挖掘机理论实习报告

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挖掘机理论实习报告

1 实习时间

挖掘机理论实习报告

2012年2月27号---2012年3月16号。

2 实习地点

西安市三桥机电市场，曲江国际展览中心，绿地笔克。

3 实习性质

毕业实习是教学过程中的重要组成部分，是使学生获得生产、经营实际知识和技能，巩固和加深对理论知识的理解，培养和提高现实工作能力与剖析能力的重要环节。本次实习让我们更好的理解了我们的专业知识，并通过两周的时间，认识实践，接触实践，以此来明确自己以后的专业方向。

4 实习目的

对于本次实习其主要目的在于通过实习使学生获得基本生产的感性知识，理论联系实际，扩大知识面；同时专业实习又是锻炼和培养学生业务能力及素质的重要渠道，培养当代大学生具有吃苦耐劳的精神，也是学生接触社会、了解产业状况、了解国情的一个重要途径，逐步实现由学生到社会的转变，培养我们初步担任技术工作的能力、初步了解企业管理的基本方法和技能；体验企业工作的内容和方法。这些实际知识，对我们学习后面的课程乃至以后的工作，都是十分必要的基础。我们应该将所学的理论知识与实践结合起来，培养勇于探索的创新精神、提高动手能力，加强社会活动能力，严肃认真的学习态度，为以后走上工作岗位打下坚实的基础。

此次实习我们要达到以下几点：

(1)初步了解常用工程机械的种类，对常用工程机械有一个直观的认识。

(2)通过记实习日记，写实习报告，锻炼与培养我们的观察，分析问题以及搜集和整理技术资料等方面的能力。

(3）观察挖掘机整体，对其工作装置在各种工况中的受力情况有一个初步的认识，为随后的设计打下基础。

5 国内外挖掘机发展概况

5.1 国内挖掘机发展概况

第一台手动挖掘机问世至今已有130多年的历史，期间经历了由蒸汽驱动斗回转挖掘机到电力驱动和内燃机驱动回转挖掘机、应用机电液一体化技术的全自动液压挖掘机的逐步发展过程。第一台液压挖掘机由日本发明成功。由于液压技术的应用，20世纪40年代有了在拖拉机上配装液压反铲的悬挂式挖掘机，20世纪50年代初期和中期相继研制出拖式全回转液压挖掘机和履带式全液压挖掘机。初期试制的液压挖掘机是采用飞机和机床的液压技术，缺少适用于挖掘机各种工况的液压元件，制造质量不够稳定，配套件也不齐全。从20世纪60年代起，液压挖掘机进入推广和蓬勃发展阶段，各国挖掘机制造厂和品种增加很快，产量猛增。1968-1970年间，液压挖掘机产量已占挖掘机总产量的83%，目前已接近100%。

中国的挖掘机生产起步较晚，从1954年抚顺挖掘机厂生产第一台斗容量为1 m3;的机械式单斗挖掘机至今，大体上经历了测绘仿制、自主研制开发和发展提高等三个阶段。

新中国成立初期，以测绘仿制前苏联20世纪30～40年代的W501.W502.W1001.W1002等型机械式单斗挖掘机为主，开始了中国的挖掘机生产历史。由于当时国家经济建设的需要，先后建立起十多家挖掘机生产厂。1967年开始，中国自主研制液压挖掘机。早期开发成功的产品主要有上海建筑机械厂的WYl00型、贵阳矿山机器厂的W4-60型、合肥矿山机器厂的WY60型挖掘机等。随后又出现了长江挖掘机厂的WYl60型和杭州重型机械厂的WY250型挖掘机等。它们为中国液压挖掘机行业的形成和发展迈出了极其重要的一步。

到20世纪80年代末，中国挖掘机生产厂已有30多家，生产机型达40余种。中、小型液压挖掘机已形成系列，斗容有0.1～2.5 m3;等12个等级、20多种型号，还生产0.5-4.0m3;以及大型矿用10 m3;、12 m3;机械传动单斗挖掘机，1 m3隧道挖掘机，4 m3长臂挖掘机，1000 m3/h的排土机等，还开发了斗容量O.25 m3;的船用液压挖掘机，斗容量O.4 m3;、O.6 m3;、0.8 m3;的水陆两用挖掘机等。但总的来说，中国挖掘机生产的批量小、分散，生产工艺及产品质量等与国际先进水平相比，有很大的差距。

