作者：李波 主编
出版社：化学工业出版社
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最新挖掘机司机培训教程试读：
前言
FOREWORD近几年，随着科学技术的快速发展，以及工程机械新技术、新产品的不断涌现，挖掘机也有了新一代的产品，确立了新的机械理论体系。为满足职业技术培训学校及企业工程机械驾驶培训的需要，我们在过去已编《挖掘机操作工培训教程》一书的基础上，根据近年来挖掘机培训中反馈的信息，有针对性地改编了《最新挖掘机司机培训教程》一书。本书在原有基础理论技术的基础上，突出添加了新理论、新技术、新内容和新的操作方法。主要解决挖掘机驾驶人员的实际操作能力，以及管理服务人员在挖掘机施工现场分析和解决问题的能力。
本书是针对新一代挖掘机的电喷发动机理论技术、电脑控制以及电脑监控运用的操作，使读者了解认识挖掘机、会开挖掘机、熟练掌握施工操作技巧，最终成为一名既是操作高手，又会维护保养的合格驾驶员而编写的。
本教程按挖掘机培训的内容分为：挖掘机常识；挖掘机安全要求；挖掘机结构基础知识；挖掘机操作技术；挖掘机维护保养以及挖掘机故障诊断。在论述挖掘机操作过程中，必须掌握哪些理论知识（应知），需要具备哪些技能（必会），同时在完成这些技能时要注意哪些事项，以及有哪些经验技巧可以供参考，通过这些内容的学习体现该教程做什么、学什么；学什么、用什么。使之体现出学以致用的最大特点。
本书由李波主编，朱永杰、李秋为副主编，李文强、徐文秀、马志梅等人参与编写，并给予大力支持，对此表示衷心感谢！
由于编者水平有限，在编写过程中难免出现不足之处，恳请广大读者批评指正。编者第1篇 挖掘机驾驶基础
第1章 挖掘机简介（1）挖掘机的用途
目前，世界各国都在大力发展各类挖掘机，挖掘机的最大吨位已经达到百吨或几百吨，而最小的仅为几百千克。随着挖掘机工作装置的广泛使用，挖掘机属具也趋于多样化，挖掘机的使用范围将更加广泛。图1-1中就是几种常见不同用途的工作装置。图1-1 挖掘机不同用途（2）挖掘机的品牌（表1-1）表1-1 国内外挖掘机品牌
随着科学技术的进步和市场经济的发展，工程机械在经济发展中的地位和作用越来越明显，挖掘机普及率也越来越高。无论是大型企业还是小型私营企业，挖掘机已经取代人力劳动，由此带来的挖掘机制造业之间的竞争也越显激烈，从而促进了挖掘机业以及挖掘机技术的迅猛发展。未来全球挖掘机正朝着专业化与生产系列化、人性化、环保化、模块化，以及优良的安全性、维修性与操作性等方向发展，如未来概念型挖掘机，整机装备一种集成运行记录器，承担着“黑匣子”的功能。1.1 挖掘机功能与组成1.1.1 挖掘机的功能
挖掘机是用来开挖土壤的施工机械。它是用铲斗的斗齿切削土壤并装入斗内，装满土后提升铲斗并回转到卸土地点卸土，然后再使转台回转、铲斗下降到挖掘面，进行下一次挖掘。挖掘—回转—卸载—返回称为挖掘机的一个工作循环，如图1-2所示。图1-2 挖掘机一个工作循环图
挖掘机是一种多用途土石方施工机械，主要进行土石方挖掘、装载，还可进行土地平整、修坡、吊装、破碎、拆迁、开沟等作业，所以在公路、铁路等道路施工、桥梁建设、城市建设、机场港口及水利施工中得到了广泛应用。所以挖掘机兼有推土机、装载机、起重机等的功能，能代替这些机械工作。1.1.2 挖掘机的组成
挖掘机的设计是相当人性化的，通常把挖掘机分成上、下两部分，分别称上车部分、下车部分：上车相当人的躯干，它有心脏——发动机、有腰——回转、有手臂——工作装置（大臂、二臂和挖斗）。而下车相当于人的腿，主要负责挖掘机的行走和整机转弯，如图1-3所示。图1-3 整机构成示意图1—工作装置；2—上体部分；3—下体部分
