挖掘机

挖掘机（ digging   machine）它是建筑机械的主要类型，也是土方工程中的主要机械设备之一它被称为工程机械之王，挖掘机的工作量在工程中约占60%75%挖掘机广泛应用于国民经济建设的许多行业，如工业和民用建筑、交通、管道、水利电力、农田改造、在采矿和现代军事及其他工程行业的机械建设中。

挖掘机可以追溯到15世纪末出现在意大利的淤泥挖泥船。1833年，美国费城的铁路工程师威廉·奥蒂斯（William   Otis）第一台蒸汽机被设计和制造出来、安装在铁路平车上的悬臂式单斗挖掘机。1880年，第一批以拖拉机为底盘的半旋转式蒸汽铲出现。1910年，美国出现了第一台电机驱动的单斗挖掘机，并使用了履带式行走装置。1912年，由汽油发动机和煤油发动机驱动的全回转单斗挖掘机出现。1916年，由柴油发电机驱动的单斗挖掘机出现。法国波克兰，1951年（波克兰）该公司推出了世界 第一台全液压挖掘机。20世纪80年代，出现了带有辅助电子控制系统的液压挖掘机，即现代液压挖掘机。

挖掘机的种类很多，主要分为单斗挖掘机和多功能挖掘机，而单斗挖掘机又分为机电挖掘机、挖掘机械、汽车式挖掘机、步履式挖掘机。多功能挖掘机分为挖掘装载机、水陆两用挖掘机、隧道挖掘机、船用挖掘机、抓钢机、汽车拆解机、高边坡挖掘机。

挖掘机的主要部件是工作装置、回转机构、动力装置、传动机构、行走装置和辅助设备等。此外，单斗挖掘机和斗轮挖掘机也有转盘，多斗挖掘机有物料输送装置。电力驱动的动力装置、内燃机驱动和复合驱动。中小型机器使用柴油机或柴油发动机-电机复合驱动，主机由电机驱动。传动机构通过液压泵将发动机的动力传递给液压马达、液压缸等执行元件，推动工作装置完成各种操作。行走装置用于支撑机器，使机器能够改变工作位置和转移工作场地。工作装置用于完成挖掘作业。为了满足不同施工作业的需要，挖掘机可以配备多种工作装置，如挖掘、起重、装载、平整、夹钳、推土、冲击锤等作业工具。 

挖掘机未来的发展趋势是更加数字化和智能化。数字技术的应用使挖掘机设备的控制更加精确，更容易实现智能化。信息技术可以使设备得到更好的服务和保障，服务人员可以在任何地点实时掌握设备的使用状态、故障信息大大提高了产品的使用效率，缩短了故障修复的周期。智能挖掘机是在传统挖掘机的基础上通过智能技术升级改造而成的，既有传统挖掘机的基础系统，又有机器感知系统、网络通信系统、故障诊断系统和智能控制系统，从而实现独立的智能操作。

结构介绍

动力挖掘机械、回转机构、行走机构、工作装置和电气控制系统等。单斗挖掘机和多斗斗轮挖掘机有转盘，斗式挖掘机也有物料运输装置。

动力装置

有柴油机、电动机、带外部电源的柴油发电机组或转换机组。柴油机多采用柴油机和电动机、小型挖掘机械，由原动机集中驱动，两者可以互换。柴油发电机组和外部电源转换机组用于大型、中型挖掘机械，由多台电机分别驱动。挖掘机的动力装置一般使用柴油发动机由于工作环境恶劣，温差大，外部载荷和冲击载荷大且变化频繁，要求动力装置具有较高的功率和扭矩储备。柴油发动机功率大、寿命长、动力特性好、涡轮增压具有热效率高燃油经济性好等一系列优点、中冷、直喷、随着废气催化转化和微粒捕集器等先进技术的应用，柴油机的排放指标不断提高。基于上述优点，柴油机已成为工程机械的主要动力源。

传动装置

液压系统

液压系统将发动机系统提供的机械能转化为液压能为工作装置和行走装置提供动力，通过向工作装置的油缸和行走装置的行走马达输出不同顺序的高低压液压油来控制工作装置和行走装置的运动。它包括主泵、主控阀、先导控制系统、液压油箱系统等。

挖掘机

液压系统主要分为定量液压系统和变量液压系统。大多数工程机械制造公司（比如CASE和JCB）两者都采用定量液压系统，而卡特彼勒（卡特彼勒）和沃尔沃，少数公司使用可变系统（即负载敏感可变液压系统）所谓可变系统就是可以根据负载的大小来调节泵排量的液压系统正是因为排量可以随时调节，才降低了挖掘机装载机的油耗，进而降低了液压系统的发热量。

