目 录
挖掘机产品知识 1
一、挖掘机行业发展与未来趋势 1
二、挖掘机的主要用途 4
三、三一挖掘机产品型谱 4
四、三一挖掘机的主要配置 5
五、三一挖掘机各主要系统介绍 8
六、三一挖掘机的专利和核心技术 16
七、三一挖掘机的可维修性分析 20
八、三一挖掘机的经济性分析 21
九、三一挖掘机与主要竞争伙伴产品的综合比较 22
十、客户对挖掘机的需求分析 28
挖掘机产品知识
一、挖掘机行业发展与未来趋势
1、挖掘机行业的发展
1836年的美国诞生了以蒸汽机为动力的动力铲，它的问世标志着工程机械的诞生，推动了工业化的进程。
由于液压技术的应用，20世纪40年代有了在拖拉机上配装液压反铲的悬挂式挖掘机，20世纪50年代初期和中期相继研制出拖式全回转液压挖掘机和履带式全液压挖掘机。初期试制的液压挖掘机是采用飞机和机床的液压技术，缺少适用于挖掘机各种工况的液压元件，制造质量不够稳定，配套件也不齐全。从20世纪60年代起，液压挖掘机进入推广和蓬勃发展阶段，各国挖掘机制造厂和品种增加很快，产量猛增。1968～1970年间，液压挖掘机产量已占挖掘机总产量的83％，到2006年已接近100％。
挖掘机主要生产国家有：美国、德国、法国、英国、日本、韩国。
欧美主要厂商简介：
现今市场上以美国挖掘机品质最高，主要生产厂家有：卡特彼勒、B-E公司、凯斯等。卡特彼勒是工程机械第一品牌，其代表产品CAT320C是20吨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。B-E公司主要生产大型和超大型正铲挖掘机。凯斯（case）主要生产小型挖掘机，凯斯的CX系列挖掘机是第一个推向中国市场的具有全球挖掘机最先进“无尾回转”特性的小型挖掘机。凯斯的CX系列无尾回转挖掘机共有两种型号，CX35和CX45型。CX45利用声学原理在降低机器噪声方面采取了低速风扇，特殊的空气进气和排气系统等措施，使其工作时非常安静，是夜间作业或城市与居民区附近的工作场合的理想选择。可回摆的动臂可以向左回摆73度，向右回摆58。，保证了挨墙时正常挖掘，并且大大的改善了工作视野。CX45机身的缩小并没有牺牲设备的稳定性，甚至在装了液压破碎锤以后，上部车架和履带的平衡设计依然可以使设备始终保持平衡。
德国是工程机械强国，其主要生产商奥加凯（O&K）、德马克（demag）以正铲大型挖掘机为主。利勃海尔（liebherr）、阿特拉斯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生产。
法国挖掘机主要厂家有波克兰（poclain）。
英国挖掘机主要厂家有JCB，以生产小型挖掘机为主。
亚洲主要厂商简介：
? 日本挖掘机厂家有：小松（komatsu）、日立（hitachi）、神钢（kobelco）、加藤(kato)、住友（simitomo）、石川岛（IHI）、久保田（kubota) 、洋马（yanma)。其中小松PC200-7；日立ZX200；神钢SK200；加藤HD820；住友SH200等挖掘机市场占有率很高，现在世界上挖掘机生产、销售最多的是日本，特别是20～30吨履带挖掘机，日本占到全球市场份额的30%以上。
韩国挖掘机厂家有：大宇、现代。大宇DH220、现代R210挖掘机是他们的主要机型。在中国其年销售量排在第一、第二位。
我国的挖掘机生产起步较晚，从1954年抚顺挖掘机厂生产第一台斗容量为1m3的机械式单斗挖掘机至今，大体上经历了测绘仿制、自主研制开发和发展提高等三个阶段。
新中国成立初期，以测绘仿制前苏联20世纪30～40年代的W501、W502、W1001、W1002
等型机械式单斗挖掘机为主，开始了我国的挖掘机生产历史。由于当时国家经济建设的需要，先后建立起十多家挖掘机生产厂。
1967年开始，我国自主研制液压挖掘机。早期开发成功的产品主要有上海建筑机械厂的WYl00型、贵阳矿山机器厂的W4-60型、合肥矿山机器厂的WY60型挖掘机等。随后又出现了长江挖掘机厂的WYl60型和杭州重型机械厂的WY250型挖掘机等。它们为我国液压挖掘机行业的形成和发展迈出了极其重要的一步。
到20世纪80年代末，我国挖掘机生产厂已有30多家，生产机型达40余种。中、小型液压挖掘机已形成系列，斗容有0.1～2.5 m3等12个等级、20多种型号，还生产0.5-4.Om3以及大型矿用10m3、12m3机械传动单斗挖掘机，1m3隧道挖掘机，4m3长臂挖掘机，1000m3／h的排土机等，还开发了斗容量O.25m3的船用液压挖掘机，斗容量O.4m3、O.6m3、0.8m3的水陆两用挖掘机等。但总的来说，我国挖掘机生产的批量小、分散，生产工艺及产品质量等与国际先进水平相比，有很大的差距。
