挖掘机基本介绍

第五章挖掘机
挖掘机是用来开挖和装载土石方、矿石和其它材料的机械，广泛用于建筑、道路、水电和矿山采掘。

按传动形式，挖掘机有电力传动的电铲，机械传动的柴油铲和液压传动的液压铲。

现在使用的绝大部分为液压铲。

挖掘机是一种多功能作业机械，其工作装置有正铲、反铲、抓铲、拉铲、打桩机、破碎锤、潜孔钻、旋挖机、剪切机等。

沃尔沃EX290、EX210、现代R300、R210、利勃海尔R944等均为用于建筑施工的单斗反铲液压挖掘机。

用于矿山采掘作业的一般为重达92吨的利勃海尔R974型5.6m3正铲液压挖掘机。

CA TERPILLAR 5230B
当前卡特彼勒最大的挖掘机，发动机是CAT的3516BEUI柴油机。

主要技术参数：
整机质量：327t
最大功率：1156kW(1573马力)
铲斗容量：27.5m3
KOMATSU PC8000
PC8000是小松挖掘机的顶级型号，有柴油机驱动和电驱动两种形式，使用两台KOMATSUSDA16V160(16缸涡轮增压)柴油机或6600V高压电(电动机功率2900kW)作为动力，油箱容量14000L。

主要技术参数(柴油机版)：
整机质量：724t
最大功率：3000kW(4082马力)
铲斗容量：38m3
第一节挖掘机的概述
一、用途
挖掘机是一种重要的工程机械产品，它广泛适用于矿山、冶金、筑路、水利工程、市政建设等工程，随着我国加大对基础设施的投入和西北大开发战略的实施，它必将发挥越来越重要的作用。

二、分类
（1）按工作装置可分为正铲挖掘机、反铲挖掘机、拉铲挖掘机。

抓斗挖掘机、斗轮式挖掘机和挖沟机。

（2）按整机重量分类可分为：微型：t<6吨；小型：6 ≤10吨；中型：10≤t<40吨；大型：40≤t<100吨；超大型t≥100吨。

（3）按作业周期可分为周期作业式和连续作业式两类。

（4）按用途可分为建筑型、采矿型和剥离型等。

（5）按动力装置可分为电驱动、内燃机驱动和复合驱动等。

（6）按传动方式可分为机械传动式、液压传动式和混合传动式。

（7）按铲斗容量可分为小型0.75m3以下；中型0.75--4m3；大型4m3以上。

（8）按行走方式可分为履带式、轮胎式、汽车式、步行式、轨道式、拖式等。

其中履带式与轮胎式采用广泛。

步行式主要用于剥离型挖掘机。

此外还有浮式（船舶式）挖掘机，专用于水下采掘或港口疏浚（单斗或多斗）。

目前以全液压履带式应用最广，因其附着力大、接地比压小（软
土或沼泽地可用加宽和加长履带的低比压挖掘机）、作业时不用支腿，越野性能和爬坡性能良好，行驶速度低，档位数小，操作简单。

本章节主要就是介绍全液压履带式挖掘机。

所谓全液压履带式挖掘机是指其行走、工作装置、转台回转均采用液压传动方式。

三、组成
1、发动机（略）
2、液压系统（略）
3、转台
转台是挖掘机三大结构件，它用来安装发动机、液压系统元件、动臂、司机室、操作系统、回转驱动马达等部件。

转台的主要受力部分为纵向布置得两根箱形断面梁，它与回转滚盘的联接部分则采用铸焊组合式结构。

4、行走架
行走架由底架（支承座、回转齿圈）、横梁和履带架组成，是转台以上部分的动静载荷的承力部件，经底架、横梁传给履带架。

5、行走装置
履带行走装置是整个挖掘机的支座，它由履带、驱动轮、引导轮、托链轮、支重轮及行走减速机构组成（俗称四轮一带）
6、工作装置
反铲式挖掘机具有作业效率高，在切土工作时功率消耗最小，借工作装置的位能帮助作功，视野好等优点，所以被广泛使用。

