1.概述

工业发达国家的挖掘机生产较早，法国、德国、美国、俄罗斯、日本等国是斗容量为3.5～40m³单斗液压挖掘机的主要生产国，并从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为50～150m³的剥离用挖掘机，斗容量为132m³的步行式拉铲挖掘机；B-E公司生产的斗容量为168.2m³的步行式拉铲挖掘机，斗容量为107m³的剥离用挖掘机等。

我国挖掘机发展起步较晚，目前国内一批工程机械零部件企业正在快速成长，部分企业已经研究出具有高精尖技术的变速器、驱动桥及液压阀等产品，并且一部分国内工程机械主机生产商开始投资建立自己的配套件工厂，依靠自身雄厚实力共同推进配套件行业的发展。在2009年初国务院审核通过的装备制造业调整振兴规划中，首次对工程机械用配套零部件提出了发展规划要求和政策支持，部分国外液压件企业纷纷在中国合资建厂，这也给国内配套件企业拉近与行业先进水平的距离提供了良好的平台。

从20世纪末开始，挖掘机的生产向大型化、微型化、多功能化、专用化和自动化方向发展。

2.多品种、多功能、高质量及高效率

为满足市政建设和农业生产的需要，国外开发了斗容量在0.25m³以下的微型挖掘机，最小的斗容量仅为0.01m³。另外，数量最多的中小型挖掘机趋向于一机多能，并配备了多种工作装置，即除正铲、反铲装置外，还配备了起重台、抓斗、平坡斗、装载斗、耙齿、破碎锤、麻花钻、电磁吸盘、振捣器、推土板、冲击铲、集装叉、高空作业架、绞盘及拉铲等装置，以满足各种施工的需要。与此同时，还开发了特种挖掘机，如低比压挖掘机、低噪声挖掘机、水下专用挖掘机和水陆两用挖掘机等。

3.应用新技术

重视采用新技术、新工艺、新结构，加快标准化、系列化、通用化的发展速度。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，使挖掘机以最合适其作业要求的速度工作。美国林肯—贝尔特公司最新的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；还安装了计算机辅助功率系统（CAPS）来提高挖掘机的作业功率，更好地发挥了液压系统的效能。日本住友公司生产的FJ系列五种新型号挖掘机上，配有与液压回路连接的计算机辅助功率控制系统，利用精控模式选择系统，减少了燃油、发动机功率和液压功率的消耗，同时延长了零部件的使用寿命。德国奥加凯（08LK）公司生产的挖掘机的液压泵调节系统具有合流特性，使液压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了智能控制系统，即使无经验的驾驶员也能进行复杂的作业操作。德国利渤海尔公司开发了电子控制作业（ECO）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。美国卡特彼勒公司在新型B系列挖掘机上采用了最新3114T型柴油机以及转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来提高挖掘机作业效率，又防止了发动机因超载而熄火。

随着液压技术、PLC控制、CAN总线通信、测量传感等核心关键单元技术的发展，在单机集成化操作与智能控制方面取得了重要进展，比如机器人化液压挖掘机的研制成功。CAN总线等技术就是采用多个控制器，使信息互相沟通、联网，对整个机械进行综合控制。通过PLC控制、CAN总线通信、测量传感等技术的集成，特别是采用了独特设计的液压阀、液压泵，电子液压CAN总线控制系统，使得液压挖掘机控制系统在功能的多样性、灵活性、较低的性价比等方面发生了革命性的变化。电子液压CAN总线控制系统将使机电液信一体化控制技术在液压挖掘机控制技术上得到广泛应用。智能电子液压CAN总线控制系统及元件将成为21世纪的液压挖掘机技术乃至整个工程机械控制技术的主要部分。电子液压CAN总线控制系统功能的多样性通过应用软件实现，通过有针对性地编制控制软件，智能电子液压CAN总线控制系统实现的功能极其广泛。如液压挖掘机在操作舒适性、作业效率、故障诊断、环境保护等方面，再比如发动机状态与液压系统的适应控制、传动与作业间的功率分配、作业模式、特定作业功能等，这些控制采用智能电子液压CAN总线控制系统均可实现。

综合应用计算机、网络通信、人工智能、微电子、自动控制、液力液压及多传感器融合等技术的液压挖掘机集成化操作与智能控制系统，正成为21世纪的重要发展方向之一。智能监控、检测、预报、远程故障诊断与维护，以及基于网络的机群集成控制与智能化管理研究机电液信一体化控制技术、负荷传感全功率控制技术和可编程控制与无人操作技术等也已应用于液压挖掘机，使挖掘机作业性能、可靠性、操纵舒适性、环保指标、机群协同作业等均得到满足。信息技术在对液压挖掘机管理上的体现是通过计算机网络技术建立功能强大的机械维修服务体系，它包括保修服务机械、产品技术数据库和用户档案等。而且通过网络进行双向交流，并及时对设备故障现象及状态检测参数做出判断，从而指出故障的起因、排除方法、具体拆装及调整步骤、所需的配件及应用工具等。智能服务系统由七部分组成，包括机载计算机系统、车载通信-导航系统、全球定位系统（GPS）、无线数据传输系统、集群监控调度中心、地理信息系统（GIS）和Internet数据传输系统；客户通过该系统能够及时了解自己的挖掘机在运输及施工时的状态，必要时可向挖掘机发出所需指令。遥控和无人驾驶技术在地下狭窄的封闭空间内能够解决人类的安全及舒适性，也将更广泛地应用和推广。

