第一節 概述
01
單鬥液壓挖掘機的總體結構
單鬥液壓挖掘機的總體結構包括動力裝置、工作裝置、迴轉機構、操縱機構、傳動系統、行走機構和輔助設備等，如圖所示。
常用的全迴轉式液壓挖掘機的動力裝置、傳動系統的主要部分、迴轉機構、輔助設備和駕駛室等都安裝在可迴轉的平臺上，通常稱為上部轉檯。因此又可將單鬥液壓挖掘機概括成工作裝置、上部轉檯和行走機構等三部分。
挖掘機是通過柴油機把柴油的化學能轉化為機械能，由液壓柱塞泵把機械能轉換成液壓能，通過液壓系統把液壓能分配到各執行元件（液壓油缸、迴轉馬達+減速機、行走馬達+減速機），由各執行元件再把液壓能轉化為機械能，實現工作裝置的運動、迴轉平臺的迴轉運動、整機的行走運動。
02
挖掘機動力系統
1、挖掘機動力傳輸路線如下
1
行走動力傳輸路線：柴油機——聯軸節——液壓泵（機械能轉化為液壓能）——分配閥——中央迴轉接頭——行走馬達（液壓能轉化為機械能）——減速箱——驅動輪——軌鏈履帶——實現行走
2
迴轉運動傳輸路線：柴油機——聯軸節——液壓泵（機械能轉化為液壓能）——分配閥——迴轉馬達（液壓能轉化為機械能）——減速箱——迴轉支承——實現迴轉
3
動臂運動傳輸路線：柴油機——聯軸節——液壓泵（機械能轉化為液壓能）——分配閥——動臂油缸（液壓能轉化為機械能）——實現動臂運動
4
鬥杆運動傳輸路線：柴油機——聯軸節——液壓泵（機械能轉化為液壓能）——分配閥——鬥杆油缸（液壓能轉化為機械能）——實現鬥杆運動
5
剷鬥運動傳輸路線：柴油機——聯軸節——液壓泵（機械能轉化為液壓能）——分配閥——剷鬥油缸（液壓能轉化為機械能）——實現剷鬥運動
1、引導輪 2、中心迴轉接頭 3、控制閥 4、終傳動 5、行走馬達 6、液壓泵 7、發動機
8、行走速度電磁閥 9、迴轉制動電磁閥 10、迴轉馬達 11、迴轉機構 12、迴轉支承
2、 動力裝置
單鬥液壓挖掘機的動力裝置，多采用直立多缸式、水冷、一小時功率標定的柴油機。
3、 傳動系統
單鬥液壓挖掘機傳動系統將柴油機的輸出動力傳遞給工作裝置、迴轉裝置和行走機構等。單鬥液壓挖掘機用液壓傳動系統的類型很多，習慣上按主泵的數量、功率的調節方式和迴路的數量來分類。有單泵或雙泵單迴路定量系統、雙泵雙迴路定量系統、多泵多回路定量系統、雙泵雙迴路分功率調節變量系統、雙泵雙迴路全功率調節變量系統、多泵多回路定量或變量混合系統等六種。按油液循環方式分為開式系統和閉式系統。按供油方式分為串聯繫統和並聯系統。
1、驅動盤 2、螺旋彈簧 3、止動銷 4、摩擦片 5、減震器總成6、消音器 7、發動機後部安裝座 8、發動機前部安裝座
凡主泵輸出的流量是定值的液壓系統為定量液壓系統；反之，主泵的流量可以通過調節系統進行改變的則稱為變量系統。在定量系統中各執行元件在無溢流情況下是按油泵供給的固定流量工作，油泵的功率按固定流量和最大工作壓力確定；在變量系統中，最常見的是雙泵雙迴路恆功率變量系統，有分功率變量與全功率變量之分。分功率變量調節系統是在系統的每個迴路上分別裝一臺恆功率變量泵和恆功率調節器，發動機的功率平均分配給各油泵；全功率調節系統是有一個恆功率調節器同時控制著系統中的所有油泵的流量變化，從而達到同步變量。
