К землеройным машинам относятся одноковшовые, многоковшовые, роторные и фрезерные экскаваторы. В парке землеройных машин больше всего одноковшовых экскаваторов.
Ими выполняется около 60% всего объема земляных работ.
Основными видами сменного рабочего оборудования одноковшовых экскаваторов являются прямая и обратная лопата и драглайн, меньше используется грейфер и струг.
В строительстве применяются одноковшовые экскаваторы «типа С» — строительные с ковшами емкостью от 0,15 до 2,0 м3. Область применения соответствующего вида рабочего оборудования и емкости ковша экскаватора определяется в зависимости от размеров поперечного сечения выемки, группы и состояния разрабатываемого грунта, объема работ, заданных сроков производства земляных работ и других условий. В каждом конкретном случае модель экскаватора выбирают, сравнивая технико-экономические показатели нескольких возможных вариантов.
Процесс разработки выемок одноковшовыми экскаваторами заключается в отделении режущей кромкой ковша стружки грунта от массива и выгрузке грунта в отвал или транспортное устройство.
Рабочий цикл экскаватора слагается из следующих рабочих операций: заполнения ковша грунтом — копания, подъема ковша и поворота на выгрузку, выгрузки, поворота в забой и опускания ковша к подошве забоя для очередного копания. Рабочая зона экскаватора называется экскаваторным забоем.
В нее включается площадка, на которой находится экскаватор, часть массива грунта, разрабатываемого экскаватором с одной стоянки, и площадка, на которой устанавливается транспорт под погрузку или размещается отвал грунта.
Часть массива грунта, разрабатываемого экскаватором с одной стоянки, называют элементом забоя.
Траншея или уступ грунта, разрабатываемые экскаватором с ряда последовательно расположенных стоянок, называется проходкой.
Разработка выемок экскаваторами с прямыми лопатами.
Экскаваторы с прямыми лопатами используются в строительстве для рытья котлованов под здания и сооружения преимущественно с погрузкой грунта в транспортные устройства.
Ими в нашей стране выполняется более 50% всего объема земляных работ.
Экскаватор, оборудованный прямой лопатой, во время работы стоит на подошве забоя, а грунт разрабатывает выше уровня стоянки.
Основными типами забоев, разрабатываемых с помощью экскаваторов с прямыми лопатами, являются: боковой ярусный забой — экскаватор и транспортное устройство находятся на одном уровне и оси их движения расположены параллельно, лобовой забой — экскаватор образует тупиковую траншею, а разрабатываемый грунт выгружается в транспортные приборы, подаваемые сзади экскаватора по дну траншеи.
Реже применяются боковой ступенчатый забой и пионерная траншея — экскаватор и транспортные устройства располагаются на разных уровнях, при этом последние устанавливаются под погрузку на бровке уступа за пределами призмы обрушения, чтобы обеспечить безопасность производства работ. Используются они в основном как вспомогательные для выхода экскаватора с прямой лопатой на подошву котлована или яруса при многоярусной разработке выемок.
Размеры забоев определяются рабочими параметрами экскаваторов с прямыми лопатами. Высота бокового ярусного и лобового забоев принимается такой, чтобы ковш наполнялся грунтом при однократном копании и зависит от технических параметров экскаватора — усилия резания на зубьях ковша, объема ковша и группы разрабатываемого грунта.
Запас высоты 0,5 м над бортом транспортного устройства (до низа открытого днища ковша) нужен для того, чтобы загружать кузовы землевозного транспорта «с шапкой» и не задевать днищем ковша о борт транспортного устройства.
Продолжительность поворотов экскаватора на выгрузку грунта и возвращения ковша в забой для очередного копания зависит от среднего угла поворота экскаватора на выгрузку.
Под средним углом поворота экскаватора на выгрузку /3 понимается угол между двумя средними положениями стрелы — при копании элемента забоя и выгрузке грунта. Величина угла 0 зависит от ширины забоя и расположения транспортного устройства, установленного под погрузку.
При уменьшении ширины забоя угол уменьшается, поэтому ширину всех типов забоев, за исключением лобового, следует назначать меньше максимальной, допускаемой рабочими параметрами прямых лопат. Ширину лобового забоя следует принимать максимальной, чтобы создать условия для разворота транспорта около экскаватора и уменьшить средний угол поворота экскаватора на выгрузку.
При организации работы экскаватора в забое следует учитывать, что при уменьшении ширины и толщины элемента забоя растет производительность экскаватора на данной стоянке, при этом эксплуатационная производительность экскаватора в проходке не увеличится ввиду больших потерь времени на передвижение экскаватора.
Поэтому для каждого конкретного случая оптимальная ширина и толщина элемента бокового ярусного забоя определяется временем Г, затрачиваемым на единицу разрабатываемого грунта с учетом времени на экскавацию и передвижение экскаватора
