挖掘機(jī)定義

定義　　挖掘機(jī)，又稱挖掘機(jī)械（excavating machinery)，是用鏟斗挖掘高于或低于承機(jī)面的物料，并裝入運(yùn)輸車輛或卸至堆料場的土方機(jī)械。挖掘的物料主要是土壤、煤、泥沙以及經(jīng)過預(yù)松后的土壤和巖石。從近幾年工程機(jī)械的發(fā)展來看，挖掘機(jī)的發(fā)展相對較快，而挖掘機(jī)作為工程建設(shè)中最主要的工程機(jī)械機(jī)型之一，其正確的選型也就顯得更為重要。 
挖掘機(jī)設(shè)計外包服務(wù)　　挖掘機(jī)設(shè)計外包服務(wù)：是指企業(yè)客戶聘請專業(yè)的挖掘機(jī)設(shè)計服務(wù)商，為企業(yè)客戶提供全方位的CMD技術(shù)服務(wù)，來增強(qiáng)企業(yè)技術(shù)優(yōu)勢、降低開發(fā)成本的行為。 分類　　開發(fā)性設(shè)計 ：應(yīng)用成熟設(shè)計經(jīng)驗或具有可行的新技術(shù)，設(shè)計新型挖掘機(jī)，主要包括功能設(shè)計和機(jī)構(gòu)設(shè)計。 
　　升級性設(shè)計：根據(jù)使用經(jīng)驗和技術(shù)發(fā)展對已有的挖掘機(jī)設(shè)計更新升級，以提高性能、降低制造成本或減少運(yùn)行費(fèi)用。 
　　衍生性設(shè)計：為適應(yīng)新的需要對已有的挖掘機(jī)作部分的修改或增刪，從而發(fā)展出不同于標(biāo)準(zhǔn)型的衍生產(chǎn)品。 
　　系列化設(shè)計：以一種挖掘機(jī)為母本，設(shè)計出一系列與之功能相同外形相似，但功率、噸位、尺寸有所不同的一系列產(chǎn)品。 開發(fā)流程　　一、制定需求分析。根據(jù)功能、性能、作業(yè)環(huán)境等因素，與客戶共同制定詳細(xì)的用戶需求說明書，進(jìn)而確定開發(fā)目標(biāo)。 
　　二、初步方案設(shè)計。根據(jù)需求分析，進(jìn)行方案制定，包括功能及參數(shù)設(shè)定、基礎(chǔ)計算、繪制初步三維總等工作，進(jìn)而與客戶進(jìn)行初步審查。 
　　三、詳細(xì)方案設(shè)計。聽取初審意見，實施方案設(shè)計。修改細(xì)化三維模型總圖，繪制零件三維圖，對結(jié)構(gòu)部件進(jìn)行有限元分析及動態(tài)模擬。進(jìn)而與客戶進(jìn)行二次審查。 
　　四、最終方案確定及圖紙繪制。聽取二審意見，修改方案設(shè)計。繪制平面圖（如零件圖、部件裝配圖和總裝配圖，涂裝圖等），出零件表、易損件清單。 
　　五、制作全部技術(shù)文件，包括宣傳及技術(shù)樣本、產(chǎn)品使用說明書。 
簡史　　第一臺手動挖掘機(jī)問世至今已有130多年的歷史，期間經(jīng)歷了由蒸汽驅(qū)動斗回轉(zhuǎn)挖掘機(jī)到電力驅(qū)動和內(nèi)燃機(jī)驅(qū)動回轉(zhuǎn)挖掘機(jī)、應(yīng)用機(jī)電液一體化技術(shù)的全自動液壓挖掘機(jī)的逐步發(fā)展過程。第一臺液壓挖掘機(jī)由日本發(fā)明成功。由于液壓技術(shù)的應(yīng)用，20世紀(jì)40年代有了在拖拉機(jī)上配裝液壓反鏟的懸掛式挖掘機(jī)，20世紀(jì)50年代初期和中期相繼研制出拖式全回轉(zhuǎn)液壓挖掘機(jī)和履帶式全液壓挖掘機(jī)。初期試制的液壓挖掘機(jī)是采用飛機(jī)和機(jī)床的液壓技術(shù)，缺少適用于挖掘機(jī)各種工況的液壓元件，制造質(zhì)量不夠穩(wěn)定，配套件也不齊全。從20世紀(jì)60年代起，液壓挖掘機(jī)進(jìn)入推廣和蓬勃發(fā)展階段，各國挖掘機(jī)制造廠和品種增加很快，產(chǎn)量猛增。1968-1970年間，液壓挖掘機(jī)產(chǎn)量已占挖掘機(jī)總產(chǎn)量的83%，目前已接近100%。 
構(gòu)成　　常見的挖掘機(jī)結(jié)構(gòu)包括，動力裝置，工作裝置，回轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)，操縱機(jī)構(gòu)，傳動機(jī)構(gòu)，行走機(jī)構(gòu)和輔助設(shè)施等。 
