單斗挖掘機是指依靠安裝在動臂上的單個鏟斗進行周期性挖掘的工程機械。最早的挖掘機誕生于19世紀末，由威廉·史密斯·史密斯·奧蒂斯發明。1954年，中國生產出第一臺機械式單斗挖掘機。單斗挖掘機主要由工作裝置、回轉裝置、行走裝置、傳動系統、控制系統和機庫組成。其工作原理是通過操縱斗桿、鏟斗液壓缸等裝置來完成挖掘和裝載鏟斗、提升和旋轉等各種操作。

單斗挖掘機是挖掘機中應用最廣泛的機械，具有挖掘強度大、適用范圍廣、生產效率高的特點。它廣泛應用于露天礦山各種土壤和軟硬礦物的鏟裝作業以及水利、建筑和道路建設工程中的鏟裝、卸土和傾倒作業。同時，單斗挖掘機種類繁多，根據其工作對象的不同可分為反鏟單斗挖掘機、前鏟單斗挖掘機、拉鏟單斗挖掘機和抓斗單斗挖掘機。建筑工程中常見的單斗挖掘機是前鏟單斗挖掘機。

未來單斗挖掘機將主要向智能化方向發展。到2023年，由電子計算機控制的疲勞強度分析、微型計算機、微處理器、傳感器和檢測儀器已廣泛應用于挖掘機。

單斗挖掘機主要由工作裝置、回轉裝置、行走裝置、傳動系統、控制系統、車棚和車架等組成。

工作裝置

單斗挖掘機的工作裝置主要包括鏟斗、連桿、搖臂、斗桿和動臂等。所有部件通過鉸鏈銷鉸接，通過三個油缸的伸縮配合實現挖掘機的挖掘、提升和卸土作業。單斗挖掘機的工作裝置可根據工作對象和施工要求進行選擇和更換。常用的工作裝置有前鏟、反鏟、抓斗、舉升機等。其中，前鏟挖掘機是最重要的單斗挖掘機類型，主要挖掘停車表面以上的材料，其挖掘能力很大。反鏟挖掘機主要用于挖掘停車表面以下的材料和清理斜坡上的危巖。索鏟挖掘機主要挖掘停放面以下的物料，特別適合水下作業。

旋轉體

回轉裝置由回轉驅動裝置和回轉支架組成。回轉支承連接平臺和行走裝置，承受平臺上的各種彎矩、扭矩和載荷。采用單列滾珠回轉支承，由外圈、內圈、滾珠、隔離塊和上下密封圈組成。滾珠用墊片隔開，內圈固定在行走架上，外圈固定在旋轉平臺上。回轉平臺配有回轉支承、回轉驅動裝置、柴油箱、液壓油箱、多路控制閥、液壓泵裝置、發動機等部件。工作裝置鉸接在平臺的前端。旋轉平臺通過旋轉軸承與行走裝置連接，旋轉驅動裝置使平臺相對于底盤旋轉360度，從而驅動工作裝置繞旋轉中心旋轉。

行走裝置

單斗挖掘機的行走裝置是整個挖掘機的支撐部件，支撐著整機的自重和工作載荷，完成工作和過渡運動。一般分為履帶式和輪胎式。履帶式行走裝置由行走架、中央旋轉接頭、行走驅動裝置、驅動輪、鏈輪、滾輪、導向輪、履帶和履帶張緊器等組成。其特點是牽引力大，接地比壓小，轉彎半徑小，靈活性好，但行走速度較慢，通常為0.5 ~ 0.6 km/h，轉運場地時需要平板車運輸。輪胎行走裝置種類繁多，由輪式拖拉機底盤和標準汽車底盤改裝的單斗液壓挖掘機鏟斗容量較小。輪胎式挖掘機采用專用底盤，鏟斗容量大于0.5m3，工作性能要求高。