改革开放以来，积极引进、消化、吸收国外先进技术，以促进中国挖掘机行业的发展。其中贵阳矿山机器厂、上海建筑机械厂、合肥矿山机器厂、长江挖掘机厂等分别引进德国利勃海尔(Liebherr)公司的A912.R912.R942.A922.R922.R962.R972.R982型液压挖掘机制造技术。稍后几年，杭州重型机械厂引进德国德玛克(Demag)公司的H55和H85型液压挖掘机生产技术，北京建筑机械厂引进德国奥加凯(0&K)公司的RH6和MH6型液压挖掘机制造技术。与此同时，还有山东推土机总厂(其挖掘机生产基地改名为山重建机有限公司，包括STRONG和JCM两个品牌)、黄河工程机械厂、江西长林机械厂、山东临沂工程机械厂等联合引进了日本小松制作所的PC100、PC120.PC200、PC220.PC300、PC400型液压挖掘机(除发动机外)的全套制造技术。这些厂通过数年引进技术的消化、吸收、移植，使国产液压挖掘机产品性能指标全面提高到20世纪80年代的国际水平，产量也逐年提高。由于国内对液压挖掘机需求量的不断增加且多样化，在国有大、中型企业产品结构的调整，牵动了一些其他机械行业的制造厂加入液压挖掘机行业。

业内人士指出，中国单斗液压挖掘机应向全液压方向发展；斗容量宜控制在0.1-15 m;；而对于大型及多斗挖掘机，由于液压元件的制造、装配精度要求高，施工现场维修条件差等，则仍以机械式为主。应着手研究、运用电液控制技术，以实现液压挖掘机操纵的自动化。

5.2 国际挖掘机发展概况

工业发达国家的挖掘机生产较早，法国、德国、美国、俄罗斯、日本等是斗容量3.5-40 m3单斗液压挖掘机的主要生产国，从20世纪80年代开始生产特大型挖掘机。例如，美国马利昂公司生产的斗容量50-150 m3的剥离用挖掘机，斗容量132 m3的步行式拉铲挖掘机；B-E(布比赛路斯-伊利)公司生产的斗容量168.2 m3的步行式拉铲挖掘机，斗容量107 m3的剥离用挖掘机等，是世界上目前最大的挖掘机。

从20世纪后期开始，国际上挖掘机的生产向大型化、微型化、多功能化、专用化和自动化的方向发展。

(1)开发多品种、多功能、高质量及高效率的挖掘机。为满足市政建设和农田建设的需要，国外发展了斗容量在0.25 m3以下的微型挖掘机，最小的斗容量仅0.01 m3。另外，数量最多的中、小型挖掘机趋向于一机多能，配备了多种工作装置——除正铲、反铲外，还配备了起重、抓斗、平坡斗、装载斗、耙齿、破碎锥、麻花钻、电磁吸盘、振捣器、推土板、冲击铲、集装叉、高空作业架、铰盘及拉铲等，以满足各种施工的需要。与此同时，发展专门用途的特种挖掘机，如低比压、低噪声、水下专用和水陆两用挖掘机等。

(2)迅速发展全液压挖掘机，不断改进和革新控制方式，使挖掘机由简单的杠杆操纵发展到液压操纵、气压操纵、液压伺服操纵和电气控制、无线电遥控、电子计算机综合程序控制。在危险地区或水下作业采用无线电操纵，利用电子计算机控制接收器和激光导向相结合，实现挖掘机作业操纵的完全自动化。所有这一切，挖掘机的全液压化为其奠定了基础和创造了良好前提。

