挖掘机概述

摘要：挖掘机械是工程机械的一种主要类型，是土石方开挖的主要机械设备，包括有各种类型与功能的挖掘机。

各种类型的挖掘机已广泛应用在工业与民用建筑、交通运输、水利电力工程，农田改造、矿山采掘以及现代化军事工程等的机械化施工中。

据统计，工程施工中约有60%以上的土石方量，系有挖掘机来完成。

挖掘机械在工程机械发展中占有很大比重和重要的地位，据统计约占工程机械总产值的25%~30%，是重点发展的机械品种至之一，尤其是中小型、通用的单斗挖掘机不仅用作土石方的挖掘机械，而且通过工作装置的更换，还可以用作起重、装载、抓取、打桩、钻孔等多种作业。

通用挖掘机占挖掘机总数的90%以上，他在工程施工中广泛应用，已成为不可缺少的重要机械设备。

我国挖掘机械近年来虽有很大发展，但从产品的种类、数量和技术性能以及制造质量上还不能满足现在发展的要求，迅速的提高挖掘机的设计、研究和生产的技术水平是当前挖掘机械行业所面临的迫切而艰巨的任务。

关键字：挖掘机、单斗挖掘机、多斗挖掘机、液压式挖掘机、机械式挖掘机、正铲、反铲、拉铲、抓铲英文关键字：boom(动臂)、drive gear（驱动轮）、arm cylinder seals（斗杆缸油封）、hydraulic excavator（液压挖掘机）、bucket excavator（多斗挖掘机）、wheel excavator（斗轮式挖掘机）、excavating machinery（挖掘机械)、diag hne (索斗挖掘机)、bucket（铲斗）、hydraulic cylinder（液压缸）、one-way throttle valve（单向节流阀） Reducer（减速器）、bearings（轴承）、bearing bracket（轴承支座）、coupling （联轴器）挖掘机械概述挖掘机械是用来进行土、石方机械的一种工程机械，按作用特点分为周期性作业式和连续性作业式两种，前者是单斗挖掘机，后者是多斗挖掘机。