動力裝置

動力裝置是發動機，大多數是立式多缸、水冷和一小時功率校準的柴油發動機，稱為原動機（發動機）裝置。發動機利用燃料燃燒產生的熱能使氣體膨脹推動曲柄連桿機構工作，通過液壓傳動機構和執行部件驅動挖掘機工作。因為這種機器的燃料燃燒是在發動機內部進行的，所以稱為內燃機。挖掘機使用的內燃機多為往復活塞式內燃機，即通過活塞的往復運動將燃料燃燒產生的爆炸壓力轉化為機械動力，主要包括汽油發動機、柴油發動機、燃氣發動機、天然氣發動機等。

傳輸系統

單斗挖掘機的動力裝置是整機的動力源，大多采用水冷多缸柴油機。動力傳動系統是將柴油機的輸出動力通過液壓系統傳遞給工作裝置、回轉裝置和行走機構。它由柴油機、液壓泵、分配閥、中央旋轉接頭、動臂油缸、斗桿油泵、旋轉馬達、行走馬達等組成。

控制系統

單斗挖掘機控制系統用于控制工作裝置、回轉裝置和行走裝置的動作，包括電氣控制機構和空氣壓縮機控制系統。例如，壓縮空氣控制系統由專門的空氣壓縮機提供壓縮空氣，壓縮空氣通過控制閥進入氣缸以驅動氣缸中的活塞，然后活塞桿通過杠桿機構控制每個機構的離合器或制動器。氣動作業在中小型挖掘機上應用廣泛，因為氣體可壓縮，作業穩定，機構動載荷小，作業安全可靠，在低溫下也能照常工作。

輔助設備

輔助裝置主要由挖掘機的駕駛室、液壓油箱、機庫、柴油箱和蓄電池組成。駕駛室是駕駛員控制整個機器的地方，包括挖掘機的進退和各種操作的完成；電池負責為整車提供電力，包括照明等。單斗挖掘機的車棚用于覆蓋發動機、傳動系統和控制系統，其中一些用作駕駛室；機架是整機的裝配基礎。除行走裝置外，其他部件都安裝在車架下方。

單斗挖掘機的執行機構包括行走機構、回轉機構、動臂、鏟斗等，分別由左行走液壓馬達、右行走液壓馬達、回轉液壓馬達、動臂液壓缸、鏟斗液壓缸和鏟斗液壓缸驅動。兩臺液壓泵由發動機驅動，將壓力油輸送到兩組多路閥，操作多路閥將壓力油輸送到直線和旋轉部件，從而完成挖掘、轉彎、卸載、返回和行走動作。其工作循環主要包括以下四個動作:

1.挖吧。一般以斗桿液壓缸的動作為主，鏟斗液壓缸調整切削角度配合挖掘。必要時（如有特殊要求的挖掘動作，如平整基坑底或修整邊坡），鏟斗、斗桿和動臂三個液壓缸應根據作業要求聯合動作，以確保鏟斗按特定軌跡運動。

2.全鏟斗提升和轉動。挖掘結束時，鏟斗液壓缸被推出，動臂液壓缸被頂起，滿鏟斗被提升。同時，旋轉液壓馬達旋轉，驅動轉盤旋轉至卸載位置。

3.卸載。當轉臺旋轉到卸載位置時，旋轉停止。通過動臂液壓缸和鏟斗液壓缸的協同動作來調整鏟斗的卸載位置。然后，鏟斗的液壓缸縮回，鏟斗向上翻轉卸載。

4.返回。卸載后，轉盤反向旋轉，在動臂液壓缸、鏟斗液壓缸和鏟斗液壓缸的共同作用下，空鏟斗返回新的挖掘位置并開始下一個工作循環。

按傳輸類型分類

根據單斗挖掘機傳動類型的不同，單斗挖掘機可分為機械式單斗挖掘機和液壓式單斗挖掘機。

機械單斗挖掘機：機械式單斗挖掘機更適合高強度作業，廣泛用于露天礦山各種土壤和軟硬巖石的鏟裝作業，也可用于水利、建筑和道路建設工程中的鏟裝、棄土和傾倒作業。此外，機械式單斗挖掘機的工作裝置稍加改裝即可作為起重機使用。

