反鏟液壓挖掘機(jī)緒論1.1挖掘機(jī)械的發(fā)展歷史

1.1.1國外發(fā)展歷史1.1.2國內(nèi)發(fā)展歷史1.2挖掘機(jī)械的分類與應(yīng)用

1.2.1挖掘機(jī)械的分類1.2.2反鏟液壓挖掘機(jī)的應(yīng)用情況1.3液壓挖掘機(jī)的理論研究與技術(shù)情況1.3.1國內(nèi)外理論研究現(xiàn)狀1.3.2國內(nèi)外技術(shù)現(xiàn)狀1.4液壓挖掘機(jī)的發(fā)展趨勢緒論反鏟液壓挖掘機(jī)1920年，德國DEMAG生產(chǎn)的第一臺蒸汽機(jī)驅(qū)動的挖掘機(jī)。1.1挖掘機(jī)械的發(fā)展歷史挖掘機(jī)的最早雛形產(chǎn)生于16世紀(jì)的意大利，用于威尼斯運(yùn)河疏浚，但第一臺真正意義上的挖掘機(jī)則誕生于1836年。其發(fā)展歷程大約經(jīng)過了以下幾個階段：第一階段：蒸汽機(jī)驅(qū)動。以蒸汽機(jī)驅(qū)動的單斗機(jī)械式挖掘機(jī)，其結(jié)構(gòu)型式由軌道行走的半回轉(zhuǎn)式，發(fā)展到履帶行走的全回轉(zhuǎn)式。1833~1835年，美國人WilliamOtis研制的蒸汽動力挖掘機(jī)，成為第一代單斗機(jī)械挖掘機(jī)。緒論反鏟液壓挖掘機(jī)1910年美國出現(xiàn)了第一臺電機(jī)驅(qū)動的蒸汽鏟，并開始應(yīng)用履帶式行走裝置。1912年出現(xiàn)了汽油機(jī)和煤油機(jī)驅(qū)動的全回轉(zhuǎn)式蒸汽鏟1916年出現(xiàn)了柴油發(fā)電機(jī)驅(qū)動的蒸汽鏟。早期采用柴油機(jī)驅(qū)動的機(jī)械式反鏟挖掘機(jī)第二階段：內(nèi)燃機(jī)與電動機(jī)驅(qū)動的單斗機(jī)械式挖掘機(jī)發(fā)展于二十世紀(jì)初，改善了挖掘機(jī)的越野和機(jī)動性能，擴(kuò)大了使用范圍。1924年柴油機(jī)直接驅(qū)動開始用于單斗挖掘機(jī)上。緒論反鏟液壓挖掘機(jī)世界首臺全液壓挖掘機(jī)（Poclain1951年）第三階段：采用液壓傳動技術(shù)：從20世紀(jì)40年代末到50年代初，挖掘機(jī)傳動型式的液壓化，由半液壓傳動發(fā)展到全液壓傳動。20世紀(jì)60年代起，隨著液壓技術(shù)的成熟和廣泛應(yīng)用，液壓挖掘機(jī)進(jìn)入蓬勃發(fā)展階段，世界各國液壓挖掘機(jī)品種和產(chǎn)量迅速增加，到70年代初已占挖掘機(jī)總產(chǎn)量的83%，在很多場合逐步取代了機(jī)械式挖掘機(jī)。早期的反鏟液壓挖掘機(jī)TY45（Poclain1961年）緒論反鏟液壓挖掘機(jī)第四階段：改善操控方式。