　　從外觀上看，挖掘機(jī)由工作裝置，上部轉(zhuǎn)臺，行走機(jī)構(gòu)三部分組成。 
發(fā)展歷史　　最初挖掘機(jī)是手動的，從發(fā)明到現(xiàn)在已經(jīng)有一百三十多年了，經(jīng)歷了蒸汽驅(qū)動，電力驅(qū)動，和內(nèi)燃機(jī)驅(qū)動等多種驅(qū)動方式。 
　　在20世紀(jì)40年代以后，液壓技術(shù)在挖掘機(jī)上得到應(yīng)用，20世紀(jì)50年代研制出了今天人們常見的履帶式全液壓挖掘機(jī)。 
　　挖掘機(jī)最重要的三個參數(shù)：整車重量（質(zhì)量），發(fā)動機(jī)功率和鏟斗斗容。 
　　1951 年，第一臺全液壓反鏟挖掘機(jī)由位于法國的 Poclain( 波克蘭 ) 工廠推出，從而在挖掘機(jī)的技術(shù)發(fā)展領(lǐng)域開創(chuàng)了全新空間。 
分類　　以下是常見挖掘機(jī)的分類： 
　　挖掘機(jī)分類一：常見的挖掘機(jī)按驅(qū)動方式有內(nèi)燃機(jī)驅(qū)動挖掘機(jī)和電力驅(qū)動挖掘機(jī)兩種。其中電動挖掘機(jī)主要應(yīng)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(jī)分類二：按照行走方式的不同，挖掘機(jī)可分為履帶式挖掘機(jī)和輪式挖掘機(jī)。 
　　挖掘機(jī)分類三：按照傳動方式的不同，挖掘機(jī)可分為液壓挖掘機(jī)和機(jī)械挖掘機(jī)。機(jī)械挖掘機(jī)主要用在一些大型礦山上。 
　　挖掘機(jī)分類四：按照用途來分，挖掘機(jī)又可以分為通用挖掘機(jī)，礦用挖掘機(jī)，船用挖掘機(jī)，特種挖掘機(jī)等不同的類別 
　　挖掘機(jī)分類五：按照鏟斗來分，挖掘機(jī)又可以分為正鏟挖掘機(jī)、反鏟挖掘機(jī)拉鏟挖掘機(jī)和抓鏟挖掘機(jī)。正鏟挖掘機(jī)多用于挖掘地表以上的物料，反鏟挖掘機(jī)多用于挖掘地表以下的物料。 
反鏟挖掘機(jī)　　
反鏟式是我們見過最常見的，向后向下，強(qiáng)制切土。可以用于停機(jī)作業(yè)面以下的挖掘，基本作業(yè)方式有：溝端挖掘、溝側(cè)挖掘、直線挖掘、曲線挖掘、保持一定角度挖掘、超深溝挖掘和溝坡挖掘等。 
 反鏟挖掘機(jī)
正鏟挖掘機(jī)正鏟挖掘機(jī)的鏟土動作形式。其特點是“前進(jìn)向上，強(qiáng)制切土”。正鏟挖掘力大，能開挖停機(jī)面以上的土，宜用于開挖高度大于2m的干燥基坑，但須設(shè)置上下坡道。正鏟的挖斗比同當(dāng)量的反鏟的挖掘機(jī)的斗要大一些，可開挖含水量不大于27%的一至三類土，且與自卸汽車配合完成整個挖掘運(yùn)輸作業(yè)，還可以挖掘大型干燥基坑和土丘等。正鏟挖土機(jī)的開挖方式根據(jù)開挖路線與運(yùn)輸車輛的相對位置的不同，挖土和卸土的方式有以下兩種：正向挖土，側(cè)向卸土；正向挖土，反向卸土。  正鏟挖掘機(jī)
國內(nèi)挖掘機(jī)發(fā)展概況 國產(chǎn)挖掘機(jī)
中國的挖掘機(jī)生產(chǎn)起步較晚，從1954年撫順挖掘機(jī)廠生產(chǎn)第一臺斗容量為1m³的機(jī)械式單斗挖掘機(jī)至今，大體上經(jīng)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(jì)30～40年代的W501.W502.W1001.W1002等型機(jī)械式單斗挖掘機(jī)為主，開始了中國的挖掘機(jī)生產(chǎn)歷史。由于當(dāng)時國家經(jīng)濟(jì)建設(shè)的需要，先后建立起十多家挖掘機(jī)生產(chǎn)廠。1967年開始，中國自主研制液壓挖掘機(jī)。早期開發(fā)成功的產(chǎn)品主要有上海建筑機(jī)械廠的WYl00型、貴陽礦山機(jī)器廠的W4-60型、合肥礦山機(jī)器廠的WY60型挖掘機(jī)等。隨后又出現(xiàn)了長江挖掘機(jī)廠的WYl60型和杭州重型機(jī)械廠的WY250型挖掘機(jī)等。它們?yōu)橹袊簤和诰驒C(jī)行業(yè)的形成和發(fā)展邁出了極其重要的一步。 