(3)重视采用新技术、新工艺、新结构，加快标准化、系列化、通用化发展速度。例如，德国阿特拉斯公司生产的挖掘机装有新型的发动机转速调节装置，使挖掘机按最适合其作业要求的速度来工作；美国林肯-贝尔特公司新C系列LS-5800型液压挖掘机安装了全自动控制液压系统，可自动调节流量，避免了驱动功率的浪费。还安装了CAPS(计算机辅助功率系统)，提高挖掘机的作业功率，更好地发挥液压系统的功能；日本住友公司生产的FJ系列五种新型号挖掘机配有与液压回路连接的计算机辅助的功率控制系统，利用精控模式选择系统，减少燃油、发动机功率和液压功率的消耗，并延长了零部件的使用寿命；德国奥加凯(O&K)公司生产的挖掘机的油泵调节系统具有合流特性，使油泵具有最大的工作效率；日本神钢公司在新型的904.905.907.909型液压挖掘机上采用智能型控制系统，即使无经验的驾驶员也能进行复杂的作业操作；德国利勃海尔公司开发了ECO(电子控制作业)的操纵装置，可根据作业要求调节挖掘机的作业性能，取得了高效率、低油耗的效果；美国卡特匹勒公司在新型B系统挖掘机上采用最新的3114T型柴油机以及扭矩载荷传感压力系统、功率方式选择器等，进一步提高了挖掘机的作业效率和稳定性。韩国大宇公司在DH280型挖掘机上采用了EPOS——电子功率优化系统，根据发动机负荷的变化，自动调节液压泵所吸收的功率，使发动机转速始终保持在额定转速附近，即发动机始终以全功率运转，这样既充分利用了发动机的功率、提高挖掘机的作业效率，又防止了发动机因过载而熄火。

(4)更新设计理论，提高可靠性，延长使用寿命。美、英、日等国家推广采用有限寿命设计理论，以替代传统的无限寿命设计理论和方法，并将疲劳损伤累积理论、断裂力学、有限元法、优化设计、电子计算机控制的电液伺服疲劳试验技术、疲劳强度分析方法等先进技术应用于液压挖掘机的强度研究方面，促进了产品的优质高效率和竞争力。美国提出了考核动强度的动态设计分析方法，并创立了预测产品失效和更新的理论。日本制定l了液压挖掘机构件的强度评定程序，研制了可靠性信息处理系统。在上述基础理论的指导下，借助于大量试验，缩短了新产品的研究周期，加速了液压挖掘机更新换代的进程，并提高其可靠性和耐久性。例如，液压挖掘机的运转率达到85%～95%，使用寿命超过1万小时。

(5)加强对驾驶员的劳动保护，改善驾驶员的劳动条件。液压挖掘机采用带有坠物保护结构和倾翻保护结构的驾驶室，安装可调节的弹性座椅，用隔音措施降低噪声干扰。

(6)进一步改进液压系统。中、小型液压挖掘机的液压系统有向变量系统转变的明显趋势。因为变量系统在油泵工作过程中，压力减小时用增大流量来补偿，使液压泵功率保持恒定，亦即装有变量泵的液压挖掘机可经常性地充分利用油泵的最大功率。当外阻力增大时则减少流量(降低速度)，使挖掘力成倍增加；采用三回路液压系统。产生三个互不影响的独立工作运动。实现与回转机构的功率匹配。将第三泵在其他工作运动上接通，成为开式回路第二个独立的快速运动。此外，液压技术在挖掘机上普遍使用，为电子技术、自动控制技术在挖掘机的应用与推广创造了条件。

(7)迅速拓展电子化、自动化技术在挖掘机上的应用。20世纪70年代，为了节省能源消耗和减少对环境污染，使挖掘机的操作轻便和安全作业，降低挖掘机噪音，改善驾驶员工作条件，逐步在挖掘上应用电子和自动控制技术。随着对挖掘机的工作效率、节能环保、操作轻便、安全舒适、可靠耐用等方面性能要求的提高，促使了机电液一体化在挖掘机上的应用，并使其各种性能有了质的飞跃。20世纪80年代，以微电子技术为核心的高新技术，特别是微机、微处理器、传感器和检测仪表在挖掘机上的应用，推动了电子控制技术在挖掘机上应用和推广，并已成为挖掘机现代化的重要标志，亦即目前先进的挖掘上设有发动机自动怠速及油门控制系统、功率优化系统、工作模式控制系统、监控系统等电控系统。

