挖掘機的定義
挖掘機，又稱挖掘機械（excavating machinery)，是用鏟斗挖掘高于或低于承機面的物料，并裝入運輸車輛或卸至堆料場的土方機械。挖掘的物料主要是土壤、煤、泥沙以及經過預松后的土壤和巖石。從近幾年工程機械的發(fā)展來看，挖掘機的發(fā)展相對較快，而挖掘機作為工程建設中最主要的工程機械機型之一，其正確的選型也就顯得更為重要。
[編輯本段]二、挖掘機簡史
第一臺手動挖掘機問世至今已有130多年的歷史，期間經歷了由蒸汽驅動斗回轉挖掘機到電力驅動和內燃機驅動回轉挖掘機、應用機電液一體化技術的全自動液壓挖掘機的逐步發(fā)展過程。
由于液壓技術的應用，20世紀40年代有了在拖拉機上配裝液壓反鏟的懸掛式挖掘機，20世紀50年代初期和中期相繼研制出拖式全回轉液壓挖掘機和履帶式全液壓挖掘機。初期試制的液壓挖掘機是采用飛機和機床的液壓技術，缺少適用于挖掘機各種工況的液壓元件，制造質量不夠穩(wěn)定，配套件也不齊全。從20世紀60年代起，液壓挖掘機進入推廣和蓬勃發(fā)展階段，各國挖掘機制造廠和品種增加很快，產量猛增。1968-1970年間，液壓挖掘機產量已占挖掘機總產量的83%，目前已接近100%。
[編輯本段]三、挖掘機的構成
常見的挖掘機結構包括，動力裝置，工作裝置，回轉機構，操縱機構，傳動機構，行走機構和輔助設施等。
從外觀上看，挖掘機由工作裝置，上部轉臺，行走機構三部分組成。
[編輯本段]四、挖掘機的發(fā)展歷史
最初挖掘機是手動的，從發(fā)明到現在已經有一百三十多年了，經歷了蒸汽驅動，電力驅動，和內燃機驅動等多種驅動方式。
在20世紀40年代以后，液壓技術在挖掘機上得到應用，20世紀50年代研制出了今天人們常見的履帶式全液壓挖掘機。
挖掘機最重要的三個參數：整車重量（質量），發(fā)動機功率和鏟斗斗容。
1951 年，第一臺全液壓反鏟挖掘機由位于法國的 Poclain( 波克蘭 ) 工廠推出，從而在挖掘機的技術發(fā)展領域開創(chuàng)了全新空間。
[編輯本段]五、挖掘機的分類
以下是常見挖掘機的分類：
挖掘機分類一：常見的挖掘機按驅動方式有內燃機驅動挖掘機和電力驅動挖掘機兩種。其中電動挖掘機主要應用在高原缺氧與地下礦井和其它一些易燃易爆的場所。
挖掘機分類二：按照行走方式的不同，挖掘機可分為履帶式挖掘機和輪式挖掘機。
挖掘機分類三：按照傳動方式的不同，挖掘機可分為液壓挖掘機和機械挖掘機。機械挖掘機主要用在一些大型礦山上。
挖掘機分類四：按照用途來分，挖掘機又可以分為通用挖掘機，礦用挖掘機，船用挖掘機，特種挖掘機等不同的類別
六、國內挖掘機發(fā)展概況
我國的挖掘機生產起步較晚，從1954年撫順挖掘機廠生產第一臺斗容量為1m3的機械式單斗挖掘機至今，大體上經歷了測繪仿制、自主研制開發(fā)和發(fā)展提高等三個階段。
新中國成立初期，以測繪仿制前蘇聯(lián)20世紀30～40年代的W501、W502、W1001、W1002等型機械式單斗挖掘機為主，開始了我國的挖掘機生產歷史。由于當時國家經濟建設的需要，先后建立起十多家挖掘機生產廠。1967年開始，我國自主研制液壓挖掘機。早期開發(fā)成功的產品主要有上海建筑機械廠的WYl00型、貴陽礦山機器廠的W4-60型、合肥礦山機器廠的WY60型挖掘機等。隨后又出現了長江挖掘機廠的WYl60型和杭州重型機械廠的WY250型挖掘機等。它們?yōu)槲覈簤和诰驒C行業(yè)的形成和發(fā)展邁出了極其重要的一步。