　　到20世紀(jì)80年代末，中國挖掘機(jī)生產(chǎn)廠已有30多家，生產(chǎn)機(jī)型達(dá)40余種。中、小型液壓挖掘機(jī)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(chǎn)0.5-4.0m³以及大型礦用10m³、12m³機(jī)械傳動單斗挖掘機(jī)，1m3隧道挖掘機(jī)，4m3長臂挖掘機(jī)，1000m³/h的排土機(jī)等，還開發(fā)了斗容量O.25m³的船用液壓挖掘機(jī)，斗容量O.4m³、O.6m³、0.8m³的水陸兩用挖掘機(jī)等。但總的來說，中國挖掘機(jī)生產(chǎn)的批量小、分散，生產(chǎn)工藝及產(chǎn)品質(zhì)量等與國際先進(jìn)水平相比，有很大的差距。 
　　改革開放以來，積極引進(jìn)、消化、吸收國外先進(jìn)技術(shù)，以促進(jìn)中國挖掘機(jī)行業(yè)的發(fā)展。其中貴陽礦山機(jī)器廠、上海建筑機(jī)械廠、合肥礦山機(jī)器廠、長江挖掘機(jī)廠等分別引進(jìn)德國利勃海爾(Liebherr)公司的A912.R912.R942.A922.R922.R962.R972.R982型液壓挖掘機(jī)制造技術(shù)。稍后幾年，杭州重型機(jī)械廠引進(jìn)德國德瑪克(Demag)公司的H55和H85型液壓挖掘機(jī)生產(chǎn)技術(shù)，北京建筑機(jī)械廠引進(jìn)德國奧加凱(0&K)公司的RH6和MH6型液壓挖掘機(jī)制造技術(shù)。與此同時，還有山東推土機(jī)總廠(其挖掘機(jī)生產(chǎn)基地改名為山重建機(jī)有限公司，包括STRONG和JCM兩個品牌)、黃河工程機(jī)械廠、江西長林機(jī)械廠、山東臨沂工程機(jī)械廠等聯(lián)合引進(jìn)了日本小松制作所的PC100、PC120.PC200、PC220.PC300、PC400型液壓挖掘機(jī)(除發(fā)動機(jī)外)的全套制造技術(shù)。這些廠通過數(shù)年引進(jìn)技術(shù)的消化、吸收、移植，使國產(chǎn)液壓挖掘機(jī)產(chǎn)品性能指標(biāo)全面提高到20世紀(jì)80年代的國際水平，產(chǎn)量也逐年提高。由于國內(nèi)對液壓挖掘機(jī)需求量的不斷增加且多樣化，在國有大、中型企業(yè)產(chǎn)品結(jié)構(gòu)的調(diào)整，牽動了一些其他機(jī)械行業(yè)的制造廠加入液壓挖掘機(jī)行業(yè)。 
　　業(yè)內(nèi)人士指出，中國單斗液壓挖掘機(jī)應(yīng)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(jī)，由于液壓元件的制造、裝配精度要求高，施工現(xiàn)場維修條件差等，則仍以機(jī)械式為主。應(yīng)著手研究、運(yùn)用電液控制技術(shù)，以實現(xiàn)液壓挖掘機(jī)操縱的自動化。 
外挖掘機(jī)發(fā)展概況　　第一臺手動挖掘機(jī)問世至今已有130多年的歷史，期間經(jīng)歷了由蒸汽驅(qū)動半回轉(zhuǎn)挖掘機(jī)到電力驅(qū)動和內(nèi)燃機(jī)驅(qū)動全回轉(zhuǎn)挖掘機(jī)，應(yīng)用機(jī)電液一體化技術(shù)的全自動液壓挖掘機(jī)的逐步發(fā)展過程。 
　　由于液壓技術(shù)的應(yīng)用，20世紀(jì)40年代有了在拖拉機(jī)上配裝液壓反鏟的懸掛式挖掘機(jī)，`20世紀(jì)50年代初期和中期相繼研制出拖式全回轉(zhuǎn)液壓挖掘機(jī)和履帶式全液壓挖掘機(jī)，初期試制的液壓挖掘機(jī)是采用飛機(jī)和機(jī)床的液壓技術(shù)，缺少適用于挖掘機(jī)各種工況的液壓元件，制造質(zhì)量不夠穩(wěn)定，配套件也不齊全。從20世紀(jì)60年代起，液壓挖掘機(jī)進(jìn)入推廣和蓬勃發(fā)展階段，各國挖掘機(jī)制造廠和品種增加很快(見表1-1)，產(chǎn)量猛增。1968～1970年間，液壓挖掘機(jī)產(chǎn)量已占挖掘機(jī)總產(chǎn)量的83%，目前已接近100%。 