改革开放以来，积极引进、消化、吸收国外先进技术，以促进我国挖掘机行业的发展。其中贵阳矿山机器厂、上海建筑机械厂、合肥矿山机器厂、长江挖掘机厂等分别引进德国利勃海尔(Liebherr)公司的A912、R912、R942、A922、R922、R962、R972、R982型液压挖掘机制造技术。稍后几年，杭州重型机械厂引进德国德玛克(Demag)公司的H55和H85型液压挖掘机生产技术，北京建筑机械厂引进德国奥加凯(0&K)公司的RH6和MH6型液压挖掘机制造技术。与此同时，还有山东推土机总厂、黄河工程机械厂、江西长林机械厂、山东临沂工程机械厂等联合引进了日本小松制作所的PC100、PC120、PC200、PC220、PC300、PC400型液压挖掘机(除发动机外)的全套制造技术。这些厂通过数年引进技术的消化、吸收、移植，使国产液压挖掘机产品性能指标全面提高到20世纪80年代的国际水平，产量也逐年提高。由于国内对液压挖掘机需求量的不断增加且多样化，在国有大、中型企业产品结构的调整，牵动了一些其他机械行业的制造厂加入液压挖掘机行业。例如，中国第一拖拉机工程机械公司、广西玉柴股份有限公司、柳州工程机械厂等。这些企业经过几年的努力已达到一定的规模和水平。例如，玉柴机器股份有限公司在20世纪90年代初开发的小型液压挖掘机，连续多年批量出口欧、美等国家，成为我国挖掘机行业唯一能批量出口的企业。
进入21世纪，随着三一挖掘机公司的加入，国产挖掘机又达到了一个高速发展的阶段，三一挖掘机以高品质形象成为国产挖掘机的标杆，远销欧美、非洲、东南亚等二十多个国家。三一江苏昆山产业园中的挖掘机生产基地，于2006年10月正式投入生产，目前的第一期工程年生产能力可达5000台/年。07年预计各种型号的挖掘机总计达到3000台，产量和品质接近和达到国际一流产品卡特、小松、日立的水平，成为全球知名的中国民族品牌。
2、挖掘机行业的未来趋势
国际上挖掘机的生产向大型化、微型化、多功能化、专用化和自动化的方向发展。
1)开发多品种、多功能、高质量及高效率的挖掘机。为满足市政建设和农田建设的需要，国外发展了斗容量在O.25 m3以下的微型挖掘机，最小的斗容量仅O.01 m3。另外，数量最多的中、小型挖掘机趋向于一机多能，配备了多种工作装置——除正铲、反铲外，还配备了起重、抓斗、平坡斗、装载斗、耙齿、破碎锥、麻花钻、电磁吸盘、振捣器、推土板、冲击铲、集装叉、高空作业架、铰盘及拉铲等，以满足各种施工的需要。与此同时，发展专门用途的特种挖掘机，如低比压、低噪声、水下专用和水陆两用挖掘机等。
2)迅速发展全液压挖掘机，不断改进和革新控制方式，使挖掘机由简单的杠杆操纵发展到液压操纵、气压操纵、液压伺服操纵和电气控制、无线电遥控、电子计算机综合程序控制。在危险地区或水下作业采用无线电操纵，利用电子计算机控制接收器和激光导向相结合，实现挖掘机作业操纵的完全自动化。所有这一切，挖掘机的全液压化为其奠定了基础和创造了良好前提。
3)重视采用新技术、新工艺、新结构，加快标准化、系列化、通用化发展速度。
4)更新设计理论，提高可靠性，延长使用寿命。采用有限寿命设计理论，以替代传统的无限寿命设计理论和方法，并将疲劳损伤累积理论、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，促进产品的优质高效率和竞争力。美国提出了考核动强度的动态设计分析方法，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。在上述基础理论的指导下，借助于大量试验，缩短了新产品的研究周期，加速了液压挖掘机更新换代的进程，并提高其可靠性和耐久性。例如，液压挖掘机的运转率达到85％～95％，使用寿命超过2万小时。
5)加强对驾驶员的劳动保护，改善驾驶员的劳动条件。液压挖掘机采用带有坠物保护结构和倾翻保护结构的驾驶室，安装可调节的弹性座椅，用隔音措施降低噪声干扰。
6)进一步改进液压系统。正流量液压控制系统日趋成熟，其作用效率显局提高，将取代目前流行的负流量液压系统。此外，电子技术、自动控制技术在挖掘机上进一步得到应用与推广。
7)迅速拓展电子化、自动化技术在挖掘机上的应用。20世纪70年代，为了节省能源消耗和减少对环境污染，使挖掘机的操作轻便和安全作业，降低挖掘机噪音，改善驾驶员工作条件，逐步在挖掘上应用电子和自动控制技术。随着对挖掘机的工作效率、节能环保、操作轻便、安全舒适、可靠耐用等方面性能要求的提高，促使了机电液一体化在挖掘机上的应用，并使其各种性能有了质的飞跃。以微电子技术为核心的高新技术，特别是微机、微处理器、传感器和检测仪表在挖掘机上的应用，推动了电子控制技术在挖掘机上应用和推广，并已成为挖掘机现代化的重要标志，亦即目前先进的挖掘上设有发动机自动怠速及油门控制系统、功率优化系统、工作模式控制系统、远程监控系统等电控系统。