挖掘机的总体结构包括动力装置、传动系统、操纵机构、回转装置、行走装置、工作装置、电气设备和辅助设备等。（1）上体部分
上体部分是液压挖掘机的主体部分，是动力装置、液压传动系统，回转机构、工作装置、驾驶室和辅助设备等主要装置的安装平台，更是产生动力、传递液压力、操作工作装置产生效能的平台。
上车部分的组成有上平台、驾驶室及操作机构，其平台上安装有发动机、液压泵、控制阀、回转机构、液压油箱、燃油箱、控制油路、电器部件、配重、工作装置等。（2）下体部分
下体部分是液压挖掘机整个机器的支承部分和行走装置，承受机器的全部重量和工作装置的反力，同时能使挖掘机短距离行驶。
液压挖掘机的行走装置采用液压驱动。驱动装置主要包括液压马达、减速机和驱动轮，每条履带有各自的液压马达和减速机。由于两个液压马达可独立操作，因此机器的左右履带可以同步前进或后退，也可以通过一条履带制动来实现转弯，还可以通过两条履带相反方向驱动，来实现原地转向，操作十分简单、方便、灵活。
挖掘机下体部分按结构设计的特点分为履带式和轮胎式两大种类。以履带式为例，主要组成有中央回转接头、回转支承、X架、履带架、张紧装置、行走马达、减速机、四轮一带（支重轮、托链轮、驱动轮、导向轮、履带），如图1-4所示。图1-4 下体部分1.1.3 挖掘机三大基础理论系统
液压挖掘机的最大特点是采用液压传动原理，液压传动系统是将柴油机输出的动力通过液压系统传递给工作装置、回转装置和行走机构等。液压挖掘机主要由机械原理、液压原理和电原理三大理论基础构成一个整体，是机、电、液一体化的实践应用，如图1-5所示。
液压挖掘机的主要运动有整机行走、转台回转、动臂升降、斗杆收放、铲斗转动等，根据以上工作要求，把各液压元件用管路有机地连接起来的组合体叫做液压挖掘机的液压系统，液压系统的功能是把发动机的机械能以油液为介质，利用油泵转变为液压能，传送给油缸、油马达等变为机械能，再传动各种执行机构，实现各种运动。液压挖掘机的液压系统常用的有定量系统、分功率变量系统和总功率变量系统。总功率变量系统是目前液压挖掘机最普遍采用的液压系统，通常选用恒功率变量双泵，液压泵的型号不同，采用的恒功率调节机构也不相同。图1-5 挖掘机机、电、液一体化（1）动力系统
工程机械原动力使用柴油发动机的比较多，特别是大吨位、大功率的机械基本上都是使用柴油机。发动机基本结构是由两大机构和五大系统组成，即曲柄连杆机构、配气机构、供给系统、润滑系统、冷却系统、点火系统和启动系统等。而柴油发动机的结构大体上与汽油机相同，但由于使用的燃料不同，混合气形成和点燃方式不同，柴油机由两大机构、四大系统组成，没有化油器、分电器、火花塞，而另设喷油泵和喷油器等，如图1-6所示。有的柴油机还增设废气涡轮增压器等。（2）液压系统
液压系统是挖掘机的主要特征之一，液压系统是液压传动系统重要组成部分，液压系统通常由四部分元件组成，另加液体（液压油）为传动介质，构成一个系统整体。四部分元件为：动力元件、执行元件、控制元件、辅助元件。如图1-7所示。图1-6 柴油发动机的结构系统
①动力元件。将机械能转化为液体压力能的元件。如挖掘机液压系统中液压泵即起此种作用。主要指的就是液压泵，它为液压系统提供油压压力。
②执行元件。将液体的压力能转化为机械能的液压元件。挖掘机工作装置机构中的液压缸即起此种作用。在液压系统中常见的是作直线往复运动的液压缸或作回转运动的液压马达。
③控制元件。对液压系统的压力、流量和液流方向进行控制或调节的元件。挖掘机控制机构中的溢流阀、换向阀和平衡阀即属于此类元件。液压系统中的液压控制阀均为控制调节元件。