　　工業(yè)發(fā)達(dá)國家的挖掘機(jī)生產(chǎn)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(jī)的主要生產(chǎn)國，從20世紀(jì)80年代開始生產(chǎn)特大型挖掘機(jī)。例如，美國馬利昂公司生產(chǎn)的斗容量50-150 m3的剝離用挖掘機(jī)，斗容量132 m3的步行式拉鏟挖掘機(jī)；B-E(布比賽路斯一伊利)公司生產(chǎn)的斗容量168.2 m3的步行式拉鏟挖掘機(jī)，斗容量107 m3的剝離用挖掘機(jī)等，是世界上目前最大的挖掘機(jī)。 
　　從20世紀(jì)后期開始，國際上挖掘機(jī)的生產(chǎn)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(zhì)量及高效率的挖掘機(jī)。為滿足市政建設(shè)和農(nóng)田建設(shè)的需要，國外發(fā)展了斗容量在0.25 m3以下的微型挖掘機(jī)，最小的斗容量僅0.01 m3。另外，數(shù)量最多的中、小型挖掘機(jī)趨向于一機(jī)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(jī)，如低比壓、低噪聲、水下專用和水陸兩用挖掘機(jī)等。 
　　2)迅速發(fā)展全液壓挖掘機(jī)，不斷改進(jìn)和革新控制方式，使挖掘機(jī)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(jī)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(jī)控制接收器和激光導(dǎo)向相結(jié)合，實現(xiàn)挖掘機(jī)作業(yè)操縱的完全自動化。所有這一切，挖掘機(jī)的全液壓化為其奠定了基礎(chǔ)和創(chuàng)造了良好前提。 
　　3)重視采用新技術(shù)、新工藝、新結(jié)構(gòu)，加快標(biāo)準(zhǔn)化、系列化、通用化發(fā)展速度。例如，德國阿特拉斯公司生產(chǎn)的挖掘機(jī)裝有新型的發(fā)動機(jī)轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)裝置，使挖掘機(jī)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(jī)安裝了全自動控制液壓系統(tǒng)，可自動調(diào)節(jié)流量，避免了驅(qū)動功率的浪費(fèi)。還安裝了CAPS(計算機(jī)輔助功率系統(tǒng))，提高挖掘機(jī)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(chǎn)的FJ系列五種新型號挖掘機(jī)配有與液壓回路連接的計算機(jī)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(jī)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(chǎn)的挖掘機(jī)的油泵調(diào)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(jī)上采用智能型控制系統(tǒng)，即使無經(jīng)驗的駕駛員也能進(jìn)行復(fù)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(jù)作業(yè)要求調(diào)節(jié)挖掘機(jī)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(jī)上采用最新的3114T型柴油機(jī)以及扭矩載荷傳感壓力系統(tǒng)、功率方式選擇器等，進(jìn)一步提高了挖掘機(jī)的作業(yè)效率和穩(wěn)定性。韓國大宇公司在DH280型挖掘機(jī)上采用了EPOS——電子功率優(yōu)化系統(tǒng)，根據(jù)發(fā)動機(jī)負(fù)荷的變化，自動調(diào)節(jié)液壓泵所吸收的功率，使發(fā)動機(jī)轉(zhuǎn)速始終保持在額定轉(zhuǎn)速附近，即發(fā)動機(jī)始終以全功率運(yùn)轉(zhuǎn)，這樣既充分利用了發(fā)動機(jī)的功率、提高挖掘機(jī)的作業(yè)效率，又防止了發(fā)動機(jī)因過載而熄火。 
