Одноковшовые экскаваторы снабжены двумя лебедками: одна — для изменения угла наклона стрелы, называемая стрелоподъемной лебёдкой, а другая — для обеспечения необходимых движений рабочему органу при копании, называемая главной лебедкой.

Главная лебедка имеет два барабана. Один служит для подъема ковша или крюка и называется подъемным. Другой при оборудовании экскаватора прямой лопатой приводит в действие механизм напора для выдвижения рукояти с ковшом и называется напорным; при оборудовании экскаватора обратной лопатой или драглайном этот же барабан служит для подтягивания ковша и называется тяговым; при оборудовании экскаватора грейфером этот барабан служит для замыкания челюстей и подтягивания ковша.

Различают одновальные лебедки, когда на одном валу установлены подъемный и тяговый (напорный) барабаны, и двухвальные — когда каждый барабан установлен на отдельном валу. Барабаны свободно вращаются на подшипниках качения, закрепленных на валу. Торможение барабанов обеспечивается ленточными тормозами, предусмотренными отдельно для каждого барабана. Напорный механизм экскаватора предназначен для выдвижения рукояти, т. е. подачи ковша к забою. Механизм реверса предназначен для изменения направления вращения ведомого вала при неизменном направлении вращения ведущего вала.

Опорно-поворотное устройство предназначено для передачи нагрузки от поворотной платформы на раму ходового устройства экскаватора и обеспечения возможности свободного поворота платформы в горизонтальной плоскости (относительно ходового устройства).

На рис. 1 представлен одноковшовый экскаватор с прямой лопатой и механическим приводом. В состав основного рабочего оборудования входят ковш, рукоять и стрела.

Рукоять входит в седловой подшипник и при помощи специального напорного механизма может перемещаться вдоль своей оси. Кроме того, рукоять может поворачиваться относительно напорного вала. Благодаря такому креплению ковш может подниматься, опускаться и выдвигаться на заданную величину.

Стрела нижним концом шарнирно крепится к поворотной платформе 6, а верхний конец с блоками удерживается канатами, закрепленными на двуногой стойке.

В процессе работы стрела неподвижна. Она закреплена под определенным углом. Средним считается угол наклона 45°. Для низких забоев угол может быть изменен до 30°, а для высоких — до 60°. Чрезмерно большой угол установки стрелы может повлечь за собой опрокидывание экскаватора назад вследствие пружинящих свойств каната. Поэтому для контроля за углом наклона предусмотрен указатель со шкалой.

Ковш прямой лопаты представляет собой комбинированную конструкцию из литых и сварных деталей. Ковш состоит из корпуса, откидного днища с засовом и сменных зубьев.

Стенки ковша соединены сварными швами или заклепками. Переднюю стенку обычно изготовляют литой. Иногда отливают только верхнюю часть передней стенки — козырек со специальными гнездами для крепления зубьев. Зубья имеют сужающийся к концу хвостовик, входящий в гнездо козырька. От выпадения из гнезда зуб удерживается шплинтом. При замене изношенного зуба шплинт удаляют. Эта конструкция зуба и его крепления к ковшу наиболее удобна и надежна.

Ковш крепят к рукояти пальцами и двумя тягами.

Палец может быть установлен в любое из трех отверстий на рукояти для регулирования угла наклона ковша к рукояти. При работе на очень плотных грунтах палец следует вставлять в переднее отверстие, на легких грунтах и в низких забоях высотой до 1,5 — 2 м —в заднее.

Зубья изготавливают литыми из высокомарганцовистой стали, хорошо противостоящей истиранию, или из низкоуглеродистой стали с износостойкой наплавкой.

К задней стенке ковша приварены проушины для пальцев, соединяющих ковш с рукоятью и днище с ковшом, а также проушины для пальца, на котором шарнирно смонтирована обойма блока подъема ковша. Задняя и боковые стенки ковша усилены поясами. При эксплуатации необходимо периодически осматривать сварные швы поясов, так как чаще всего разрушение ковшей начинается на закруглениях, в местах перехода поясов с боковых на заднюю стенку ковша.