開式系統中執行元件的回油直接流回油箱，其特點是系統簡單、散熱效果好。但油箱容量大，低壓油路與空氣接觸機會多，空氣易滲入管路造成振動。單鬥液壓挖掘機的作業主要是油缸工作，而油缸大、小有腔的差異較大、工作頻繁、發熱量大，因此絕大多數單鬥液壓挖掘機採用開式系統；閉式迴路中的執行元件的回油路是不直接回油箱的，其特點式結構緊湊，油箱容積小，進回油路中有一定的壓力，空氣不易進入管路，運轉比較平穩，避免了換向時的衝擊。但系統較複雜，散熱條件差‘單鬥液壓挖掘機的迴轉裝置等局部系統中，又採用閉式迴路的液壓系統的。為補充因液壓馬達正反轉的油液漏損，在閉式系統中往往還設有補油泵。
4、迴轉機構
迴轉機構使工作裝置及上部轉檯向左或向右迴轉，以便進行挖掘和卸料。單鬥液壓挖掘機的迴轉裝置必須能把轉檯支撐在機架上，不能傾斜並使迴轉輕便靈活。為此單鬥液壓挖掘機都設有迴轉支撐裝置和迴轉傳動裝置，它們被稱為迴轉裝置。
1、制動器2、液壓馬達3、行星齒輪減速器4、迴轉齒圈5、潤滑油杯、6、中央迴轉接頭
全迴轉液壓挖掘機迴轉裝置的傳動形式有直接傳動和間接傳動兩種。
1
直接傳動。在低速大扭矩液壓馬達的輸出軸上安裝驅動小齒輪，與會轉齒輪齧合。
2
間接傳動。由高速液壓馬達經齒輪減速器帶動迴轉齒圈的間接傳動結構形式。他結構緊湊，具有較大的傳動比，且齒輪的受力情況較好。軸向柱塞液壓馬達與同類型的液壓油泵結構基本相同，許多零件可以通用，便於製造及維修，從而降低了成本。但必須設制動器，以便吸收較大的迴轉慣性力矩，縮短挖掘機作業循環時間，提高生產效率。
5、 行走機構
行走機構支撐挖掘機的整機質量並完成行走任務，多采用履帶式和輪胎式。
6、履帶行走機構
單鬥液壓挖掘機的履帶式行走機構的基本結構與其他履帶式機構大致相同，但他多采用兩個液壓馬達各自驅動一個履帶。與迴轉裝置的傳動相似可用高速小扭矩馬達或低速大扭矩馬達。兩個液壓馬達同方向旋轉式挖掘機將直線行駛；若只向一個液壓馬達供油，並將另一個液壓馬達制動，挖掘機將繞制動一側的履帶轉向，若是左右兩個液壓馬達反向旋轉，挖掘即將進行原地轉向。
行走機構的各零部件都安裝在整體式實行走架上。液壓泵輸入的壓力油竟多路換向閥和中央迴轉接頭進入行走液壓馬達，該馬達將液壓能轉變為輸出扭矩後，通過齒輪減速器傳給驅動輪，最終卷繞履帶以實現挖掘機的行走。
單鬥液壓挖掘機大都採用組合式結構履帶和平板型履帶——沒有明顯履刺，雖附著性能差，但堅固耐用，對路面破壞性小適用於堅硬岩石地面作業，或經常轉場的作業。也有采用三履刺型履帶，接地面積較大履刺切入土壤深度較淺，適宜於挖掘機採石作業。實行標準化後規定挖掘機採用質量輕、強度高、結構簡單、價格較低的軋製履帶板。專用於沼澤地的三角形履帶板可降低接地比壓，提高挖掘機在鬆土地面上的通過能力。
1、引導輪 2、履帶架3、託鏈輪4、終傳動
5、支重輪6、履帶板7、中心護板8、張緊彈簧9、前護板
單鬥液壓挖掘機的驅動輪均採用整體鑄件，能與履帶正確齧合、傳動平穩。挖掘機行
走時驅動輪應位於後部，式履帶的張緊段較短，減少履帶的摩擦磨損和功率損耗。