　　4)更新設(shè)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(shè)計理論，以替代傳統(tǒng)的無限壽命設(shè)計理論和方法，并將疲勞損傷累積理論、斷裂力學(xué)、有限元法、優(yōu)化設(shè)計、電子計算機(jī)控制的電液伺服疲勞試驗技術(shù)、疲勞強(qiáng)度分析方法等先進(jìn)技術(shù)應(yīng)用于液壓挖掘機(jī)的強(qiáng)度研究方面，促進(jìn)了產(chǎn)品的優(yōu)質(zhì)高效率和競爭力。美國提出了考核動強(qiáng)度的動態(tài)設(shè)計分析方法，并創(chuàng)立了預(yù)測產(chǎn)品失效和更新的理論。日本制定l了液壓挖掘機(jī)構(gòu)件的強(qiáng)度評定程序，研制了可靠性信息處理系統(tǒng)。在上述基礎(chǔ)理論的指導(dǎo)下，借助于大量試驗，縮短了新產(chǎn)品的研究周期，加速了液壓挖掘機(jī)更新?lián)Q代的進(jìn)程，并提高其可靠性和耐久性。例如，液壓挖掘機(jī)的運(yùn)轉(zhuǎn)率達(dá)到85%～95%，使用壽命超過1萬小時。 
　　5)加強(qiáng)對駕駛員的勞動保護(hù)，改善駕駛員的勞動條件。液壓挖掘機(jī)采用帶有墜物保護(hù)結(jié)構(gòu)和傾翻保護(hù)結(jié)構(gòu)的駕駛室，安裝可調(diào)節(jié)的彈性座椅，用隔音措施降低噪聲干擾。 
　　6)進(jìn)一步改進(jìn)液壓系統(tǒng)。中、小型液壓挖掘機(jī)的液壓系統(tǒng)有向變量系統(tǒng)轉(zhuǎn)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(bǔ)償，使液壓泵功率保持恒定，亦即裝有變量泵的液壓挖掘機(jī)可經(jīng)常性地充分利用油泵的最大功率。當(dāng)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(chǎn)生三個互不影響的獨立工作運(yùn)動。實現(xiàn)與回轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)的功率匹配。將第三泵在其他工作運(yùn)動上接通，成為開式回路第二個獨立的快速運(yùn)動。此外，液壓技術(shù)在挖掘機(jī)上普遍使用，為電子技術(shù)、自動控制技術(shù)在挖掘機(jī)的應(yīng)用與推廣創(chuàng)造了條件。 
　　7)迅速拓展電子化、自動化技術(shù)在挖掘機(jī)上的應(yīng)用。20世紀(jì)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(jī)的操作輕便和安全作業(yè)，降低挖掘機(jī)噪音，改善駕駛員工作條件，逐步在挖掘上應(yīng)用電子和自動控制技術(shù)。隨著對挖掘機(jī)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(jī)電液一體化在挖掘機(jī)上的應(yīng)用，并使其各種性能有了質(zhì)的飛躍。20世紀(jì)80年代，以微電子技術(shù)為核心的高新技術(shù)，特別是微機(jī)、微處理器、傳感器和檢測儀表在挖掘機(jī)上的應(yīng)用，推動了電子控制技術(shù)在挖掘機(jī)上應(yīng)用和推廣，并已成為挖掘機(jī)現(xiàn)代化的重要標(biāo)志，亦即目前先進(jìn)的挖掘上設(shè)有發(fā)動機(jī)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)。 
　　8)更注重環(huán)境保護(hù)，CAT、小松等廠家紛紛推出滿足三次排放要求的挖掘機(jī)。