挖掘機(jī)（ digging   machine）它是建筑機(jī)械的主要類(lèi)型，也是土方工程中的主要機(jī)械設(shè)備之一它被稱(chēng)為工程機(jī)械之王，挖掘機(jī)的工作量在工程中約占60%75%挖掘機(jī)廣泛應(yīng)用于國(guó)民經(jīng)濟(jì)建設(shè)的許多行業(yè)，如工業(yè)和民用建筑、交通、管道、水利電力、農(nóng)田改造、在采礦和現(xiàn)代軍事及其他工程行業(yè)的機(jī)械建設(shè)中。

挖掘機(jī)可以追溯到15世紀(jì)末出現(xiàn)在意大利的淤泥挖泥船。1833年，美國(guó)費(fèi)城的鐵路工程師威廉·奧蒂斯（William   Otis）第一臺(tái)蒸汽機(jī)被設(shè)計(jì)和制造出來(lái)、安裝在鐵路平車(chē)上的懸臂式單斗挖掘機(jī)。1880年，第一批以拖拉機(jī)為底盤(pán)的半旋轉(zhuǎn)式蒸汽鏟出現(xiàn)。1910年，美國(guó)出現(xiàn)了第一臺(tái)電機(jī)驅(qū)動(dòng)的單斗挖掘機(jī)，并使用了履帶式行走裝置。1912年，由汽油發(fā)動(dòng)機(jī)和煤油發(fā)動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)的全回轉(zhuǎn)單斗挖掘機(jī)出現(xiàn)。1916年，由柴油發(fā)電機(jī)驅(qū)動(dòng)的單斗挖掘機(jī)出現(xiàn)。法國(guó)波克蘭，1951年（波克蘭）該公司推出了世界 第一臺(tái)全液壓挖掘機(jī)。20世紀(jì)80年代，出現(xiàn)了帶有輔助電子控制系統(tǒng)的液壓挖掘機(jī)，即現(xiàn)代液壓挖掘機(jī)。

挖掘機(jī)的種類(lèi)很多，主要分為單斗挖掘機(jī)和多功能挖掘機(jī)，而單斗挖掘機(jī)又分為機(jī)電挖掘機(jī)、挖掘機(jī)械、汽車(chē)式挖掘機(jī)、步履式挖掘機(jī)。多功能挖掘機(jī)分為挖掘裝載機(jī)、水陸兩用挖掘機(jī)、隧道挖掘機(jī)、船用挖掘機(jī)、抓鋼機(jī)、汽車(chē)拆解機(jī)、高邊坡挖掘機(jī)。

挖掘機(jī)的主要部件是工作裝置、回轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)、動(dòng)力裝置、傳動(dòng)機(jī)構(gòu)、行走裝置和輔助設(shè)備等。此外，單斗挖掘機(jī)和斗輪挖掘機(jī)也有轉(zhuǎn)盤(pán)，多斗挖掘機(jī)有物料輸送裝置。電力驅(qū)動(dòng)的動(dòng)力裝置、內(nèi)燃機(jī)驅(qū)動(dòng)和復(fù)合驅(qū)動(dòng)。中小型機(jī)器使用柴油機(jī)或柴油發(fā)動(dòng)機(jī)-電機(jī)復(fù)合驅(qū)動(dòng)，主機(jī)由電機(jī)驅(qū)動(dòng)。傳動(dòng)機(jī)構(gòu)通過(guò)液壓泵將發(fā)動(dòng)機(jī)的動(dòng)力傳遞給液壓馬達(dá)、液壓缸等執(zhí)行元件，推動(dòng)工作裝置完成各種操作。行走裝置用于支撐機(jī)器，使機(jī)器能夠改變工作位置和轉(zhuǎn)移工作場(chǎng)地。工作裝置用于完成挖掘作業(yè)。為了滿(mǎn)足不同施工作業(yè)的需要，挖掘機(jī)可以配備多種工作裝置，如挖掘、起重、裝載、平整、夾鉗、推土、沖擊錘等作業(yè)工具。 