我国工程机械类组划分中，挖掘机类组划分如下表：多斗挖掘机是用多个铲斗连续挖掘、运送和卸料的挖掘机械。

其特点是连续作业、生产率高、单位能耗较小、适于挖掘硬度较低、不含大石块的土壤。

多斗挖掘机分链斗式、轮斗式和斗轮式等基本工作原理为：在无端链或轮架周沿上,按一定间距安装铲斗,工作时铲斗随斗链的移动或轮架的回转，在挖掘面上自下而上进行挖土。

当铲斗升至顶部，土壤由于自重卸于连续运载的带式输送机上运出。

为使每个铲斗的运动轨迹不重复上一个铲斗的轨迹，作业时，机械需匀速运行或回转，使铲斗的运动轨迹为斗链或斗轮的运动和机械的运行或回转运动的合成。

按挖掘机的工作运行方向与铲斗装置平面平行或垂直，分为纵向挖掘和横向挖掘两种。

中小型链斗式和轮斗式挖掘机多为纵向挖掘，适于挖掘沟漕，故也称链斗式挖沟机或轮斗式挖沟机。

斗轮装于动臂前端，臂架铰接于转台上。

工作时与斗轮转动和转台回转或臂架变幅作复合运动进行挖掘的称斗轮式挖掘机。

中小型多斗挖掘机多采用双履带行走装置，大型挖掘机则采用多履带或轨道行走装置。

此外，还有采用步行式和浮式装置的，动力装置和传动系统包括发动机、机械或液压传动装置、操纵机构和附属设备等。

中小型多斗挖掘机多用内燃机驱动，大型机则多用电力驱动。

单斗挖掘机是挖掘机中最常见的一种。

同多斗挖掘机相对应，单斗挖掘机只有一个挖斗。

利用单个铲斗挖掘土壤或矿石的自行式挖掘机械。

由工作装置、转台和行走装置组成。

作业时，铲斗挖掘满斗后转向卸土点卸土，空斗反转挖掘进行周期作业。

广泛应用在房屋建筑施工、筑路工程、水电建设、农田改造和军事工程以及露天矿场、露天仓库和采料场中。

单斗挖掘机主要是一种土方机械。

在建筑工程中，单斗挖掘机可挖掘基坑、沟槽，清理和平整场地。

是建筑工程土方施工中很重要的机械设备。

在更换工作装置后还可以进行破碎、装卸、起重、打桩等作业任务。

单斗挖掘机根据其工作装置的不同，分为正铲、反铲、拉铲、抓铲4种正铲挖掘机的铲斗铰装于斗杆端部，由动臂支持，其挖掘动作由下向上，斗齿尖轨迹常呈弧线，适于开挖停机面以上的土壤。

