挖掘机是一种用于挖掘和装载物料的重型工程机械，在建筑、矿山、水利等众多领域发挥着关键作用。  

一、结构组成  

工作装置  

动臂和斗杆：动臂是连接挖掘机主体和斗杆的部件，它可以上下摆动，一般由高强度钢板焊接而成。斗杆则连接动臂和铲斗，能够实现伸缩动作，这使得挖掘机可以在不同距离进行挖掘。例如，在建筑地基挖掘中，通过调整动臂和斗杆的位置，可以精确地挖掘到所需的深度和范围。  

铲斗：铲斗是直接接触和挖掘物料的部分，其形状和大小因用途而异。常见的有反铲铲斗，用于挖掘低于机器站立平面的物料，如挖掘基坑；还有正铲铲斗，主要用于挖掘高于机器站立平面的物料。铲斗的容量从0.1立方米到数立方米不等，像小型的用于园林作业的挖掘机铲斗容量可能只有0.1-0.3立方米，而大型矿山挖掘机铲斗容量可达几十立方米。  

回转平台  

它是连接工作装置和行走装置的部分，能够实现360度旋转。回转平台内部有回转机构，通常由液压马达、减速齿轮等组成，这种旋转功能让挖掘机在作业时可以灵活地调整挖掘方向，不需要频繁移动机身。例如，在城市建设中的管道铺设作业中，挖掘机可以通过回转平台快速转向，挖掘不同位置的管沟。  

行走装置  

履带式行走装置：由履带、驱动轮、导向轮、支重轮和托链轮等组成。履带式行走装置接地面积大，能适应各种复杂地形，如松软的泥土、泥泞的沼泽地、崎岖的山地等。因为它对地面压强小，所以在湿地或软土地基的施工现场也能稳定行走。在矿山开采中，履带式挖掘机可以轻松地在矿石堆和采矿场之间移动。  

轮胎式行走装置：具有机动性好、行驶速度快的特点，适合在较为平坦的路面上快速转移作业场地。不过其在松软地面的通过性不如履带式。比如在城市道路施工中，当需要在多个不同的施工点之间快速移动时，轮胎式挖掘机就比较合适。  

动力系统和液压系统  

动力系统：多数挖掘机采用柴油发动机作为动力源，发动机产生的动力一部分用于驱动行走装置，另一部分用于驱动液压系统。大型挖掘机的发动机功率可达几百千瓦，能够提供强大的动力支持。  

液压系统：这是挖掘机的核心控制系统，由液压泵、液压阀、液压缸和液压马达等组成。液压泵将发动机的机械能转化为液压能，通过液压阀控制液压油的流向和压力，进而驱动液压缸实现动臂、斗杆和铲斗的动作，以及驱动液压马达实现回转和行走。  

二、工作原理  

挖掘机工作时，发动机驱动液压泵产生高压油，高压油通过一系列的液压阀分配到各个液压缸和液压马达。当操作控制杆使动臂液压缸动作时，动臂就会升起或降下；斗杆液压缸控制斗杆的伸缩；铲斗液压缸使铲斗翻转。同时，回转液压马达驱动回转平台旋转，行走液压马达控制挖掘机的前进、后退或转向。例如，在挖掘一个基坑时，先通过操作动臂和斗杆将铲斗放到挖掘位置，然后利用铲斗的挖掘动作将土挖出，再通过动臂和斗杆的配合将铲斗提升并旋转到卸载位置，翻转铲斗将土卸载到运输车辆上。  

三、分类  

按作业方式分类  

反铲挖掘机：铲斗向后挖掘，是常见的一种类型。它的挖掘力主要集中在挖掘方向的下方，适合挖掘停机面以下的物料，如基坑、沟渠等。在建筑基础施工中应用广泛，因为它可以有效地挖掘建筑物的地下部分。  

正铲挖掘机：铲斗向前挖掘，主要用于挖掘停机面以上的物料，如挖掘山坡上的土方、装载卡车等。在露天矿场，正铲挖掘机可以将矿石装载到运输车辆中。  

抓斗挖掘机：它的工作装置是抓斗，通过抓取的方式来装卸物料。这种挖掘机适合于装卸松散物料，如煤炭、矿石颗粒、建筑废料等。在港口装卸散货或者清理垃圾场时使用较多。  

按大小分类  

小型挖掘机：整机质量一般在6吨以下，具有灵活性高、操作简便的特点，主要用于小型建筑工程、园林景观工程等。例如在城市的小型绿化改造工程中，小型挖掘机可以用来挖掘树坑、铺设管道等。  

中型挖掘机：整机质量在6-30吨之间，综合性能较好，能适应多种工况，是建筑和矿山行业中比较常用的一种类型。可以用于挖掘一般的建筑地基、装载中型卡车等。  

大型挖掘机：整机质量30吨以上，具有强大的挖掘和装载能力，主要用于大型矿山开采、大型水利工程等。像三峡工程等大型水利枢纽建设中，大型挖掘机发挥了巨大的作用。  

四、应用领域  

建筑工程  

用于挖掘地基、沟槽，拆除建筑物等。在高层建筑的基础施工中，挖掘机可以快速地清除场地内的土方，为基础浇筑创造条件。在旧建筑拆除中，挖掘机可以利用破碎锤等附件拆除混凝土结构。  

矿山工程  

矿山开采是挖掘机的重要应用领域。它可以挖掘矿石、剥离表土等。在露天煤矿，挖掘机能够将煤炭挖掘并装载到运输车辆中，提高煤炭开采效率。  

水利工程  

用于挖掘河道、修建水库大坝等。在河道疏浚工程中，挖掘机可以清理河道内的淤泥和杂物，改善河道的通航和排水能力。在水库大坝建设中，挖掘机用于挖掘和运输土方，是大坝基础施工的重要设备。  

交通工程  

用于挖掘公路、铁路的路基，修建隧道等。在公路建设中，挖掘机可以挖掘路堑，将挖出的土方用于路堤填筑。在隧道施工初期，挖掘机可以挖掘隧道入口和部分山体，为后续的隧道掘进创造条件。  

农业和园林工程  

在农业方面，用于挖掘灌溉沟渠、池塘等。在园林工程中，用于地形塑造、种植坑挖掘等。例如在公园建设中，挖掘机可以根据设计要求挖掘出不同形状的湖泊和山丘，营造出优美的景观。