④辅助元件。上述三部分以外的其他元件。挖掘机液压系统中的油箱、吸油过滤器、回油过滤器属此类元件。液压系统中的油箱、油管、管接头、压力表、过滤器和冷却器等均为辅助元件，它们对保证系统的正常工作也有重要作用。图1-7 液压系统四种元件
⑤液压油。在液压传动装置中，通常都采用矿物油（石油基液体）作为工作介质，它不但能传递能量，而且对液压装置的机构与零件起润滑作用。液压系统中液体的压力、流速和温度在很大范围内变化，油液的质量优劣直接影响着液压系统的工作，因而对工作液体性质的研究与工作液体的选择是十分重要的。（3）电气控制系统
挖掘机电气控制系统是电气设备和电子控制系统的统称，其基本分为两大类，一是电气设备，主要有电源、启动机、点火系、仪表、灯光照明及信号设备；二是电子控制系统，主要有传感器、电控单元、执行机构三部分组成。如图1-8所示。图1-8 电气控制部件
①电气设备。电气设备由电源系统、用电设备（启动系统、点火系统、照明装置、信号装置、辅助电器）、电气监控装置（各种仪表、报警灯）与保护装置（接线盒、开关、保险装置、插接件、导线）等组成。
电源系统由蓄电池、发电机、调节器、工作情况指示（充电指示）装置构成。
发电机作为挖掘机正常工作时的主要电源，除启动机外的用电装置供电，并向蓄电池充电。蓄电池作为挖掘机的第二电源，主要向启动机供电，并在发电机不发电或供电不足时，作为辅助供电电源。发电机的输出电压受调节器的调整，从而保持供电电压恒定。工作情况指示装置用于指示电源系统的工作情况，如发电机是否正常发电，蓄电池处于充电还是放电状态，调节器的工作电压是否正常等。如图1-9所示。
②电子控制系统。挖掘机电子控制系统是以计算机为中心的高度自动化、集成化的控制系统，并随着挖掘机功能的不断增多而日见完善和复杂。电子控制系统包括硬件和软件两大部分，软件部分由机器本身自带。
挖掘机电子控制系统的硬件结构一般由三部分组成：信号输入装置、电子控制单元（ECU）和执行器，如图1-10、图1-11所示。图1-9 电源系统图1-10 电子控制系统
a.信号输入装置。信号输入装置的主要设备为传感器，传感器将装置的物理参数转换为电信号（数字式或模拟式），用以监测装置的运行情况和环境条件，并将这些信号输送到电子控制单元。换言之，传感器用各种电信号将一个虚拟的、与实际装置相同的“模拟装置”反映到控制系统中。传感器可被视为控制系统的神经，如图1-12所示。图1-11 挖掘机计算机控制系统的基本组成图1-12 转速传感器
b.电子控制单元。电子控制单元（ECU）接收和处理传感器发出的各种信息，并对这些信息进行分析，以了解装置的情况。利用事先制订的控制策略，决定在当前的状态下该如何控制这个装置；最后将这种决定转换成一条或多条指令输送到执行器。电子控制单元含有一个微处理器，并在内存中存储着设计者事先编制的程序或控制软件。电子控制单元可被视为控制系统的大脑，如图1-13所示。
c.执行器。执行器接收电子控制单元发来的各种指令，通过本身的设计，将电信号转变为执行器的动作（可为电器元件的动作，也可为某种机械运动），这些元件的动作将改变装置的运行条件，决定装置的运行和输出。电磁阀是执行器的一种形式，如图1-14所示。挖掘机电子控制的基本工作过程：挖掘机在运行时，各传感器不断检测挖掘机运行的工况信息，并将这些信息实时地通过输入接口传给ECU。ECU接收到这些信息后，根据内部预编的控制程序，进行相应的决策和处理，并通过其输出接口输出控制信号给相应的执行器，执行器接收到程序信号后，执行相应的动作，实现某种预定的功能。图1-13 电子控制单元（ECU）1—电源部；2—Motor驱动部；3—EPPR v/v电流驱动部；4—Solenoid驱动部；5—Anti-Restart用Relay；6—自诊LED；7—CPU；8—Digital信号输入部；9—Serial（RS-232C）通信控制部图1-14 电磁阀