每條履帶都設有張緊裝置，以調整履帶的張緊度減少振動噪聲摩擦磨損和功率損失。目前單鬥液壓挖掘機都採用液壓張緊結構。其液壓缸置與緩衝彈簧內部減小了結構尺寸。
7、輪胎式行走機構
輪胎式挖掘機的行走機構由機械傳動和液壓傳動兩種。其中的液壓傳動的輪胎式挖掘機的行走機構主要由車架、前橋、後橋、傳動軸和液壓馬達等組成。
行走液壓馬達安裝在固定與機架的變速箱上，動力經變速箱、傳動軸傳給前後驅動橋，有的挖掘機經輪邊減速器驅動車輪。採用液壓馬達的高速傳動方式使用可靠，省掉了機械傳動中的上下傳動箱垂直動軸，結構簡單佈置方便。
1、車架2、迴轉支撐3、中央迴轉接頭4、支腿5、後橋6、傳動軸7、液壓馬達及變速箱8、前橋
第二節 挖掘機的工作裝置
液壓挖掘機工作裝置的種類繁多（可達100餘種），目前工程建設中，目前工程建設中應用最多的是反剷和破碎器。
01
反剷結構
鉸接式反剷式單鬥液壓挖掘機最常用的結構形式，動臂、鬥杆和剷鬥等主要部件彼此鉸接，在液壓缸的作用下各部件繞鉸接點擺動，完成挖掘提升和卸土等動作。
圖5-25 反剷工作裝置
1-鬥杆油缸；2-動臂；3-液壓管路；4-動臂油缸；5-剷鬥；6-鬥齒；7-側齒；
8-連桿；9-搖桿；10-剷鬥油缸；11-鬥杆
1.1動臂
動臂是反剷的主要部件，其結構由整體式和組合式兩種。
1.1.1整體式動臂
整體式動臂的優點是結構簡單，質量輕而剛度大。其缺點是更換的工作裝置少，通用性較差，多用於長期作業條件相似的挖掘機上。整體式動臂又可分為直動臂和彎曲動臂兩種。其中的直動臂結構簡單質量輕製造方便，主要用於懸掛式挖掘機，但它不能式挖掘機獲得較大的挖掘深度不適用於通用挖掘機；彎動臂是目前是目前應用最廣泛的結構形式，與同廠都得直動臂相比可以使挖掘機有較大的挖掘深度，但降低了卸土高度，這正符合挖掘機反剷作業的要求。
1.1.2組合式動臂
組合式動臂有輔助連桿（或液壓缸）或螺栓連接而成。上下動臂之間的夾角可用輔助連桿或液壓缸來調節，雖然結構操作複雜化但在挖掘機作業中可隨時大幅度調整上下動臂者間的夾角，從而提高挖掘機的作業性能，尤其是用反剷或抓鬥挖掘窄而深得基坑時，容易得到較大距離的垂直挖掘軌跡，提高挖掘質量和生產率。組合式動臂的優點是，可以根據作業條件隨意調整挖掘機的作業尺寸和挖掘能力，且調整時間短。此外他的互換工作裝置多，可以滿足各種作業的需要，裝車運輸方便。其缺點是質量大，製造成本高，用於中小型挖掘機上。
組合式動臂
（a）連桿下置 （b） 連桿上置
1、下動臂2、上動臂3、連桿或液壓缸
02
剷鬥
1.2.1 基本要求
1
剷鬥的縱向剖面應適應挖掘過程各種物料的在鬥中運動規律有利於物料的流動，使裝土阻力最小，有利於將剷鬥充滿。
2
裝設鬥齒，以增大剷鬥對挖掘物料的線壓比，鬥持及鬥形參數具有較小單位切削阻力，便於切入及破碎土壤。鬥齒應
3
為式裝載剷鬥的物料不易掉出，鬥款與
4
物料易於卸淨，縮短卸載時間，並提高剷鬥的容積效率。
1.2.2結構反剷用的剷鬥形狀尺寸與其作業對象有很大關係。為了滿足各種挖掘機作業的需要，在同一臺挖掘機上可以配置多種形式的剷鬥，圖2－3、圖2－4分別為反用剷鬥的基本形式和常用形式剷鬥的鬥齒採用裝配式，其形式有橡膠卡銷式和螺連接式。
