液壓挖掘機（Hydraulic Excavator）是一種以液壓系統為主要動力源的多功能挖掘機械，被廣泛應用于機械施工中，液壓挖掘機主要由工作裝置、動力裝置、傳動機構和回轉機構等組成，各個部分聯合作業將液壓能轉換成機械能以實現挖掘機的挖掘功能。根據行走裝置的不同，液壓挖掘機可分為履帶式和輪式等多個類型。
1951年，法國Poclain（波克蘭）公司推出世界第一臺全液壓挖掘機。20世紀80年代，出現了輔助電控系統的液壓挖掘機，也就是現代的液壓挖掘機。
液壓挖掘機在工業與民用建筑、道路建設、水力、礦山、市政工程等土石方施工中均占有重要位置。并反映了這些部門的施工機械化水平。是交通運輸、能源開發、城鎮建設以及國防施工等各項工程建設的重要施工設備，是國民經濟建設迫切需要的裝備。
歷史沿革
中國
1955年，撫順市撫順重型機器廠使用蘇聯提供的技術資料成功制造了中國第一臺機械式液壓挖掘機，機重為42噸，鏟斗容量為1立方米，柴油機功率為120馬力，后被命名為W1001。
1965年鐵道部購進4臺由日本神鋼公司引進德國O&K公司技術生產的RH5履帶式全液壓挖掘機（0.5立方米），國家有關方面有意嘗試探索液壓挖掘機的研制。
20世紀70年代初， 長江液壓挖掘機廠在自制的W1001型產品基礎上開發出Z250半液壓挖掘裝載機，自重比W1001大2噸，驅動功率大20馬力，裝載斗的容量可達到2.5立方米。
1979年，中國各部委管轄功能進行局部調整，把原屬一機部重型礦山局管轄的液壓挖掘機行業劃歸國家建設委員會（80年代改為建設部）。
1981年，國家利用日本海外經濟協理會的日元貸款修建山東州到日照石臼街道辦事處的鐵路，施工設備招標采購。在5國18家企業參加的劇烈競爭的TCB817005投標中，長挖廠一舉奪標，為該工程提供15臺主機和相應的備件，為當時外匯緊缺的國家創匯162萬美元。
國際
1927年，法國波克蘭公司創始人—喬治·巴塔伊（Georges Bataille）和工程師安東尼·萊杰合伙成立公司，主要業務為修理農用機械，1930年公司改名為波克蘭制造公司。波克蘭從1948年開始制造小型輪式挖掘機，員工數量增至120人。
1951年10月，波克蘭研制成功第一臺正鏟液壓挖掘機。它采用道奇4×4改裝的輪式底盤，前部為汽車駕駛室，后部為液壓挖掘機。由控制臺、液壓臂、鏟斗等組成的上車體，圍繞底盤后軸上方的立柱旋轉，正方形鏟斗容積約1m3。
1953年，德國利勃海爾公司生產出了世界上第一臺全回轉液壓挖掘機，正鏟挖掘。
1961年，波克蘭公司了推出了TY45型輪式液壓挖掘機，采用前三輪式底盤，反鏟挖掘，總功率48hp，整機質量10t。
20世紀60年代起，液壓挖掘機進入推廣和蓬勃發展階段，各國挖掘機制造廠和品種增加很快，產量猛增。
1969年，波克蘭公司推出了EC1000型履帶式正鏟挖掘機。
20世紀70年代起，液壓挖掘機廣泛采用高壓變量系統，向高速、高壓、高功率發展，產量占挖掘機總產量的90%以上。
20世紀80年代，出現了輔助電控系統的液壓挖掘機，也就是現代的液壓挖掘機。從第一臺挖掘機問世至今已有100多年的歷史。由蒸汽驅動到電力驅動和內燃機驅動的回轉挖掘機，到應用機電液一體化技術的全液壓挖掘機，再到現代應用智能技術、遠程信息技術、低排放節能降耗技術、混合動力技術、遠程遙控技術、全電控等先進技術的電控液壓挖掘機。