Днище ковша может поворачиваться вокруг пальца. При вертикальном положении рукояти (ковш опущен) днище захлопывается. В закрытом положении днище удерживается засовом, конец которого входит в отверстие прилива передней стенки ковша. Засов днища всегда отжимается вперед пружиной, укрепленной в стакане на днище ковша. Чтобы открыть днище, нужно поднять ковш и выдернуть засов из отверстия прилива. При этом под влиянием собственного веса и находящегося в ковше грунта днище открывается.

Ковши прямой лопаты часто изготавливают с полукруглой передней стенкой и с козырьком в виде совка. На режущую кромку козырька наносят слой твердой наплавки для снижения износа кромки или устанавливают один зуб в ее средней части.

Существующие конструкции лопат делятся в основном на два типа: лопаты с внутренней рукоятью, в которых балки рукояти расположены внутри стрелы, и лопаты с наружной рукоятью, в которых балки рукояти расположены снаружи стрелы.

В отечественных экскаваторах при однобалочной рукояти чаще всего применяют канатный напорный механизм, а при двухбалочной рукояти — зубчато-реечный (кремальерный) напорный механизм.

На рис. 2 показана конструкция однобалочной рукояти.

Балки рукоятей выполняют сварными, пустотелыми (для уменьшения массы). Кремальерные рейки изготовляют штампованными или литыми из высокомарганцовистой стали. Они состоят из нескольких секций, укрепленных на балках рукояти болтами или прерывистым сварным швом. По мере износа секции можно заменять.

Стрела прямой лопаты сварной конструкции изготовляется из листовой и прокатной стали. В зависимости от типа применяемой рукояти стрелы бывают двухбалочные, состоящие из двух балок, соединенных между собой рамой жесткости, и однобалочные, изготавливаемые из одной балки коробчатого сечения.

На рис. 3 показана двухбалочная стрела прямой лопаты экскаватора Э-652Б. На стреле монтируются на шарикоподшипниках два головных блока и два блока подъема стрелы. В средней части стрелы на втулке смонтирован вал седла рукояти. На валу укреплены два направляющих блока напорного каната и один блок возвратного каната рукояти.

В нижней части у стрелы имеется пята со стальными втулками, через которые проходят пальцы при присоединении стрелы к передней части поворотной платформы экскаватора.

На рис. 4 изображена схема запасовки каната и механизма открывания днища ковша экскаваторов Э-652А и Э-652Б. На дополнительном напорном барабане, расположенном на пяте стрелы, закреплен канат открывания днища. Канат огибает блоки рычага механизма открывания днища.

Рычаг с блоками при включении пневмоцилиндра поворачивается по часовой стрелке относительно опоры, находящейся между этими блоками. Далее канат огибает блок, проходит вдоль рукояти и крепится к рычагу, который соединен с засовом цепью.

При включении подъемного барабана подъемный канат, наматываясь на барабан, поднимает ковш. При этом приводится во вращение дополнительный напорный барабан, так как на нем закреплен другой конец каната. Одновременно со сматыванием подъемного, возвратного каната открывания днища ковша происходит наматывание напорного каната.

При включении возвратного механизма, действующего через цепь на звездочку, дополнительный барабан начинает вращаться в обратную сторону. Канаты наматываются на барабан, а напорный канат разматывается. Рукоять втягивается.

Следует заметить, что длина сматываемой и наматываемой частей каната будет одинаковой с соответствующими частями напорного и возвратного канатов, так как они наматываются на барабан одного диаметра.

На рис. 5 представлена конструктивная схема одноковшового экскаватора с обратной лопатой и механическим приводом. В состав основного рабочего оборудования входят ковш, стрела, рукоять и стойка. Ковш жестко крепится на конце рукояти, которая другим концом шарнирно соединена с верхним концом стрелы. Нижним концом стрела шарнирно прикреплена к поворотной платформе экскаватора. В наклонном положении стрела удерживается полиспастом. Во время работы угол наклона ее постоянно изменяется в зависимости от положения ковша и рукояти. Пределы изменения угла от 30 до 60°.