(8)更注重环境保护，CAT、小松等厂家纷纷推出满足三次排放要求的挖掘机。

6 实习内容

本次实习是了解挖掘机的发展情况，以及挖掘机工作装置的内部构造及组成，并且更进一步的了解其运转原理，为今后的毕业设计做一个铺垫。我们分别去了西安市三桥机电市场和西安市曲江国际展览中心、绿地笔克进行了实习，通过看，问等方式对挖掘机进行了了解，由于本次毕业设计涉及到轮式挖掘机，所以我们特别着重的看了下轮式挖掘机。现在我们先来介绍下挖掘机，以及挖掘机在国内外的发展概况。

图1

6.1 挖掘机的定义

挖掘机，又称挖掘机械（excavating machinery),是用铲斗从工作面铲装剥离物或矿产品并将其运至排卸地点卸载的自行式采掘机械。或者是依靠在动臂上装置的铲斗进行挖掘作业的施工机械。再或是用铲斗挖掘高于或低于承机面的物料，并装入运输车辆或卸至堆料场的土方机械。挖掘的物料主要是土壤、煤、泥沙以及经过预松后的土壤和岩石。从近几年工程机械的发展来看，挖掘机的发展相对较快，而挖掘机作为工程建设中最主要的工程机械机型之一，其正确的选型也就显得更为重要。

6.2 挖掘机的主要组成

常见的挖掘机结构包括，动力装置，工作装置，回转机构，操纵机构，传动机构，行走机构和辅助设施等。而从外观上看，挖掘机由工作装置，上部转台，行走机构三部分组成。

从外观上看，挖掘机由工作装置，上部转台，行走机构三部分组成。根据其构造和用途可以区分为：履带式、轮胎式、步履式、全液压、半液压、全回转、非全回转、通用型、专用型、铰接式、伸缩臂式等多种类型。

工作装置是直接完成挖掘任务的装置。它由动臂、斗杆、铲斗等三部分铰接而成。动臂起落、斗杆伸缩和铲斗转动都用往复式双作用液压缸控制。为了适应各种不同施工作业的需要，挖掘机可以配装多种工作装置，如挖掘、起重、装载、平整、夹钳、推土、冲击锤等多种作业机具。

回转与行走装置是液压挖掘机的机体，转台上部设有动力装置和传动系统。发动机是挖掘机的动力源，大多采用柴油要在方便的场地，也可改用电动机。

传动机构通过液压泵将发动机的动力传递给液压马达、液压缸等执行元件，推动工作装置动作，从而完成各种作业。

6.3 挖掘机的分类

最初挖掘机是手动的，从发明到现在已经有一百三十多年了，经历了蒸汽驱动，电力驱动，和内燃机驱动等多种驱动方式。

在20世纪40年代以后，液压技术在挖掘机上得到应用，20世纪50年代研制出了今天人们常见的履带式全液压挖掘机。

挖掘机最重要的三个参数：整车重量（质量），发动机功率和铲斗斗容。 1951 年，第一台全液压反铲挖掘机由位于法国的 Poclain( 波克兰 ) 工厂推出，从而在挖掘机的技术发展领域开创了全新空间。

以下是常见挖掘机的分类：

(1)常见的挖掘机按驱动方式有内燃机驱动挖掘机和电力驱动挖掘机两种。其中电动挖掘机主要应用在高原缺氧与地下矿井和其它一些易燃易爆的场所。

(2)按照行走方式的不同，挖掘机可分为履带式挖掘机和轮式挖掘机。

(3)按照传动方式的不同，挖掘机可分为液压挖掘机和机械挖掘机。机械挖掘机主要用在一些大型矿山上。

(4)按照用途来分，挖掘机又可以分为通用挖掘机，矿用挖掘机，船用挖掘机，特种挖掘机等不同的类别

(5)按照铲斗来分，挖掘机又可以分为正铲挖掘机、反铲挖掘机拉铲挖掘机和抓铲挖掘机。正铲挖掘机多用于挖掘地表以上的物料，反铲挖掘机多用于挖掘地表以下的物料。

6.3.1 反铲挖掘机

反铲式是我们见过最常见的，向后向下，强制切土。可以用于停机作业面以下的挖掘，基本作业方式有：沟端挖掘、沟侧挖掘、直线挖掘、曲线挖掘、保持一定角度挖掘、超深沟挖掘和沟坡挖掘等。