使挖掘機(jī)由簡單的機(jī)械杠桿操縱發(fā)展到液壓操縱、氣壓操縱、液壓伺服操縱、電液伺服操縱，大大減小了操作力并提高了操作的靈活性和精準(zhǔn)性，減輕了挖掘機(jī)駕駛員的勞動強(qiáng)度。駕駛室視野開闊、儀表布置更加合理、操作靈敏、省力，反饋準(zhǔn)確，座椅舒適，大大改善了工作環(huán)境，減輕了工作強(qiáng)度并提高了工作效率。緒論反鏟液壓挖掘機(jī)第五階段：采用節(jié)能技術(shù)及精準(zhǔn)控制技術(shù)，提高了能效和施工質(zhì)量、降低了排放。采用了全電控高效發(fā)動機(jī)，節(jié)約了燃油、降低了排放。液壓系統(tǒng)由定量系統(tǒng)改為全功率變量系統(tǒng)，提高了功率利用率和作業(yè)效率?？刂葡到y(tǒng)采用了負(fù)流量控制系統(tǒng)、正流量控制系統(tǒng)、負(fù)載敏感系統(tǒng)以及計算機(jī)自動控制系統(tǒng)，進(jìn)一步降低了能耗，提高了作業(yè)精準(zhǔn)性，擴(kuò)大了挖掘機(jī)的使用范圍。高壓共軌及全電控柴油發(fā)動機(jī)技術(shù)精準(zhǔn)控制下的修坡作業(yè)緒論反鏟液壓挖掘機(jī)第六階段：采用人機(jī)工程技術(shù)，進(jìn)一步改善了駕駛環(huán)境和外觀造型。改善了觀察視野。降低了駕駛室噪音和對工作人員和施工環(huán)境的影響；采用正壓駕駛室，改善了駕駛室空氣質(zhì)量，可使駕駛員長時間工作而不致感到疲勞。采用故障檢測系統(tǒng)，合理布置各類監(jiān)控儀表，為駕駛員提供各主要部件、系統(tǒng)及整機(jī)的工作狀況，便于及時觀察整機(jī)及關(guān)鍵零部件的工作狀態(tài)和故障診斷。采用了集中潤滑系統(tǒng)，簡化了維護(hù)工作，提高了挖掘機(jī)的可靠性和使用壽命；采用美學(xué)設(shè)計，改善了外觀造型和色彩，使得整機(jī)具有更高的觀賞價值。日立公司EX1200的駕駛倉小松公司PC395LC駕駛倉緒論反鏟液壓挖掘機(jī)第七階段：采用遠(yuǎn)程監(jiān)控和智能化控制技術(shù)實(shí)現(xiàn)了遙控和遠(yuǎn)程操控，向智能化和無人化邁進(jìn)了一大步。遠(yuǎn)程監(jiān)控技術(shù)：利用衛(wèi)星通訊技術(shù)，將挖掘機(jī)運(yùn)行狀態(tài)參數(shù)由機(jī)載發(fā)射機(jī)通過衛(wèi)星轉(zhuǎn)發(fā)至地面監(jiān)控中心，可實(shí)時監(jiān)控挖掘機(jī)的運(yùn)行情況。遙控技術(shù)：駕駛員在機(jī)外通過有線或無線方式操縱挖掘機(jī)，避免了人員處于危險環(huán)境，便于搶險救援。遠(yuǎn)程控制技術(shù)：利用高速無線通訊技術(shù)對挖掘機(jī)進(jìn)行遠(yuǎn)程控制，為挖掘機(jī)施工的現(xiàn)代化管理邁出了重要一步。