③挖掘机电子控制系统的软件。在挖掘机电子控制系统中，除硬件设备外，还必须配有一定的软件。软件包括系统软件和应用软件两大部分。系统软件一般用得较少，只有装有电子地图一类的特殊装置才需要，这种软件一般都是通用的，如DOS、Windows操作系统。应用软件则要根据使用场合及硬件由挖掘机制造厂自己编制。
应用软件是为实现控制功能所编制的程序，它的核心是控制程序。应用软件主要根据被控对象和控制要求来编写，但必须由挖掘机电子控制系统设计人员自行编制。
在挖掘机电子控制系统中，控制对象都是不一样的，因此不仅控制系统本身的硬件配置不同，而且系统应用软件也各不相同，但控制应用软件必须满足实时性、针对性、灵活性、通用性和可靠性几个方面的基本要求。1.2 挖掘机的分类1.2.1 挖掘机的类型
根据用途的不同生产好多种，常见的挖掘机有：
①按作业过程分为单斗挖掘机（周期作业）、多斗挖掘机（连续作业）。
②按用途分为建筑型（通用型）、采矿型（专用型）。
③按动力分为电动、内燃机、混合型。
④按传动方式分为机械、液压、混合型。
⑤按行走装置分为履带式、轮胎式、汽车式。
⑥按工作装置分为正铲、反铲、拉铲、抓铲、吊装等。
现在世界上挖掘机生产厂家很多、销售最多的是日本的品牌，特别是20～30t履带挖掘机，日本占到30%以上，如小松、日立、神钢、加藤、住友都生产20～30t履带挖掘机。小松PC200-7、日立ZX200、神钢SK200、住友SH200等挖掘机市场占有率很高。卡特挖掘机，是美国第一品牌，其代表产品CAT320D是20t级挖掘机最好的品牌，作业效率高，挖掘力大，适合于重负荷工作。德国是工程机械强国，其主要生产商有O＆K、德马克等，以生产正铲大型挖掘机为主，利勃海尔生产的挖掘机系列比较齐全，从小型到大型，从轮胎挖掘机到履带挖掘机都有生产。
进入20世纪90年代以来，国外挖掘机生产厂都到我国合资、独资建立挖掘机生产厂，例如卡特彼勒-徐州有限公司（20～30t）、小松山推工程机械有限公司（20～22t）、成都神钢建设机械有限公司（20～30t）、贵州詹阳机械有限公司、厦门雪孚工程机械有限公司、辽宁利勃海尔液压挖掘机有限公司、小松常林工程机械有限公司（30t、40t）。在我国市场销售挖掘机最多的韩国品牌是大宇挖掘机、现代挖掘机，大宇DH220、现代R210挖掘机是他们的主要机型。1.2.2 挖掘机型号（1）挖掘机的大小和质量
从型号得知挖掘机的大小和质量，如图1-15 PC200型号图标所示。图1-15 PC200型号图标表示小松20t（2）型号在挖掘机上通常表示的含义（见图1-16）
如：PC60-6——质量6t；
SH200-3——质量20t；
SH35——质量3. 5t；
EX70-5——质量7t。
但是，有个别国家生产的挖掘机不按这种国际标准执行，如美国的卡特系列CAT320，其中3后边的“20”是该机的质量20t，前边的3是指的工程机械类，如图1-17所示。所以个别含义是不一样的，要注意区别。我国是按国际标准执行的。图1-16 表示的含义1-17 卡特320D表示20t的含义图1-18 小型挖掘机通常指20t以下（不含20t）（3）挖掘机行业通俗的大中小分类叫法
