單鬥挖掘機

挖掘機是用來進行土方開挖的一種施工機械，挖掘機的作業過程是用剷鬥的切削刃切土並把土裝入鬥內，多鬥挖掘機進行不間斷的挖、裝、卸，其過程連續進行；對於單鬥挖掘機則在裝滿土後提升剷鬥並回轉到卸土點卸土，然後迴轉轉枱到鏟裝點重複上述過程 ^[2]  。按作業特點分為週期性作業式和連續性作業式兩種，前者為單鬥挖掘機，後者為多鬥挖掘機。由於築路工程相對土方量小且不集中，故基本上都是採用單鬥挖掘機。

單鬥挖掘機是挖掘機中最常見的一種。同多鬥挖掘機相對應，單鬥挖掘機只有一個挖鬥。

單鬥挖掘機是大型基坑開挖中最常用的一種土方機械。

單鬥挖掘機主要由發動機、液壓系統、工作裝置、行走裝置和電氣控制等部分組成。液壓系統由液壓泵、控制閥、液壓缸、液壓馬達、管路、油箱等組成。電氣控制系統包括監控盤、發動機控制系統、泵控制系統、各類傳感器、電磁閥等 ^[1]  。

根據其構造和用途可以區分為：履帶式、輪胎式、步履式、全液壓、半液壓、全迴轉、非全迴轉、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、鬥杆、剷鬥等三部分鉸接而成。動臂起落、鬥杆伸縮和剷鬥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、衝擊錘等多種作業機具。

迴轉與行走裝置是液壓挖掘機的機體，轉枱上部設有動力裝置和傳動系統。發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。

液壓傳動系統通過液壓泵將發動機的動力傳遞給液壓馬達、液壓缸等執行元件，推動工作裝置動作，從而完成各種作業。

單鬥挖掘機的傳動系統有三種基本形式 ^[3]  ：

（1）機械傳動。該機的工作裝置、迴轉裝置及行走裝置全採用機械傳動。

（2）機械—液壓（半液壓）傳動。工作裝置採用液壓傳動，行走與迴轉裝置採用機械傳動或工作裝置與迴轉裝置採用液壓傳動而行走裝置則採用機械傳動。

（3）全液壓傳動。工作裝置、迴轉裝置及行走裝置全採用液壓傳動。機械傳動的單鬥挖掘機已逐步地被液壓傳動的單鬥挖掘機所取代。

單鬥挖掘機的種類很多，按照不同的方式有不同的分法，一般可以有如下幾種分類方法 ^[4]  ：

按用途分

按用途的不同單鬥挖掘機可分為：

（1）建築型挖掘機。它有履帶式、輪胎式和汽車式等幾種。其工作裝置一般有正鏟、反剷、拉鏟、抓鬥和吊鈎等，其鬥容量一般小於2m³，適用於挖掘和裝載I～IV級土壤或爆破後的V～VI級岩石。

（2）採礦型挖掘機。主要採掘爆破之後的礦石和岩石，一般只用正鏟工作裝置。按作業要求，個別還配有拉鏟裝置和起重裝置，鬥容量一般為2～8m3。適用於挖掘爆破後的V～VI級的礦石和岩石。

（3）剝離型挖掘機。它有履帶式和步行式兩種，用於露天礦表層剝離和大型基本建設工程。履帶式為正鏟工作裝置，採用較接動臂或具有輔助動臂的特種結構形式，鬥容量為4～53m³，由多台發動機驅動。採用雙履帶、四履帶或八履帶行走裝置。步行式為拉鏟工作裝置，鬥容量為4～25m³，由多台發動機驅動。行走裝置採用步行原理，以解決在鬆軟或沼澤地面上的行走和穩定問題。這種行走裝置，當機的質量為160～1400t時，作用在地面上的壓力僅為0．08～0．15MPa。

（4）塔索型單鬥挖掘機。一般不常使用。

（5）隧道挖掘機。具有特種工作裝置和較小的轉枱尾部回轉半徑，專用隧道、坑道、地鐵中狹窄的條件下工作，進行挖掘和裝載I～IV級土壤或爆破後的V～VI級岩石。它通常有短臂式和伸縮臂式兩種形式。

按動力裝置分

按動力裝置分為電動機驅動式、內燃機驅動式、複合驅動式（柴油機—電力驅動、柴油機—液力驅動、柴油機—氣力驅動、電力—液力驅動和電力—氣力驅動）等。築路用單鬥挖掘機由於其流動性比較大，鬥容量不太大，故一般都是採用內燃機驅動形式。

按傳遞動力的傳動裝置方式分

（1）機械傳動。機械傳動是指工作裝置的動作是通過絞車（捲筒）、鋼索和滑輪來實現的，挖掘機的動力裝置通過齒輪和鏈條等傳動件帶動絞車、行走及迴轉等機構，並通過離合器、制動器控制其運動狀態。在大中型挖掘機上採用，其特點是結構複雜，機械質量大，但傳動效率高、工作可靠。