半自動及自動控制技術(shù)：利用激光定位技術(shù)，在施工現(xiàn)場和挖掘機(jī)上分別設(shè)置激光發(fā)射器和接收器，可實(shí)時、精確控制數(shù)臺挖掘機(jī)作業(yè)。虛擬現(xiàn)實(shí)與數(shù)字孿生技術(shù)：將施工環(huán)境及挖掘機(jī)的實(shí)物結(jié)構(gòu)和運(yùn)行狀態(tài)參數(shù)映像為數(shù)字化虛擬現(xiàn)實(shí)系統(tǒng)，對挖掘機(jī)進(jìn)行自動控制并實(shí)時預(yù)測其性能和使用壽命。斗山遠(yuǎn)程操控技術(shù)（2018年）日立遠(yuǎn)程監(jiān)控技術(shù)（2011年）CAT遙控挖掘技術(shù)（2021年）CAT半自動和遠(yuǎn)程操控技術(shù)（2021年）緒論反鏟液壓挖掘機(jī)第八階段：采用新能源動力技術(shù)。JCB首臺氫燃料電池液壓挖掘機(jī)220X（2020年）小松混合動力挖掘機(jī)HB205-1（2008年）CAT336EH油液混合動力液壓挖掘機(jī)（2013年）Liebherr的氫燃料發(fā)動機(jī)液壓挖掘機(jī)R9XXH2（2022年）新能源動力技術(shù)分為3類，即純電動技術(shù)、混合動力技術(shù)和新能源發(fā)動機(jī)技術(shù)。其中，純電動技術(shù)有機(jī)載電池驅(qū)動技術(shù)和機(jī)外遠(yuǎn)程輸電和拖電式技術(shù)；混合動力技術(shù)有油電混合和液壓混合動力兩類；而新能源發(fā)動機(jī)技術(shù)則主要有氫燃料發(fā)動機(jī)技術(shù)和氫燃料電池技術(shù)以及以甲醇為替代燃料的新能源發(fā)動機(jī)技術(shù)等。緒論反鏟液壓挖掘機(jī)1.1.2國內(nèi)發(fā)展歷史第一階段：起步階段：1950年起：通過引進(jìn)前蘇聯(lián)技術(shù)開始試制機(jī)械式挖掘機(jī)。1955年，撫順挖掘機(jī)廠制造了我國第一臺柴油驅(qū)動的機(jī)械式挖掘機(jī)W1001。我國液壓挖掘機(jī)的發(fā)展大體經(jīng)過了5個階段，即起步階段、聯(lián)合研發(fā)階段、引進(jìn)消化階段、快速發(fā)展階段、自主創(chuàng)新階段。國產(chǎn)首臺機(jī)械式正鏟挖掘機(jī)W1001(撫順挖掘機(jī)廠，1954年)第二階段：聯(lián)合研發(fā)階段：上世紀(jì)60年代初開始聯(lián)合研發(fā)液壓挖掘機(jī)，到70年代末，年產(chǎn)量已達(dá)1500余臺。如上建的WYl00、貴礦的W4-60、合礦的WY60、長挖的WYl60型和杭重的WY250等。第三階段：引進(jìn)消化階段：20世紀(jì)80年代初，通過一條龍引進(jìn)國外的設(shè)計制造和關(guān)鍵技術(shù)設(shè)備，到80年代末，我國挖掘機(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0.1～2.5m3等12個等級、20多種型號。國產(chǎn)首臺全液壓正鏟挖掘機(jī)WY160(長江挖掘機(jī)廠，1977年)國產(chǎn)首臺全液壓反鏟挖掘機(jī)WY160A(長江挖掘機(jī)廠，1977年)緒論反鏟液壓挖掘機(jī)第四階段：快速發(fā)展階段：20世紀(jì)90年代起至21世紀(jì)10年代末，經(jīng)歷了合資、獨(dú)資和國產(chǎn)化階段，中國挖掘機(jī)行業(yè)快速增長，產(chǎn)銷量由過去的80%為日、韓、美等外資所占有變?yōu)槟壳?0%以上為國產(chǎn)品牌，打破了由國外挖掘機(jī)壟斷國內(nèi)市場的局面。第五階段：自主創(chuàng)新階段：自2010年起，開始了獨(dú)立自主創(chuàng)新，開發(fā)遙控、遠(yuǎn)程操控、純電動、智能化挖掘機(jī)并取得了較大進(jìn)展，部分機(jī)械已獲得市場認(rèn)可并開始出口到歐美等發(fā)達(dá)國家。山東臨工開發(fā)的遠(yuǎn)程操控液壓挖掘機(jī)徐工超大型履帶式反鏟液壓挖掘機(jī)XE7000柳工純電動922F-E三一全電控SY215C-SA中聯(lián)輔助施工引導(dǎo)系統(tǒng)ZE205GPlus緒論反鏟液壓挖掘機(jī)廈工遙控挖掘技術(shù)（2024年）按照作業(yè)過程