剷鬥與液壓缸連接的結構形式有四連桿機構和六連桿機構。其中四連桿機構連接方式是剷鬥直接交接與液壓缸，使剷鬥轉角較小，工作力矩變化較大；六連桿機構的特點是，在液壓缸活塞行程相同的條件下，剷鬥可以後的較大的轉角，並改善機構的傳 動特性。
第三節 挖掘機的迴轉裝置
01
迴轉裝置
上部轉檯是液壓挖掘機三大組成部分之一。在轉檯上除了有發動機、液壓系統、司機室、平衡重、油箱等以外，還有一個很重要的部分——迴轉裝置。液壓挖掘機迴轉裝置有轉檯、迴轉支撐和迴轉機構組成，如圖3－1所示，迴轉裝置的外座圈用螺栓與轉檯連接，帶齒的內座圈與底架用螺栓連接，內外圈之間設有滾動體。挖掘機工作裝置作用在轉檯上的垂直載荷、水平載荷、和傾覆力矩通過迴轉支撐的外座圈、滾動體和內座轉傳給底架。迴轉機構的殼體固定在轉檯上，用小齒輪與迴轉支撐內座圈上的齒圈相齧合.小齒輪可繞自身軸線旋轉，又可繞轉檯中心線公轉，當回傳機構工作時就像對底架進行迴轉。
液壓挖掘機的迴轉裝置必需能把轉檯支承在固定部分（下車）上。不能傾翻倒，並應使迴轉輕便靈活。為此，液壓挖掘機都設置了迴轉支承裝置（起支承作用）和迴轉傳動裝置（驅動轉檯迴轉），並統稱為液壓挖掘機的迴轉裝置
02
迴轉支承的主要結構形式
1．轉柱式迴轉支承
擺動式液壓馬達驅動的轉柱式支承如圖3-2所示。它由固定在迴轉體1上的上、下支承軸4和6，上、下軸座3和7組成。軸承座用螺栓固定在機架5上。迴轉體與支承軸組成轉柱，插入軸承座的軸承中。外殼固定在機架5上的擺動液壓缸輸出軸插入下支承軸6內，驅動迴轉體相對於機架轉動。迴轉體常做成“匚”形，以避免與迴轉機構碰撞。工作裝置鉸接在迴轉體上，與迴轉體一起迴轉。
2．滾動軸承式迴轉支承
滾動軸承式迴轉支承實際上就是一個大直徑的滾動軸承。它與普通軸承的最大區別是它的轉速很慢。挖掘機的迴轉速度在5~11r/min之間。此外，一般軸承滾道中心直徑和高度比為4~5，而回轉支承則達10~15。所以，這種軸承的剛度較差，工作中要靠支承連接結構來保證。
滾動軸承式迴轉支承的典型構造如圖3-3所示。內座圈或外座圈可加工成內齒圈或外齒圈。帶齒圈的座圈為固定圈，用沿圓周分佈的螺栓4、5固定在底座上。不帶齒的座圈為迴轉圈，用螺栓與挖掘機轉檯連接。裝配時可先把座圈1、3和滾動體8裝好，形成一個完整的部件，然後再與挖掘機組裝。為保證轉動靈活，防止受熱膨脹後產生卡死現象，迴轉支承應留有一定的軸向間隙。此間隙因加工誤差和滾道與滾動體的磨損而變化。所以在兩座圈之間設有調整墊片2，裝配和修理時可以調整間隙。隔離體7用來防止相鄰滾動體8間的擠壓，減少滾動體的磨損，並起導向作用。滾動體可以是滾珠或滾柱。
滾動軸承式迴轉支撐機構廣泛應用於全迴轉的液壓挖掘機上，它是在普通滾動軸承的基礎上發展起來的，結構上相當於放大了的滾動軸承。它與傳統的滾動軸承相比，具有尺寸小，結構緊湊，承載能力大，迴轉摩擦阻力小，滾動體與軌道之間的間隙小，維護方便，使用壽命長，易於實現三化等特點一系列優點，它與普通滾動軸承相比，又有其特點：普通的滾動軸承的內外座圈之間的剛度依靠軸與軸承座之間的裝配來保證，而它則有轉檯和底架來保證；迴轉支撐的轉速低，通常承受軸向載荷，因此軌道上的接觸點的循環次數較少。