主要由
动臂、斗柄、铲斗、转斗油缸、动臂油缸等组成。

整个工作装置铰接在车架上。

铲斗通过连杆和摇臂与转斗油缸铰接，用以装卸物料。

动臂与车架、动臂油缸铰接，用以升降铲斗。

铲斗的翻转和动臂的升降采用液压操纵。

有些挖掘机还装有推土装置，除了可用它完成小量推土平整工作外，在主工作装置作业时，还可以放下推土板，以提高挖掘机的作业稳定性。

第二节挖掘机安全驾驶操作规程
一、检查车辆：按规定项目、标准检查挖掘机各部技术状况处于完好状态（参照装载机的检查要求进行）。

二、详细了解施工任务和现场情况。

检查挖掘机停机处土壤的坚实性和稳定性，轮胎式挖掘机应加支撑，以保持其平稳、可靠。

检查路堑和沟槽边坡的稳定情况，防止挖掘机倾覆。

三、严禁区任何人员在挖掘机作业区内滞留。

禁止无关人员进入驾驶室。

四、起步
1．起步时应先观察四周，先鸣笛，后起步，以防伤人。

2．挖掘机移动时；应注意前后环境状况，以防碰到电线或其它设施。

五、行驶
1．下坡行驶时，严禁发动机熄火滑行和空档滑行。

2．不得在斜坡路面上横向行驶。

3．严禁在铲斗内载人、载物行驶。

4．通过泥泞、冰雪、松软路面以及坡度较大的道路时，应使前、后桥同时驱动。

六、其它注意事项
挖掘机作业现场应有自卸车进出的道路。

七、进入作业现场
1．停机处的地面应平整、坚实可靠。

2．铲斗回转半径范围内不应有其它设施妨碍铲斗作业。

3．严禁铲斗回转半径范围内有人员停留。

4．应尽量避免在高压输电线路下面作业。

无法避免在高压输电线路下面作业时，铲斗与电线间的安全距离应符合有关规定。

5．若需挖掘机边移动边挖掘时，应选择无碍安全的挖掘路线，否则须采取安全措施后方可进行作业。

八、作业
1、大臂和铲斗运动范围内无障碍物和其他人员，鸣笛示警后方可作业。

2、在开挖前应该检查公用地下设施(管道，电缆等)的位置。

不允许挖掘机在还需要保留的地下设施附近作业。

3、挖出的沟土不应抛到沟边，应随挖随将土运走。

4、如有两台挖掘机同时作业时，互相应保持一定的安全距离，防止臂架相互碰撞。

5、在斜坡上作业时，要用铰盘钢丝绳将挖掘机拖住。

6、铲斗落地和升起操作不得过猛；平台的起动、回转、停止等操作应缓慢平稳；卸料时，铲斗不得经越或停留在运输车辆驾驶室的上方，铲斗不得与车辆的任何部位接触。

7、挖掘机在挖比较深的基槽、地沟时，机身窝边口应不少于3m，并用坚木垫实机身，方可进行作业。

8、正铲作业时，作业面应不超过本机性能规定的最大开挖高度和深度。

在拉铲或反铲作业时，挖掘机履带或轮胎与作业面边缘距离不得小于1.5m。

9、挖掘机在平地上作业，应用制动器将履带(或轮胎)刹住、楔牢。

10、挖掘机适用于在粘土、沙砾土、泥炭岩等土壤的铲挖作业。

对爆破掘松后的重岩石内铲挖作业时，只允许用正铲，岩石料径应小于斗口宽的1/2。