周期作業(yè)式（單斗挖掘機(jī)）連續(xù)作業(yè)式（多斗挖掘機(jī)）挖掘、運(yùn)載、卸載等作業(yè)依次重復(fù)循環(huán)進(jìn)行挖掘、運(yùn)載、卸載等作業(yè)同時連續(xù)進(jìn)行按照動力裝置：電驅(qū)動、內(nèi)燃機(jī)驅(qū)動、復(fù)合驅(qū)動。按傳動方式：機(jī)械傳動、液壓傳動、電傳動、混合傳動式。按行走裝置：履帶式、輪胎式、汽車式、步行式、軌道式、拖式、船舶式、全地形式等。1.2挖掘機(jī)械的分類及應(yīng)用1.2.1挖掘機(jī)械的分類

大型斗輪挖掘機(jī)鏈斗式挖掘機(jī)履帶式正鏟履帶式反鏟船舶式反鏟輪胎式反鏟水陸兩棲反鏟汽車式反鏟緒論反鏟液壓挖掘機(jī)單斗挖掘機(jī)液壓傳動：反鏟、正鏟、抓斗、裝載和起重裝置等機(jī)械傳動：正鏟、反鏟、拉鏟、抓斗和起重吊鉤等機(jī)械式正鏟挖掘機(jī)機(jī)械式反鏟挖掘機(jī)機(jī)械式拉鏟機(jī)械式抓鏟正鏟液壓挖掘機(jī)反鏟液壓挖掘機(jī)液壓抓料機(jī)反鏟挖掘機(jī)起重作業(yè)采用機(jī)械傳動的挖掘機(jī)以卷揚(yáng)機(jī)、拉索、臂架、齒輪、齒條等為主要傳動部件，其動力主要為電力，其次為柴油機(jī)。采用液壓傳動的挖掘機(jī)以液壓泵、液壓馬達(dá)、液壓油缸等為主要傳動部件，其動力目前主要為柴油機(jī)，其次為電力。緒論反鏟液壓挖掘機(jī)1.2.2反鏟液壓挖掘機(jī)的應(yīng)用情況

各種類型的液壓挖掘機(jī)被廣泛應(yīng)用在工業(yè)建設(shè)、民用建筑、交通設(shè)施、水利電力、農(nóng)田改造、礦山開采、國防工程等基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)中，據(jù)統(tǒng)計，土方施工工程中約有60％以上的土石方量是由挖掘機(jī)來完成。

中小型、通用型反鏟液壓挖掘機(jī)還可以通過更換作業(yè)機(jī)具用于破碎、起重、裝載、拆除、抓取、打樁、鉆孔、振搗、推土等多種場合。硬料破碎建筑拆除水陸兩棲起吊重物礦山開采水利工程農(nóng)田改造民用建筑緒論反鏟液壓挖掘機(jī)用于隧道等特殊場合施工的旋轉(zhuǎn)伸縮臂式挖掘機(jī)通過更換作業(yè)機(jī)具，挖掘機(jī)可完成抓取石頭、木材及金屬廢料、破碎堅硬物料、切割路面等工作。高速輪式挖掘機(jī)全地形挖掘機(jī)駕駛室可升降挖掘機(jī)挖掘裝載機(jī)緒論反鏟液壓挖掘機(jī)1.3液壓挖掘機(jī)的理論研究與技術(shù)現(xiàn)狀1.3.1國內(nèi)外理論研究現(xiàn)狀

液壓挖掘機(jī)是機(jī)電液控及信息化技術(shù)高度集成的復(fù)雜系統(tǒng)，涵蓋數(shù)學(xué)、力學(xué)、機(jī)械設(shè)計、液壓傳動、機(jī)構(gòu)學(xué)、計算機(jī)圖形學(xué)、智能控制等理論，目前的理論研究主要集中在評估與規(guī)劃工作空間的挖掘軌跡特性和動態(tài)性能、作業(yè)效率及能耗分析與評價、基于剛?cè)狁詈隙囿w系統(tǒng)動力學(xué)、疲勞壽命估計以及以智能化為目標(biāo)的控制理論等方面。1.3.2國內(nèi)外技術(shù)現(xiàn)狀1）品種多、產(chǎn)量大、功能多

在結(jié)構(gòu)型式和功能上有用于不同作業(yè)場合和用途的眾多機(jī)型。除常用正反鏟工作裝置外，還開發(fā)了多種可換工作裝置、作業(yè)機(jī)具和先進(jìn)高效的快速連接器，如三節(jié)臂、拐臂、伸縮臂、各種成形鏟斗、平整鏟斗、巖石鏟斗、拇指斗、篩分鏟斗、破碎錘、裂土器、液壓剪（鉗）、振動壓實(shí)裝置、銑刨器等，大大擴(kuò)大了其使用范圍，節(jié)約了成本，提高了作業(yè)效率。

