现代液压挖掘机出现在20世纪40年代末期。1948年意大利Bruner brothers设计了轮式液压挖掘机。1951年法国波克兰（Poclain）公司研制成一台液压挖掘机原型TU，并于1952年正式生产了第一台液压挖掘机。1954年法国SICAM公司收购了Bruner brothers的专利，并制造了车载液压挖掘机。同年，德国Demag公司制造出全世界第一台全液压B-504型挖掘机，机重15吨，功率约为50马力（1马力=745.700瓦），斗容为0.4立方米，挖掘机的所有工作机构都由液压驱动。1961年，波克兰公司生产了改进的TY45型全回转液压挖掘机，取得巨大成功。由于当时液压传动技术尚处于探索阶段，适合挖掘机用的液压元件还不过关，因此影响了液压挖掘机的发展。1963年，在西欧市场上，液压挖掘机的产量仅占挖掘机总产量的15%左右。到了20世纪60年代中后期，液压技术上问题的解决，促使中小型液压挖掘机迅速发展，德国、美国、日本和法国等许多国家都开始生产液压挖掘机。1968～1970年，液压挖掘机的产量已占挖掘机总产量的88%以上。20世纪70年代以后，中小型液压挖掘机的结构经过持续试验和改进，更加趋于成熟，高压力、耐冲击负荷的液压元件、液压系统以及可靠耐用的传动零部件的研制，挖掘机的生产制造技术和工艺的改进，大大地提高了液压挖掘机的可靠性和寿命；许多公司实现了液压挖掘机的系列化、标准化和通用化；一些公司相继研制出机重100吨以上的大型液压挖掘机。

20世纪80年代以后，随着新材料、新工艺以及新技术的不断使用，液压挖掘机从技术设计到生产工艺和实验研究，从整机到零部件结构，从内部系统和工作性能到机体外观，从使用性能参数到使用可靠性和寿命都发生了巨大的变化，经历了一次真正的液压挖掘机技术革命。液压挖掘机广泛应用在各类工程领域，挖掘土石方工程中55%～65%的作业都是靠液压挖掘机来完成的。

液压挖掘机是以开挖土方、石方为主要用途的一种通用机械设备，通常应用于矿山开采、水利水电施工、工业与民用建筑、交通运输工程、机场建设、油田建设、港口建设、农田土壤改良、林业工程以及国防建设等工程中，对节省人力、减轻体力劳动、保证工程质量、缩短工期、降低工程造价和提高劳动生产率具有非常重要的作用。液压挖掘机由于采用了液压传动装置而在结构、技术性能和使用效果方面具有很多特点。

①技术性能高。与同等级机械式挖掘机相比，挖掘力更大而机重则更轻。在整机参数不变的情况下，可适当加大铲斗容量。使用抓斗时可强制切土和闭斗。由于行走牵引力和机重之比的提高，因而行走速度、爬坡能力也提高。换装上加宽、加长的履带装置，可使挖掘机的接地比压降低，适应湿地、沼泽作业，通过能力强。控制两条履带的正反独立驱动，能实现就地转向。

②由于采用液压传动后可省去复杂的中间传动零部件，能实现无级调速，且调速范围大，能得到较低的稳定转速。液压元件的运动惯性较小并可做高速反转，在挖掘作业中换向频繁的情况下动作平稳，冲击小。液压油能吸收部分冲击能量从而减少了挖掘机的噪声和振动。液压系统中设置了各种安全溢流阀，可减少挖掘机过载或误操作带来的机械损坏。此外，液压传动还带来整机结构简化、易损件少、维修方便、操作便捷的优势。

液压挖掘机可以按照底盘和工作装置进行分类：

①根据行走机构的不同，液压挖掘机分为履带式（图1）、轮胎式（图2）、步履式（图3）。

图1 履带式挖掘机

图2 轮式挖掘机

图3 步履式挖掘机

履带式挖掘机应用最广，在任何路面行走时，均有良好的通过性，对土壤有足够的附着力，接地比压小，作业时不需设支腿，使用范围较大。土质松软或沼泽地带还可采用加宽和加长履带来降低接地比压。通常，履带行走的液压挖掘机多为全液压传动。轮胎式挖掘机行走速度快、机动性好，可在多种路面通行。作业时一般设支腿，这种挖掘机多为半液压式。步履式挖掘机是具有3条或3条以上支腿的挖掘机，支腿可以是伸缩的、铰接的或两者兼有，并可安装车轮。工作时，前爪附着地面，能克服挖掘机的水平分力，防止水平窜动。依靠工作装置、支脚以及回转机构的配合，可实现移动或转弯。具有自重轻、造价低、结构简单以及适应性好等优点，能在斜坡上和恶劣的场地和山地上挖掘作业。

