文 献 综 述

引言

挖掘机，又称挖掘机械（excavating machinery)，又称挖土机，是用铲斗挖掘高于或低于承机面的物料，并装入运输车辆或卸至堆料场的土方机械。挖掘机挖掘的物料主要是土壤、煤、泥沙以及经过预松后的土壤和岩石。挖掘机广泛应用于水利工程、交通运输、电力工程和矿山采掘等机械施工中，它在减轻繁重的体力劳动，保证工程质量，加快建设速度以及提高劳动生产率方面起着十分重要的作用。从近几年工程机械的发展来看，挖掘机的发展相对较快，挖掘机已经成为工程建设中最主要的工程机械之一。

一、挖掘机的组成及工作原理

图1为液压反铲挖掘机结构示意图，它由回转装置、工作装置和运行装置组成。其工作装置的结构组成是：下动臂3和上动臂5铰接，用辅助油缸11来控制两者之间的夹角。依靠下动臂油缸4，使得动臂绕其下支点12进行升降运动。依靠斗柄油缸6，可使斗柄8绕其与动臂上的铰接点摆动。同样，借助转斗油缸7，可使铲斗绕着它与斗柄的铰接点转动。操纵控制阀，就可使各构件在油缸的作用下，产生所需的各种运动状态和运动轨迹。^[1-5]

图1 液压反铲挖掘机结构示意图

1-履带装置；2-上部平台；3-下动臂；4-下动臂油缸；5-上动臂；6-斗柄油缸；7-转斗油缸；8-斗柄；9-连杆；10-反铲斗；11-辅助油缸；12-下支点

反铲挖掘机的工作原理如图2.工作开始时，机器转向挖掘工作面，同时，动臂油缸的连杆腔进油，动臂下降，铲斗落至工作面（见图中位置Ⅲ）。然后，铲斗油缸和斗柄油缸顺序工作，两油缸的活塞腔进油，活塞的连杆外伸，进行挖掘和转载（如从位置Ⅲ到Ⅰ）。铲斗装满后（在位置Ⅱ）这两个油缸关闭，动臂油缸关闭后，动臂油缸就反向进油，使动臂提升，随之反向接通回转马达，铲斗就转至卸载地点。卸载完毕后，回转油马达正向接通，上部平台回转，工作装置转回挖掘位置，开始第二个工作循环。

图2液压反铲装置工作示意图

A-标准挖掘高度工作半径；B-最大挖掘半径；C-最大挖掘高度工作半径；D-标准最大挖掘高度；E-最大挖掘高度；F-最大挖掘深度

二、挖掘机的发展及应用

挖掘机经历了由蒸汽驱动斗回转挖掘机到电力驱动和内燃机驱动回转挖掘机、应用机电液一体化技术的全自动液压挖掘机的逐步发展过程。

a.国外挖掘机技术发展^[6-9]

工业发达国家的挖掘机生产较早，法国、德国、美国、俄罗斯、日本是斗容量3．5~40m3 单斗液压挖掘机的主要生产国，从20 世纪80 年代开始生产特大型挖掘机。例如，美国马利昂公司生产的斗容量50~150m3 剥离用挖掘机，斗容量132m3 的步行式拉铲挖掘机；B-E（布比赛路斯一伊利）公司生产的斗容量168．2m3 的步行式拉铲挖掘机，斗容量107m3 的剥离用挖掘机等，是世界上目前最大的挖掘机。

国外单斗液压挖掘机的发展特点和技术现状可概括为一下几点：第一、开发多品种、多功能、高质量及高效率的挖掘机。液压挖掘机的品种多达600种以上，整机质量从不足1t到1000t级，可换工作装置多达数十种，还开发了各种特殊场合使用的挖掘机。第二，迅速发展全液压挖掘机，不断改进和革新控制方式，使挖掘机由简单的杠杆操纵发展到液压操纵、气压操纵、液压操纵和电气控制、无线电遥控、电子计算机综合程序控制。第三，重视采用新技术、新工艺、新结构，加快标准化、系列化、通用化发展速度。第四，更新设计理论，提高可靠性，延长使用寿命。第五，加强对驾驶员的劳动保护，改善驾驶员的劳动条件，如液压挖掘机驾驶室振动及减振研究^[10-11]。第六，进一步改进液压系统。第七，迅速拓展电子化、自动化技术在挖掘机上的应用。

b.国内挖掘机技术发展^[12-13]