第四節 挖掘機轉檯的佈置
01
轉檯結構
轉檯的主要承載部分是由鋼板焊接成的抗扭和抗彎剛度很大的相形框架結構主樑3，動臂及其液壓缸就支撐在主樑的突耳1上。大型挖掘機的動臂支承多用雙凸耳，而小型挖掘機多用單凸耳。主樑下有襯板和支撐環2與迴轉支承連接左右側焊有小框架，作為附加承載部分。
轉檯支承處應有足夠的剛度，以保證迴轉支承的正常運轉。如圖所示。
(a)雙凸耳式（b）單凸耳式
1、凸耳2、支撐環3、縱梁
01
轉檯佈置
液壓挖掘機工作時轉檯上部 自重和荷載和的合力位置也是經常變化的，並偏向載荷方面，為平衡載荷力矩轉檯上的各個裝置需要合理佈置並在尾部設置配重，以改善轉檯下部結構的受力，減輕迴轉支撐磨損，保證整機的穩定性。
圖3－16為國產WY160型全液壓挖掘機的轉檯佈置，發動機1是橫向佈置在轉檯尾部的圖3－17為日產HC－300型半液壓挖掘機的轉檯佈置，發動機1是縱向佈置在轉檯尾部的.
液壓挖掘機的佈置原則是左右對稱，儘量做到質量均衡，較重的總成、部件靠近轉檯尾部。此外，還要考慮各個裝置工作上的協調，維修方便等。有時轉檯佈置受結構尺寸限制，重心偏離軸線，致使左右履帶接地比壓不等，影響走架結構強度和挖掘機的行駛能，此時可通過調整配重的重心來解決，如圖3－18所示，圖中x與x’分別為轉檯重心與配重中心偏離軸線值。
確定配重位置的佈置原則是，使挖掘機重載、大幅度作業時的轉檯上部合力FR的偏心距e與其空載小幅度時的合力FR’的偏心距e’大致相等,如圖3－19所示。
挖掘機運行時驅動輪在履帶的緊邊——驅動段及接地段產生一拉力，企圖把履帶從支重輪下拉出，由於支重輪下的履帶與地面之間有足夠的附著力。阻止履帶的拉出。迫使驅動輪捲動履帶，引導輪在把履帶鋪設在地面上，從而使挖掘機藉助支重輪沿著履帶軌道向前運行。
液壓傳動的履帶行走裝置，挖掘機轉向時有安裝在履帶上分別有兩臺液壓泵供油的行走馬達通過對油路的控制，很方便地實現轉向和就地轉彎，以適應挖掘機在各種地面、場地上運動。圖為液壓挖掘機的轉彎情況，圖（a）為兩個行走馬達旋轉方向相反，挖掘機就地轉向。圖（b）為液壓泵僅向一個行走馬達供油，挖掘機則繞著一測履帶轉向。
1.2結構
1.2.1行走結構
行走架是履帶式行走裝置的承重骨架，它有底架、橫樑、橫樑和履帶架組成，通常用16Mn鋼板焊接而成底架的連接轉檯，承受挖掘機上部載荷，並通過衡量傳給履帶架。
行走按結構形式可分為組合式和整體式兩種。組合行走架的底架為框架結構，橫樑為工字鋼或焊接的箱形梁，插入履帶架孔中，履帶架通常採用下部敞開的“∏”形截面，兩端呈叉形以便安裝驅動輪、引導輪和支重輪。
組合式行走架的優點是，當需要改變挖掘機的穩定性和降低接地比壓時。不需要改變底架的結構就能換裝加寬的橫樑和加長履帶架，從而、安裝不同長度和寬度的履帶。他的缺點是，履帶架截面削弱較多，剛度較差，並且截面削弱處易產生裂縫。
為克服上述缺點，越來越多的液壓挖掘機採用整體式行走架，它結構簡單，自重輕，剛度大，製造成本低。支重輪直徑較小，在行走裝置的長度內，每側可安裝5～9個支重輪，這樣可使挖掘機上部均勻地傳至地面，便於在承能力較低的地面使用，提高行走性能。