禁止用挖掘机的任何部位去破碎石块、冻土等。

11、取土、卸土不得有障碍物，在挖掘时任何人不得在铲斗作业回转半径范围内停留。

装车作业时，应待运输车辆停稳后进行，铲斗应尽量放低，并不得砸撞车辆，严禁车箱内有人，严禁铲斗从汽车驾驶室顶上越过。

卸土时铲斗应尽量放低，但不得撞击汽车任何部位。

12、行走时臂杆应与履带平行，并制动回转机构，铲斗离地面宜为1m。

行走坡度不得超过机械允许最大坡度，下坡用慢速行驶，严禁空挡滑行。

转弯不应过急，通过松软地时应进行铺垫加固。

13、挖掘机回转制动时，应使用回转制动器，不得用转向离合器反转制动。

满载时，禁止急剧回转猛刹车，作业时铲斗起落不得过猛。

下落时不得冲击车架或履带及其他机件，不得放松提升钢丝绳。

14、作业时，必须待机身停稳后再挖土，铲斗未离开作业面时，不得作回转行走等动作，机身回转或铲斗承载时不得起落吊臂。

15、在崖边进行挖掘作业时，作业面不得留有伞沿及松动的大块石，发现有坍塌危险时应立即处理或将挖掘机撤离至安全地带。

16、驾驶司机离开操作位置，不论时间长短，必须将铲斗落地并关闭发动机。

17、不得用铲斗吊运物料。

18、发现运转异常时应立即停机，排除故障后方可继续作业。

19、拉铲作业时，铲斗满载后不得继续吃土，不得超载。

拉铲作沟渠、河道等项作业时，应根据沟渠、河道的深度、坡度及土质确定距坡沿的安全距离，一般不得小于2m，反铲作业时，必须待大臂停稳后再吃土，收斗，伸头不得过猛、过大。

20、动臂下降中途如突然制动，其惯性造成的冲击力将损坏挖掘装置，并能破坏机械的稳定性而造成倾翻事故。

作业时，操纵手柄应平稳，不得急剧移动；动臂下降时不得中途制动。

挖掘时不得使用高速档。

回转应平稳，不得撞击并用于砸实沟槽的侧面。

移位时，应将挖掘装置处于中间运输状态，提起提升臂后方可进行。

21、平整作业场地时，不得用铲斗进行横扫或用铲斗地面进行夯实。

22、挖掘岩石时，应先进行爆破。

挖掘冻土时，应采用破冰锤或爆破法，使冻土层破碎。

23、挖掘机正铲作业时，除松散土壤外，其最大开挖高度和深度，不应超过机械本身性能规定。

在拉铲或反铲作业时，履带距工作面边缘距离应大于1。

0m，轮胎距工作面边缘距离应大于1。

5m。

24、轮胎式挖掘机在斜坡上移动时铲斗应向高坡一边。

25、使用挖掘机拆除构筑物时，操作人员应分析构筑物倒榻方向，在挖掘机驾驶室与被拆除构筑物之间留有构筑物倒塌的空间。

26、作业结束后，应将挖掘机开到安全地带，落下铲斗制动好回转机构，操纵杆放在空档位置。

27、作业后应将机械擦拭干净，冬季必须将机体和水箱内放尽(防冻液除外)，关闭门窗加锁后方可离开。

28、挖掘机作业时禁止任何人上、下挖掘机和传递物品，不准边作业边保养、维修；不要随意调整发动机（调速器）以及液压系统、电控系统；要注意选择和创造合理的作业面，严禁掏洞挖掘。