二、挖掘机的主要用途
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，能代替这些机械的大部分工作。
三、三一挖掘机产品型谱
1、挖掘机的主要分类方法
? 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）
? 按用途分为：建筑型（通用型）、采矿型（专用型）
? 按动力分为：电动、内燃机、混合型
? 按传动方式分为：机械、液压、混合型
? 按行走装置分为：履带式、轮胎式、汽车式
? 按工作装置分为：正铲、反铲、拉铲、抓铲、吊装
2、三一挖掘机型号的表示方法
挖掘机型号命名规则
注：具体见Q/SYJ1061-2004 液压挖掘机型号编制方法
液压挖掘机产品的类别类码用大写英文字母表示，分为以下二种情况：
1.履带式 无字母 2. 轮胎式 L
标记示例：
整车总质量为20吨，未更新或未变型的轮胎式液压挖掘机标记为：SYL200
整车总质量为20吨，未更新或未变型的履带式液压挖掘机标记为：SY200
整车总质量为20吨，第三次变型、未更新的履带式液压挖掘机标记为：SY200C0
整车总质量为20吨，第三次变型、第一次更新的履带式液压挖掘机标记为：SY200C1
3、三一挖掘机的型谱；
l 已批量生产的挖掘机型谱：SY200系列、SY210系列、SY230系列、SY310系列。
l 已研制成功的挖掘机型谱：SY60系列、SY130系列、SY420系列。
四、三一挖掘机的主要配置
1、关键部件的配置
发动机
液压系统
动臂斗杆
履带架
四轮一带
回转支撑
回转平台
司机室
SY200C6
康明斯6BTAA5.9
川崎负流量
SANY
SANY
INI
罗特爱得
SANY
SANY
SY200F
五十铃CC-6BGTRP
川崎正流量
SANY
SANY
INI
罗特爱得
SANY
SANY
SY210C6
康明斯6BTAA5.9
川崎负流量
SANY
SANY
INI
罗特爱得
SANY
SANY
SY210C6M
三菱6D43
川崎负流量
SANY
SANY
INI
罗特爱得
SANY
SANY
SY210C6B
五十铃CC-6BGTRP
川崎负流量
SANY
SANY
INI
罗特爱得
SANY
SANY
SY210F
五十铃CC-6BGTRP
川崎正流量
SANY
SANY
INI
罗特爱得
SANY
SANY
SY230C6A
康明斯QSB6.7
川崎负流量
SANY
SANY
INI
罗特爱得
SANY
SANY
SY230C6B
五十铃CC-6BGTRP
川崎负流量
SANY
SANY
INI
罗特爱得
SANY
SANY
SY230C6C
三菱6D43
川崎负流量
SANY
SANY
INI
罗特爱得
SANY
SANY
SY230F
康明斯6BTAA5.9
川崎正流量
SANY
SANY
INI
罗特爱得
SANY
SANY
2、液压系统的配置
主油泵
多路阀
回转机构
行走马达
油缸
SY60C
力士乐A10VO71DFLR
力士乐 8SX 14 H 2X/ S 265
第日油压JMFG-36-01-VBR
力士乐GFT7T2B62
东洋机电
SY60C1
KYB PSVD2-28E
KYB KVSE-72-10
KYB MSG-27P-23E
KYB
东洋机电
SY130C
KPM
K3V63DT
KYB
KVMM-160
KPM
M2X63CHB
KYB
东洋机电
SY200C6
川崎K3V112DT
川崎KMX15RA
川崎M5X130CHB
KYB
KYB
SY200C6B
川崎K3V112DT
川崎KMX15RA
川崎M5X130CHB
KYB
KYB
SY200F
川崎K3V112DT
川崎KMX15RA
川崎M5X130CHB
KYB
KYB
SY210C6
川崎K3V112DT
川崎KMX15RA
川崎M5X130CHB
KYB
KYB
SY210C6M
川崎K3V112DT
川崎KMX15RA
川崎M5X130CHB
KYB
KYB
SY210C6B
川崎K3V112DT
川崎KMX15RA
川崎M5X130CHB
KYB
KYB
SY210F
川崎K3V112DT
川崎KMX15RA
川崎M5X130CHB
KYB
KYB
SY230C6A
川崎K3V112DT
川崎KMX15RA
川崎M5X130CHB
KYB
KYB
SY230C6B
川崎K3V112DT
川崎KMX15RA
川崎M5X130CHB
KYB
KYB
SY230C6C
川崎K3V112DT
川崎KMX15RA
川崎M5X130CHB
KYB
KYB
SY230F
博世力士乐
博世力士乐
博世力士乐
博世力士乐
KYB
SY310C1