緒論反鏟液壓挖掘機(jī)2）生產(chǎn)的專業(yè)化程度不斷提高，產(chǎn)品的標(biāo)準(zhǔn)化、系列化、通用化和模塊化日趨成熟。3）機(jī)、電、液及信息化集成技術(shù)日益成熟4）操縱更加舒適、外觀造型更加美觀。5）整機(jī)可靠性和使用壽命更高6）節(jié)能效果和環(huán)保指標(biāo)日益提高

8）重視試驗(yàn)與研究工作，加大產(chǎn)品早期研發(fā)的投入7）開始實(shí)現(xiàn)自動化及無人化徐工全地形遙控挖掘機(jī)履帶式驅(qū)動裝置輪胎式驅(qū)動橋?qū)I(yè)回轉(zhuǎn)支承強(qiáng)制使用符合最新排放標(biāo)準(zhǔn)內(nèi)燃機(jī)，并開始出現(xiàn)混合動力、純電動、氫動力內(nèi)燃機(jī)等新能源機(jī)型。柳工無人駕駛挖掘機(jī)舒適的駕駛環(huán)境緒論反鏟液壓挖掘機(jī)1.4挖掘機(jī)的發(fā)展趨勢新能源動力及節(jié)能減排技術(shù)能源危機(jī)和環(huán)境污染的日益嚴(yán)峻，迫使仍采用燃油動力的非道路移動機(jī)械采用新技術(shù)提高燃油效率并盡可能降低排放，另一方面注重利用新能源技術(shù)并加快實(shí)現(xiàn)整個行業(yè)的電動化進(jìn)程，逐步擺脫對不可再生能源的依賴，從根本上解決能源和環(huán)境問題。智能化、無人化技術(shù)

科技發(fā)展和市場需求的不斷擴(kuò)大，各國都在加快智能化、無人化及遠(yuǎn)距離操控技術(shù)的研發(fā)，以滿足未來建設(shè)的需求。這樣的施工現(xiàn)場不僅是智能化、無人化的、更應(yīng)是智慧型的；不僅要提高多機(jī)種集群施工的效率，同時要降低施工成本，節(jié)約資源，保證施工安全。虛擬樣機(jī)與虛擬現(xiàn)實(shí)以及數(shù)字孿生技術(shù)將物理世界和數(shù)字世界連接起來，人在機(jī)外對挖掘機(jī)進(jìn)行具有真實(shí)感的全方位監(jiān)控，以及疲勞壽命等性能的預(yù)估，實(shí)現(xiàn)人類監(jiān)控下的智能化作業(yè)。JCB氫動力挖掘機(jī)柳工無人駕駛挖掘機(jī)數(shù)字孿生挖掘機(jī)緒論反鏟液壓挖掘機(jī)再制造技術(shù)再制造是以產(chǎn)品全壽命周期理論為指導(dǎo)，以實(shí)現(xiàn)廢舊裝備性能提升為目標(biāo)，以優(yōu)質(zhì)、高效、節(jié)能、節(jié)材、環(huán)保為準(zhǔn)則，以先進(jìn)技術(shù)和產(chǎn)業(yè)化生產(chǎn)為手段，進(jìn)行修復(fù)、改造廢舊裝備的一系列技術(shù)措施的總稱。再制造后的產(chǎn)品質(zhì)量和性能應(yīng)不低于新品，而成本則很低，節(jié)能和節(jié)材效果顯著，對促進(jìn)資源節(jié)約型、環(huán)境友好型社會的建設(shè)具有重要意義。一機(jī)多用、功能擴(kuò)展和高度機(jī)動性與靈活性技術(shù)液壓挖掘機(jī)的多功能化已成為一種趨勢，在擴(kuò)大功能、提升作業(yè)能力的同時減少設(shè)備閑置時間，節(jié)約設(shè)備購置成本；在應(yīng)急救援及搶險時需要更加快速、高效、靈巧的液壓挖掘機(jī)和相應(yīng)的輔助設(shè)備，為此需要盡可能地提高機(jī)動性、靈活性和精準(zhǔn)性，以最大限度地提高救援效率、效果和安全性。CAD/CAM技術(shù)采用CAD/CAM技術(shù)既可縮短產(chǎn)