29、挖掘机卸料时应待自卸车停稳后进行；卸料时在不碰撞自卸车任何部位的情况下，应尽量降低铲斗高度；禁止铲斗从自卸车驾驶室上方越过。

30、禁止利用铲斗击碎坚固物体；如遇到较大石块或坚硬物体时，应先清除后继续作业；禁止挖掘已经爆破的5级以上的岩石。

31、禁止将挖掘机布置在上、下两个挖掘段内同时作业；挖掘机在工作面内移动时应先平整地面，并清除通道内的障碍物。

32、禁止用铲斗油缸全伸出方法顶起挖掘机。

铲斗没有离开地面时挖掘机不能作横行行驶或回转运动。

33、禁止用挖掘机动臂横向拖拉他物；液压挖掘机不能用冲击方法进行挖掘。

34、挖掘机在作回转运动时，不能对回转手柄作相反方向的操作。

35、在挖掘机作业、运行过程中，应经常检查液压油温度是否正常。

36、挖掘机运行中遇电线、交叉道、桥涵时，了解情况后再通过，必要时设专人指挥；挖掘机与高压电线的距离不得少于5m；应尽可能避免倒退行走。

37、挖掘机在坡道上作业时，不能沿坡道横向挖掘，如必须挖掘时，应用推土机推平或采取安全措施。

38、挖掘机作业中，若液压油温度达到80℃，应停止挖掘5～10分钟，并让发动机带动液压油泵空转，待油温下降后方可继续工作。

第三节挖掘机的使用技巧
挖掘机的使用技巧对挖掘机实行定期维护保养的目的是，减少机器的故障，延长机器使用寿命；缩短机器的停机时间；提高工作效率，降低作业成本。

一、挖掘作业
大多数液压挖掘机都采用双手柄，以便于各种复合动作。

液压挖掘机的作业循环主要分为：挖掘→回转→卸土→返回四个步骤。

在每一个步骤中都有可能有复合动作，即铲斗转动和斗杆收放，动臂升降和转台回转。

（一）．反铲挖掘作业法
（1）铲斗挖掘；基本方法是动臂斗杆液压缸置于一定的位置不动，
只操作铲斗油缸挖掘手柄，使铲斗转动切削土壤。

（2）斗杆挖掘：动臂和铲斗油缸置于一定位置，然后操作斗杆油缸控制手柄，使斗杆连同铲斗一同转动切削土壤。

采用斗杆挖掘时，为了使挖掘阻力更小，更利于斗尖插入土层中，应使铲斗转至斗底线与斗尖推动轨迹圆成切线的位置．才不会产生铲斗切削角度过大或斗底挤压士的现象。

（3）复台挖掘：铲斗油缸与斗杆油缸的配合动作进行挖掘。

有采取两组液压缸顺序动作的挖掘方式，也有同时动作的挖掘方式。

反铲工作面有正挖掘工作面和侧挖掘工作面两种，还可以挖掘垂直基坑和修整边坡。

挖掘作业时为保证挖掘作业的合理性和科学性．应注意以下几点：
（1）根据机型的作业条件设计工作区域范围。

（2）停机位置应保证每次挖掘满斗率高，铲斗行程又不大，并尽可能减少移机次数。

（3）合理确定运输车辆的停置点，它将决定每一挖掘循环的回转角，直接影响工作周期和生产率。

（4）合理安排工作的推移路线或掌子面的开挖顸序。

要充分利用工作面的宽度和高度，合理确定铲斗取土顺序及调集土壤的可能性。

（5）铲斗一般要从掌子面的根都开始挖掘，并尽量用铲斗挖掘，一定要通过铲斗转动来调整切削角和装满斗。

在挖掘过程中要求装满斗的时间要短．因此，必须落斗合理，增加切削厚度和提高挖掘的速度。

增加切削厚度对挖掘阻力的影响不大；但提高挖掘速度会大大增加挖掘阻力。

（二）．回转作业
回转过程是在铲斗装满后工作装置从掌子面旋转到卸土地点的过程。

这一过程要求铲斗底部一经离开掌子面，便提升动臂（或同时调整斗杆油缸）与调整铲斗转角，以适应所要求的卸上高度。

当铲斗回转接近装土车辆时，松开回转手柄，然后便用回转制动器慢慢地制动住转台，并同时卸土。

应当注意铲斗回转到装土车辆上空时，回转速度要慢（一般是惯性滑动），制动不能过猛，避免斗中石块抛洒出来砸在车辆上造成事故。

（三）．卸土
当工作装置基本停稳后，翻转铲斗卸土。

卸土操作时，要求铲斗中的土石卸下时的土堆中心对准车辆车斗中部。

要特别注意掌握铲斗的
卸土高度，切不可高抛高卸，以防碰坏车辆。

（四）．返回
卸土完毕后，工作装置应立刻返同掌子面。

返回过程中，铲斗翻转，然后一边回转一边下降动臂（有时还要调整斗杆油缸），当铲斗对准第二次取土点时，应尽快调整好切削角，使铲斗切入土中，丌始重复挖掘动作。

返回过程全部采用复合动作，动作要协调，快而准确。

二、基本作业方法
基本作业分断续操纵和连贯操作两种方法。

挖掘机是循环性作业的机械，每个作业循环由挖土、升大臂、旋转、卸土、回转和降大臂6个动作组成。