（2）半液壓傳動。工作裝置、迴轉裝置、行走裝置中不全是液壓傳動的，一般工作裝置採用雙作用液壓油缸執行動作，行走與迴轉採用機械傳動或只有行走採用機械傳動的單鬥挖掘機為半液壓傳動挖掘機。

（3）全液壓傳動。如果行走和迴轉採用液壓馬達驅動，工作裝置通過油缸執行其動作，則稱為全液壓挖掘機。因液壓傳動具有傳動機構結構簡單，質量小，挖掘機的工作性能好，在中小型單鬥挖掘機上基本上已逐步被半液壓傳動和全液壓傳動所取代，而且有向全液壓傳動方向發展的趨勢

按基礎車的形式分

（1）履帶式。具有重心低，接地比壓小，通過性強等優點。所以大、中型單鬥挖掘機多采用這種形式。

（2）輪胎式。它是採用特製的增大輪距的底盤，以增加其穩定性，它又可根據需要伸出與縮回的液壓支腿。其特點是機動靈活，能自行快速的轉移工地且不破壞路面，但其穩定性相對較差，許多小型的液壓挖掘機多采用這種行走裝置。一般市政工程單位用於城市各種管道溝的開挖與日常維護修理。

（3）汽車式。它比輪胎式的運行速度更快，其他與輪胎式的相似。

根據工作裝置的結構形式分

（1）正鏟挖掘機。當剷鬥置於停機面開始挖掘時，其鬥口朝外（前），它適合挖停機面以上的工作面，對於液壓操縱的正鏟挖掘機可以挖停機面以下的工作面。

（2）反剷挖掘機。當剷鬥置於停機面開始挖掘時，其鬥口朝內（後或下），工作過程中，斗子向內轉動，它適合挖停機面以下的工作面，對於液壓操縱的正鏟挖掘機可以挖停機面以上的工作面。

（3）拉鏟挖掘機。其剷鬥是由鋼索懸吊和操縱的。剷鬥在拉向機身時進行挖掘，適合開挖停機面以下的工作面，其卸土是採用拋擲卸土的方式。

（4）抓鬥（鏟）挖掘機。工作裝置是一種帶雙瓣或多瓣的抓鬥，對於機械操縱挖掘機，它用提升索懸掛在動臂上，鬥瓣的開閉由閉合索來實現，也有液壓抓鬥。

6）按工作裝置的操縱方式分

按工作裝置的操縱方式可分為機械—鋼索操縱式；機械—液壓綜合式；機械—氣壓綜合式；全液壓式。

單鬥挖掘機在建築、築路、水利、電力、採礦、石油、天然氣和國防建設等施工中被廣泛使用，一般與自卸汽車配合作業。其主要用途如下：在建築工程中開挖建築物基礎坑，拆除舊建築物等；在築路工程中開挖路塹，填築路堤，橋樑基坑、城市道路兩側的各種管道溝（下水管道溝、煤氣、天然氣、通訊、電力管道溝等）的開挖作業；在水利工程中開挖溝渠、河道，在露天採礦工程中用來進行剝離表土和礦物的挖裝作業；更換工作裝置後還可進行澆築、起重、安裝、打樁、夯土和拔樁等工作 ^[1]  。

單鬥挖掘機主要是一種土方機械。在建築工程中，單鬥挖掘機可挖掘基坑、溝槽，清理和平整場地。是建築工程土方施工中很重要的機械設備。在更換工作裝置後還可以進行破碎、裝卸、起重、打樁等作業任務。

單鬥挖掘機的動力裝置有柴油機驅動、電驅動（稱電鏟）、蒸汽機驅動和複合驅動等。其傳動有機械傳動和液壓傳動等。其行走裝置有履帶式、輪胎式、軌道式、步行式和浮式。轉枱可作360°全迴轉或局部迴轉。土木建築施工中常用的為柴油機驅動、全迴轉、液壓傳動挖掘機。

機械傳動單鬥挖掘機

利用齒輪、 鏈條、 鋼索滑輪組等傳動件傳遞動力的挖掘機。常見的為正鏟挖掘機，其動臂中間裝有特種軸承（稱鞍式軸承），鬥杆支承於此軸承上，可繞其轉動，並利用齒輪齒條或鋼索進行伸縮。作業時，以動臂為支承，鬥杆伸出，將鬥齒強制壓入挖掘面，同時由起升索提升剷鬥進行挖土。剷鬥底部可以開啓，以進行卸土。轉枱迴轉借齒輪傳動，並採用滾球式或滾柱式迴轉支承，大型機也常採用滾輪式迴轉支承，但摩擦阻力矩大。整機行走由發動機通過鏈條和齒輪傳動來完成。輪胎式行走裝置由於底盤結構和承載能力的限制，只適用於中小型挖掘機。機械傳動挖掘機的主要技術參數是剷鬥容量，常據以計算機械生產率和估算運土車輛的車斗大小。此種挖掘機由於重量大、機構性能不能很好地滿足作業要求、操縱不輕便，故中小型機已基本上被液壓傳動挖掘機所取代。

