附表2：毕业设计开题报告班级：姓名：三、调研报告（或文献综述）3.1液压挖掘机的发展概况挖掘机的最早雏形，主要用于河道、港口的疏浚工作，第一台有确切记载的挖掘机械是1796年英国人发明的蒸汽“挖泥铲” 。

而能够模拟人的掘土工作，在陆地上使用的蒸汽机驱动的“动力铲” 。

（图1－1）于1835 年在美国诞生，主要用于修筑铁路的繁重工作， 被认为是现代挖掘机的先驱， 距今已有 170 多年的历 史。

1950 年，德国研制出世界上第一台全液压挖掘机（图 1－2）。

由于科学技术 的飞速发展，各种新技术、 新材料不断在挖掘机上得到应用， 尤其是电子技术和 信息技术的应用使得液压挖掘机在作业效率、 可靠性、安全性和操作舒适性以及 节能、环保等方面有了长足的进步。

目前液压挖掘机已经在全世界范围内得到广泛应用，成为土石方施工不可缺少的重要机械装备3.1.1国内液压挖掘机的发展概况我国从 1967年开始自行研制液压挖掘机。

早期开发成功的产品主要有上海建 筑机械厂的 WY100、贵阳矿山机器厂的 W4-60、合肥矿山机器厂的 WY60 等。

到 20 世纪 701年代末 80 年代初，长江挖掘机厂和杭州重型机械厂分别研制成功了 WY160和 WY250等液压挖掘机产品。

从 1994年开始，美国的卡特彼勒公司、 日 本的神户制钢所、 日本的小松制作所、 日本的日立建机株式会社、 韩国大宇重工、 韩国现代重工业以及德国利勃海尔、德国雪孚、 德国阿特拉斯、 瑞典沃尔沃等公 司先后在中国建立了中外合资、 外商独资挖掘机生产企业， 生产具有世界先进水 平的多种型号和规格的液压挖掘机产品。

近年来我国经济增长迅速，液压挖掘机市场需求不断扩大，形成了巨大的挖掘机市场空间，图 1－ 1 蒸汽机驱动的“动力图 1－ 2 早起全液压挖掘但该行业主要由合资企业和外资企业所垄断。

国内一些工程机械行业的上市股份公司通过合资的方式介入了挖掘机产业，同时国内还有众多的企业也在生产液压挖掘机，但在生产规模、品种、质量等方面与国外大公司相比还有一定差距。

为了发展民族挖掘机产业，必须瞄准国际先进水平，围绕国内外两个市场，在充分利用国际化配套和国外先进技术的基础上，增强自主创新意识，掌握核心设计制造技术，发挥性价比优势，提高产品竞争力，把我国液压挖掘机产品做大做强。

3.1.2国外液压挖掘机目前水平及发展趋势工业发达国家的液压挖掘机生产较早，产品线齐全，技术成熟。

美国、德国、日本是液压挖掘机的主要生产国，具有较高的市场占有率。

从20 世纪后期开始，国际上液压挖掘机的生产从产品规格上看，在稳定和完善主力机型的基础上向大型化、微型化方向发展；从功能上看，在满足基本功能的基础上，向多功能化、专用化方向发展；从产品性能上看，向高效节能化、自动化、信息化、智能化的方向发展。

（1）液压挖掘机的大型化和微型化大型液压挖掘机主要用于大型露天矿山的开采及大型基础建设，多数为正3铲。

如日本的日立建机开发的UH50 型正铲液压挖掘机斗容量为8.2 m3质量为3175t，EX3500型正铲斗容量为18.8 m3，整机质量为330t。

日立建机于2004年开3 发成功了超大型液压挖掘机EX8000,铲斗容量为40 m3，整机质量为780t。

目前全球最大型液压挖掘机为TEREX-O&K 公司制造的RH400 型，整机质量为980t，3斗容量为50m3。

大型液压挖掘机的其他代表产品主要有小松的PC8000、三菱的MS1600、卡特彼勒的5130和5230、曼内斯曼－德马克的H485 以及利勃海尔的R992和R994等。