挖掘機(jī)未來(lái)的發(fā)展趨勢(shì)是更加數(shù)字化和智能化。數(shù)字技術(shù)的應(yīng)用使挖掘機(jī)設(shè)備的控制更加精確，更容易實(shí)現(xiàn)智能化。信息技術(shù)可以使設(shè)備得到更好的服務(wù)和保障，服務(wù)人員可以在任何地點(diǎn)實(shí)時(shí)掌握設(shè)備的使用狀態(tài)、故障信息大大提高了產(chǎn)品的使用效率，縮短了故障修復(fù)的周期。智能挖掘機(jī)是在傳統(tǒng)挖掘機(jī)的基礎(chǔ)上通過(guò)智能技術(shù)升級(jí)改造而成的，既有傳統(tǒng)挖掘機(jī)的基礎(chǔ)系統(tǒng)，又有機(jī)器感知系統(tǒng)、網(wǎng)絡(luò)通信系統(tǒng)、故障診斷系統(tǒng)和智能控制系統(tǒng)，從而實(shí)現(xiàn)獨(dú)立的智能操作。

結(jié)構(gòu)介紹

動(dòng)力挖掘機(jī)械、回轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)、行走機(jī)構(gòu)、工作裝置和電氣控制系統(tǒng)等。單斗挖掘機(jī)和多斗斗輪挖掘機(jī)有轉(zhuǎn)盤(pán)，斗式挖掘機(jī)也有物料運(yùn)輸裝置。

動(dòng)力裝置

有柴油機(jī)、電動(dòng)機(jī)、帶外部電源的柴油發(fā)電機(jī)組或轉(zhuǎn)換機(jī)組。柴油機(jī)多采用柴油機(jī)和電動(dòng)機(jī)、小型挖掘機(jī)械，由原動(dòng)機(jī)集中驅(qū)動(dòng)，兩者可以互換。柴油發(fā)電機(jī)組和外部電源轉(zhuǎn)換機(jī)組用于大型、中型挖掘機(jī)械，由多臺(tái)電機(jī)分別驅(qū)動(dòng)。挖掘機(jī)的動(dòng)力裝置一般使用柴油發(fā)動(dòng)機(jī)由于工作環(huán)境惡劣，溫差大，外部載荷和沖擊載荷大且變化頻繁，要求動(dòng)力裝置具有較高的功率和扭矩儲(chǔ)備。柴油發(fā)動(dòng)機(jī)功率大、壽命長(zhǎng)、動(dòng)力特性好、渦輪增壓具有熱效率高燃油經(jīng)濟(jì)性好等一系列優(yōu)點(diǎn)、中冷、直噴、隨著廢氣催化轉(zhuǎn)化和微粒捕集器等先進(jìn)技術(shù)的應(yīng)用，柴油機(jī)的排放指標(biāo)不斷提高?；谏鲜鰞?yōu)點(diǎn)，柴油機(jī)已成為工程機(jī)械的主要?jiǎng)恿υ础?/p>

傳動(dòng)裝置

液壓系統(tǒng)

液壓系統(tǒng)將發(fā)動(dòng)機(jī)系統(tǒng)提供的機(jī)械能轉(zhuǎn)化為液壓能為工作裝置和行走裝置提供動(dòng)力，通過(guò)向工作裝置的油缸和行走裝置的行走馬達(dá)輸出不同順序的高低壓液壓油來(lái)控制工作裝置和行走裝置的運(yùn)動(dòng)。它包括主泵、主控閥、先導(dǎo)控制系統(tǒng)、液壓油箱系統(tǒng)等。

挖掘機(jī)