川崎K3V140DT
川崎KMX15RA
川崎M5X180CHB
KYB
KYB
SY310C2
川崎K3V140DT
川崎KMX15RA
川崎M5X180CHB
KYB
KYB
SY420C
川崎K5V200DTH
川崎KVMG-400-XA
川崎
KYB
KYB
3、电控系统的配置
控制器
显示器
EC马达
油门旋钮
型号
厂家
型号
厂家
型号
厂家
型号
厂家
SY60C
SYMC/EC-7
SANY
SYLD
SANY
GL-EA-001
GLEM
SDW-EC-01
湘潭时代
SY60C1
SYMC/EC-7
SANY
SYLD
SANY
GL-EA-001
GLEM
SDW-EC-01
湘潭时代
SY130C
SYMC/EC-7
SANY
SYLD
SANY
GL-EA-001
GLEM
SDW-EC-01
湘潭时代
SY200C6
SYMC/EC-7
SANY
SYLD
SANY
SBW-YM-1
湘潭时代
SDW-EC-01
湘潭时代
SY200F
2000
KPM
SYLD
SANY
KPM
KPM
SDW-EC-01
湘潭时代
SY210C6
SYMC/EC-7
SANY
SYLD
SANY
SBW-YM-1
湘潭时代
SDW-EC-01
湘潭时代
SY210C6M
2000
SANY
SYLD
SANY
SDW-EC-01
湘潭时代
SY210C6B
SYMC/EC-7
SANY
SYLD
SANY
SBW-YM-1
湘潭时代
SDW-EC-01
湘潭时代
SY210F
2000
KPM
SYLD
SANY
KPM
KPM
SDW-EC-01
湘潭时代
SY230C6A
SYMC/EC-7
SANY
SYLD
SANY
SDW-EC-01
湘潭时代
SY230C6B
SYMC/EC-7
SANY
SYLD
SANY
SBW-YM-1
湘潭时代
SDW-EC-01
湘潭时代
SY230C6C
2000
KPM
SYLD
SANY
KPM
KPM
SDW-EC-01
湘潭时代
SY230F
RC6-9
REXROX
SYLD
SANY
KPM
KPM
SDW-EC-01
湘潭时代
SY310C1
SYMC/EC-7
SANY
SYLD
SANY
KPM
KPM
SDW-EC-01
湘潭时代
SY310C2
SYMC/EC-7
SANY
SYLD
SANY
SDW-EC-01
湘潭时代
SY420C
SYMC/EC-7
SANY
SYLD
SANY
SDW-EC-01
湘潭时代
五、三一挖掘机各主要系统介绍
1. 动力系统
三一挖掘机动力系统采用国际著名品牌的柴油机，以适应工程机械最恶劣的施工环境，配有康明斯、五十铃、三菱动力系统，排放标准覆盖Tier 1、Tier 2、Tier 3，可满足国内、欧盟、美洲所有国家的非公路机械设备的现行排放标准。
l 康明斯动力系统
康明斯6BTAA5.9-C发动机为四冲程、水冷、直喷涡轮增压，空空中冷，机械式全程调速，高保值；康明斯QSB6.7发动机为四冲程、水冷、直喷涡轮增压，高压共轨，电子式全程调速，满足Tier 3排放标准，燃油经济性出色。
l 三菱动力系统
三菱6D34柴油机四冲程、水冷、直喷涡轮增压，空空中冷，机械式全程调速，整套动力系统包括散热器、消声器、空滤器、减振垫、风扇等原装日本进口，油门马达采用川崎软轴式控制，可靠性高。
l 五十铃动力系统
五十铃CC－6BG1TRP柴油机四冲程、水冷、直喷涡轮增压，空空中冷，机械式全程调速，弧型导风圈，低噪音，马力强劲。
2. 液压系统
目前20吨级挖掘机采用的是双回路恒功率控制液压系统，带四种作业控制模式、可实现电气控制、液压控制。
双泵按全功率变量进行控制，它是指两泵功率之和保持恒定，这主要是当执行单泵动作时，此泵可吸收另一不工作的液压泵功率，充分发挥柴油机功率。
目前主要液压元件选用日本KAWASAKI（川崎）液压件，其主要元件如下：
编号
名 称
零件号
型号
1
主液压泵
B220301000149
K3V112DT
2
主控制阀
B220400000358
KMX15
3
回转机构
B229900000511
M5X130CHB
4
行走马达
B229900000149
MAG－170VP
5
动臂油缸
B229900000435
B6365-75800
6
斗杆油缸
B229900000315
B6365-75900
7
铲斗油缸
B229900000316
B6365-76000
8
中央回转接头
B290000000143
9
手动先导阀 (L)
B220401000160
TH40K1297
10
手动先导阀 (R)
B220401000161
TH40K1298
11
脚踏伺服阀
B220401000570
RCVD8C4142
2.1主要液压元件