到20世紀80年代末，我國挖掘機生產廠已有30多家，生產機型達40余種。中、小型液壓挖掘機已形成系列，斗容有0.1～2.5 m3等12個等級、20多種型號，還生產0.5-4.Om3以及大型礦用10m3、12m3機械傳動單斗挖掘機，1m3隧道挖掘機，4m3長臂挖掘機，1000m3／h的排土機等，還開發(fā)了斗容量O.25m3的船用液壓挖掘機，斗容量O.4m3、O.6m3、0.8m3的水陸兩用挖掘機等。但總的來說，我國挖掘機生產的批量小、分散，生產工藝及產品質量等與國際先進水平相比，有很大的差距。
改革開放以來，積極引進、消化、吸收國外先進技術，以促進我國挖掘機行業(yè)的發(fā)展。其中貴陽礦山機器廠、上海建筑機械廠、合肥礦山機器廠、長江挖掘機廠等分別引進德國利勃海爾(Liebherr)公司的A912、R912、R942、A922、R922、R962、R972、R982型液壓挖掘機制造技術。稍后幾年，杭州重型機械廠引進德國德瑪克(Demag)公司的H55和H85型液壓挖掘機生產技術，北京建筑機械廠引進德國奧加凱(0&K)公司的RH6和MH6型液壓挖掘機制造技術。與此同時，還有山東推土機總廠、黃河工程機械廠、江西長林機械廠、山東臨沂工程機械廠等聯(lián)合引進了日本小松制作所的PC100、PC120、PC200、PC220、PC300、PC400型液壓挖掘機(除發(fā)動機外)的全套制造技術。這些廠通過數年引進技術的消化、吸收、移植，使國產液壓挖掘機產品性能指標全面提高到20世紀80年代的國際水平，產量也逐年提高。由于國內對液壓挖掘機需求量的不斷增加且多樣化，在國有大、中型企業(yè)產品結構的調整，牽動了一些其他機械行業(yè)的制造廠加入液壓挖掘機行業(yè)。例如，中國第一拖拉機工程機械公司、廣西玉柴股份有限公司、柳州工程機械廠等。這些企業(yè)經過幾年的努力已達到一定的規(guī)模和水平。例如，玉柴機器股份有限公司在20世紀90年代初開發(fā)的小型液壓挖掘機，連續(xù)多年批量出口歐、美等國家，成為我國挖掘機行業(yè)能批量出口的企業(yè)。
業(yè)內人士指出，我國單斗液壓挖掘機應向全液壓方向發(fā)展；斗容量宜控制在0.1-15 m3；而對于大型及多斗挖掘機，由于液壓元件的制造、裝配精度要求高，施工現場維修條件差等，則仍以機械式為主。應著手研究、運用電液控制技術，以實現液壓挖掘機操縱的自動化。
七、國外挖掘機發(fā)展概況
第一臺手動挖掘機問世至今已有130多年的歷史，期間經歷了由蒸汽驅動半回轉挖掘機到電力驅動和內燃機驅動全回轉挖掘機、應用機電液一體化技術的全自動液壓挖掘機的逐步發(fā)展過程。
由于液壓技術的應用，20世紀40年代有了在拖拉機上配裝液壓反鏟的懸掛式挖掘機，`20世紀50年代初期和中期相繼研制出拖式全回轉液壓挖掘機和履帶式全液壓挖掘機。初期試制的液壓挖掘機是采用飛機和機床的液壓技術，缺少適用于挖掘機各種工況的液壓元件，制造質量不夠穩(wěn)定，配套件也不齊全。從20世紀60年代起，液壓挖掘機進入推廣和蓬勃發(fā)展階段，各國挖掘機制造廠和品種增加很快(見表1-1)，產量猛增。1968～1970年間，液壓挖掘機產量已占挖掘機總產量的83％，目前已接近100％。
工業(yè)發(fā)達國家的挖掘機生產較早，法國、德國、美國、俄羅斯、日本等是斗容量3.5-40 m3單斗液壓挖掘機的主要生產國，從20世紀80年代開始生產特大型挖掘機。例如，美國馬利昂公司生產的斗容量50-150 m3的剝離用挖掘機，斗容量132 m3的步行式拉鏟挖掘機；B-E(布比賽路斯一伊利)公司生產的斗容量168.2 m3的步行式拉鏟挖掘機，斗容量107 m3的剝離用挖掘機等，是世界上目前最大的挖掘機。