1.2.2 四輪一帶
有履帶和輪驅動輪、引導輪、支重輪、託輪組成的四輪一帶，直接關係到挖掘機的工作性能和行走性能，其質量和製造成本約佔整機的四分之一。
1
履帶。挖掘機的綠帶有整體式和組合式兩種。
整體式履帶是履帶板上帶齧合齒，直接與驅動輪齧合，履帶板本身成為支重輪等輪子的滾動軌道，整體式製造方便，連接履帶板的銷子容易拆裝，但磨損較快。
目前液壓挖掘機上廣泛採用組合式履帶。它有履帶板、鏈軌節和履帶銷軸和銷套等組成。左右鏈軌接與銷套緊配合連接，履帶銷軸插入銷套有一定的間隙，以便轉動靈活，其兩端與另兩個軌節孔配合。鎖緊履帶銷與鏈軌節孔為動配合，便於整個履帶的拆裝。組合式履帶的節距小，繞轉性好，使挖掘機行走速度較快，銷軸和硬度較高，耐磨，使用壽命長。
2
支重輪。 支重輪將挖掘機的重量傳給地面，挖掘機在不同地面上行駛時之中輪經常承受地面的衝擊，因此支重輪所受的載荷較大。此外之中輪的工作條件也較惡劣，經常處於塵土中，有時還浸泡在泥水中，故要求良好的密封性。支重輪常用35Mn或50Mn鋼鑄造而成，輪面淬火硬度為HRC48～57，以獲得良好的耐磨性。。支重輪多采用滑動軸承支撐，並用浮動油封防塵。
支重輪的結構如上圖所示通過兩端軸固定在履帶架上。支重輪的輪邊凸緣，其支持履帶的作用，以免履帶行走時橫向脫落。為了在有限的長度上多安排幾個支重輪，往往把支重輪中的幾個做成無外凸緣的，並把有無外凸緣的支重輪交替排列。
潤滑滑動軸承及油封的潤滑油脂從支重輪體中間的螺塞孔加入，通常在一個大修期內只加注一次，簡化了挖掘機平時的保養工作。
託輪與支重輪的基本相同。
3
引導輪。 引導輪用來引導履帶正確繞轉，防止其跑偏和越軌。多數液壓挖掘機的引導輪同時起到支重輪的作用，這樣可增加履帶對地面的接觸面積，減小接地比壓。引導輪的輪面製成光面，中間有擋肩環做為導向用，兩側的環面則支撐軌鏈。引導輪與最靠近的支重輪的距離愈小，則導向性愈好。
引導輪通常用40、45號鋼或35Mn鋼鑄造、調質處理，硬度為HB230～270.
1.2.3 張緊裝置
液壓挖掘機的履帶式行走裝置使用一段時間後由於鏈軌銷軸的磨損會使節距增大，並使整個履帶伸長，導致摩擦履帶架、履帶脫軌、行走裝置噪音大等，從而影響挖掘機的行走性能。因此每條履帶必須裝張緊裝置，使履帶經常保持一定的張緊度。
油缸3和引導輪架的支座1、軸2，用螺栓連接成一體，以推動引導輪伸縮，活塞4裝於油缸中，油封15封住活塞和油缸腔中的黃油，當從注油嘴16注入壓力黃油時，則推壓活塞右移，活塞推壓推杆18，推杆又推壓彈簧前座6、彈簧前座則壓縮大小彈簧7和8，這樣，在引導輪和彈簧之前就形成了一個彈性體，對履帶施加的衝力進行緩衝，消除衝擊負荷，減少衝擊應力，提高使用壽命，螺塞17是放黃油使用的，當履帶張緊度過大時，則慢慢旋轉螺塞17，使黃油慢慢擠出，不可一下旋鬆太多，以免黃油射出傷人。從注油嘴注入黃油壓力過大時，可活動推土機作為輔助手段，以使黃油易於注入。
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