2.1.1主泵
采用K3V112DT柱塞式串联变量双泵,最大排量112ml/r。该泵能实现全电气控制，由计算机根据负载大小、控制选择来实时控制主泵的变量，同时通过液压、电气转换阀可转换成液压控制模式。
2.1.2主操作阀
采用川崎KMX15RA，最大流量270L/min，能实现动臂提升合流、斗杆大小腔合流、斗杆再生回路、行走直线、动臂提升优先、斗杆闭锁、动臂闭锁、回转节流等功能。
2.1.3回转机构
采用川崎M5X130CHB，最大流量207L/min，液压马达排量121cm3/r，减速机速比20.04，齿轮轴输出。回转马达带有停车制动器，制动阀，缓冲阀，延时阀。
2.1.4行走机构
采用KYB MAG－170VP，液压马达排量168.90cm3/r，减速机速比43，带常闭式制动器、制动阀、防冲击阀。
2.1.5中央回转接头
中央回转接头联接回转平台与底盘油路的液压元件，它保证回转平台旋转任意角度后，行走马达还能正常配油，现用回转接头是5通。
2.2液压系统功能
2.2.1合流
为提高作业效率，提高构件运动速度，动臂提升，斗杆大小腔、铲斗大小腔都实现双泵合流。
动臂提升合流：左右两泵过两个通动臂控制阀，在阀后实现合流，提高动臂提升速度。
斗杆合流：左右两泵通过两个斗杆控制阀，在阀后实现合流，提高斗杆双向运动速度，在斗杆伸出时，小腔的回油只通过一个主阀进行回油。
铲斗合流：后泵的液压油通过铲斗控制阀给铲斗油缸供油，前泵的液压油通过阀组后部的外引油口引到右边铲斗控制阀前端，实现铲斗阀前合流，提高铲斗双向的运动速度。
2.2.2斗杆再生回路
当斗杆无负载下落时，为提高斗杆运行速度，在斗杆油缸伸出时，把活塞杆腔的油引回大腔，实现再生功能
由于斗杆无负载，斗杆油缸大腔压力很小，两位两通阀在弹簧的作用下往下运动，关闭活塞杆腔的回油通道，这样活塞杆腔的油就直接回到油缸大腔、实现活塞杆的快速伸出。
当铲斗接触到土壤时，负载增加，油缸无杆腔压力上升，两位两通阀上移，单向阀关闭，实现现正常供油，油缸得到较大推力。
2.2.3行走直线功能
当挖掘机陷入坑中或其它特殊工况时，要求挖掘机能边行走边动工作装置（动臂、斗杆、铲斗、回转），能实现挖掘机的自救或其它功能。
正常行走时，左右双泵分别给左右履带供油。当行走时有其它动作时，此时通过行走直线阀，进行液压油的再分配，此时右边主泵给行走供油，左边主泵其它动作进行供油。
2.2.4优先回路
在并联回路中，当要两个动作同时运动时，必需使两个动作的负载相同，否则，负载大的动作就不会运动，在挖掘机中为提高作业效率，很大一部分时间都要求两个动作同时运动，比如动臂提升与斗杆、回转与斗杆，但此时动臂提升的负载很大、回转起动的负载很大，所以要优先保证动臂提升，回转起动。
2.2.5中位负流量控制信号
为了实现液压主泵的中位负流量控制，在阀处于中位时，要把中位信号检测出来，去控制主泵。
2.2.6行走二次升压
为了提高挖掘机的行走能力，行走时提高系统压力，系统压力从320kg/cm2上升到350kg/cm2。
2.2.7斗杆闭锁
为防止斗杆下掉，阀组内装有斗杆闭锁阀，它由控制阀HV和锥阀构成。
3. 电控系统
3.1简介：
液压挖掘机电气控制系统主要是根据发动机、液压泵、多路换向阀和执行元件（液压缸、液压马达）的一些温度、压力、速度、开关量的检测并将检测数据输入给挖掘机的专用控制器（Electronic Power System），控制器综合各种测量值、设定值和操作信号后发出相关控制信息，对发动机、液压泵、液压控制阀和整机进行控制。
电气控制系统具有以下功能：
l 控制功能：负责对发动机、液压泵、液压控制阀和整机的复合控制。
l 检测和保护功能：通过一系列的传感器、油压开关、熔断器和显示屏等对挖机的发动机、液压系统、气压系统和工作状态进行检测和保护。
l 照明功能：主要有司机室厢灯、工作装置作业灯及检修灯。
l 其它功能：主要有刮雨器、喷水器、空调器和收放音机等。
3.2系统组成及原理：
SY200C5挖掘机电气系统由电源部分、启动部分、照明部分、电气操纵机构、空气调节装置、音响设备、节能控制及故障诊断 警系统等组成。
3.2.1 电源部分
系统电源为直流24V电压供电、负极搭铁方式；采用2节12V 120AH蓄电池串联作发动机启动电源，由带内置硅整流和电压调节装置的交流发电机充电，以维持蓄电池电量和稳定系统电压；蓄电池输出端装设电源继电器，由钥匙开关控制，以增加电源系统的安全性。
l 蓄电池：采用12V 120AH免维护型蓄电池，2组串联。
l 发电机：27V 35A交流发电机，由柴油机自带，内置硅整流电路及电压调节器，带有频率输出。D+为中性点电压输出端子，B+为电源输出端子，E为接地端子。D+端子接充电 警灯，在启动初状态，当发电机电压尚未建立时D+端电压为0V，充电 警灯亮，蓄电池正电源通过 警灯灯丝流向D+端作为发电机的励磁电流，使发电机迅速建立起电压并进入发电工作状态。发电机进入发电状态后，D+端电压达24V，充电 警灯熄灭。