液壓單斗挖掘機：液壓單斗挖掘機（簡稱液壓鏟）具有動作靈活、線速度快的特點，在需要分采時，能更精確地控制鏟斗的插入和撬起，準確地進行鏟取。單斗液壓挖掘機工作裝置的鉸接銷結構是最常用的結構類型，即動臂、鏟斗、連桿、搖臂和油缸等部件通過鉸接銷相互鉸接，通過三個油缸的伸縮配合實現挖掘機的挖掘、提升和卸載作業。

然而，由于液壓系統的復雜性和礦井中惡劣的工作條件，特別是高壓系統的部件壽命較短，因此很難維護。因此，液壓挖掘機多用于松軟煤礦、爆炸后采礦現場和表土作業，也用于農田水利、工業和民用建筑、港口和國防工程。

按工作對象分類

根據工作對象的不同，單斗挖掘機可分為反鏟單斗挖掘機、前鏟單斗挖掘機、拉鏟單斗挖掘機和抓斗單斗挖掘機。

反鏟單斗挖掘機：反鏟單斗挖掘機可用于挖掘停車表面以下的土壤，挖掘時可從遠到近卸載或裝載土壤。適用于中、小型溝渠的基礎清理和疏通。反鏟單斗挖掘機的穩定性和鏟挖能力比正鏟差，且僅用于挖掘ⅰ ~ ⅱ級土壤，較硬的土壤應先進行預松。最大開挖深度可達4 ~ 8m，經濟合理的開挖深度為1.5~3.0m，同樣適用于地下水位較高的土質。

反鏟的鏟斗容量為0.5m3、1.0m3和1.6m3，最大鏟斗容量已超過3m3。在挖掘溝渠時，站在溝渠的末端向后挖掘。當溝渠較寬時，站在溝渠的一側橫向挖掘。

前鏟單斗挖掘機：前鏟式單斗挖掘機主要由支柱、斗柄、鏟斗、拉桿、提升鋼絲繩等部件組成。前鏟單斗挖掘機通過推升完成挖掘，挖掘斷面呈弧形，最適合挖掘停車面以上土方，也可挖掘停車面以下淺層土方。它具有穩定性好、鏟挖量大的特點，可挖掘各種土料、軟巖和巖渣進行裝載。在路基工程施工中，正鏟挖掘機可用于土方作業，如切割、取出取土坑、開挖基坑和從取料場收集材料。由于前鏟挖掘機不易轉移，因此一般用于較大的路基工程。前鏟單斗挖掘機是一種循環挖掘，由挖掘、旋轉、卸土和返回組成。生產率取決于鏟斗尺寸和周期時間。

拉鏟單斗挖掘機：單斗挖掘機的鏟斗由鋼纜控制。通過臂的旋轉將鏟斗拋到很遠的地方，牽引索被拉回，通過鏟斗自身的重量將鏟子砍下以裝滿鏟斗，然后通過旋轉來裝載或卸載鏟斗。工作時，鏟式單斗挖掘機僅依靠自身重量切入土壤，因此僅適用于挖掘I ~ II級土壤。鏟斗挖掘機也可以從湖中的濕取土坑取土，但不能用于挖掘凍土和裝載巖石。其開挖半徑、卸載半徑和卸載高度較大，適用于含水量較高的水下土砂和土方開挖，廣泛應用于大型渠道、基坑和水下礫石開挖。

開挖方式有溝端開挖和溝側開挖兩種。當開挖寬度和卸載半徑較小時，采用溝端開挖。開挖寬度大，卸載距離遠，因此采用溝槽側挖。

單斗挖掘機：抓斗單斗挖掘機可在回轉半徑內的基坑上任意位置挖掘土方，并可在任意高度卸土（裝載或棄土）。抓斗單斗挖掘機主要依靠鏟斗花瓣在鏟斗自由下落過程中單獨切入土壤，抓取土壤材料，關閉花瓣，然后提升并旋轉以卸載土壤。