液壓系統(tǒng)主要分為定量液壓系統(tǒng)和變量液壓系統(tǒng)。大多數(shù)工程機(jī)械制造公司（比如CASE和JCB）兩者都采用定量液壓系統(tǒng)，而卡特彼勒（卡特彼勒）和沃爾沃，少數(shù)公司使用可變系統(tǒng)（即負(fù)載敏感可變液壓系統(tǒng)）所謂可變系統(tǒng)就是可以根據(jù)負(fù)載的大小來(lái)調(diào)節(jié)泵排量的液壓系統(tǒng)正是因?yàn)榕帕靠梢噪S時(shí)調(diào)節(jié)，才降低了挖掘機(jī)裝載機(jī)的油耗，進(jìn)而降低了液壓系統(tǒng)的發(fā)熱量。

傳動(dòng)系統(tǒng)

挖掘裝載機(jī)的傳動(dòng)大多采用液壓機(jī)械傳動(dòng)變速箱有同步換擋變速箱和動(dòng)力換擋變速箱，檔位一般是前四檔和后四檔液力變矩器配有動(dòng)力換向裝置，可在行駛過(guò)程中改變行駛方向，提高裝載時(shí)的工作效率。

在驅(qū)動(dòng)方面，挖掘裝載機(jī)一般有兩種驅(qū)動(dòng)方式——兩驅(qū)和四驅(qū)。以上兩種驅(qū)動(dòng)模式可以通過(guò)切換電磁閥自由切換。兩頭忙”在普通道路上行駛時(shí)使用兩輪驅(qū)動(dòng)，而在越野和裝載操作中通常使用四輪驅(qū)動(dòng)，以便提高操作過(guò)程中的牽引力。

回轉(zhuǎn)裝置

旋轉(zhuǎn)平臺(tái)的主要承重部件是由鋼板焊接而成的具有很大抗扭剛度和抗彎剛度的箱形框架結(jié)構(gòu)的主梁，吊臂及其液壓缸支承在主梁的吊耳上普通大型挖掘機(jī)的臂架采用雙耳，如小型挖掘機(jī)采用單耳。主梁下有與旋轉(zhuǎn)支架連接的襯板和支撐環(huán)，左、右側(cè)焊接一個(gè)小框架作為額外的承載部分，轉(zhuǎn)臺(tái)的支撐應(yīng)具有足夠的剛度，以確?；剞D(zhuǎn)支撐的正常運(yùn)行。

步進(jìn)式挖掘機(jī)的回轉(zhuǎn)平臺(tái)與普通挖掘機(jī)的回轉(zhuǎn)平臺(tái)不同、回轉(zhuǎn)平臺(tái)作為步進(jìn)式挖掘機(jī)的重要基礎(chǔ)部件，主要由平臺(tái)組成、回轉(zhuǎn)支承和回轉(zhuǎn)減速器?；剞D(zhuǎn)平臺(tái)通過(guò)回轉(zhuǎn)支撐與行走底盤(pán)連接，可相對(duì)底盤(pán)無(wú)限旋轉(zhuǎn)，保證挖掘機(jī)工作靈活。旋轉(zhuǎn)平臺(tái)不僅從平臺(tái)承載發(fā)動(dòng)機(jī)、液壓油箱、液壓閥組、電氣元件、回轉(zhuǎn)支承、回轉(zhuǎn)減速器、散熱器、燃油箱、駕駛室、橫梁的重力載荷同時(shí)承受來(lái)自工作裝置和底盤(pán)的動(dòng)載荷。與普通挖掘機(jī)的回轉(zhuǎn)平臺(tái)相比，行走式挖掘機(jī)的回轉(zhuǎn)平臺(tái)結(jié)構(gòu)緊湊、質(zhì)量輕、剛度大、強(qiáng)度高，安裝在其上的部件布局合理、維護(hù)方便，同時(shí)能安全可靠地承受較大的重力載荷和動(dòng)載荷。