我國挖掘機型號的編制方法

1）用“W”表示挖掘機 ^[1]  。

2）用“Y”表示液壓挖掘機，用“D”表示電動挖掘機。

3）用“L”表示輪胎式挖掘機，沒有L表示履帶式挖掘機。

4）主參數代號：用數字表示整機質量，單位為噸。

5）變型更新代號：按變型更新的順序用大寫漢語拼音字母A、B、C、D等來表示。

例如：WY25——表示是整機質量為25噸的履帶式挖掘機；WYL12.5____表示是整機質量為12.5噸的輪胎式挖掘機。注：我國從20世紀中前期開始仿製前蘇聯的挖掘機起，一直沿用以鬥容量作為第一主參數，例如過去的型號WY250表示是鬥容量為2.5m³的液壓挖掘機，當時的挖掘機功能單一，僅作挖掘用，用鬥容量的數值來編制型號，能直接反映挖掘機作為挖掘土方機器的能力和效果。但進入20世紀70年代後，隨着挖掘機配套作業裝置的廣泛使用，大大拓寬了挖掘機的使用範圍，例如挖掘機安裝液壓錘後，可以進行破碎作業等，用鬥容量來編制型號已不能全面反映出挖掘機的工作能力和效果。近年來，越來越多的國家以整機重量作為挖掘機分級和型號編制的標準，挖掘機的重量大，它的功率就大，挖掘機的工作能力就大。因此，機重才是反映挖掘機本身最本質特性和等級的參數。我國GB9139.1-8標準規定採用機重作為主參數來編制型號，體現了挖掘機發展的共同趨勢。

我國挖掘機產品及生產廠家分佈情況

1）玉柴工程：WY1.3WY1.5WY2.5WY3.5YC25

2)常林現代：R220LCR200--表示剷鬥容量為0.87m³，整機質量為19.6噸的挖掘機。

3）長江集團：WY202(整機質量20噸）WY403(整機質量39噸）R962(整機質量65噸）。

4）廣西柳工：WY40ACLG60CLG300(整機質量30噸）

5）貴礦：JY200-3JY220JY500

我國常見進口及合資生產挖掘機型號以日本小松系列挖掘機為例：PC200□□-6

第一部分：一般為字母，表示產品代號（企業代號），PC--日本小松系列，

第二部分：規格代號，數字除以10等於該產品的質量，單位

為噸。200除以10等於20，該挖掘機的質量為20噸。

第三部分：變形產品代號LC--為加長型，HD--為加重型。第四部分：有的是數字，有的是字母，表示變形更新代號，

例如：6--第6代產品。

1、煙台斗山大宇（韓國）

DH55DH200DH360LC-VDH65---表示整機質量為6.5噸的大宇牌挖掘機。

2、濟寧小松（日本）

PC200-7PC60-7PC220-8——表示整機質量為22噸第八次改進的小松牌挖掘機。

3、唐山住友（日本）

SH200-3SH450HD-3SH800-HD——表示整機質量為80噸加重型住友牌挖掘機。

4、徐州卡特（美國）307D200B325C

5、合肥日立（日本）

EX100EX200-7EX300-3表示整機質量為30噸第三次改進的日立牌挖掘機。

6、成都神鋼（日本）

SK04SK200-2SK350LC——表示整機質量為35噸加長型的神鋼牌挖掘機。

7、常州現代（韓國）

R200R220LCR230-7——表示整機質量為23噸第七次改進的現代牌挖掘機。

8、加騰（日本）

HD770HD850HD880-5——表示整機質量為88噸第五次改進的加騰牌挖掘機。

9、德國利勃海爾：R308R220LCR360LC-3

產品型號由五部分組成：第一部分為一個德文字母A或R,A---表示輪胎式挖掘機，R---表示履帶式挖掘機;第二部分為一個阿拉伯數字，表示挖掘機代號，9--表示液壓挖掘機；第三部分已是阿拉伯數字，表示等級代號，按機重劃分，用0--9表示，但數字並不直接表示機器的實際重量，第四部分仍然是一個阿拉伯數字，表示系列代號，1--表示第一系列，2--表示在第一系列的基礎上發展起來的

第二系列；第五部分為一組英文字母，STD--表示標準型，LC--為加長型，HD--為加重型。例如：R922LC---表示履帶式加長型液壓挖掘機，機重為第二級，屬於第二系列。

10、德國德馬克公司：H85H55其型號分別表示機重為85噸級和55噸級。

11、廣西柳工CLG60CLG200-3CLG220LC——表示整機質量為22噸加長型的廣西柳工挖掘機。

12、三一重工SY200SY220C——表示整機質量為22噸第三次改進的三一牌挖掘機。

趨向於大型化、微型化、多能化和專用化。大型礦用挖掘機將繼續增大斗容量以降低挖方單價。結合城市和農村建設需要，則發展輕便靈活的微型機。產量大的中小型機趨向於一機多能，發展多種工作裝置，以便進行不同作業。為解決特殊施工，還要發展低比壓、低噪聲、水下專用、水陸兩用等特種專用挖掘機。