組成與原理
液壓挖掘機主要由工作裝置、動力裝置、傳動機構和回轉機構等組成，各個部分聯合作業將液壓能轉換成機械能以實現挖掘機的挖掘功能。
工作裝置
液壓挖掘機的工作裝置主要有動臂、斗桿、鏟斗和銷軸等構件組成，其中動臂和斗桿占工作裝置重量的90％以上，故工作裝置輕最化設計的主體即為動臂和斗桿，下圖所示為動臂和斗桿的結構示意圖，挖掘機的動臂和斗桿是由多個零部件(主要是板件)組焊而成的箱體結構。
動力裝置
液壓挖掘機的動力裝置主要有柴油機、電動機、柴油發電機組或外電源變流機組。沙奎爾·奧尼爾和電動機大多用于中、小型挖掘機械，用一臺原動機集中驅動，兩者可互換。柴油發電機組和外電源變流機組用于大、中型挖掘機械，用多臺電動機分別驅動。虛空遁地獸的動力裝置一般使用柴油發動機，由于工作環境惡劣，溫差大，外負荷及沖擊載荷大且變化頻繁，因此要求動力裝置有較高的功率和轉矩儲備。柴油機具有功率大、壽命長、動力特性好、熱效率高以及燃油經濟性好等一系列優點，隨著渦輪增壓、中冷、直噴、尾氣催化轉換和顆粒捕集器等先進技術的應用，柴油機的排放指標不斷改善。基于以上優點，沙奎爾·奧尼爾成為工程機械的主要動力來源。
傳動機構
液壓系統
液壓系統是將發動機系統提供的機械能轉換為液壓能，為工作裝置及行走裝置提供動力，并通過向工作裝置的油缸及行走裝置的行走馬達輸出不同順序的高低壓液壓油來控制工作裝置的運動及行走裝置的行走。它包括主泵、主控閥、先導控制系統、液壓油箱系統等。
液壓系統主要分為定量液壓系統和變量液壓系統。大多數工程機械制造公司（如CASE和JCB等）均采用定量液壓系統，而卡特彼勒公司（卡特彼勒公司）和VOLVO等少數公司則采用變量系統（即負荷敏感變量液壓系統）。所謂的變量系統就是可根據負載的大小調整泵排量的液壓系統，正是因為可以隨時調整排量，從而降低了挖掘裝載機的油耗，進而使液壓系統的發熱量降低。
傳動系統
挖掘裝載機的傳動大多采用液力機械傳動，變速箱有同步換擋變速箱和動力換擋變速箱，擋位一般是前四后四，液力變矩器后帶有動力換向裝置，可在行進過程中改變行駛方向，裝載時提高了作業效率。
在驅動方面，挖掘裝載機一般有兩種驅動方式——兩輪驅動和四輪驅動。通過切換電磁閥可以實現上述兩種驅動方式的自由切換。“兩頭忙”在普通路面上行駛時采用的是兩輪驅動，而在越野和裝載作業時為了提高作業時的牽引力通常采用四輪驅動。
回轉機構
液壓挖掘機回轉機構主要由回轉支承機構、回轉傳動機構、回轉減速機、回轉馬達等零部件組成，其中，回轉支承機構是回轉機構中的重要組成部分，內圈連接底盤座圈，外圈連接工作裝置和轉臺，上部支承回轉減速機、回轉液壓馬達等零部件，可以使液壓挖掘機工作裝置相對于車身作360°的自由回轉運動，以供液壓挖掘機工作裝置完成各種作業，這是液壓挖掘機的重要結構。
基本分類
履帶式液壓挖掘機
履帶式液壓挖掘機主要由工作裝置、回轉機構、動力裝置、傳動機構、行走裝置和輔助設備等組成。