l 电源继电器：装于电瓶的正极控制总电源，由钥匙开关控制，以增加电源系统的安全性。
3.2.2 启动部分
3.2.2.1启动设备
l 启动电机：24V 4KW
l 钥匙开关：用于启动发动机。
l 转速传感器：用于检测启动过程中发动机转速。
l 液压操纵杆：液压操纵杆在“锁住”位置，发动机才能启动。
3.2.2.2 挖掘机启动保护原理及实现过程
三一挖掘机由控制器来控制起动马达，并通过程序设置实现保护。柴油机起动前，钥匙开关先打到“通电”档时，由 控制器检测各传感器及相关开关输入信号，检测此时冷却液温度是否低于3℃，若是，则接通预热继电器，直到冷却液温度高于此值时断开，同时驱动油门机构向油门高位走一行程，以保证油门打开。钥匙开关打到“启动”档后，控制器检测到“柴油机启动信号”的输入，同时判断“液压操纵秆”信号是否为闭合，若闭合，再判断此时转速是否低于650r/m，若是，则接通启动继电器，直到转速高于650r/m，则断开启动继电器，起动后启动继电器不再输出。此时控制器完成发动机的发动。
3.2.3 照明部分
为了保证夜间行车或作业安全，提高工作效率，外部照明共有3盏大功率工作灯，分别为回转平台1盏、动臂2盏，内部照明为驾驶室厢灯。
3.2.4 电气操纵机构
包括各启动开关、断路开关、继电器等电气控制机构。
3.2.5 空气调节装置
为了营造一个舒适的工作环境，本机采用工程机械专用进口工程空调，能实现制冷与制暖、风量以及温度调节。
3.2.6 音响设备
采用国际先进的挖掘机专用收音机(以实物为准)，配以大功率放音喇叭，能获得震撼的收音效果。
3.2.7 故障诊断 警装置
故障诊断 警装置对挖掘机的运行状态进行监视， 一旦发生异常能及时 警，并指出故障部位，从而可及早清除事故隐患，减少维修时间，降低保养和维护费用，改善作业环境，提高作业效率。其硬件主要由控制器和显示 屏为系统核心，辅以其他检测和保护控制元件，实现对控制对象的各种监测目的，它有如下特点：
显示屏面板能防水、防尘，整个装置抗干扰能力强，并能防震。
能对机器的运行情况进行连续监测，并根据要求进行 警。
装置在硬件上具有光控电路，在光线阴暗时自动打开背光，照明液晶屏，在不同温度下，自动调节液晶屏的灰度，以达到最佳视觉效果。
装置具有工作小时总计，系统时间显示且能对其进行调整，使其与当地时间一致。
可以对液晶屏进行翻屏操作，可查阅采集的各路参数的具体数值或者各开关量的正常与否。
工作后每次只选一个工作模式，选定一个新的工作模式之后，原工作模式自动消除。每次重新启动挖掘机后，功率模式重新回到S（标准）模式。
每次重新接通并启动挖掘机后，行驶高低速选择开关处于低速状态，只有当按下开关后才依次在高速与低速之间转换。
每次重新启动挖掘机后，自动怠速开关处于自动怠速有效模式，只有按下自动怠速开关，自动怠速功能才能取消。
本装置自动查找故障，根据测得的故障参数找出发生故障的部位，并能查询某个故障发生的时间及某个时间内所发生的故障名称。
图3-1 故障诊断 警系统结构图
3.2.8 电子节能控制装置
本系统由 控制器、显示屏、油门控制单元以及一些模拟量、开关量传感器、模式电磁阀组、开关阀等组成。通过对发动机和液压泵系统进行综合控制，使二者达到最佳匹配，以达到明显的节能效果。该装置主要实现四种工作模式的选择，自动怠速功能、过热保护及柴油机转速控制等功能。各种控制指令（包括显示 屏控制指令）和检测信号以开关量或模拟量形式进入控制器后，控制器根据要求输出控制信号给受控元件，达到控制的目的。另外将各种信号以通信的方式送入显示 屏。通过显示 屏实现相关控制的操作、实时显示和 警信息提示。
3.2.8.1 四种工作模式控制
H 模式：即重负荷挖掘模式，发动机油门处于最大供油位置，发动机以全功率投入工作；
S 模式：即标准作业模式，液压泵输入功率的总和约为发动机最大功率的90%；
L模式：即普通作业模式，液压泵输入功率的总和约为发动机最大功率的80%。
B 模式：即轻载作业模式，液压泵输入总功率约为发动机最大功率的70%，适合于挖掘机的平整作业或破碎模式。
3.2.8.2 功率优化系统
该功率优化系统采用闭环控制，工作中它能根据发动机负荷的变化，自动调节液压泵所吸收的功率，使液压泵的功率始终与发动机的功率相匹配，控制器即对发动机采取分段功率控制，不再追求完全用足发动机功率，而是根据具体的工作状况设定发动机的工作能力，减轻发动机的工作强度，使发动机稳定地运行在经济工况点上，其工作原理见图3-2。
图3-2 功率优化系统原理图