但是，鏟斗挖掘機只能垂直向下作業，其挖掘范圍僅限于最小和最大挖掘半徑，因此適用于挖窄和深入基坑、深槽、開口沉箱、清理河泥等。，最適合水下挖掘。由于正鏟挖掘機是靠鏟斗落下時的沖擊力來切割土壤的，所以主要用于軟土（I ~ II級）。

通過行走裝置分類

根據單斗挖掘機行走裝置的不同，單斗挖掘機可分為履帶式單斗挖掘機、輪胎式單斗挖掘機、手扶式單斗挖掘機和履帶式單斗挖掘機。

履帶式單斗挖掘機：履帶行走裝置由行走架、中央旋轉接頭、行走驅動裝置、驅動輪、支撐鏈輪、滾輪、導向輪、履帶和履帶張緊裝置組成。履帶式行走裝置的特點是牽引力大，接地比壓小，轉彎半徑小且靈活，但行走速度較慢，通常為0.5 ~ 0.6 km/h，轉移場地時需要平板車運輸。

輪胎式單斗挖掘機：輪胎行走裝置種類繁多，由輪式拖拉機底盤和標準汽車底盤改裝的單斗液壓挖掘機鏟斗容量較小。0.5m3以上鏟斗容量較大、工作性能要求較高的輪胎式挖掘機采用專用底盤。當土方量不大，必須使用挖掘機施工時，可選擇機動性好的輪胎式單斗挖掘機。

行走式單斗挖掘機：手扶單斗挖掘機主要用于房屋基槽、各種管道、電纜溝等。它具有性能優良、結構特別簡單緊湊和重量輕的特點。

機電一體化技術：機電一體化技術是一種將電子技術和機械技術相結合的技術。機電一體化技術是集機械技術、自動控制技術、傳感器監測技術和伺服傳動技術于一體的跨系統技術。在傳統挖掘機中，電子技術只是簡單地用于工作，而機電一體化技術可以有效地將液壓挖掘機與電子信息技術結合起來。在液壓挖掘機的操作過程中，操作員可以控制計算機或電子計算機來提高其工作效率。

液壓傳動技術：液壓傳動具有功率密度高、結構參數小、傳動配置方便、扭矩大、可靠性高等特點，廣泛應用于工程機械的各個領域。它的作用是驅動行走機構和操縱工作裝置。挖掘機中的閉式液壓系統通常由柱塞泵、控制閥、馬達和液壓缸組成，系統壓力通常為25～40 MPa。液壓技術在挖掘機上的應用大大提高了挖掘機的挖掘力和工作效率。

單斗挖掘機的基本參數主要包括:整機重量、標準鏟斗容量、發動機功率、行走機構的行走速度和爬坡能力、工作循環時間、最大挖掘力、最大挖掘半徑、最大卸載高度和最大挖掘深度等。

性能參數

總的質量：整機質量是指整機在工作狀態下的質量。

標準鏟斗容量：標準桶容量是指根據桶的內壁尺寸計算的平桶容量和堆積部分的體積之和。平斗容量和積聚部分之間的界面稱為校準表面，它可以是平面或曲面。

發動機功率：發動機功率是指發動機的額定功率（工作12小時），即除去自身和所有附件（包括風扇、散熱器、空氣濾清器、消音器、發電機、空氣壓縮機等）消耗的凈功率。）在給定的速度和標準條件下，測量單位為kW。