行走裝置

行走裝置是挖掘機(jī)的支撐部件，在挖掘時(shí)承受機(jī)器自重和工作裝置的反作用力，還可以使挖掘機(jī)在田間移動(dòng)。用來(lái)支承機(jī)器、使機(jī)器改變其工作位置并轉(zhuǎn)移場(chǎng)地。多斗挖掘機(jī)中鏈斗式挖掘機(jī)和環(huán)輪式挖掘機(jī)的鏟斗隨著行走機(jī)構(gòu)的連續(xù)行走而切割土壤。行走機(jī)構(gòu)為履帶式、輪胎式、步行式、軌行式、浮式和拖曳式等。作業(yè)場(chǎng)地固定、要求接地比電壓低（一般在0.1兆帕左右）時(shí)用履帶式；工作場(chǎng)地可變時(shí)的輪胎類(lèi)型；當(dāng)因特殊施工條件必須架設(shè)特殊軌道時(shí)，應(yīng)使用該軌道類(lèi)型；漂浮式挖掘水下土壤；小型單斗挖掘機(jī)行走機(jī)構(gòu)無(wú)動(dòng)力源時(shí)，采用牽引方式；作業(yè)場(chǎng)固定、機(jī)器很重，要求接地比壓為0.07 MPa以下，帶走。

工作裝置

工作裝置主要由活動(dòng)臂組成、斗桿、鏟斗、連桿、搖桿和氣缸等。工作裝置是挖掘機(jī)直接作用于施工對(duì)象、為完成施工作業(yè)的重要功能結(jié)構(gòu)部分，通過(guò)更換各種工作裝置，挖掘機(jī)的應(yīng)用范圍可以大大擴(kuò)展。

動(dòng)臂

動(dòng)臂是決定工作裝置整體結(jié)構(gòu)形式和其他特性的主要部件，挖掘機(jī)的運(yùn)動(dòng)大致可分為四種形式：整體單節(jié)動(dòng)臂、兩段式可調(diào)動(dòng)臂天鵝頸動(dòng)臂和伸縮動(dòng)臂。反鏟挖土機(jī)的整個(gè)單節(jié)動(dòng)臂有彎曲動(dòng)臂和直動(dòng)臂兩種類(lèi)型，直動(dòng)臂結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、質(zhì)量輕、它易于制造，主要用于懸掛液壓挖掘機(jī)，但它可以 不能使挖掘機(jī)獲得更大的挖掘深度，所以不適合一般挖掘機(jī)：彎臂是目前應(yīng)用最廣泛的結(jié)構(gòu)形式與相同長(zhǎng)度的直動(dòng)臂相比，它可以使挖掘機(jī)具有更大的挖掘深度，但降低了卸載高度，這符合挖掘機(jī)反鏟作業(yè)的要求。

斗桿

根據(jù)結(jié)構(gòu)形式，木棍主要分為兩類(lèi)：整體臂和組合臂，大多數(shù)挖掘機(jī)采用整體臂，當(dāng)需要調(diào)整臂長(zhǎng)或杠桿比時(shí)，更換臂，或在臂上設(shè)置2~4個(gè)可選擇調(diào)整并與動(dòng)臂腳部接合的孔。整體臂結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，但難以滿(mǎn)足不同工作尺寸的要求。