如图1－3 所示为超大型液压挖掘机。

3为满足市政建设和农田建设的需要，国外发展了斗容量在0.25m3以下微型液3 压挖掘机，最小的斗容量仅有0.01m 。

例如，美国卡特彼勒公司新近发布的302.5C 微型液压挖掘机，其整机质量仅有2850kg，配备三菱S3L2型18.6KW 柴油发动3 机，其排放符合美国EPA2 级和欧Ⅱ标准，所配备斗容量范围为0.035～0.092m3铲斗挖掘力可达25KN 。

卡特彼勒公司最小的微型挖掘机为301.5，其整机质量只3有1673kg，发动机功率为13KW，斗容量范围为0.018～0.056m3。

如图1－4 为微型挖掘机。

图1－3 超大型液压挖掘机图1－4 微型挖掘机态监控。

应用在液压挖掘机柴油机上的控制装置主要有电子调速器、自动怠速系统、电子功率优化系统和电子油门控制系统等。

泵阀电子控制系统主要有功率控制系统、流量控制系统和负荷传感控制系统等。

卡特彼勒和阿特拉斯等公司开发了挖掘机车载卫星全球定位系统（GPS），用户可通过电信数据中心和国际互联网随时了解挖掘机的工作位置和工作环境，并通过对各种参数的分析了解挖掘机的工作状况，以确保安全使用和工作效率。

（5）增强液压挖掘机的安全性和舒适性随着世界贸易一体化进程的加快，各国对液压挖掘机的乘员安全保护及工作环境条件提出了更高要求。

国外先进的液压挖掘机普遍采用带有落物保护结构（FOPS）和滚翻保护结构（ROPS）的驾驶室，安装可调节的弹性座椅，用隔音措施降低噪声干扰，操纵机构采用液压先导控制或电液比例控制，操作轻快、省力，操作环境的设计更加符合人机工程学。

(6)液压挖掘机的液压系统得到进一步改进国外液压挖掘机液压系统总的发展趋势是高压、高速、大流量、低成本、高质量和高可靠性。

国外知名公司的主流机型广泛采用双泵变量系统、液压先导控制、负荷传感控制等新技术。

例如卡特彼勒公司新推出的325D 型挖掘机系统压力最大为35MPa，主泵流量为2*235L/min 。

卡特彼勒的D 系列挖掘机提供两种性能设定模式，标准操作模式和经济操作模式，以增强操作人员对机器性能与施工需要相匹配的控制能力。

在标准操作模式中，可获得高生产率和燃油效率，在市政建设等较轻的作业中，可切换到经济模式，耗油量可降低15％。

(7)节能降耗成为挖掘机技术研究的热门液压挖掘机是一种大功率设备，其能量总利用率仅为20％左右。

在液压挖掘机上应用机电一体化技术，监测挖掘机的状态参数并进行分析运算，通过控制挖掘机的状态，使其在提高工作效率的同时达到节能的效果。

当今世界，能源短缺，油价不断上涨。

节省燃油，提高操作效率，就意味着提高了设备的性价比，增强了设备的竞争力。

对于液压挖掘机，节能的目的不光是提高燃油的利用率，提高设备的操作效率，还在于提高了设备的可靠性，从而达到降低使用成本的效果。

资料显1）针对挖掘机的各种重要部件如发动机、变量泵、马达、各种控制阀，“发动机－液压系统－执行系统－负载”的全局功率匹配挖掘机的研发工作，山河智能公司在其SWE85 挖掘机上已经分模块作出实验并逐步走向应用。

参考文献【1】同济大学主编. 单斗液压挖掘机[M] 中国建筑工业出版社1986. 11【2】孔德文,赵克利, 徐宁生等. 液压挖掘机[M] 化学工业出版社2007.1【3】张启君.关于我国挖掘机行业发展方向的探讨[J] 徐工研究院2004.5【4】工程机械文摘. 挖掘机械－单斗液压挖掘机[J]【5】胡乾桂,邹十践. 初探我国工程机械行业发展的新趋势[J] 机械广场2007.1 【6】朱红妹,卫少克,刘钊. 液压挖掘机挖掘工况与挖掘力分布特性分析同济大学2000 【7】矿山机械. 谈谈反铲液压挖掘机的挖掘力[J] 2003.02【8 】史清录,林慕义,康健. 挖掘机的最不稳定姿态研究[J] 农业机械学报。