图2反铲挖掘机图3正铲挖掘机

6.3.2 正铲挖掘机

正铲挖掘机的铲土动作形式。其特点是“前进向上，强制切土”。正铲挖掘力大，能开挖停机面以上的土，宜用于开挖高度大于2m的干燥基坑，但须设置上下坡道。正铲的挖斗比同当量的反铲的挖掘机的斗要大一些，可开挖含水量不大于27%的一至三类土，且与自卸汽车配合完成整个挖掘运输作业，还可以挖掘大型干燥基坑和土丘等。正铲挖土机的开挖方式根据开挖路线与运输车辆的相对位置的不同，挖土和卸土的方式有以下两种：正向挖土，侧向卸土；正向挖土，反向卸土。

6.4 挖掘机相关参数简介

6.4.1 挖掘机三个重要参数（发动机功率，铲斗容量，操作重量）

(1)操作重量

操作重量决定了挖掘机的级别，决定了挖掘机挖掘力的上限。如果挖掘力超过这个极限，在反铲的情况下，挖掘机将打滑，并被向前拉动，这非常危险。在正铲情况下，挖掘机将向后打滑。

挖掘力≦   工作重量 ：地面和履带间的附着力系数

挖掘机三种主要重量:操作重量：带标准工作装置、司机、加满燃油；运输重量：不含司机、含10%燃油；主机重量：不含工作装置。

(2)发动机功率

总功率 SAE J1995（gross horsepower）指在没有消耗功率附件，如消音器、风扇、交流发电机及空气滤清器的情况下，在发动机飞轮上测得的输出功率。

净功率 SAE J1349；ISO 9249（net horsepower）指在装有全部消耗功率附件，如消音器、风扇、发电机及空气滤清器的情况下，在发动机飞轮上测得的输出功率。(GB,VOLVO)

(3)斗容

斗容一般分为堆装和平装两种，挖掘机常用标定斗容为堆装。铲斗堆装容量有两种计算标准。SAE、PCSA、ISO、GB标准：1：1堆装；CECE标准：1：2堆装。

6.4.2 其他参数

(1）挖掘力

对于挖掘力来说，挖掘力主要分为小臂挖掘力和铲斗挖掘力。两个挖掘力的作用点均为铲斗的齿根（铲斗的唇边），只是动力不同，小臂挖掘力来自小臂油缸；而铲斗挖掘力来自铲斗油缸。

(2)爬坡能力

爬坡能力是指爬坡、下坡，或在一个坚实、平整的坡上停止的力。两种表示方法：角度，百分比。

(3)提升能力

提升能力是指额定稳定提升能力或额定液压提升能力中较小的一个。额定稳定提升能力：75%的倾翻载荷；额定液压提升能力：87%的液压提升能力。

(4)回转速度

回转速度是指挖掘机空载时，稳定回转所能达到的平均最大速度。这意味着定义的回转速度，既不是指起动时的，也不是指制动时的回转速度；也就是说，不是加速或减速的回转速度。对于一般的挖掘工作来说，这种挖掘机在0°到180°的范围内工作时，回转马达有加速或减速，当转到270°到360°范围内时，回转速度达到稳定。

因此，在实际的挖掘工作中，上面定义的回转速度是不切实际的。也就是说，需要的实际回转性能是可用回转扭矩表示的加速/减速。

6.5 实习中见到的一些挖掘机型号及参数

6.5.1 陕西奥力信工程机械有限公司简介

陕西奥力信工程机械有限公司（原陕西欣安远工程机械有限公司）创建于一九九九年，地处西安市和平工业园，占地30亩，是中西部地区规模最大，实力最强集技术开发、产品设计与创造于一体的轮式挖掘机专业化生产经营企业。连续被西安市消费者协会评为“诚信单位”。主营产品或服务：小型挖掘机、抓草机、抓石机、液压锤、挖机配件、泡菜机。接下来看一下发动机型号为K4102ZHQ1的AWL7038-3型轮式挖掘机的一些主要技术参数，如图6与表1所示。