该系统由恒功率泵、模式阀组（功率阀）、发动机转速传感器、油门位置传感器、 控制器、显示屏及5个压力传感器组成。发动机转速传感器为电磁感应式，他固定在飞轮壳的上方，用以检测发动机的实际转速。油门位置传感器为电阻感应式，他固定在油门机构转盘上，用以检测油门的实际位置。通过5个压力传感器测得的工装实时负荷大小，由控制器程序计算液压泵的需求功率，从而自动调节功率阀电流，实现液压泵的功率调节，使液压系统充分吸收柴油机发出的功率，又不会使柴油机熄火，充分发挥挖掘机的工作能力。
2.8.3 柴油机转速控制原理
本系统采用控制器控制器，油门控制器作为控制单元，油门机构作为执行机构控制柴油机油门的开度 。
升速时，由控制器给出步进脉冲信号，驱动油门机构正转，柴油机油门开度加大，柴油机转速上升，同时油门位置参数减少，达到设定的油门位置后，升速信号停止，进入转速自动调节阶段。
油门位置信号由安装在油门机构上的油门位置传感器获得，控制器通过模拟通道采集此信号，并送入控制器内部寄存器处理，控制器根据实际油门位置与设定油门位置的差值，进行处理运算后，输出相应数量的脉冲，控制步进电机运行，从而实现对柴油机转速的自动控制及自动调节。
降速时，控制器给出步进脉冲和步进方向信号，转速自动调节断开，油门机构反转，油门开度减少，柴油机转速下降，达到怠速状态时，EPS给出停止信号，油门机构停止运行，柴油机在怠速状态运行，其工作原理见图3-3。
图3-3 柴油机闭环控制原理框图
当挖掘机在低怠速下工作（1300rpm以下），油门调速机构能自动将发动机转速提升到1300rpm，以避免因发动机输出功率不足引起的懑车熄火现象。
为了防止柴油机转速超过允许的最高工作速度，以免造成设备的损坏，对柴油机的转速进行限幅。在柴油机升速和降速调节过程中，油门机构的油门位置信号反馈回控制器，由控制器进行分析，步进电机正转，油门位置传感器参数减小；步进电机反转，油门位置传感器参数增加，控制器自动分析柴油机正常运行时的步进电机正转步数，并进行运算处理得出步进电机允许正转的最高步数，当由于意外原因引起柴油机转速向最高转速上升时，到达异常油门位置区，控制器能自动封锁步进电机，以保证柴油机不会超过所允许的最高转速。
3.2.8.4 自动怠速系统
三一挖掘机具有自动怠速装置，当操纵杆回中位达5秒后，发动机自动进入低速运转，从而可减小液压系统的空流损失和发动机的磨损，起到节能和降低噪声的作用。当扳动操纵杆重新作业时，发动机自动恢复到原来的转速状态。
3.2.8.5 过热保护控制
当冷却水达到一定温度时， 控制工作模式自动降低一档，即从H模式降至S模式再至L模式、B模式。当冷却水温过热达到二极 警（冷却液温度超过103度）时，柴油机自动进入自动怠速工作状态（转速下降），直至冷却液温度降至正常温度为止。
六、三一挖掘机的专利和核心技术
1、三一挖掘机专利技术汇总
序号
申请号
名 称
专利类别
01
ZL01333430.1
挖掘机驾驶室
外观设计
02
012493171
一种自动高速阀
实用新型
03
012493449
一种整体油箱
实用新型
04
022776818
一种油水分离器
实用新型
05
022776834
挖掘机用空气滤清器
实用新型
06
200420034938.7
多用途挖掘机外罩
实用新型
07
011285060
一种大尺寸机壳的加工方法
发明
08
200430029817.9
机顶罩
外观设计
09
200430029815.X
挖掘机
外观设计
10
200420035757.6
小零件摆放轮架
实用新型
11
200420035758.0
黄油单向阀
实用新型
12
200420035759.5
防滑工具箱
实用新型
13
200430029816.4
配重
外观设计
14
200420035840.3
挖掘机触摸屏安装机构
实用新型
15
200420035839.0
加工中心工作台防护罩
实用新型
16
200420035882.7
驾驶室支撑机构
实用新型
17
200420035933.6
挖掘机履带架翻转工装装置
实用新型
18
200420036048.X
焊接结构件平面度检具
实用新型
19
200420036049.4
焊接结构件孔位检具
实用新型
20
200420068467.1
挖掘机专用柴油机端盖
实用新型
21
200620051038.2
海拔自适应型挖掘机
实用新型
22
200610031743.0
工程机械驾驶室
发明
23
200620051149.3
工程机械驾驶室
实用新型
24
200620051151.0
驾驶室的车门
实用新型
25
200620051150.6
可开闭式驾驶室前窗
实用新型
26
200620051152.5
驾驶室车门的活动装饰板
实用新型
27
ZL2005300385557
操作驾驶室壳体