第35 卷第5 期【9】谢习华,周亮,张大庆. 液压挖掘机技术研究的发展现状[J] 工程机械第38卷2007.8 【10】《中国机械工业标准汇编》起重机械卷（上、中、下）[M] 北京：中国标准出版社2002.02四、方案论证反铲工作装置是液压挖掘机的一种主要工作装置形式，图1－5 所示。

液压反铲工作装置一般由动臂1、动臂液压缸2、斗杆液压缸3、斗杆4、铲斗液压缸5、铲斗6 、连杆7 和摇杆8 等组成。

其构造特点是各构件之间全部采用铰接连接，并通过改变各液压缸行程来实现挖掘过程中的各种动作。

动臂1 的下铰点与回转平台铰接，并以动臂液压缸2来支撑动臂，通过改变动臂液压缸的行程即可改变动臂倾角，实现动臂的升降。

斗杆4 铰接于动臂的上端，可绕铰点转动，斗杆与动臂的相对转动由铲斗液压缸5 控制，需要较大的挖掘力以保证能挖掘较大厚度的土壤，因此挖掘机的最大挖掘力一般是由转斗液压缸实现的。

由于挖掘力大且挖掘行程短，因此转斗挖掘可用于清楚障碍或提高生产率。

在实际工作中，熟练的液压挖掘机操作人员可根据实际情况，合理操纵各个液压缸，往往是各液压缸联合工作，实现最有效的挖掘作业。

例如，挖掘机基坑时由于挖掘深度较大，并要求有较陡而平整的基坑壁，而采用动臂和斗杆同时工作；当挖掘基坑底时，挖掘行程将结束，为加速装满铲斗，或挖掘过程中调整切削角时，则需要铲斗液压缸和斗杆液压缸同时工作。

反铲工作装置布置如下图示图1－5 液压挖掘机反铲工作装置（1－动臂；2－动臂液压缸；3－斗杆液压缸；4－斗杆；5－铲斗液压缸；6－铲斗；7－连杆；8－摇杆）4.1反铲工作装置铰点布置与油缸行程反铲工作装置实际上是多个连杆机构的组合。

在发动机功率、整机质量和铲斗容量等主要参数及工作装置基本形成初步确定的情况下，工作装置各铰点的布置及各工作油缸参数的选择是否合理，会直接影响液压挖掘机的实际挖掘能力。

4.2动臂及斗杆的结构形式动臂是工作装置中的主要构件，斗杆的结构形式往往取决于动臂的结构形式。

反铲动臂可分为整体式和组合式两类。

组合式动臂一般都为弯臂形式。

其组合方式有两类，一类用辅助连杆连接，另一类用螺栓连接。

采用整体式弯动臂有利于得到较大的挖掘深度，另外，整体式动臂结构简单、价廉，刚度相同时结构重量较组合式动臂轻。

一般说，长期用于作业条件相似的反铲采用整体式动臂结构比较合适，因此此方案设计采用整体式弯动臂形式。

（2）、保证斗杆的摆角范围。

斗杆摆角范围一般取100～300 度。

在斗杆油缸和转斗油缸同时伸出最长时，铲斗前臂和动臂之间的距离应大于10cm。

一般说来，斗杆越长，则其摆角范围可以取得越小一些。

4.5 铲斗油缸的布置确定铲斗油缸铰点、行程及连杆机构力臂时应考虑以下因素。

（1）、保证转斗挖掘时产生足够大的斗齿挖掘力，即在铲斗油缸全行程中产生的斗齿挖掘力应大于正常工作情况下的挖掘阻力。

当铲斗油缸作用力臂最大时，所产生的最大斗齿挖掘力应基本上等于最大挖掘阻力。

当油缸全伸时，应能使满载铲斗静止不动。

（2）、保证铲斗的摆角范围。

铲斗的摆角范围一般取140～160 度，在特殊作业时可以大于180度，摆角位置可以按图1－6 布置。

当铲斗油缸全缩时，铲斗与斗杆轴线夹角（在轴线上方）应大于10 度，常取15～25 度，铲斗油缸全伸、铲斗满载回转时，应使土壤不从斗中撒落。