文献翻译-国内外小型挖掘机发展综述

1 附录 A 国内外小型挖掘机发展综述 摘要 小型液压挖掘机的发展顺应全球多样化施工现场的需求 ,经过三十多年的不断改进完善，在技术性能、作业功能和效率、安全、环保、节能及维护保养方面有了大幅度提高 ,形成了比较一致的技术标准和作业规范。介绍近年来国内外小型挖掘机市场的发展情况 ,分析国内市场用户需求快速发展的因素 ,论述小型挖掘机在无尾回转、动臂偏转、节能、安全、环保、易于维护和人机工程学等方面的未来技术发展趋势。 关键词 小型挖掘机； 国内外市场； 技术发展趋势； 一、液压挖掘机简介 液压挖掘机 是由 发动机 、液压系统、工作装置、行走装置和 电 气控制等部分组成。液压系统由液压 泵 、控制阀、液压缸、液压马达、管路、油箱等组成。电气控制系统包括监控盘、发动机控制系统、泵控制系统、各类 传感器 、电磁阀等。液压挖掘机一般由工作装置、回转装置和行走装置三大部分组成。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，液压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。发动机是液压挖掘机的动力源，大多采用 柴油 要在方便的场地， 也可改用 电动机 。 液压传动系统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。以工地使用较多的 液压挖掘机为例。该机采用改进型的开式中心 负荷传感系统（ 该系统用控制斜盘式变量柱塞泵斜盘角（ 输出流量）的方法，减少了发动机的 功率 输出，从而减少燃油消耗，是一种节能型系统 。这种液压系统的特点是：定转矩控制，能维持液压泵驱动转矩不变，载断控制，可以减少 2 作业时间的卸荷损失；油量控制，可减少空挡和小调控制时液压泵的输出流量，减少功率损失。 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机械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。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机械， 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机械。初期试制的液压挖掘机是采用飞机和机床的液压技术，缺少适用于机械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，各国机械制造厂和品种增加很快，产量猛增。 1968间，液压挖掘机产量已占机械总产量的 83%，目前已接近 100%。 二、小型挖掘机的发展及其趋势 20 世纪 80 90 年代小型挖掘机在市政工程、交通、管道等施工中发挥了较大优势并得以迅速发展。它在城市的土建施工工程中为节省人力、物力出了较大贡献 , 逐步成为城市施工中具有代表性的施工机械。 小型挖掘机的发展主要依赖于城市建设的发展 ,由于城市的改造、建设施工较多 ,要求施工时间短、施工机械对周围环境影响小、安全、低污染、回转半径小、便于运输以及具有与城市景色相协调的外观 ,小型挖掘机满足了城市各种作业要求，在城市狭窄的工作空间内能够最大限度地发挥其生产能力 ,因此具有独特的优越 性。 1. 小型挖掘机的发展 小型挖掘机在城市中主要用于土建施工及一般住宅修整等工作 ,要求具有良好工作性能和回转性能。最初的小型挖掘机以轮胎式为主 ,由于轮胎式在软地面的行走性和通过性差 ,后来逐渐被履带式替代 ,并在动臂支撑机构处增加了回转机构 ,使整个工作装置能相对机体进行左右摆动 ,以完成沟道侧壁挖掘整修工作 ,但这种小型挖掘机挖掘范围小、不能实现后部卸料。此后 ,小型挖掘机增加了上部回转机构 ,解决了后部卸料等问题 ,提高了挖掘机的工作性能 ,形成小型挖掘机的基本结构。后来 ,小型挖掘机在回转半径、后部视野、动臂仰角、机 械性能等方面得到进一步改善 ,发展为现在的标准型。 2. 技术的进步 小型挖掘机工作环境大部分在城市 ,为了防止行走时损坏路面 ,从 80 年代开始使用 3 橡胶履带 ,并逐步得到普及。橡胶履带的支重轮是在内部铁芯板上运动 , 铁芯板接缝处与支重轮接触落地时 ,成为行走破坏路面的主要原因。以前使用宽形铁芯板 ,橡胶履带的支重轮直径较大 ,因此在接近地面时 ,这个缝隙变大 ,造成履带对路面的破坏。超级小型挖掘机使用与以前相同的支重轮 ,只是履带内使用的铁芯板变窄 ,因此在接触地面时缝隙变小 ,减小了对地面的损坏。 后方小回转型挖掘机的回 转尾部尺寸非常小 ,为了确保挖掘机工作的稳定性 ,必须有足够的配重 ,并在不增加机械重量的前提下 ,采用增大履带长度及加宽车体等有效方法。但是 ,车体宽度受运输卡车宽度的限制 ,为解决这个问题 ,在超级小型挖掘机中采用 技术。 3. 舒适性 小型挖掘机大部分没有封闭的驾驶室 , 下雨时座椅常常被雨淋湿而渗水。为了解决这一问题 ,使用表面与内部聚安脂橡胶一体制作的没有缝制缝的座椅 ,不会再从缝制缝处破坏 ,耐久性也得以 提高 ,成为完全防水型座椅。 推动小型挖掘机市场快速发展的因素 : (1) 小型挖掘机具有的广泛适用性 小型挖掘机体积小、机动灵活 ,非常适用于城镇的各种管道铺设、基础施工、公用事业以及房屋维修等作业。小型挖掘机紧凑的体积、特殊的设计使其能够在大型挖掘机无法施工的环境中进行作业。 (2) 小型挖掘机具有的多功能性 小型挖掘机的真正优点是它具有多功能性。小型挖掘机能够安装许多辅助作业机具 ,如安装破碎锤、液压钳用于轻量级的拆除作业 ,安装夹钳用于清除作业 ,安装滚筒、平板夯用于沟槽的填埋压实 ,安装旋挖钻具用于钻孔 ,吊钩 用于起吊重物等等。 (3) 小型挖掘机便于运输和转移作业场地小型液压挖掘机市场迅速扩张的原因之一应归于它的尺寸和重量。小型挖掘机能方便地在各个施工现场间转移 ,小型挖掘机无需大型拖车或是重型卡车进行运输 ,小型的运输工具就可运载。这样不但能够方便运输 ,还可以大大降低机器的运输费用。 (4) 小型挖掘机鲜明的作业特点 :尾部旋转半径为零的设计 ,使得小型挖掘机在作业空间有限的环境下作业时挖掘机操作人员无须考虑施工现场是 ,从而使操作人员能否有障碍物阻碍挖掘机的转动够更专心于铲斗的操作 ,这也防止了施工现场周围建筑物以及挖 掘 4 机自身的损坏。 (5) 投资回报率高、成本回收快 小型挖掘机的价格便宜 ,成本回收快。以 6t 级小挖为例 ,美、欧日品牌机的价格在四十万元左右 ,韩国的机器价格在三十二万元左右 ,国产机器价格为 30 32 万元有些品牌更低 ;而 20t 级的中挖价格在 70 100 万元。较高的投资回报率使得小型挖掘机深受广大中小土方工程施工承包业主的欢迎。 4. 小型挖掘机的技术发展趋势 小型挖掘机的技术发展顺应全球多样化施工现场的需求 ,经历了三十多年的历史演变过程 ,经过不断的改进完善 ,在技术性能、作业功能、作业效率、安全、环保、节能和 维护保养等方面有了大幅度的提高 ,形成了比较一致的技术标准和作业规范。主要体现在以下几方面 : (1) 无尾回转和动臂偏转技术 作为小挖基本概念的动臂偏转和无尾回转功能于 20世纪 90 年代中后期面向世界市场推出。在机体前部的动臂偏转 ,而无机构能够实现位于墙根附近的直接挖掘作业须频繁移动机身。无尾回转结构的应用 ,使其在狭窄地带作业时无须担心尾部的碰撞。无尾回转结构设计的难点在于回转平台上的总体布置、动力系统的热平衡解决以及整机稳定性的解决。而动臂偏转机构的设计难点在于铰点位置的确定和铰接体的制造技术。 (2) 新型液压控制技术 新型液压控制技术应具有作业效率高、操作性能好、具有良好的经济性 ,可进行高效率、强有力的作业。新的液环境适应性压系统不受负荷大小的影响 ,完全根据操纵杆的幅度分配所需液压油流量 ,完全可以按照操作人员的意图轻松完成作业。同时 ,由于发动机的负荷小可避免流量的无谓损失 ,能够实现小动操作和复合操作。新型液压控制技术的应用还能够增加动力输出 ,提高作业速度 ,降低燃料消耗。 (3) 安全性能 在欧洲市场和北美市场对安全性有严格的法律规定 ,设备的安全性能能够给操作人员提供安心作业的环境 ,提高操作人员的安全性。 小型挖掘机的安全性能主要体现在驾驶室的 计上 ,在驾驶室的试验中应满足以下性能要求 : 可满足必须的能量吸收； 5 可满足必须的抗荷载； 乘员安全区域足够大。 (4) 环保技术 主要体现在高功率、低油耗、清洁排放发动机的应用上。新型发动机应满足美国准和欧洲 准 ,将导致环境污染的化合物排放控制在最低限度。新型发动机同时降低了振动和噪声 ,有益于环境保护和操作人员的健康。 (5) 人机工程技术 司机室符合人机工程学原理 ,内部宽敞 ,视野开阔 ,造型美观 ,操作方便、省力仪表显 示直观、准确 ,能给驾驶员提供一种舒适的操作环境 ,充分减轻驾驶员的疲劳。 (6) 维修保养技术 从日常保养维护到正规检查维修 ,简化操作是十分必要的 ,能够提高机器的可靠性 ,使机器始终保持良好状态。要使得日常检查方 ,实现无须借助工具的一触式操作。维护修理便快捷简单易行 ,可快速进行内部零部件及系统的检查和维修。另外 ,在设计上要充分考虑防止机器的意外损坏。如机罩、护板防碰撞结构设计 ;动臂液压缸护板设计 ;燃油箱排水阀 ;独立推土板液压软管设计 ;防水电器系统设计 ;工作装置软管内置设计 ; X 型车架和半山型履带架设计 ;发动机 机油滤芯更换时间延长 ;带有管路过滤的先导系统 ;双重空滤构造设计等等。 5. 结语 社会的发展对小型挖掘机产生较大的影响 , 目前国外的小型挖掘机已有了相当的发展 , 如卡特彼勒、日立、小松、三菱等公司 , 小型挖掘机产品已形成系列 , 并在不断地进行开拓 , 扩大用途 , 增加附件种类。国内的小型挖掘机发展也已取得一定的成绩 , 但在技术和生产上都需要进一步改进和完善。 6 附录 B A of is of of of in is I. of as is by is by of is by is to we of as a a is It a by In to of 7 be in of if of as is of up of is of in by of to s of in as of to be is of of of of is of of of is it is to of is of of in of of up to to 30 to by of of to in to to in on to in 940s, at of in 950s in to of 8 is is in it is to is in 960s, is in of is 83% of to is 00% at 968 0th 0 90s in in in to in a in on of to is is as as of in 1. of he in so by in by in to 9 on of so on in of so on of in in 0s A is to a in to in to of in to in so on is in he of by In to a 10 to (1) is is on of as as to on in is to (2) is it in a to in to in to in on in in to up so (3)is to in on (4)