其他參數

爬坡能力：挖掘機以最大油門爬坡，直到發動機最大功率輸出或輪胎和履帶打滑，最后換算出最大爬坡角度或百分比，稱為挖掘機的爬坡能力。

最大挖掘高度：最大挖掘高度是指工作裝置處于最大提升高度時鏟斗尖端到停車表面的距離，計量單位為m（米）。

最大挖掘半徑：最大挖掘半徑是指挖掘機縱向中心平面上鏟斗齒尖與機器旋轉中心之間的最大距離，計量單位為m（米）。

最大挖掘深度：最大挖掘深度是指從動臂處于最低位置時，鏟斗齒尖與停止面之間的最大距離，鏟斗、鏟斗和斗桿的鉸接點以及斗桿和動臂的鉸接點的中心在一條直線上并垂直于停止面，計量單位為m（米）。

app應用

單斗挖掘機廣泛應用于建筑、筑路、水利、電力、礦山、石油、天然氣和國防建設等領域，一般與自卸汽車配合使用。其主要用途如下:（1）建筑工程中開挖建筑物基坑和拆除舊建筑物；開挖路塹、路堤填筑、橋梁基坑和各種管溝（污水管溝、煤氣、天然氣、通信和電力管溝等）。）城市道路兩側的道路建設項目；水利工程中挖掘溝渠和河流，露天采礦工程中剝離表土和礦物的挖掘和裝載作業；更換工作裝置后，還可以進行澆筑、吊裝、安裝、打樁、搗固和拔樁。

鏟裝作業：單斗挖掘機更適合高強度作業，廣泛應用于露天礦各種土壤和軟硬巖石的鏟裝作業。例如，在礦山生產中，單斗挖掘機可以配備各種工作裝置，以進行各種形式的土石方上部挖掘、倒置和鏟裝。

傾倒和堆刀作業：單斗挖掘機可用于水利、建筑和道路建設項目中的土壤傾倒和傾倒。此外，其工作裝置稍加修改即可用作起重機。例如，在建筑工程中，單斗挖掘機可以挖掘基坑和溝槽，清理和平整場地，還可以在更換工作裝置后執行破碎、裝卸、起重和打樁等任務。

拖運操作：在砂石料場的開采中，可以采用單斗挖掘來挖掘、開采和運輸砂石。

節能：為了順應國家和世界倡導的發展理念，在競爭激烈的市場中獲得更廣闊的發展空間，節能技術的研究越來越受到重視。到2020年，挖掘機動力系統節能技術研究主要包括:回轉部分應用純電驅動，主電機布置在發動機和主泵之間。主電機的作用是平衡發動機的功率，使其始終處于最佳工作狀態，降低油耗；在新能源動力方面，電動挖掘機取消了燃油系統，取而代之的是可充電電池。電池可以通過外部充電器定期充電，這在節能方面非常有效，還可以降低維護成本。

單斗挖掘機

智能化：智能無人駕駛和遠程控制技術是安裝在車身和工作設備周圍的多個攝像頭和傳感器，它們在360度監視器和遠程控制臺的顯示器上顯示施工場景。操作員無需坐在駕駛室中即可使用模擬器的控制單元平臺操作挖掘機，通過遠程控制減少故障的發生，并使用人工智能（AI）和攝像頭進行自動駕駛，從而提高了現場生產率。

多功能：液壓系統改為可變系統。變量系統可以在壓力降低和流量增加時保持液壓泵的功率恒定，即配備變量泵的液壓挖掘機始終可以充分利用油泵的最大功率。此外，液壓技術在挖掘機上的廣泛應用，為電子技術和自動控制技術在挖掘機上的應用和普及創造了條件。

大規模：工業化國家生產挖掘機較早，如法國、德國、美國、俄羅斯和日本是單斗液壓挖掘機的主要生產國，鏟斗容量為3.5-40m。自20世紀80年代以來，超大型挖掘機開始生產。例如美國馬里恩公司生產的鏟斗容量為50-150m的剝離用挖掘機；B-E（布賽路斯-伊利）公司生產的鏟斗容量為168.2米的手扶鏟式挖掘機等。20世紀后期以來，世界挖掘機生產朝著大型化、小型化、多功能化、專業化、自動化方向發展，提高了挖掘機的可靠性，延長了其使用壽命。