②根据工作装置结构不同，分为正铲、反铲、抓铲（蛤壳铲斗）以及伸缩臂式液压挖掘机。

反铲是液压挖掘机中使用最广泛的工作装置，主要由动臂、斗杆、铲斗以及相应的液压缸和摇臂连杆组成。反铲工作装置主要用于挖掘停机面以下的土壤。其动臂、斗杆和铲斗都可以单独通过各自油缸活塞杆的伸缩而进行挖掘等作业。

正铲工作装置有通用型和专用型两种。通用型正铲的铲斗与反铲的铲斗通用，即将反铲铲斗翻转180°安装，主要用于小型挖掘机。专用型正铲常采用专用的正铲铲斗。正铲工作装置通常用于挖掘停机面以上的土壤，一般采用斗杆油缸进行挖掘。

伸缩臂式挖掘机的动臂由主臂及伸缩臂组成，伸缩臂可在主臂内伸缩，还可以变幅。伸缩臂前端装有铲斗，适于进行平整和清理作业，尤其是修理沟坡。

将反铲装置中的铲斗和铲斗液压缸拆下，换上由抓铲液压缸组成的液压抓铲就成为抓铲装置。液压抓铲的升降和前后移动由斗杆液压缸和动臂液压缸控制，动作灵活，工作面广，主要用于装卸物料以及挖掘沟槽基坑，尤其是深井的挖掘作业面。

液压挖掘机由工作装置、回转装置、液压系统和行走装置4大部分组成。

工作装置由动臂、斗杆和铲斗三部分铰接而成，用来直接完成作业。动臂的起落、斗杆的伸缩和铲斗的转动均由各自的往复式双作用液压缸来控制。根据作业的需要，这三部分可各自单独动作，也可以两个同时配合动作。

除小型悬挂式外，液压挖掘及上部转台均需作360°的回转运动。回转运动通过连接上、下两部分的回转滚盘，由回转液压马达来实现。转台上设有动力源、司机室和传动及控制元件，工作装置则铰接在平台的端部。

液压挖掘机的动力传递和控制均由泵、马达、液压缸、控制阀和连接管路等元件组成的液压系统来实现。

行走装置主要有履带式和轮胎式两种。它们的特点是作业时不行走，行走时则采用专用的锁销把转台和底座固定，并停止作业。履带式行走装置均由行走液压马达通过减速器实现前进、后退和转弯。轮胎式行走装置有机械传动、半液压传动和全液压传动3种。

工作开始时，机器转向挖掘工作面，同时，动臂油缸的连杆腔进油，动臂下降，铲斗落至工作面。然后铲斗油缸和斗杆油缸顺序工作，两油缸的活塞腔进油，活塞的连杆外伸，进行挖掘和装载。铲斗装满后这两个油缸关闭，动臂油缸关闭，动臂油缸反向进油，使动臂提升，随之反向接通回转台马达，铲斗转至卸载地点，斗杆油缸和铲斗油缸反向进油，铲斗卸载。卸载完毕后，回转台马达正向接通，上部平台回转，工作装置转回挖掘位置，开始第二个工作循环。液压正铲挖掘机的工作原理与反铲基本相同，区别仅在于铲斗的安装方向。

①状态检测和故障诊断技术的发展。状态检测及故障诊断系统通过安装在机器关键部位的传感器监控机器运行时重要参数的量值和主要部件的工作状态，通过显示界面以不同的形式显示出来。当参数超出正常范围或状况异常时，通过声光报警及显示故障代码等方式提醒驾驶员及时处理，以防伤害驾驶员或者引起机器某个系统严重损坏。故障诊断以信号分析和处理为基础，通过检测，定量掌握机器振动、温度、压强等状态参数，预测机器的工作性能和可靠性，并对故障原因、部位和危险程度进行识别与评价，决定维修方法，既识别现状又预测未来。同时状态检测和故障诊断技术引进各种智能算法。神经网络、模糊控制、进化算法等的应用，为故障诊断专家系统的建立奠定了一定的基础。

②虚拟现实技术的应用发展。虚拟现实技术是一种探讨如何实现人与机器之间理想交互方式的三维的、基于感知信息的临场反应，并为用户的行为所控制。人与机器交互的最理想情况是让机器代替人完成所有工作。但是在相应的技术发展水平下，让机器有和人同样的智能是不现实的，而且在可见的将来也是难以实现的。因此，人与机器的理想而又现实的交互方式应该是：扬长避短、优势互补。虚拟现实技术将使计算机图形接口的视窗消失，用户可以进入到计算生成的环境中去与机器进行直观自然的交互。

③机器自动化和机器人性化。为了使机器人性化工程机械能具有接近熟练驾驶员的能力和作业效果，需要通过识别，作对应处理、对应控制和知觉控制。例如，液压铲的铲斗出力和速度随土壤条件而变，在非结构化的环境中工作，其作业对象的几何、力学特性复杂多变，随时可能遇到无法预见的工况，如巨石障碍、塌方等，因而难以事先规划出回避意外障碍的作业路径。但是如果根据油缸压力和位移的反馈信息，利用模糊控制机理进行动态挖掘阻力的推理和判断，通过启发式试探，就可实现局部自主的避障。