具体工作过程如下：A．挖掘过程：先将铲斗下放到工作面底部，然后提升铲斗，同时使斗杆向前推压完成挖掘。

B．回转过程：先将铲斗向后退出工作面，然后回转，使动臂带着转到卸料位置，同时可适当调整铲斗的伸出度和高度适应卸料要求，以提高效率。

C．卸料过程：开启斗底卸料。

D．返回过程：回转挖掘机转台，使动臂带着空斗返回挖掘面，同时放下铲斗，斗底在惯性作用下自动关闭。

反铲挖掘机的铲斗也与斗杆铰接，其挖掘动作通常由上向下，斗齿轨迹呈圆弧线，适于开挖停机面以下的土壤。

具体工作过程：A．先将铲斗向前伸出，让动臂带着铲斗落在工作面上。

B．将铲斗向着挖掘机方向拉转，于是它就在动臂和铲斗等重力以及牵引索的拉力作用下完成挖掘。

C．将铲斗保持挖掘状态连同动臂一起提升到卸料处卸料。

由于单斗挖掘机是挖掘机械的一个主要机种，也是各类工程施工中普遍采用的主要机种，可以挖掘5级以下土层和爆破后的岩石。

因此，我们重点介绍单斗挖掘机。

单斗挖掘机的动力装置有柴油机驱动、电驱动（称电铲）、蒸汽机驱动和复合驱动等。

其传动有机械传动和液压传动等。

其行走装置有履带式、轮胎式、轨道式、步行式和浮式。

转台可作360°全回转或局部回转。

土木建筑施工中常用的为柴油机驱动、全回转、液压传动挖掘机。

趋向于大型化、微型化、多能化和专用化。

大型矿用挖掘机将继续增大斗容量以降低挖方单价。

结合城市和农村建设需要，则发展轻便灵活的微型机。

产量大的中小型机趋向于一机多能，发展多种工作装置，以便进行不同作业。

为解决特殊施工，还要发展低比压、低噪声、水下专用、水陆两用等特种专用挖掘机。

单斗挖掘机主要由发动机、液压系统、工作装置、行走装置和电气控制等部分组成。

液压系统由液压泵、控制阀、液压缸、液压马达、管路、油箱等组成。

电气控制系统包括监控盘、发动机控制系统、泵控制系统、各类传感器、电磁阀等。

根据其构造和用途可以区分为：履带式、轮胎式、步履式、全液压、半液压、全回转、非全回转、通用型、专用型、铰接式、伸缩臂式等多种类型。

工作装置是直接完成挖掘任务的装置。

它由动臂、斗杆、铲斗等三部分铰接而成。

动臂起落、斗杆伸缩和铲斗转动都用往复式双作用液压缸控制。

为了适应各种不同施工作业的需要，液压挖掘机可以配装多种工作装置，如挖掘、起重、装载、平整、夹钳、推土、冲击锤等多种作业机具。

回转与行走装置是液压挖掘机的机体，转台上部设有动力装置和传动系统。

发动机是液压挖掘机的动力源，大多采用柴油要在方便的场地，也可改用电动机。

单斗挖掘机按传动方式分为机械传动和液压传动两种。

机械传动单斗挖掘机利用齿轮、链条、钢索滑轮组等传动件传递动力的挖掘机。

常见的为正铲挖掘机，其动臂中间装有特种轴承（称鞍式轴承），摩擦阻力矩大。

整机行走由发动机通过链条和齿轮传动来完成。

轮胎式行走装置由于底盘结构和承载能力的限制，只适用于中小型挖掘机。

机械传动挖掘机的主要技术参数是铲斗容量，常据以计算机械生产率和估算运土车辆的车斗大小。

此种挖掘机由于重量大、机构性能不能很好地满足作业要求、操纵不轻便，故中小型机已基本上被液压传动挖掘机所取代。

液压传动单斗挖掘机利用油泵、液压缸、液压马达等元件传递动力的挖掘机。

油泵输出的压力油分别推动液压缸或马达工作，使机械各相应部分运转。

反铲作业时，动臂放下,作为支承，由斗杆液压缸或铲斗液压缸将铲斗放在停机面以下并使之作弧线运动，进行挖掘和装土,然后提起动臂,利用回转马达转向卸土点，翻转铲斗卸土。

整机行走采用左右液压马达驱动，马达正逆转配合，可以进、退或转弯。

轮胎行走也有由发动机经变速箱、主传动轴和差速器传动的，但机构复杂。

中小型机多采用双泵驱动，也有再添设一泵单独驱动回转机构的，可以节省功率。

液压传动挖掘机的主要技术参数是铲斗容量，也有以机重或发动机功率为主要参数的。

此种挖掘机结构紧凑、重量轻，常拥有品种较多的可换工作装置，以适应各种作业需要，操作轻便灵活，工作平稳可靠,故发展迅速,已成为挖掘机的主要品种作为液压挖掘机液压系统是重要的一部分，按照挖掘机工作装置和各个机构的传动要求，把各种液压元件用管路有机地连接起来的组合体，称为挖掘机的液压系统。

其功能是，以油液为工作介质，利用液压泵将发动机的机械能转变为液压能并进行传送，然后通过液压缸和液压马达等将液压能转返为机械能，实现挖掘机的各种动作。

下图为典型的液压系统举例：液压传动系统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，推动工作装置动作，从而完成各种作业。

挖掘机械发展前景：2000年国内挖掘机保证量为7.3万台；2004年挖掘机保有量达到21万台，对行业专业人才得需求将突破45万人。

而2009年挖掘机保有量将达到40万台，对行业专业人才的需求将突破80万人。

2010年《湖南省挖掘机销售行业数据分析表》显示，2010年全省销售各型号挖掘机共计6802台。

近年来，我国挖掘机的实际销售量屡屡打破人们事先对市场的预计，显然这种过高的增长率对市场的稳定、健康发展是不利的。

我国国土辽阔，经济建设的任务很重，挖掘机市场需求空间很大。

业内人士认为，按照我国的土地、人口、经济状况，挖掘机的年均增长率在15~20是一种比较正常的发展速度。

党的十六大报告中明确提出了要通过未来20年的建设，实现国民生产总值(GDP)翻两番，全面建设小康社会的目标。

从2002年到2020年设定的增长目标是GDP翻两番，也就是说年均GDP增长率不能低于7.2，这是必须要实现的目标。

GDP的增长在很大程度上要依靠基础设施投资来拉动，而基础设施投资的逐年增长意味着工程机械特别是液压挖掘机需求量会逐年上升。

可以说，这会给未来20年挖掘机行业的稳定发展提供一个良好的宏观经济环境。

参考文献1 张青、宋世军、张瑞军. 工程机械概论. 北京：化学工业出版社，20102 杨红旗. 工程机械. 2002,33(7);3.3 张洪、贾志徇. 工程机械概论. 北京：冶金工业出版社，2006。