外观设计
2、柴油机控制技术
柴油机控制系统采用闭环控制，工作中它能根据发动机负荷的变化，自动调节液压泵所吸收的功率，使液压泵的功率始终与发动机的功率相匹配，控制器即对发动机采取分段功率控制，不再追求完全用足发动机功率，而是根据具体的工作状况设定发动机的工作能力，减轻发动机的工作强度，使发动机稳定地运行在经济工况点上。
计算机节能控制技术——自动怠速控制系统。当操纵杆回中位8秒后，监测系统把压力信号转换成电信号反馈给控制器，控制器发出信号给驱动器，从而控制步进电机的摆角，使发动机的油门开度减小，自动进入每分钟1250转的低速运转，从而可减少液压系统的空流损失和发动机的磨损，起到节能和降低噪声的作用。当扳动操纵杆重新作业时，发动机自动恢复到原来的转速状态,进入作业工况。
柴油机控制原理图
3、液压系统
目前20吨级挖掘机采用的是双泵双回路恒功率控制液压系统，带H、S、L、B四种作业控制模式、可实现电气控制、液压控制。
液压系统包括先导液压系统和主液压系统两个大的部份。
先导液压系统主要元件包括：先导齿轮泵（包含在主泵中）、先导过滤器、电磁阀组、先导手动阀、先导脚踏阀。
先导液压系统是通过驾驶员操纵两个手动先导阀和一个脚踏先导阀，使具有与先导阀外控角度成一定比例关系的压力油进入主阀的各个换向阀，推动阀杆移动，实现各个机构的动作。先导齿轮泵油箱吸取液压油，经先导泵输出，压力3.9MPa,压力油送到主泵调节器，同时送到电磁阀组，经电磁阀组中的PPC 锁阀送到手动先导阀和脚踏先导阀。电磁阀组包括以下功能：
l 锁阀功能：通过驾驶员左侧的一个安全操纵杆控制，当驾驶室坐好后，压下安全操纵杆，这里操纵杆的机械位置挡住了驾驶员下车的通道，安全操纵杆压下一个压力开关，开关信号使电磁阀组中的锁阀（电磁阀）打开，先导压力油才可以通往手动先导阀和脚踏先导阀。在安全操纵杆处于拉起状态时，锁阀关闭，手动先导阀和脚踏先导阀失效。
l 二次增压功能：当电气系统检测到机器处于行走状态或操纵手柄上的二次增压按钮按下时，该电磁阀启动，输出压力至主阀二次增压先导口，将主阀主溢流阀的溢流压力从31.4MPa调高到34.3MPa。
l 动臂提升优先功能：当机器处于挖沟状态时，电气系统启动动臂提升优先功能，保障流往动臂油缸的流量能够充分提升动臂高度，不致因挖掘过深而引起回转到位时铲斗仍未超过卡车高度。
l 行走换速功能：挖掘机行走马达设计为高、低两速，当驾驶室内行走速度按钮进行切换时，该电磁阀进行切换，输出或切断通往行走马达的换速阀的压力油，从而改变行走马达的排量，进而改变马达的转速。
主液压系统主要元件包括：主泵、主阀、回转马达、中央回转接头、行走马达、动臂油缸、斗杆油缸、铲斗油缸。
主液压的主泵从液压油箱中吸取液压油，泵出后送到主阀，主阀的各个阀杆分别控制动臂回路、斗杆回路、铲斗回油、回转回路、左右回转回路、附属装置回路以及回转优先、斗杆合流等，当主阀相应的阀杆动作时，压力油通往相应的回路或实现相应的功能。
l 动臂回路：通过主阀杆BOOM1、BOOM2实现双泵合流，经动臂保持阀至并联动臂双缸，缸径120mm，杆径85mm。动臂缸有杆腔端带节流缓冲。该油路可实现双泵合流、动臂缸无杆腔闭锁。一次工作压力31.4MPa，二次工作压力34.3MPa。
l 斗杆回路：通过主阀杆ARM1、ARM2实现双泵合流，经斗杆保持阀至斗杆缸，缸径135mm，杆径95mm。斗杆缸有杆腔、无杆腔均带节流缓冲。该油路可实现双泵合流、斗杆缸有杆腔闭锁、斗杆下降再生。一次工作压力31.4MPa，二次工作压力34.3MPa。
l 铲斗回路：通过主阀杆BUCKET及内部油路实现双泵合流，连至铲斗缸，缸径115mm，杆径80mm。该油路可实现双泵合流。一次工作压力31.4MPa，二次工作压力34.3MPa。
l 回转回路：通过主阀杆SWING及回转优先阀连至回转马达。该油路可实现双向制动防摆、双向吸空补油、延时制动、驻车制动。工作压力25MPa。
l 左右行走回路：通过主阀杆TRAVEL（L）和TRAVEL（R）分别连至左右回转马达。中间通过中央回转接头可实现连续回转的配油。该油路可实现起动防冲击、驻车制动、行走高低速、自动二速切换。工作压力34.3 MPa。
4、电气系统
液压挖掘机电气控制系统主要是对发动机、液压泵、多路换向阀和执行元件（液压缸、液压马达）的一些温度、压力、速度、开关量的检测并将有关检测数据输入给挖掘机的专用控制器（Electronic Power System），控制器综合各种测量值、设定值和操作信号发出相关控制信息，对发动机、液压泵、液压控制阀和整机进行控制。
电气控制系统具有以下主要功能：
1：动态控制功能（CDCS系统
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