挖掘机行业通常把20t以下（不含20t）的叫小挖掘机，如卡特1. 5t小挖掘机（见图1-18）；把20～30t（不含30t）的叫中挖掘机，如图1-19所示；把30t以上（含30t）的叫大挖掘机，如图1-20所示。图1-19 中型挖掘机通常指20～30t图1-20 大型挖掘机通常指30t以上（含30t）
以上挖掘机的分类说法是工程机械行业的叫法，是一种大众通俗叫法。1.3 挖掘机主要技术参数
液压挖掘机的基本参数包括：整机质量、标准斗容量、发动机功率、液压系统形式、液压系统的工作压力、行走机构的行走速度和爬坡能力、作业循环时间、最大挖掘力、最大挖掘半径、最大卸载高度和最大挖掘深度等，其中整机质量、斗容量和发动机功率为液压挖掘机的主要参数，具体含义见表1-2。表1-2 液压挖掘机基本参数续表续表图1-21 反铲（工作装置）的作业参数含义1.4 挖掘机特点及发展趋势（1）挖掘机的多功能化
目前挖掘机多功能的应用与配套已相当成熟，20t级以下挖掘机多功能应用基本都非常普遍，除了常规的破碎锤、液压剪、蛤式斗及各种抓斗外，螺旋钻、倾斜斗、破碎斗、开沟机、振动夯、割草机等应用也很多。
这些装置靠液压快换接头实现。国外除了有很多的专业生产属具的厂家，同时也有一些著名的主机制造商也纷纷开发具有自主知识产权的属具，典型的如凯斯、利勃海尔等。目前我国应用相对单调，究其原因大概有两点：一是国内配套商缺乏，国外采购价格高，用户不易接受；另一个就是主机厂宣传不够，用户还不知挖掘机原来可以这么用。
值得一提的是，还有很多厂家推出了特殊工作装置，如小松PC350LC加长臂工作装置，包括配有快换接头的可以整体更换的工作装置，如图1-22所示。配有这种加长臂等特殊工作装置的挖掘机可用在拆除等施工作业中，大大超过了普通工作装置的作业范围，可实现更高层的建筑拆除作业。而国内的挖掘机制造商，也都纷纷在室内和室外展出了各自的挖掘机产品，但是，与国外产品相比，国内生产的工作装置稍显简单，主要以标准铲斗等常规的工作装置为主，在设备的多功能方面与国外的著名厂家还存在很大差距。图1-22 小松PC350LC加长臂工作装置（2）挖掘机的紧凑型发展
众所周知，小型挖掘机是紧凑型机器的典型代表，而其中的小回转和无尾型挖掘机更是其中的佼佼者。一般而言，这种紧凑型多在10t以下。在某届展会上，久保田、竹内、洋马、小松等厂家展出了无尾的小型挖掘机。而近几年随着工程施工现场的多样化要求，国外的著名厂家还在中型挖掘机上大做文章，因此，在展会现场，有多家挖掘机厂家为满足市场的多样化要求，推出了较大吨位的小尾型产品，如卡特316E、小松PC228us等。因此，不难看出，紧凑型挖掘机在未来的市场中将成为一种强有力的竞争机型。如图1-23和图1-24所示。（3）挖掘机的智能化
随着机电一体化技术在工程机械上的广泛应用，智能化已经成为工程机械的一种发展趋势，对于挖掘机的智能化提法，可以说是非常熟悉了。与前几届的国际大型展会相比较，INTERNET2012现场展出更多的产品具有一定的智能化特点，如图1-25所示。与历届展会类似的是，工程机械智能化的专业公司中最为突出的仍然是拓普康、天宝和LEICA公司，相比较之下，前两者的市场占有份额更大些。图1-23 卡特彼勒无尾型挖掘机图1-24 小松无尾型挖掘机图1-25 阿特拉斯节能型挖掘机
另外，很多的主机制造商也非常注重挖掘机的信息化研究、故障记录及诊断系统。在这方面做得比较突出的如小松，采取了远程故障诊断与故障分析系统，提供多种模式的故障判读与解决方式，可通过远程的故障诊断系统，实时的对整机的状态进行监控，并及时与机主或者操作手联系、保养或者排除故障，而其售后的技术人员还配有手持式的终端，通过手持终端与整机的控制系统连接后，下载所有的故障数据，进行离线分析，了解整机状态，提供合理的建议及解决方案。此外，节能成为挖掘机的突出竞争点之一。
