Escavatore
I moderni escavatori idraulici sono disponibili in una grande varietà di dimensioni. Quelli più piccoli sono chiamati mini o escavatori compatti. Per esempio, il più piccolo mini-escavatore di Caterpillar pesa 2.060 libbre (930 kg) e ha 13 CV; il loro modello più grande è il più grande escavatore disponibile (sviluppato e prodotto dalla Orenstein & Koppel, Germania, fino all’acquisizione 2011 da parte di Caterpillar, chiamato “RH400”), il CAT 6090, che pesa oltre 2.160.510 libbre (979.990 kg), ha 4500 CV, e una benna grande come 52.0 m³.
Gli escavatori idraulici di solito accoppiano la potenza del motore a (comunemente) tre pompe idrauliche piuttosto che a trasmissioni meccaniche. Le due pompe principali forniscono olio ad alta pressione (fino a 5000 psi, 345 bar) per i bracci, il motore di rotazione, i motori dei cingoli e gli accessori, mentre la terza è una pompa a bassa pressione (~700 psi, 48 bar) per il controllo pilota dei distributori; questo terzo circuito permette uno sforzo fisico ridotto quando si azionano i comandi. Generalmente, le 3 pompe usate negli escavatori consistono in 2 pompe a pistone a cilindrata variabile e una pompa a ingranaggi. La disposizione delle pompe nell’unità dell’escavatore cambia con diversi produttori che utilizzano diversi formati.
Le tre sezioni principali di un escavatore sono il sottocarro, la casa e il braccio (si usa anche il braccio). Il sottocarro comprende i cingoli, il telaio dei cingoli e le trasmissioni finali, che hanno un motore idraulico e un ingranaggio che forniscono l’azionamento ai singoli cingoli. Il sottocarro può anche avere una lama simile a quella di un bulldozer. La casa comprende la cabina dell’operatore, il contrappeso, il motore, i serbatoi del carburante e dell’olio idraulico. La casa si attacca al sottocarro per mezzo di un perno centrale. L’olio ad alta pressione viene fornito ai motori idraulici dei cingoli attraverso una girella idraulica sull’asse del perno, permettendo alla macchina di ruotare di 360° senza impedimenti e fornendo così il movimento destra e sinistra. Il braccio fornisce i movimenti di salita e discesa e di avvicinamento e allontanamento (o movimento di scavo). Il braccio consiste tipicamente di braccio, bastone e benna con tre giunti tra loro e la casa.
Il braccio si attacca alla casa e fornisce il movimento su e giù. Può essere una delle diverse configurazioni:
- Il più comune sono i bracci mono; questi non hanno alcun movimento oltre a quello dritto su e giù.
- Alcuni hanno un braccio a snodo che può anche muoversi a sinistra e a destra in linea con la macchina.
- Un’altra opzione è una cerniera alla base del braccio che gli permette di ruotare idraulicamente fino a 180° indipendentemente dalla casa; tuttavia, questo è generalmente disponibile solo per gli escavatori compatti.
- I bracci ad angolo variabile hanno un giunto aggiuntivo nel mezzo del braccio per cambiare la curvatura del braccio. Questi sono anche chiamati bracci a triplo snodo (TAB) o bracci a 3 pezzi.
Attaccato all’estremità del braccio è il bastone (o braccio del bilanciere). Il bastone fornisce il movimento di scavo necessario per tirare la benna attraverso il terreno. La lunghezza del braccio è opzionale, a seconda che sia necessaria la portata (braccio più lungo) o la potenza di strappo (braccio più corto). Il più comune è il mono bastone, ma ci sono anche, per esempio, bastoni telescopici.
Sulla fine del bastone c’è di solito una benna. Una benna larga e di grande capacità (fango) con un bordo tagliente dritto è usata per la pulizia e il livellamento o dove il materiale da scavare è morbido, e i denti non sono necessari. Una benna per uso generale (GP) è generalmente più piccola, più forte, e ha taglienti laterali induriti e denti usati per rompere il terreno duro e le rocce. Le benne hanno numerose forme e dimensioni per varie applicazioni. Ci sono anche molti altri accessori che sono disponibili per essere attaccati all’escavatore per forare, strappare, schiacciare, tagliare, sollevare, ecc. Gli accessori possono essere attaccati con perni simili ad altre parti del braccio o con qualche varietà di attacco rapido. Gli escavatori scandinavi sono spesso dotati di un tiltrotator che permette agli accessori di ruotare di 360 gradi e di inclinarsi di +/- 45 gradi, al fine di aumentare la flessibilità e la precisione dell’escavatore.
Illustrazione dei comandi idraulici degli escavatori, il colore del comando corrisponde alla parte mobile.
Prima degli anni ’90, tutti gli escavatori avevano un contrappeso lungo o convenzionale che pendeva dalla parte posteriore della macchina per fornire maggiore forza di scavo e capacità di sollevamento. Questo diventava una seccatura quando si lavorava in aree ristrette. Nel 1993 Yanmar ha lanciato il primo escavatore al mondo Zero Tail Swing, che consente al contrappeso di rimanere all’interno della larghezza dei cingoli durante la rotazione, risultando così più sicuro e più facile da usare quando si lavora in uno spazio ristretto. Questo tipo di macchina è ora ampiamente utilizzato in tutto il mondo.
Ci sono due tipi principali di configurazione di “Controllo” generalmente utilizzati negli escavatori per controllare il braccio e la benna, entrambi i quali distribuiscono i quattro principali controlli di scavo tra due joystick x-y. Questo permette ad un operatore esperto di controllare tutte e quattro le funzioni simultaneamente. La configurazione più popolare negli Stati Uniti è quella dei comandi SAE, mentre in altre parti del mondo è più comune la configurazione dei comandi ISO. Alcuni produttori come Takeuchi hanno interruttori che permettono all’operatore di selezionare quale configurazione di controllo utilizzare.