我国在1954年在抚顺挖掘机厂通过仿制前苏联的挖掘机生产了第一台斗容量1m3的单斗机械挖掘机。

从改革开放以后，国产液压挖掘机行业步入一个迅速发展的阶段，出现了一批有较强实力的企业，像广西柳工机械股份有限公司、中国一拖集团有限公司、黄河工程机械厂、广西玉柴股份有限公司、徐工以及三一重工等。

目前，我国液压挖掘机的研发与发展应致力解决以下几个根本问题：(1)产品质量有了明显提升：首先，产品的整机外观与造型上看有了显著提升。其次，在液压挖掘机的内在制造本质上 也有了长足的进步。再次，就是制造细节也有了不凡的表现 从焊接焊缝、各种间隙、各式锁扣到管路线路布置等与合资品牌也不相上下。(2)产品系列化逐步完善：国内主要的生产制造企业均从小到大进行全系列产品推出，小到不足1吨的小迷你机型，大到125吨的矿山型机型，不仅有系列的履带式液压挖掘机，而且有了轮式液压挖掘机^[14-16]，蜘蛛式的全液压挖掘机。(3)设计理念不断创新细化，新的设计理念在不断深入，混合动力^[17-23],节能和减排的问题,自动控制技术，GPS技术等更加人性化的先进技术将在以后的几年内逐步发力。(4)关键零部件正在突破这次展会还有一点就是液压挖掘机的关键零部件 如液压主泵、主阀和马达 。(5)节能环保是主题，是今后液压挖掘机的一个发展方向.

三、设计要点

挖掘机的工作装置主要由动臂、动臂油缸、斗杆、斗杆油缸、铲斗、铲斗油缸、摆动杆和连杆等组成。工作装置液压系统的功能就是控制动臂油缸,斗杆油缸和铲斗油缸的各自动作或复合动作,从而获得理想的挖掘动力和挖掘轨迹。挖掘机工作时一个完整的挖掘过程主要包括挖掘#8212;#8212;满斗举升#8212;#8212;卸载#8212;#8212;空斗返回^[24]。挖掘机的挖掘工况及工作环境复杂多样，因此挖掘机对液压系统提出了很高的设计要求。根据液压挖掘机的工作特点，其液压系统的设计需要满足以下要求 ，（1）动力性要求，就是在保证发动机不过载的前提下，充分地利用发动机的功率。（2）操纵性要求a调速性要求,对各执行元件的调速操纵稳定可靠;b复合操纵性要求,实现多执行元件的复合动作。（3）节能性要求，挖掘机工作时间长，能耗大，就要降低各个执行元件和管路的能耗。（4）安全性要求，液压系统要求有良好的过载保护措施，防止油泵过载和因外负载冲击对各个液压作用元件的损伤，防止动臂因自重而快带下降。（5）其它性能要求，各功能部件要求有很高的工作可靠性和耐久性;由于挖掘机在城市建设施工中应用越来越多，因此要不断提高挖掘机的作业性能， 降低振动和噪声，重视其作业中的环保性^[25]。

四、结束语

总而言之，液压挖掘机在各个建设领域中都有着重要的应用，在液压挖掘机工作中，复杂的工作条件又对液压系统提出了较高的要求，由此可见，挖掘机工作装置液压系统的合理设计是至关重要的。

五、参考文献

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文 献 综 述

引言

挖掘机，又称挖掘机械（excavating machinery)，又称挖土机，是用铲斗挖掘高于或低于承机面的物料，并装入运输车辆或卸至堆料场的土方机械。挖掘机挖掘的物料主要是土壤、煤、泥沙以及经过预松后的土壤和岩石。挖掘机广泛应用于水利工程、交通运输、电力工程和矿山采掘等机械施工中，它在减轻繁重的体力劳动，保证工程质量，加快建设速度以及提高劳动生产率方面起着十分重要的作用。从近几年工程机械的发展来看，挖掘机的发展相对较快，挖掘机已经成为工程建设中最主要的工程机械之一。

一、挖掘机的组成及工作原理