Когда барабан подъемного каната заторможен, а барабан тягового каната от тормоза освобожден, ковш устанавливается в положение I. В таком положении происходит разгрузка ковша. При освобождении от тормоза барабана подъемного каната ковш под действием собственного веса опускается на грунт. При включении барабана тягового каната ковш внедряется в грунт и срезает слой, толщина которого регулируется натяжением подъемного каната. Максимального опускания ковш достигает в положении III. Затем ковш подтягивается к стреле и в наполненном состоянии при заторможенном барабане тягового каната и включенном барабане подъемного каната поднимается в положение IV. Одновременно с подъемом после выхода ковша из забоя осуществляется поворот платформы в направлении места разгрузки. Разгрузка ковша производится приведением его в положение I.

При копании узких траншей ковш постепенно заглубляется в грунт. При этом образуется выемка с отвесными боковыми стенками шириной, равной ширине ковша. За счет поворота стрелы вместе с платформой разрабатываются более широкие траншеи или котлованы.

Чтобы увеличить угол между стрелой и подъемным канатом, на экскаваторе устанавливают переднюю стойку, отклоняющую подъемный канат и тем самым позволяющую увеличить угол поворота стрелы.

Стрелы обратных лопат выполняются преимущественно сварными. Формы стрел весьма разнообразны. В универсальных экскаваторах стрела прямой и обратной лопат бывает общей.

Наиболее распространенными сечениями являются трубчатое, коробчатое, из двух балок швеллерного или двутаврового профиля.

Задний конец стрелы обратной лопаты коробчатого сечения выполнен уширенным, в виде вилки с пятой. Посредством пальцев, пропущенных через пяту, стрела шарнирно крепится к поворотной платформе, на переднем конце стрелы шарнирно присоединяются рукоять с ковшом.

В средней части стрелы устанавливаются блоки для тягового каната.

Рукоять обратной лопаты сварной конструкции, коробчатого сечения. На верхнем конце рукояти на оси крепятся блоки и ковш для крепления конца подъемного каната. Рукоять шарнирно прикрепляется к стреле при помощи проушин.

Рукоять монтируется на стреле в виде неравноплечего рычага, к верхнему концу которого через блок присоединен подъемный канат, проходящий через блок к подъемному барабану главной лебедки. К другому, более длинному концу рукояти прикрепляется ковш.

Для получения возможно большего угла между подъемным канатом и стрелой, в особенности при опускании стрелы с рукоятью на большую глубину, применяется передняя стойка. Нижний конец этой стойки закрепляется пальцами в поворотной платформе, а верхний подвешивается к двуногой стойке при помощи канатного полиспаста или жестких тяг.

Ковш обратной лопаты обычно состоит из сварного корпуса и литого козырька.

На режущей кромке ковша расположены зубья. Кроме этого, ковш имеет боковые зубья, выступающие за боковые стенки. Это исключает заклинивание ковша при разработке траншеи и устраняет потери мощности экскаватора на преодоление трения боковых стенок ковша о грунт. Ковш крепится к рукояти с помощью пальцев и тяг. На рукояти имеются отверстия для изменения установки ковша в зависимости от глубины разрабатываемой траншеи или котлована.

В конструктивном отношении наиболее характерным для новейших ковшей является их закругленное днище, что придает им большое сходство с корпусами ковшей драглайна. Такая форма способствует лучшему наполнению и разгрузке ковшей и устраняет возможность задевания задней части днища о грунт в забое.

Наряду с описанными выше конструкциями ковшей обратных лопат с прямоугольной режущей кромкой применяются ковши с полукруглой режущей’ кромкой без зубьев. Такие ковши легче внедряются в грунт и хорошо заполняются.

На рис. 6 представлена конструктивная схема одноковшового экскаватора с драглайном. В состав основного рабочего оборудования драглайна входят стрела, ковш и канатная подвеска.

Ковш драглайна имеет форму совка. Передняя кромка ковша снабжена зубьями со сменными наконечниками. Боковые стенки выступают вперед и охватываются вверху аркой, придающей передней части ковша необходимую жесткость.

Ковш подвешен к подъемному канату на двух цепях, нижние концы которых закреплены с помощью пальцев к боковым стенкам. Цепи связаны между собой траверсой, предохраняющей их от трения о стенки ковша. К тяговому канату 6 ковш присоединен с помощью цепей. Кроме того, ковш снабжен разгрузочным канатом, перекинутым через блок.