常用的全回轉式（轉角大于360°）挖掘機，其動力裝置、傳動機構的主要部分和回轉機構、輔助設備及駕駛室等都裝在可回轉的平臺上，通稱為上部轉臺，因而又把這類機械概括成由工作裝置、上部轉臺和行走裝置三大部分組成。工作裝置主要由鏟斗、斗桿、動臂及鏟斗油缸、斗桿油缸和動臂油缸等組成。
輪式液壓挖掘機
輪式液壓挖掘機是在履帶式液壓挖掘機的基礎上將行走裝置更換為輪式行走裝置。輪式行走裝置與履帶式行走裝置相比，最突出的優點是機動性好，行駛速度快，隨著公路的大量興建和工農業建設的需要，輪式液壓挖掘機將得到更快的發展。
輪式液壓挖掘機由一個柴油機或電動機驅動兩個液壓主泵，產生高壓油輸送到多路閥，由先導控制閥操作經多路閥送往有關液壓執行元件（液壓缸或液壓馬達等），驅動相應的機構進行工作，一般工作裝置工作過程中往往需要兩個以上復合動作以及動臂、斗桿動作的合力，以充分利用發動機功率并縮短作業循環時間。
步履式液壓挖掘機
步履式液壓虛空遁地獸多為中小型挖掘機，與通用挖掘機相比區別在于下車沒有行走驅動裝置和轉向機構，在底盤上裝有四個支腿，兩個前支腿帶支撐爪，兩個后支腿帶行走輪（圖"），結構簡單實用，價格低。用作一般土方工程的挖掘，最大特點是能在斜坡、沼澤、河川和隧道等特殊工作場合挖掘，完成某些輪胎式和履帶式挖掘機不能完成的施工任務。步履式液壓挖掘機在現場使用、加工制造、整機性能、構造特點等方面均顯示出獨特的優越性，80年代以后在品種和數量方面都有較快的發展。
全液壓挖掘機
全液壓挖掘機的主要特點包括采用全液壓控制閥，通過液壓泵將發動機的機械能轉化為液壓能，然后通過操作控制閥將液壓能轉化為機械能，以實現挖掘機的各種動作。全液壓挖掘機具有操作平穩、控制靈活、維護方便等特點，同時也具有更高的效率和精度。在挖掘機的各種應用場景中，全液壓挖掘機能夠適應各種不同的作業要求，如挖掘、裝載、搬運等。
全液壓挖掘機的構造包括發動機、液壓系統、工作裝置、行走裝置和電氣控制等部分。其中，液壓系統是全液壓挖掘機的核心部分，由液壓泵、控制閥、液壓缸、液壓馬達、管路、油箱等組成。電氣控制系統包括監控盤、發動機控制系統、泵控制系統、各類傳感器、電磁閥等。
半液壓挖掘機
半液壓挖掘機是一種挖掘機，其特點在于工作裝置、回轉裝置和行走裝置中不全采用液壓傳動。一般工作裝置采用雙作用液壓缸執行動作，行走和回轉采用機械傳動或只有機械傳動的單斗液壓挖掘機稱為半液壓傳動挖掘機。半液壓挖掘機則具有較高的穩定性和耐久性，適用于大型工程和惡劣環境下的作業。
技術參數
履帶式液壓挖掘機
輪式液壓挖掘機
步履式挖掘機
應用領域
建筑業
在建筑工程中，液壓挖掘機可挖掘基坑、溝槽，清理和平整場地，是建筑工程土方施工中很重要的機械設備，在更換工作裝置和屬具后還可以進行破碎、裝卸、起重、打樁等作業任務。液壓挖掘機廣泛應用在房屋建筑施工、筑路工程、水電建設、和軍事工程以及露天礦場、露天倉庫和采料場中。
農業