從20世紀后期開始，國際上挖掘機的生產向大型化、微型化、多功能化、專用化和自動化的方向發(fā)展。
1)開發(fā)多品種、多功能、高質量及高效率的挖掘機。為滿足市政建設和農田建設的需要，國外發(fā)展了斗容量在O.25 m3以下的微型挖掘機，最小的斗容量僅O01 m3。另外，數量最多的中、小型挖掘機趨向于一機多能，配備了多種工作裝置——除正鏟、反鏟外，還配備了起重、抓斗、平坡斗、裝載斗、耙齒、破碎錐、麻花鉆、電磁吸盤、振搗器、推土板、沖擊鏟、集裝叉、高空作業(yè)架、鉸盤及拉鏟等，以滿足各種施工的需要。與此同時，發(fā)展專門用途的特種挖掘機，如低比壓、低噪聲、水下專用和水陸兩用挖掘機等。
2)迅速發(fā)展全液壓挖掘機，不斷改進和革新控制方式，使挖掘機由簡單的杠桿操縱發(fā)展到液壓操縱、氣壓操縱、液壓伺服操縱和電氣控制、無線電遙控、電子計算機綜合程序控制。在危險地區(qū)或水下作業(yè)采用無線電操縱，利用電子計算機控制接收器和激光導向相結合，實現挖掘機作業(yè)操縱的完全自動化。所有這一切，挖掘機的全液壓化為其奠定了基礎和創(chuàng)造了良好前提。
3)重視采用新技術、新工藝、新結構，加快標準化、系列化、通用化發(fā)展速度。例如，德國阿特拉斯公司生產的挖掘機裝有新型的發(fā)動機轉速調節(jié)裝置，使挖掘機按最適合其作業(yè)要求的速度來工作；美國林肯一貝爾特公司新C系列LS-5800型液壓挖掘機安裝了全自動控制液壓系統(tǒng)，可自動調節(jié)流量，避免了驅動功率的浪費。還安裝了CAPS(計算機輔助功率系統(tǒng))，提高挖掘機的作業(yè)功率，更好地發(fā)揮液壓系統(tǒng)的功能；日本住友公司生產的FJ系列五種新型號挖掘機配有與液壓回路連接的計算機輔助的功率控制系統(tǒng)，利用精控模式選擇系統(tǒng)，減少燃油、發(fā)動機功率和液壓功率的消耗，并延長了零部件的使用壽命；德國奧加凱(O&K)公司生產的挖掘機的油泵調節(jié)系統(tǒng)具有合流特性，使油泵具有最大的工作效率；日本神鋼公司在新型的904、905、907、909型液壓挖掘機上采用智能型控制系統(tǒng)，即使無經驗的駕駛員也能進行復雜的作業(yè)操作；德國利勃海爾公司開發(fā)了ECO(電子控制作業(yè))的操縱裝置，可根據作業(yè)要求調節(jié)挖掘機的作業(yè)性能，取得了高效率、低油耗的效果；美國卡特匹勒公司在新型B系統(tǒng)挖掘機上采用最新的3114T型柴油機以及扭矩載荷傳感壓力系統(tǒng)、功率方式選擇器等，進一步提高了挖掘機的作業(yè)效率和穩(wěn)定性。韓國大宇公司在DH280型挖掘機上采用了EPOS——電子功率優(yōu)化系統(tǒng)，根據發(fā)動機負荷的變化，自動調節(jié)液壓泵所吸收的功率，使發(fā)動機轉速始終保持在額定轉速附近，即發(fā)動機始終以全功率運轉，這樣既充分利用了發(fā)動機的功率、提高挖掘機的作業(yè)效率，又防止了發(fā)動機因過載而熄火。
4)更新設計理論，提高可靠性，延長使用壽命。美、英、日等國家推廣采用有限壽命設計理論，以替代傳統(tǒng)的無限壽命設計理論和方法，并將疲勞損傷累積理論、斷裂力學、有限元法、優(yōu)化設計、電子計算機控制的電液伺服疲勞試驗技術、疲勞強度分析方法等先進技術應用于液壓挖掘機的強度研究方面，促進了產品的優(yōu)質高效率和競爭力。美國提出了考核動強度的動態(tài)設計分析方法，并創(chuàng)立了預測產品失效和更新的理論。日本制定l了液壓挖掘機構件的強度評定程序，研制了可靠性信息處理系統(tǒng)。在上述基礎理論的指導下，借助于大量試驗，縮短了新產品的研究周期，加速了液壓挖掘機更新?lián)Q代的進程，并提高其可靠性和耐久性。例如，液壓挖掘機的運轉率達到85％～95％，使用壽命超過1萬小時。