图6 AWL7038-3型轮式挖掘机

表1 AWL7038-3型轮式挖掘机主要参数

6.5.2 山东鑫奥工程机械有限公司简介

山东鑫奥工程机械有限公司为中型工程机械的专业制造公司，公司现有员工300余人，高级专业技术人员16人，中级职称人员22人，初级技术人员26人。公司秉承以“质量求发展，以信誉求生存”的服务宗旨，专注于中小型工程机械的开发研究，陆续开发出XA70-8、XA100-8、XA120-8、 XA160-8、 XA180-8系列轮式履带式全液压挖掘机，5吨、6吨、7吨、8吨全液压起重机,自走式打桩机。这些优良产品投放全国市场后，深得广大用户的好评与信赖，为公司可持续发展赢得了广阔的市场空间。

2000年，公司又与日本山田建机合作，把中国的工况与日本的标准应用有机结合，生产出国内领先更贴近和适合农机市场的新一代高可靠性挖掘机，产品投放市场后，深受广大用户的好评。为了满足客户需求，拓展更大市场空间，2011年3月，鑫奥公司投资2.4亿元在滕州市组建鑫奥工程机械工业园。工业园占地面积259亩。在建厂房10余万平方米，项目投产将达到年产挖掘机2000台、起重机2000台，打桩机1000台的生产能力。

接下来看一下XA100-8轮式双驱液压挖掘机以及XA70-8轮式机械行走挖掘机的一些主要配置与技术参数，如以下图表。 1.XA100-8轮式双驱液压挖掘机

图7 XA100-8轮式双驱液压挖掘机

表2 XA100-8轮式双驱液压挖掘机主要配置

表3 XA100-8轮式双驱液压挖掘机主要参数

2.XA70-8轮式机械行走挖掘机

表4 XA70-8轮式机械行走挖掘机主要配置

图8 XA70-8轮式机械行走挖掘机表5 XA70-8轮式机械行走挖掘机主要参数

3.XA100-8履带式液压挖掘机

表6 XA100-8履带式液压挖掘机主要参数

图9 XA100-8履带式液压挖掘机表7 XA100-8履带式液压挖掘机主要配置

7 实习心得

经过大约两周的实习，我深深的感觉到自己所学的知识的肤浅和在实际运用中的专业知识的匮乏.这时才真正领悟到“学无止境”的含义。

我们的教育应该社会实践更多得结合起来,采用理论和实践的办学模式,做到课堂教育与社会实践的关系，分别同过课堂和实践把我们所学的和运用想结合起来,才能更完全的掌握.

在将来材料成型将会向“四个化”发展，即柔性化、灵捷化、智能化、信息化.即使工艺装备与工艺路线能适用于生产各种产品的需要，能适用于迅速更

换工艺、更换产品的需要,使其与环境协调的柔性,使生产推向市场的时间最短且使得企业生产制造灵活多变的灵捷化,还有使制造过程物耗,人耗大大降低,高自动化生产,追求人的智能于机器只能高度结合的智能化以及主要使信息借助于物质和能量的力量生产出价值的信息化。

当然机械制造业的四个发展趋势不是单独的，它们是有机的结合在一起的，是相互依赖，相互促进的。同时由于科学技术的不断进步，也将会使它出现新的发展方向。前面我们看到的是机械制造行业其自身线上的发展。然而，作为社会发展的一个部分，它也将和其它的行业更广泛的结合。21世纪机械制造业的重要性表现在它的全球化、网络化、虚拟化、智能化以及环保协调的绿色制造等。它将使人类不仅要摆脱繁重的体力劳动，而且要从繁琐的计算、分析等脑力劳动中解放出来，以便有更多的精力从事高层次的创造性劳动，智能化促进柔性化，它使生产系统具有更完善。

这近二个周实践，我认为对我的毕业设计起到了一个十分重要作用，让我更好的理解挖掘机的组成，分类以及设计。对将来走上工作岗位也有着很大帮助。更重要的是要向他人虚心求教，遵守组织纪律和团队合作等一些做人处世的基本原则都要在实际生活中认真的贯彻，好的习惯也要在实际生活中不断培养,好的习惯会是我们人生中的一大宝贵的财富。对于自己这样一个即将步入社会的人来说，需要学习的东西很多，这个实习和毕业设计，我们在指导老师的指导下，学到了很多课本上有的知识和书本上没有的知识，这对我们将是一个很大的帮助。

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