所谓断续操作，是将上述6个动作分开去做，即做完一个动作后再做下一个动作。

连贯操作是在挖土过程中，使挖斗、斗杆、大臂和回转操纵杆的动作能密切协调地配合起来，在尽量短的时间内，完成一个作业循环，以提高挖掘机作业效率。

连贯操作的方法及配合要领如下。

（一）挖土（挖斗与大臂、斗杆操纵杆的配合）
挖土时，首先应当降下大臂压住挖斗，使挖斗不因土壤的反作用力升起，此时大臂先导阀操纵杆必须在中立位置。

挖斗开始挖土后，大臂的压力使挖斗深入土中，由于土壤的阻力会使挖斗挖土的速度减慢并有停止的趋势，这时需立即稍升大臂（不放松挖斗操纵杆）。

当挖斗挖掘速度稍提高后，立即放松大臂操纵杆，使大臂不再上升。

如果土壤较软或挖斗切削土层太薄而不能挖满土时，应及时稍降大臂，
增大挖掘深度。

如此反复，使挖斗不停地旋转挖掘，在尽量短的时间内装满土壤。

上述动作配合的关键是大臂的升降时机必须及时准确，要不早不晚、不高不低。

挖掘距挖掘机较近的土壤时，首先要收回斗杆；降低大臂，往挖斗插入土中，此时，要注视挖斗旋转的速度，及时收、伸斗杆；当挖斗旋转速度过快时，挖斗挖掘的土太少，要稍收斗杆；旋转速度过慢时，挖斗挖掘的土壤过多，要及时前伸斗杆，以保证挖斗不停地挖掘土壤。

上述动作配合的关键是斗杆的运用要及时准确。

（二）施转（大臂与回转操纵杆的配合）
大臂与转盘回转操纵杆的配合是在转盘旋转中进行的。

即在挖斗挖土结束后，立即升大臂，待挖斗离开地面时，要立即使转盘旋转，使大臂在旋转中继续升高到需要的高度。

这时，操作手的注意力要观察挖斗的离地高度和挖斗前方有无障碍物，如果目测挖斗高度不能越过障碍物时，要降低旋转速度或停止转动，使大臂进一步升高后继续旋转。

（三）卸土（回转与挖斗操纵杆的配合）
回转与挖斗操纵杆的配合也是在转盘旋转过程中进行的。

这时，操作人员要注视挖斗的位置，待挖斗进入卸土区，立即操纵挖斗操纵杆使之卸土；当挖斗卸土约1／2时，开始操纵回转先导阀操纵杆，使转盘回转，可使挖斗在回转中继续卸土，直到卸完为止。

在这一过
程中，操作人员注意力要放在挖斗卸土上，如果在卸土区内挖斗不能卸完土，要暂停旋转，使挖斗卸完土后再继续旋转。

如果挖斗已接触堆土，但斗内的土还未全部卸完，此时应升一下大臂后再卸土，也可边升大臂边卸土。

（四）回转（回转与大臂操纵杆的配合）
在挖斗内的土完全卸出向挖土区回转的过程中，应迅速使大臂下降，待挖斗将要对正挖土区时，开始缓推旋转操纵杆，使挖斗平稳地停在挖土位置，并立即下降大臂，使挖斗无冲击地插入土壤中，开始下一循环的挖土作业。

挖掘机在循环作业过程中，两个先导阀操作杆是密切配合、协调工作的，在某一时间内，两个操纵杆同时工作，从而能使挖掘机工作装置不停地工作，达到了节省时间、减少油料消耗、提高生产率的目的。

三、挖掘机的装车作业
（一）工作任务分析
在工程施工现场，当运输物料的距离较远时（超过200米时），经常采用挖掘机与自卸汽车配合作业的方式来完成：即由挖掘机为自卸汽车装料，自卸汽车将物料运送至目的地卸料，然后再返回装料点装料，如此循环，直至完成装料、运料工作任务。

一般情况下，一台挖掘机可与多辆自卸车配合作业，自卸车的数量除了与挖掘机、自卸车性能有关外，还与运料距离、道路状况、驾驶员的操作技术等因素有关。

（二）、问题的提出
在工程施工现场，通过对挖掘机与自卸车配合作业的工作过程进分析：当挖掘机铲斗容积与自卸车货厢容积之比符合要求（约为1：3～5），自卸车数量、运距与道路条件一定时，挖
掘机工作生产率在很大程度上与其作业方式有关。

如何才能在较短的时间里为自卸汽车装满料？
（三）、分析问题
在生产现场，经常采用反铲装载作业法和回转装载作业法两种作业方式来为自卸车完成装料任务。

1、反铲装载作业法
（1）、概念：挖掘机从高于自卸车的地基上进行装车，即是反铲装载法。

（2）、工序；挖掘机装车作业分四道工序，即挖掘→大臂提升回转→卸土→降下大臂回转
（3）、特点：反铲装载法效率好，视野好，易装载。

（4）、挖土和装车方法：
1）土壤在挖掘时，把平台分成两层，铲斗角成60°，进行挖进；
2）先挖上侧，然后挖下侧，交替挖掘，此时挖掘阻力较小；
3）装满铲斗后，回转，使铲斗高度高于车厢，进行待机。