4.更新设计理论，提高可靠性，延长使用寿命

美国、英国、日本等国家推广采用了有限寿命设计理论，以代替传统的无限寿命设计理论，并将疲劳损伤累计理论、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，提高了产品的质量、效率和市场竞争力。美国提出考核动强度的动态设计方法，并创立了预测产品失效和更新的理论。日本制定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。在上述理论的指导下，借助于大量试验，缩短了新产品的研制周期，加速了液压挖掘机更新换代的进程，提高了其可靠性和耐久性。例如，液压挖掘机的运转率可达到85%～95%，使用寿命已超过1万h。(www.daowen.com)

5.加强劳动保护，改善劳动条件

新型液压挖掘机采用带有落物保护装置（FOPS）和翻车保护装置（ROPS）的驾驶室，并安装可调节的弹性座椅，用隔声措施降低噪声干扰，由此使驾驶员的安全状况与舒适程度大为改善。如迈克拉克采用了ROPS和FOPS的驾驶室，沃尔沃采用了独创的自带ROPS的关怀型（Care Cab）驾驶室。驾驶室将逐步实施ROPS和FOPS设计方法，配装冷暖空调。全密封及降噪处理的“安全环保型”驾驶室，采用人机工程学设计的驾驶员座椅可全方位调节，同时功能集成的操纵手柄、全自动换挡装置及电子监控与故障自诊断系统可以改善驾驶员的工作环境，提高作业效率。

6.重视节能与环保

为提高产品的节能效果并满足日益苛刻的环保要求，国外轮式挖掘机企业主要从降低发动机排放、提高液压系统效率和减振、降噪等方面入手进行改善。国外工程机械柴油机的发展已经达到全电子控制的阶段，并采用直喷技术，对柴油的喷射量和喷射时间进行控制，取消了传统的机械式调速器和定时齿轮，简化了柴油机结构。目前卡特彼勒和小松等厂家都开发了这种电子控制柴油机，它们的特性曲线可以由软件来决定，对于不同的作业工况采用不同的特性，从而使柴油机的经济性、动力性和排放都达到最优。日立建机株式会社推出的ZX130W型轮式挖掘机配置了符合欧Ⅱ和TierⅡ排放标准的发动机，采用超低噪声型消音器及其他措施，降低了发动机的噪声。

7.在线状态监测技术

随着现代液压挖掘机朝着高性能、高精度的方向发展，液压系统的可靠性成为十分突出的问题，除此之外，液压系统故障检测和诊断技术也越来越受到重视，而成为液压技术发展的一个重要方向。近年来，由于计算机技术、检测技术、信息技术、智能技术的发展和传感器技术水平的提高，故障检测与诊断技术已成功应用于液压挖掘机液压系统。它主要依靠电子及传感元件反馈的信号，实现液压挖掘机工作状况的实时监测。

8.开发超大型挖掘机

目前，超大型挖掘机根据机械结构及部件的需要均设立多个监测项目，驾驶员可以通过设置在驾驶室里的显示器了解各部分的工作状况，如机械结构、液压系统、行走与回转部分及铲斗等。为了易于进行日常维修保养，超大型挖掘机装有许多自动润滑装置，如日立EX3500液压挖掘机设有31个检测项目、55个自动润滑装置，其中5000L的燃料箱分成了13个部分，利用集中给排油系统向油箱内注油，以保证燃油的正常供给。

近年来，随着液压挖掘机技术的发展，超大型反铲液压挖掘机开发与市场需求的增加引起了行业的关注。超大型挖掘机为了获得最大装载能力，大部分采用的是大容量正铲斗。与正铲挖掘机相比，反铲挖掘机由于反铲挖掘力稳定，可进行强有力的挖掘，因此具有较高的生产效率。如日立EX3500-3型超大型反铲挖掘机，其斗容量为20.6m³，挖掘高度可达11m。

我国超大型液压挖掘机的研发起步较晚，目前国产大型及超大型液压挖掘机超过60t级的极少。四川邦立重机有限责任公司是我国较早开发大型和超大型液压挖掘机的企业。近几年，该公司相继成功开发出拥有自主知识产权的65t级、75t级、100t级、125t级和185t级矿用型和土方型大型和超大型液压挖掘机，填补了国内空白。此外，三一重工股份有限公司继研制成功65t级大型液压挖掘机之后，200t级超大型液压挖掘机也已下线。