Darbo principą galima suskirstyti į suderintą keturių pagrindinių modulių veikimą: maitinimo sistemos, hidraulinės sistemos, mechaninės pavarų sistemos ir valdymo sistemos.
Maitinimo sistema: energijos šaltinis
Ekskavatoriaus energijos šaltinis dažniausiai yra dyzelinis variklis (kai kuriuose mažuose modeliuose naudojama elektrinė arba hibridinė galia), kurio galia svyruoja nuo dešimčių iki šimtų kilovatų. Pavyzdžiui, vidutinio-dydžio ekskavatorius, variklis gamina aukštos-temperatūros ir aukšto slėgio dujas degdamas dyzelinu, sukdamas alkūninį veleną ir paversdamas cheminę energiją mechanine energija. Šio proceso metu variklio greitis ir sukimo momentas tiesiogiai lemia ekskavatoriaus veikimo efektyvumą-pavyzdžiui, kasant kietus dirvožemio sluoksnius, norint įveikti pasipriešinimą, reikalingas didelis sukimo momentas; o norint greitai pakrauti, reikia didelio greičio, kad padidėtų judėjimo greitis. Variklio aušinimo sistema (pvz., vandens ar oro aušinimas) ir degalų įpurškimo technologija (pvz., elektroniniu būdu valdoma aukšto slėgio bendrojo bėgio{7}) dar labiau optimizuoja energijos vartojimo efektyvumą ir išmetamųjų teršalų kiekį, atitinkančius šiuolaikinius statybinių mašinų aplinkosaugos standartus.
Hidraulinė sistema: tikslaus valdymo pagrindas
Hidraulinė sistema yra ekskavatoriaus „raumenys“, per hidraulinę alyvą perduodanti slėgį, kad būtų galima varyti strėlę ir kaušą, kad būtų atlikti sudėtingi judesiai. Pagrindiniai jo komponentai yra hidraulinis siurblys, hidraulinis variklis, hidraulinis cilindras ir valdymo vožtuvų grupė. Variklio varomas hidraulinis siurblys mechaninę energiją paverčia hidrauline energija, sukeldamas aukšto -slėgio alyvos srautą; valdymo vožtuvų grupė (pvz., kelių krypties vožtuvas) veikia kaip „eismo reguliatorius“, reguliuoja alyvos srauto kryptį, tūrį ir slėgį, kad valdytų skirtingų pavarų judesius. Pavyzdžiui, kai operatorius stumia svirtį į priekį, valdymo vožtuvas nukreipia aukšto-slėgio alyvą į sijos hidraulinio cilindro stūmoklio kamerą, pakeldamas strėlę; atvirkščiai, alyva teka į kitą kamerą, nuleisdama strėlę. Hidraulinės sistemos slėgio diapazonas paprastai yra 20-40 MPa, o aukšto{10}}slėgio konstrukcija užtikrina stabilumą esant didelėms apkrovoms. Be to, šiuolaikiniuose ekskavatoriuose paprastai naudojamos apkrovos jutimo hidraulinės sistemos, kurios automatiškai koreguoja siurblio išėjimo srautą pagal apkrovos poreikius, sumažindamos energijos švaistymą ir pagerindamos degalų efektyvumą.
Mechaninė perdavimo sistema: galios perdavimo tiltas
Mechaninė transmisijos sistema paverčia hidraulinės sistemos galią į tikrąjį strėlės ir kaušo judėjimą. Jo konstrukciją sudaro keturi pagrindiniai komponentai: strėlė, lazda, kaušas ir besisukanti platforma, sujungtos kaiščiais, kad sudarytų daugialypę{1}}jungtį. Strėlė veikia kaip ekskavatoriaus „viršutinė svirtis“, o vienas galas prijungtas prie besisukančios platformos, o kitas – prie lazdos, leidžiantis pakelti ir nuleisti per hidraulinio cilindro išplėtimą ir įtraukimą. Lazda veikia kaip „dilbis“, jungianti strėlę ir kaušą ir valdanti siūbavimą pirmyn ir atgal per kitą hidraulinių cilindrų komplektą. Kaušas tarnauja kaip „ranka“, kurią varo hidraulinis variklis, sukasi krumpliaračio žiedą, todėl galima atlikti kasimo ir išmetimo veiksmus. Besisukanti platforma yra ekskavatoriaus „juosmuo“, kurią varo besisukantis hidraulinis variklis, kad suktų pavarų dėžę, todėl visa viršutinė konstrukcija gali suktis 360 laipsnių kampu horizontaliai, o tai labai padidina eksploatavimo lankstumą. Mechaniniai komponentai paprastai gaminami iš didelio-stipraus legiruotojo plieno (pvz., Q345B) ir yra termiškai apdorojami (pvz., grūdinami ir grūdinami), siekiant pagerinti atsparumą dilimui ir smūgiams, užtikrinant ilgalaikį{10}}naudojimą atšiauriomis sąlygomis.
Valdymo sistema: intelektualios „smegenys“
Šiuolaikinių ekskavatorių valdymo sistema nuo tradicinio mechaninio valdymo buvo patobulinta iki elektroninio valdymo, todėl pasiekiamas tikslus valdymas naudojant jutiklius, ECU (elektroninį valdymo bloką) ir žmogaus{0}}mašinos sąsajas. Jutikliai (pvz., slėgio jutikliai, kampo jutikliai ir greičio jutikliai) stebi tokius parametrus kaip hidraulinės sistemos slėgis, strėlės kampas ir variklio greitis, siųsdami duomenis atgal į ECU. ECU sureguliuoja hidraulinių vožtuvų ir variklio droselio atidarymą pagal iš anksto nustatytas programas arba operatoriaus komandas, taip užtikrindamas sklandų judėjimo valdymą ir pagrįstą galios paskirstymą. Pavyzdžiui, kasant kietus dirvožemio sluoksnius, sistema automatiškai padidina hidraulinį slėgį ir sumažina judėjimo greitį, kad būtų išvengta mechaninės perkrovos; greito pakrovimo metu padidina judėjimo greitį ir optimizuoja degalų sąnaudas. Kai kuriuose aukščiausios klasės{5}} modeliuose taip pat yra GPS padėties nustatymo ir nuotolinio stebėjimo sistemos, kurios gali perduoti įrangos vietą, veikimo būseną ir gedimų kodus realiuoju laiku, palengvindamos nuotolinį valdymą ir priežiūrą.