4）自卸车倒车时要注意铲斗的位置，到达装车位置后，挖掘机鸣喇叭示意停车。

2、回转装载作业法
（1）、概念：挖掘机和自卸车在同一水平的地基上装车方法，即是回转装载法。

（2）、工序：挖掘机装车作业分四道工序，即挖掘→大臂提升回转→卸上→降下大臂回转。

（3）、特点：这种方法的工作效率差，但时常受现场条件的限制，也经常采用。

挖掘：开始时，先从斗杆最大作用范围挖起。

（为了减少大臂提升回转时包括斗杆在内的三种复合操作。

）铲斗要取最佳挖掘角度，匀滑地作业。

挖掘机回转及自卸车停泊位置
1）挖掘、铲土后，大臂举升、回转进行待机；
2）自卸车一边注意铲斗位置一边倒车，倒至够到翻斗车最前部时，挖掘机按喇叭示意停车；
3）翻斗车车身与履带要成直角；
3、卸土及回转
1）铲斗通过车厢侧板的同时，进行铲斗卸料操作，向中间排出。

2）最后一次卸土时通过伸展斗杆与铲斗的复合操作，把车厢内堆土扒均匀。

3）然后回转并且大臂下降同时配合铲斗的铲土角操作，迅速复位至挖掘地方。

第四节挖掘机安全操作要求（实例）
一、挖掘机司机，应严格遵守“十不挖”的规定。

1、超负荷不挖；
2、工况不明不挖；
3、停机面垂直下方不挖；
4、斜坡上不挖；
5、超标准用途不挖；
6、埋入地下物件不明不挖；
7、指挥信号不明不挖；
8、工作区域没有隔离不挖；
9、安全装置失灵不挖；
10、光线阴暗无照明设备不挖。

二、挖掘机在工作前，应做好下列准备工作：
1、向施工人员了解施工条件和任务。

内容包括：填挖土的高度和深度、边坡及电线高度、地下电缆、各种管道、坑道、墓穴和各种障碍物的情况和位置。

挖掘机进入现场后，司机应遵守施工现场的有关安全规则。

2、挖掘机在多石土壤或冻土地带工作时，应先进行爆破再进行挖掘。

3、按照日常例行保养项目，对挖掘机进行检查、保养、调整、紧固。

4、检查燃料、润滑油、冷却水是否充足，不足时应予添加。

在
添加燃油时严禁吸烟及接近明火，以免引起火灾。

5、检查电线路绝缘和各开关触点是否良好。

6、检查液压系统各管路及操作阀、工作油缸、油泵等，是否有泄漏，动作是否异常。

7、检查钢丝绳及固定钢丝绳的卡子是否牢固可靠。

8、将主离合器操纵杆放在“空档”位置上，起动发动机。

检查各仪表、传动机构、工作装置、制动机构是否正常，确认无误后，方可开始工作。

9、发动机起动后，严禁有人站在铲斗内、臂杆上、履带和机棚上。

三、挖掘机在工作中，应注意下列安全事项：
1、挖掘机工作时，应停放在坚实、平坦的地面上。

轮胎式挖掘机应把支腿顶好。

2、挖掘机工作时应当处于水平位置，并将走行机构刹住。

若地面泥泞、松软和有沉陷危险时，应用枕木或木板、垫妥。

3、铲斗挖掘时每次吃土不宜过深，提斗不要过猛，以免损坏机械或造成倾覆事故。

铲斗下落时，注意不要冲击履带及车架。

4、配合挖掘机作业，进行清底、平地、修坡的人员，须在挖掘机回转半径以内工作。

若必须在挖掘机回转半径内工作时，挖掘机必须停回转，并将回转机构刹住后，方可进行工作。

同时，机上机下人员要彼此照顾，密切配合，确保安全。

5、挖掘机装载活动范围内，不得停留车辆和行人。

若往汽车上。