Во время копания (положение III) тяговым канатом ковш перемещается по грунту и срезает определенный его слой. В подъемном канате при этом выбирается лишь свободная петля провисания.

Поднятый ковш удерживается от опрокидывания разгрузочным канатом, длина которого должна быть отрегулирована так, чтобы при натяжении подъемного или тягового каната днище ковша было наклонено под углом 15-20° к горизонту.

Для разгрузки ковша тяговый канат отпускается; разгрузочный канат при этом ослабевает, и ковш с грунтом вследствие расположения центра тяжести впереди оси подвески опрокидывается в положение I.

Если разгрузка производится в отвал, то за счет раскачивания ковша можно разгрузить его на расстоянии, превышающем вылет стрелы. При обратном повороте ковша в забой с целью увеличения зоны его действия также можно использовать способ раскачивания: сначала подтянуть ковш к стреле, а в конце поворота полностью освободить от тормозов барабана тягового и подъемного канатов. При этом под действием центробежной силы ковш отклонится и опустится в положение II или Па.

При достаточном опыте машиниста угол отклонения подъемного каната от вертикали при раскачивании ковша может достигнуть 30°.

Так как ковш драглайна со стрелой имеет нежесткое соединение (подвешен на канатах), при копании нагрузка на стрелу непосредственно от ковша не передается, что позволяет удлинить стрелу в сравнении с прямой и обратной лопатами в 2 — 2,5 раза. Поэтому драглайн применяется для разработки грунта на больших глубинах и на большой площади выработки.

Стрела обычно выполняется решетчатой конструкции. Вместимость ковша выбирается из условия устойчивости машины.

На рис. 7 представлена конструктивная схема грейфера. Он применяется при погрузочных и экскавационных работах. Достоинствами грейфера являются возможность ведения разработки глубоких колодцев и узких котлованов и разгрузка его на любой высоте.

К недостатку грейферного оборудования относится повышенная продолжительность рабочего цикла. На экскаваторах применяются обычно двухканатные двустворчатые грейферы. Стрела при оборудовании грейфером та же, что и для драглайна.

Угол наклона стрелы к горизонту при работе грейфером колеблется от 40 до 70°.

Грейфер подвешивается к поддерживающему канату, а с помощью замыкающего каната 2 происходит закрытие ковша.

Когда расторможен барабан замыкающего каната, ковш висит на поддерживающем канате в раскрытом положении.

Для набора грунта освобождается тормоз барабана поддерживающего каната, и ковш падает в раскрытом виде вниз, врезаясь в грунт. Затем включается барабан замыкающего каната, ковш закрывается и с захваченным грунтом поднимается вверх. Одновременно выбирается свободная петля поддерживающего каната. При разгрузке включается барабан поддерживающего каната, а барабан замыкающего каната освобождается от тормоза. При этом ковш раскрывается, освобождаясь от грунта.

Для предотвращения закручивания канатов и сильного раскачивания грейфера при повороте платформы предусмотрено оттяжное приспособление, называемое успокоителем и состоящее из оттяжного каната, груза и отклоняющих блоков. Натяжение каната постоянно независимо от положения грейфера.

На рис. 8 представлена конструктивная схема экскаватора с крановым оборудованием. Крановое оборудование применяется для погрузки штучных грузов. В его состав входят стрела драглайна и крюк. С целью увеличения грузоподъемности оборудования экскаваторы снабжаются дополнительным контргрузом.

В универсальных экскаваторах для выполнения погрузочно-разгрузочных работ предусматривается возможность уменьшения скорости поворота платформы, а также безопасный спуск груза. При этом привод осуществляется от двигателя через червячный редуктор, соединенный с реверсивным механизмом.

Для строительно-монтажных работ краны снабжаются различными захватами и удлиненными крановыми стрелами.

Для подъема длинномерных грузов, когда не хватает длины стрелы, применяется дополнительная надставка на стрелу (гусек). Для увеличения грузоподъемности экскаваторы-краны снабжаются, кроме контргрузов, удлиненными гусеницами, повышающими устойчивость машины.