中大型挖掘机传统方法普遍采用电喷发动机，多数都具有功率模式控制，基本原理是采用多挡的功率模式供选择，操作手可以利用自身的经验，在不同的工况下采用不同的功率模式，达到充分利用发动机功率、降低油耗的目标，有效地提高了整机的燃油经济性，自动怠速功能早已成为常见功能。因此，新能源新技术在挖掘机行业上有着广阔的市场前景，混合动力技术成为各主机厂家争相研发的核心之一。较为突出的是阿特拉斯展示了一款动臂势能回收轮挖ATLAS 160W，该机型工作装置为三节臂及油缸为标准配置，只采用一个蓄能器，增加了一套独立的配油系统，和一个中央控制器，将动臂下降的势能进行回收储存，通过智能控制程序在挖掘机需要动力时进行释放。第2章 挖掘机安全作业与基本要求
挖掘机作为一种机动灵活的工程施工工具，在现代生活中的作用不可忽视，安全作业显得十分重要。挖掘机驾驶员要把安全驾驶操作放在首位，树立安全作业意识，自觉遵守挖掘机安全操作规程，熟练掌握驾驶操作技术，提高维护保养能力，使挖掘机处于良好的技术状态，确保驾驶作业中人身、车辆和施工安全。否则会造成机毁人亡的伤害事故，如图2-1所示。图2-1 人身、车辆和施工安全事故2.1 挖掘机驾驶员的素质和职责
随着经济的快速发展，挖掘机数量越来越多，挖掘机驾驶员队伍迅速扩大，努力提高驾驶员的素质是保证人身、车辆和货物安全的关键。挖掘机驾驶员必须是年满18周岁、身高l55cm以上，初中以上文化程度。经过专业培训，并考核合格，取得《特种设备作业人员证》后，方可单独驾驶操作。2.1.1 挖掘机驾驶员的基本素质（1）思想素质过硬
①责任意识较强。挖掘机驾驶员必须热爱本职工作、忠于职守、勤奋好学，对工作精益求精，对国家、单位财产以及人民生命安全高度负责，安全、及时、圆满地完成各项任务。
②驾驶作风严谨。挖掘机驾驶员应文明装卸、安全作业，认真自觉地遵守各项操作规程。道路好不逞强，技术精不麻痹，视线差不冒险，有故障不凑合，任务重不急躁。
③职业道德良好。挖掘机驾驶员工作时，应安全礼让，热忱服务，方便他人。作业中能自觉搞好协同，对不同货物能采取不同的装卸方式，不乱扔乱摔货物。
④奉献精神突显。挖掘机驾驶员职业是一个艰苦的体力劳动与较复杂的脑力劳动相结合的职业，要求驾驶员在工作环境恶劣、条件艰苦的场合和危急时刻，要有不怕苦、不怕脏、不怕累的奉献精神，还要有大局意识、整体观念和舍小顾大的思想品质。（2）心理素质优良
①情绪稳定。当驾驶员产生喜悦、满意、舒畅等情绪时，他的反应速度较快，思维敏捷，注意力集中，判断准确，操作失误少。反之，当他产生烦恼、郁闷、厌恶等情绪时，便会无精打采，反应迟缓，注意力不集中，操作失误多。因此要求驾驶员要及时调控好情绪，保持良好的心境。
②意志坚强。意志体现在自觉性、果断性、自制性和坚持性上。坚强的意志可以确保驾驶员遇到紧急情况，能当机立断进行处理，保证行驶和作业安全；遇有困难能沉着冷静，不屈不挠。
③性格开朗。性格是人的态度和行为方面比较稳定的心理特征，不同性格的人处理问题的方式和效果不一样。从事挖掘机驾驶工作，必须热爱生活，对他人热情、关心体贴；对工作认真负责，富有创造精神；保持乐观自信，能正确认识自己的长处和弱点，以利于安全行驶和作业。（3）驾驶技术熟练
①基础扎实。驾驶员具有扎实的基本功，能熟练、准确地完成检查、启动、制动、换挡、转向、挖掘、行走、停车等操作，基本功越扎实，对安全行驶和作业越有利，才能做到眼到手到，遇险不惊、遇
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