传动系统

挖掘装载机的传动大多采用液压机械传动变速箱有同步换挡变速箱和动力换挡变速箱，档位一般是前四档和后四档液力变矩器配有动力换向装置，可在行驶过程中改变行驶方向，提高装载时的工作效率。

在驱动方面，挖掘装载机一般有两种驱动方式——两驱和四驱。以上两种驱动模式可以通过切换电磁阀自由切换。两头忙”在普通道路上行驶时使用两轮驱动，而在越野和装载操作中通常使用四轮驱动，以便提高操作过程中的牵引力。

回转装置

旋转平台的主要承重部件是由钢板焊接而成的具有很大抗扭刚度和抗弯刚度的箱形框架结构的主梁，吊臂及其液压缸支承在主梁的吊耳上普通大型挖掘机的臂架采用双耳，如小型挖掘机采用单耳。主梁下有与旋转支架连接的衬板和支撑环，左、右侧焊接一个小框架作为额外的承载部分，转台的支撑应具有足够的刚度，以确保回转支撑的正常运行。

步进式挖掘机的回转平台与普通挖掘机的回转平台不同、回转平台作为步进式挖掘机的重要基础部件，主要由平台组成、回转支承和回转减速器。回转平台通过回转支撑与行走底盘连接，可相对底盘无限旋转，保证挖掘机工作灵活。旋转平台不仅从平台承载发动机、液压油箱、液压阀组、电气元件、回转支承、回转减速器、散热器、燃油箱、驾驶室、横梁的重力载荷同时承受来自工作装置和底盘的动载荷。与普通挖掘机的回转平台相比，行走式挖掘机的回转平台结构紧凑、质量轻、刚度大、强度高，安装在其上的部件布局合理、维护方便，同时能安全可靠地承受较大的重力载荷和动载荷。

行走装置

行走装置是挖掘机的支撑部件，在挖掘时承受机器自重和工作装置的反作用力，还可以使挖掘机在田间移动。用来支承机器、使机器改变其工作位置并转移场地。多斗挖掘机中链斗式挖掘机和环轮式挖掘机的铲斗随着行走机构的连续行走而切割土壤。行走机构为履带式、轮胎式、步行式、轨行式、浮式和拖曳式等。作业场地固定、要求接地比电压低（一般在0.1兆帕左右）时用履带式；工作场地可变时的轮胎类型；当因特殊施工条件必须架设特殊轨道时，应使用该轨道类型；漂浮式挖掘水下土壤；小型单斗挖掘机行走机构无动力源时，采用牵引方式；作业场固定、机器很重，要求接地比压为0.07 MPa以下，带走。

工作装置

工作装置主要由活动臂组成、斗杆、铲斗、连杆、摇杆和气缸等。工作装置是挖掘机直接作用于施工对象、为完成施工作业的重要功能结构部分，通过更换各种工作装置，挖掘机的应用范围可以大大扩展。

动臂

动臂是决定工作装置整体结构形式和其他特性的主要部件，挖掘机的运动大致可分为四种形式：整体单节动臂、两段式可调动臂天鹅颈动臂和伸缩动臂。反铲挖土机的整个单节动臂有弯曲动臂和直动臂两种类型，直动臂结构简单、质量轻、它易于制造，主要用于悬挂液压挖掘机，但它可以 不能使挖掘机获得更大的挖掘深度，所以不适合一般挖掘机：弯臂是目前应用最广泛的结构形式与相同长度的直动臂相比，它可以使挖掘机具有更大的挖掘深度，但降低了卸载高度，这符合挖掘机反铲作业的要求。

斗杆

根据结构形式，木棍主要分为两类：整体臂和组合臂，大多数挖掘机采用整体臂，当需要调整臂长或杠杆比时，更换臂，或在臂上设置2~4个可选择调整并与动臂脚部接合的孔。整体臂结构简单，但难以满足不同工作尺寸的要求。

装载原理

铲斗是用来铲材料的；动臂和动臂油缸的功能是提升铲斗；旋转铲斗油缸通过摇臂和连杆机构旋转铲斗，完成挖掘和卸载。根据连杆数量和铰链位置的不同，可以形成不同的连杆机构结构形式，不同的结构形式和铰链点布局对铲斗的挖掘力也不同、铲斗的倾翻角度、倾斜期间的角速度和工作装置的运动特性具有不同的影响。正转连杆结构的工作装置：当转斗油缸的大腔供油时（伸长）时，铲斗向外打开并倾斜；当转斗油缸的小腔供油时（收缩）当，桶向内挖掘回收。具有反向连杆结构的工作装置：当转斗油缸的大腔供油时（伸长）时，铲斗收回并向内挖掘；当转斗油缸的小腔供油时（收缩）时，铲斗向外打开并倾斜。相同缸径、连杆直径的铲斗油缸可以通过反向连杆机构获得更大的挖掘力。