裝載原理

鏟斗是用來(lái)鏟材料的；動(dòng)臂和動(dòng)臂油缸的功能是提升鏟斗；旋轉(zhuǎn)鏟斗油缸通過(guò)搖臂和連桿機(jī)構(gòu)旋轉(zhuǎn)鏟斗，完成挖掘和卸載。根據(jù)連桿數(shù)量和鉸鏈位置的不同，可以形成不同的連桿機(jī)構(gòu)結(jié)構(gòu)形式，不同的結(jié)構(gòu)形式和鉸鏈點(diǎn)布局對(duì)鏟斗的挖掘力也不同、鏟斗的傾翻角度、傾斜期間的角速度和工作裝置的運(yùn)動(dòng)特性具有不同的影響。正轉(zhuǎn)連桿結(jié)構(gòu)的工作裝置：當(dāng)轉(zhuǎn)斗油缸的大腔供油時(shí)（伸長(zhǎng)）時(shí)，鏟斗向外打開(kāi)并傾斜；當(dāng)轉(zhuǎn)斗油缸的小腔供油時(shí)（收縮）當(dāng)，桶向內(nèi)挖掘回收。具有反向連桿結(jié)構(gòu)的工作裝置：當(dāng)轉(zhuǎn)斗油缸的大腔供油時(shí)（伸長(zhǎng)）時(shí)，鏟斗收回并向內(nèi)挖掘；當(dāng)轉(zhuǎn)斗油缸的小腔供油時(shí)（收縮）時(shí)，鏟斗向外打開(kāi)并傾斜。相同缸徑、連桿直徑的鏟斗油缸可以通過(guò)反向連桿機(jī)構(gòu)獲得更大的挖掘力。

挖掘原理

挖掘裝載機(jī)工作裝置的工作過(guò)程一般包括挖掘、回轉(zhuǎn)、卸料及返回。在挖掘過(guò)程中，通過(guò)回轉(zhuǎn)支承的旋轉(zhuǎn)將工作裝置轉(zhuǎn)向挖掘現(xiàn)場(chǎng)，同時(shí)操作動(dòng)臂油缸，并向大腔供油和伸出，從而降低動(dòng)臂直到鏟斗接觸挖掘表面，然后操作斗桿油缸和鏟斗油缸，并向油缸的大腔供油和伸出，從而可以挖掘和裝載鏟斗。

旋轉(zhuǎn)鏟斗裝滿(mǎn)后，停止鏟斗油缸和鏟斗油缸，操作動(dòng)臂油缸的小腔供油，使動(dòng)臂離開(kāi)工作面，然后旋轉(zhuǎn)旋轉(zhuǎn)支架，使鏟斗轉(zhuǎn)向卸載位置。

卸載操作斗桿和鏟斗油缸縮回，以便鏟斗可以反向卸載。返回，卸載后，將工作裝置轉(zhuǎn)移到挖掘現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行第二次循環(huán)挖掘。

驅(qū)動(dòng)方式

柴油機(jī)驅(qū)動(dòng)、電驅(qū)動(dòng)(稱(chēng)電鏟)蒸汽機(jī)驅(qū)動(dòng)和復(fù)合驅(qū)動(dòng)等，柴油發(fā)動(dòng)機(jī)功率大、壽命長(zhǎng)、動(dòng)力特性好、柴油機(jī)以其熱效率高燃油經(jīng)濟(jì)性好等一系列優(yōu)點(diǎn)成為工程機(jī)械電動(dòng)挖掘機(jī)的主要?jiǎng)恿?，主要?yīng)用于高原缺氧地區(qū)、地下礦井、易燃易爆等有特殊需求的場(chǎng)所

傳動(dòng)方式

機(jī)械傳動(dòng)式、半液壓傳動(dòng)式、全液壓傳動(dòng)式等，液壓傳動(dòng)具有緊湊的結(jié)構(gòu)、操作靈活簡(jiǎn)便、挖掘力大、使用安全可靠、工作條件好等等

行走機(jī)構(gòu)

履帶式、輪胎式、汽車(chē)式、懸掛式等，作業(yè)場(chǎng)地固定、要求接地比電壓低（一般在0.1兆帕左右）時(shí)用履帶式；工作場(chǎng)地可變時(shí)的輪胎類(lèi)型；當(dāng)因特殊施工條件必須架設(shè)特殊軌道時(shí)，應(yīng)使用該軌道類(lèi)型；漂浮式挖掘水下土壤；小型單斗挖掘機(jī)行走機(jī)構(gòu)無(wú)動(dòng)力源時(shí)，采用牽引方式；作業(yè)場(chǎng)固定、機(jī)器很重，要求接地比壓為0.07 MPa以下，帶走轉(zhuǎn)臺(tái)分類(lèi)全回轉(zhuǎn)式(360°)和非全回轉(zhuǎn)式(270°)，大多數(shù)液壓挖掘機(jī)都是完全旋轉(zhuǎn)式的。懸掛式液壓挖掘機(jī)的工作裝置只能旋轉(zhuǎn)180度左右，屬于半旋轉(zhuǎn)式

