液压挖掘机始终可以充分利用油泵的最大功率。此外，液压技术在挖掘机上的广泛应用，为电子技术和自动控制技术在挖掘机上的应用和普及创造了条件。

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大规模：工业化国家生产挖掘机较早，如法国、德国、美国、俄罗斯和日本是单斗液压挖掘机的主要生产国，铲斗容量为3.5-40m。自20世纪80年代以来，超大型挖掘机开始生产。例如美国马里恩公司生产的铲斗容量为50-150m的剥离用挖掘机；B-E（布赛路斯-伊利）公司生产的铲斗容量为168.2米的手扶铲式挖掘机等。20世纪后期以来，世界挖掘机生产朝着大型化、小型化、多功能化、专业化、自动化方向发展，提高了挖掘机的可靠性，延长了其使用寿命。 www.qwbaike.cn