1)加強對駕駛員的勞動保護，改善駕駛員的勞動條件。液壓挖掘機采用帶有墜物保護結構和傾翻保護結構的駕駛室，安裝可調節(jié)的彈性座椅，用隔音措施降低噪聲干擾。
2)進一步改進液壓系統(tǒng)。中、小型液壓挖掘機的液壓系統(tǒng)有向變量系統(tǒng)轉變的明顯趨勢。因為變量系統(tǒng)在油泵工作過程中，壓力減小時用增大流量來補償，使液壓泵功率保持恒定，亦即裝有變量泵的液壓挖掘機可經常性地充分利用油泵的最大功率。當外阻力增大時則減少流量(降低速度)，使挖掘力成倍增加；采用三回路液壓系統(tǒng)。產生三個互不影響的獨立工作運動。實現與回轉機構的功率匹配。將第三泵在其他工作運動上接通，成為開式回路第二個獨立的快速運動。此外，液壓技術在挖掘機上普遍使用，為電子技術、自動控制技術在挖掘機的應用與推廣創(chuàng)造了條件。
3)迅速拓展電子化、自動化技術在挖掘機上的應用。20世紀70年代，為了節(jié)省能源消耗和減少對環(huán)境污染，使挖掘機的操作輕便和安全作業(yè)，降低挖掘機噪音，改善駕駛員工作條件，逐步在挖掘上應用電子和自動控制技術。隨著對挖掘機的工作效率、節(jié)能環(huán)保、操作輕便、安全舒適、可靠耐用等方面性能要求的提高，促使了機電液一體化在挖掘機上的應用，并使其各種性能有了質的飛躍。20世紀80年代，以微電子技術為核心的高新技術，特別是微機、微處理器、傳感器和檢測儀表在挖掘機上的應用，推動了電子控制技術在挖掘機上應用和推廣，并已成為挖掘機現代化的重要標志，亦即目前先進的挖掘上設有發(fā)動機自動怠速及油門控制系統(tǒng)、功率優(yōu)化系統(tǒng)、工作模式控制系統(tǒng)、監(jiān)控系統(tǒng)等電控系統(tǒng)。
4)更注重環(huán)境保護，CAT、小松等廠家紛紛推出滿足三次排放要求的挖掘機。
八、全液壓全回轉挖掘機
現今的挖掘機占絕大部分的是全液壓全回轉挖掘機。
全液壓回轉挖掘機液壓挖掘機主要由發(fā)動機、液壓系統(tǒng)、工作裝置、行走裝置和電氣控制等部分組成。液壓系統(tǒng)由液壓泵、控制閥、液壓缸、液壓馬達、管路、油箱等組成。電氣控制系統(tǒng)包括監(jiān)控盤、發(fā)動機控制系統(tǒng)、泵控制系統(tǒng)、各類傳感器、電磁閥等。
液壓挖掘機一般由工作裝置、回轉裝置和行走裝置三大部分組成。據其構造和用途可以區(qū)分為：履帶式、輪胎式、步履式、全液壓、半液壓、全回轉、非全回轉、通用型、專用型、鉸接式、伸縮臂式等多種類型。
工作裝置是直接完成挖掘任務的裝置。它由動臂、斗桿、鏟斗等三部分鉸接而成。動臂起落、斗桿伸縮和鏟斗轉動都用往復式雙作用液壓缸控制。為了適應各種不同施工作業(yè)的需要，液壓挖掘機可以配裝多種工作裝置，如挖掘、起重、裝載、平整、夾鉗、推土、沖擊錘等多種作業(yè)機具。
回轉與行走裝置是液壓挖掘機的機體，轉臺上部設有動力裝置和傳動系統(tǒng)。發(fā)動機是液壓挖掘機的動力源，大多采用柴油要在方便的場地， 也可改用電動機。
液壓傳動系統(tǒng)通過液壓泵將發(fā)動機的動力傳遞給液壓馬達、液壓缸等執(zhí)行元件，推動工作裝置動作，從而完成各種作業(yè)。