工作裝置

鉸接和伸縮臂式，大多數(shù)挖掘機(jī)采用鉸接結(jié)構(gòu)，伸縮臂挖掘機(jī)用于平整和清理場(chǎng)地、疏浚河道等作業(yè)

挖掘機(jī)是功能典型應(yīng)用廣泛的工程機(jī)械之一。它是土石方工程中的主要施工機(jī)械設(shè)備之一，被譽(yù)為工程機(jī)械之王。工程中約有60%75%挖掘機(jī)廣泛應(yīng)用于國(guó)民經(jīng)濟(jì)建設(shè)的許多行業(yè)，如工業(yè)和民用建筑、交通、管道、水利電力、農(nóng)田改造礦山翻果和現(xiàn)代軍事工程行業(yè)的機(jī)械柏樹(shù)工人。隨著國(guó)民經(jīng)濟(jì)的快速持續(xù)發(fā)展，在各種工程建設(shè)領(lǐng)域，挖掘機(jī)的速度很快、高效的施工作業(yè)越來(lái)越被人們所接受，其在基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)中的作用也越來(lái)越明顯。主要用于開(kāi)挖各種基坑、排水溝、管溝、電纜溝和舊建筑拆除等，挖掘出的物質(zhì)主要是土壤、煤、沉積物和預(yù)先松動(dòng)的巖石和礦石。它也可以用來(lái)完成土方的堆放、填埋、采掘和裝卸等。

工業(yè)

在建筑工程中，單斗挖掘機(jī)可以挖掘基坑、溝槽清理和平整場(chǎng)地是建筑工程土方施工中非常重要的機(jī)械設(shè)備，在更換工作裝置和附件后可能會(huì)損壞、裝卸、起重、打樁等作業(yè)任務(wù)。單斗挖掘機(jī)廣泛用于建筑施工、筑路工程、水電建設(shè)、軍事工程和露天煤礦、在露天倉(cāng)庫(kù)和采石場(chǎng)。多用途挖掘機(jī)是為了在某些特殊工況下快速高效地完成某些特殊作業(yè)而研制的挖掘機(jī)械。雖然應(yīng)用范圍比一般挖掘機(jī)更有限，但它能完成一般挖掘機(jī)能完成的工作 t在特殊工況下做，或者比一般挖掘機(jī)效率高很多。

農(nóng)業(yè)

在林業(yè)、水利、牧業(yè)、漁業(yè)和農(nóng)村基本建設(shè)大有用武之地。特別是開(kāi)挖水渠、養(yǎng)魚(yú)池塘、灘涂圍墾工程和河道疏浚工程更是他們施展才華的機(jī)會(huì)。挖掘機(jī)不僅可以挖掘和安裝、整地、起重等作業(yè)，更是一機(jī)多用。卸下鏟斗，換上破碎機(jī)，可用于破碎作業(yè)；按下手爪成為裝卸木材的手爪；用推土機(jī)推平場(chǎng)地。挖掘機(jī)適應(yīng)性強(qiáng)，可以解決一些人力和其他農(nóng)業(yè)機(jī)械難以解決的問(wèn)題。特別是澇洼地池塘、人力和其他機(jī)械難以完成的航道疏浚等工程，特別適合挖掘機(jī)“強(qiáng)項(xiàng)”且操作效率高成本低。一臺(tái)挖掘機(jī)每天的工作量相當(dāng)于幾百人每天的工作量；基于作業(yè)的成本僅為人工作業(yè)成本的1/10個(gè)左右，有很好的經(jīng)濟(jì)效益。