挖掘原理

挖掘装载机工作装置的工作过程一般包括挖掘、回转、卸料及返回。在挖掘过程中，通过回转支承的旋转将工作装置转向挖掘现场，同时操作动臂油缸，并向大腔供油和伸出，从而降低动臂直到铲斗接触挖掘表面，然后操作斗杆油缸和铲斗油缸，并向油缸的大腔供油和伸出，从而可以挖掘和装载铲斗。

旋转铲斗装满后，停止铲斗油缸和铲斗油缸，操作动臂油缸的小腔供油，使动臂离开工作面，然后旋转旋转支架，使铲斗转向卸载位置。

卸载操作斗杆和铲斗油缸缩回，以便铲斗可以反向卸载。返回，卸载后，将工作装置转移到挖掘现场进行第二次循环挖掘。

驱动方式

柴油机驱动、电驱动(称电铲)蒸汽机驱动和复合驱动等，柴油发动机功率大、寿命长、动力特性好、柴油机以其热效率高燃油经济性好等一系列优点成为工程机械电动挖掘机的主要动力，主要应用于高原缺氧地区、地下矿井、易燃易爆等有特殊需求的场所

传动方式

机械传动式、半液压传动式、全液压传动式等，液压传动具有紧凑的结构、操作灵活简便、挖掘力大、使用安全可靠、工作条件好等等

行走机构

履带式、轮胎式、汽车式、悬挂式等，作业场地固定、要求接地比电压低（一般在0.1兆帕左右）时用履带式；工作场地可变时的轮胎类型；当因特殊施工条件必须架设特殊轨道时，应使用该轨道类型；漂浮式挖掘水下土壤；小型单斗挖掘机行走机构无动力源时，采用牵引方式；作业场固定、机器很重，要求接地比压为0.07 MPa以下，带走转台分类全回转式(360°)和非全回转式(270°)，大多数液压挖掘机都是完全旋转式的。悬挂式液压挖掘机的工作装置只能旋转180度左右，属于半旋转式

工作装置

铰接和伸缩臂式，大多数挖掘机采用铰接结构，伸缩臂挖掘机用于平整和清理场地、疏浚河道等作业

挖掘机是功能典型应用广泛的工程机械之一。它是土石方工程中的主要施工机械设备之一，被誉为工程机械之王。工程中约有60%75%挖掘机广泛应用于国民经济建设的许多行业，如工业和民用建筑、交通、管道、水利电力、农田改造矿山翻果和现代军事工程行业的机械柏树工人。随着国民经济的快速持续发展，在各种工程建设领域，挖掘机的速度很快、高效的施工作业越来越被人们所接受，其在基础设施建设中的作用也越来越明显。主要用于开挖各种基坑、排水沟、管沟、电缆沟和旧建筑拆除等，挖掘出的物质主要是土壤、煤、沉积物和预先松动的岩石和矿石。它也可以用来完成土方的堆放、填埋、采掘和装卸等。

工业

在建筑工程中，单斗挖掘机可以挖掘基坑、沟槽清理和平整场地是建筑工程土方施工中非常重要的机械设备，在更换工作装置和附件后可能会损坏、装卸、起重、打桩等作业任务。单斗挖掘机广泛用于建筑施工、筑路工程、水电建设、军事工程和露天煤矿、在露天仓库和采石场。多用途挖掘机是为了在某些特殊工况下快速高效地完成某些特殊作业而研制的挖掘机械。虽然应用范围比一般挖掘机更有限，但它能完成一般挖掘机能完成的工作 t在特殊工况下做，或者比一般挖掘机效率高很多。

农业

在林业、水利、牧业、渔业和农村基本建设大有用武之地。特别是开挖水渠、养鱼池塘、滩涂围垦工程和河道疏浚工程更是他们施展才华的机会。挖掘机不仅可以挖掘和安装、整地、起重等作业，更是一机多用。卸下铲斗，换上破碎机，可用于破碎作业；按下手爪成为装卸木材的手爪；用推土机推平场地。挖掘机适应性强，可以解决一些人力和其他农业机械难以解决的问题。特别是涝洼地池塘、人力和其他机械难以完成的航道疏浚等工程，特别适合挖掘机“强项”且操作效率高成本低。一台挖掘机每天的工作量相当于几百人每天的工作量；基于作业的成本仅为人工作业成本的1/10个左右，有很好的经济效益。