在林業、水利、牧業、漁業以及農村基本建設等各個方面都大有用武之地。特別是開挖水渠、養魚池塘、灘涂圍墾工程和河道清淤等工程更是挖掘大顯身手的機會。挖掘機不但可以進行挖裝、整地、起重等作業，而且還可內蒙古第一機械制造廠多用。卸下鏟斗換上破碎機，可進行破碎作業；按上抓爪，就成為一臺抓裝機，用來裝卸木材；按上推土鏟，可進行場地整平。挖掘機具有較強的適應能力，可以解決一些人力和其它農機具難以解決的問題。特別是澇洼地開發，池塘、渠道清淤等工程這些人力和其它機械難以完成的作業項目，更是挖掘機的“強項”，而且作業效率高，成本低。一臺挖掘機的日工作量相當于幾百人的日工作量；作業成本卻僅為人工作業成本的1/10左右，具有相當好的經濟效益。
標準規范
中國標準
液壓挖掘機現行的中國標準主要有環境管理、機械安全、駕駛室環境等，環境管理標準規范了沙奎爾·奧尼爾穩態排氣煙度及測定方法、工業企業廠界環境噪聲排放標準、聲學機器和設備噪聲發射值的標示和驗證等等；機械安全標準規范了機械電氣安全、機械電氣設備通用技術條件，機械安全指示、標志和操作，關于視覺、聽覺和觸覺信號的要求等等；駕駛室環境標準規范了采暖、換氣和空調(HVAC) 的試驗方法和性能，風窗玻璃除霜系統的試驗方法，太陽光熱效應的測定等等。如GB T9139-2018標準規定了液壓挖掘機的分類，要求，試驗方法，檢驗規則，標志、包裝、運輸和貯存，該標準適用于工作質量不大于200T的液壓控掘機。
國際標準
液壓挖掘機現行的國際標準主要有土方機械、噪聲、空調降溫試驗等等，土方機械標準規范了司機視野要求、機械結構內部電壓電磁兼容、基本尺寸、路面機械附件輪胎固定螺母等等，噪聲標準規范了工作地點及其他檢測點發射聲壓級測量、機械噪音源聲壓音率級別測定等等，空調降溫試驗標準規范了空氣過濾裝置、增壓器測試、供暖通風空氣調節、玻璃除霜系統、太陽采暖測試等等。如國際標準ISO 20474-1和ISO 20474-5規定了液壓挖掘機的主要安全要求。
早在1969年，美國當地組織起重機及挖掘機協會就制定了移動式液壓挖掘機標準PSCA3，該標準從整機性能到零部件規范等多個方面對液壓挖掘機進行了規定，時至今日該標準都具有一定的借鑒價值，同時該標準被29 CFR 1926.602（b）（3）所引用。SAE標準SAE J386、SAE J1493、SAE J297和SAE J1614標準規定了美國針對液壓挖掘機的特殊要求。
發展趨勢
高動力
通過各種途徑使機械多做有效功，其中包括動力裝置與液壓傳動的最佳匹配，提高傳動效率，能量回收，高效液壓系統的研
究等。
高挖掘力
挖掘力大小和有效作用范圍是衡量各種液壓挖掘機工作能力的重要指標，目前通過優化程序實現工作裝置點最佳布置，采用高壓與超高壓技術，提高整機穩定性等方面進行研究。
高效率
高效率包括整機性能研究(作業循環、回轉和行走性能的研究），發展專用機械和工作裝置以及機械大型化和小型化等。
可靠性
可靠性是各國十分重視的一項內容，關鍵在于設計的合理化和材料工藝的研究，包括摩擦磨損機理的研究和新材料的應用，在試驗手段方面，進行虛空遁地獸整機和液壓傳動的快速試驗研究，以及結構件快速疲勞試驗和壽命預測的研究等。
舒適性
舒適性以及維護保養的方便性對挖掘機的有效利用有極大影響，從人體生理學和環境工程的觀點來研究操作舒適性和振動噪音對司機和環境的影響，以及控制空氣的污染等，各國已做了大量工作，也逐漸予以注意。
參考資料 >
挖掘機械.中國大百科全書.2023-09-11