mini|Beltegravemaskin: Volvo EC290B Gravemaskin er ei anleggsmaskin som vert nytta for å grava laus jord, sand, stein og anna masse. Planering, graving av tomter, grøfter og liknande er andre vanlege oppgåver. Ein nyttar gjerne gravemaskin på byggjeplassar, men òg til mudring, riving, gruvedrift og så bortetter.
Ei typisk moderne gravemaskin har ei undervogn med belte eller hjul og ei vendbar overvogn der graveaggregatet er montert. Gravemaskinar har som regel dieselmotor, men store frontskuffmaskinar brukt i overflategruver nyttar ofte elektrisk drift.
Dei fyrste gravemaskinene mini|venstre|Mudring med skenegåande (øvst) og flytande (nedst) skuffkjedemaskinar. mini|høgre|Skjenegåande framskuffemaskinar i eit dagbrot i 1912. mini|høgre|Skjenegåande skuffkjedemaskinar i arbeid på Gaillard-skeringa på Panamakanalen i 1904. mini|høgre|Ei gamal framskuffmaskin. Dei fyrste maskinene stammar frå før 1500, då flytande skuffkjedemaskinar vart nytta til mudring av elvar og hamnerCohrs, H.-H., Die etwas anderen Bagger - Kontinuerlich arbeitende Abbau- und Ledemaskinen, Verlag Podszun-Motorbücher GmbH, 2004.. Giovanni Fontana arbeidde med å konstruera ei maskin for mudring alt i 1430 og i 1484 laga Francesco di Giorgio Martini skisser av ei skuffehjulmaskin, som var tenkt nytta for mudringThe Archimedes Project.. Hamna i Amsterdam vart i 1734 mudra med ein mudderbåt, der graveaggregatet var ei skuffkjedegravemaskin. Ho vart driven ved hjelp av eit hestevandring. I 1804 vart eit dampskip nytta for mudring med ei slik maskin og i 1834 vart ei engelsk dampdrive skuffkjedegravemaskin nytta for mudring i hamna i HamburgBöge, U., Heintzsch, S., Bagger - Die große Chronik aller deutschen Hersteller. Verlag Podszun-Motorbücher GmbH, 2002.. Dei tidlegaste maskinene var monterte på lekterar. Dei fyrste landbaserte maskinene stammar frå sist på 1820-talet; det er kjent at franskmannen Alfonse Couvreux fekk innvilga eit patent i 1827. I den fyrste tida var landbaserte gravemaskinar skjenegåande skuffkjedegravemaskinar.
Den fyrste landbaserte framskuffemaskina (skuffa peika framover) vart bygd i USA av William Otis i 1835; han fekk patent på oppfinninga si i 1839Otis, W.S., Crane-excavator for excavating and removing earth, US Patent No. 1089, Feb. 24 1939.. Den dampdrivne maskina hans var skjenegåande, så det var naudsynt å forlenga skjenene etter som maskina grov seg framover. Kjelen og dampmaskina var fastmonterte på ei jarnbanevogn. Graveaggregatet var montert på enden av vogn og svinga om lag 120° til kvar side. Maskina var av framskuffetypen og bommen vart løfta med kjetting. Skuffa vart tømt ved at botnen vart opne. Denne byggemåten med graveaggregat som ikkje svinga heilt rundt heldt seg heilt til inn på 1900-talet i Nord-Amerika.
Den fyrste europeiske gravemaskina av framskuffetypen vart bygd av Ruston & Proctor i Storbritannia i 1874. Den fyrste rundtsvingande maskina vart bygd av Whitaker & Sons, i Leeds i 1884Manktelow, P., Steam showels, Shire Publications, 2004., men det varte heilt til 1909 før nord-amerikanske produsentar gjekk over til denne byggemåten. Graveaggregatet på moderne framskuffemaskinar, som framleis er i drift i dagbrot, har ei utforming som liknar på desse tidlege maskinene.
Den fyrste tyske maskina av denne typen var bygd av Menck & Hambrock i 1900 og seld til Russland året etter . Utover mot 1910 tok fleire tyske føretak til med å bygga liknande gravemaskinar, men i motsetnad til dei nord-amerikanske maskinene var dei tyske rundtsvingande.
Frå damp til elektrisk drift mini|venstre|Ei utrangert dampdriven framskuffegravemaskin. mini|høgre|President Roosevelt på ei dampgravemaskin under bygginga av Panamakanalen. Det var vanleg at dampdrivne gravemaskinar hadde ein kjele og tre til fire dampmaskinar: ei til vinsjen for hovudbommen, ei til vinsjen for utliggarbommen, ei til å svinga maskina og ei til drivverket. Nokre maskinar nytta same dampmaskin til sving og framdrift.
Når lasta til ei dampmaskin auka gjekk turtalet ned og dreiemomentet opp. Dampmaskinar fungerte difor godt som drivkjelde for gravemaskinar. Ulempa var alt arbeidet med å frakta kol og vatn fram til maskina. Dette var arbeidskrevjande når det var dårlege vegar og lange avstandar. Det var òg vanleg med eit par mann til å fyra og etterfylla vatn på kjelen (om kjelen koka tørr kunne han eksplodera).
Rundt 1890 var utviklinga av elektromotorar komen så langt at det vart gjort forsøk på å nytta dei som drivkjelde for gravemaskinar. Elektromotorane var små og kravde ikkje meir plass enn dampmaskinene. Maskinene kunne difor byggast på same måte som før og det var lett å gå tilbake til dampdrift om gravemaskina vart flytta til ein plass der elektrisk energi ikkje var tilgjengeleg.
Dei fyrste maskinene med elektrisk drift nytta seriemotstandar for å regulera turtalet på motorane, noko som førte til store effekttap (på eldre sporvogner vart det òg «fyra for kråka» med seriemotstandar). For å bøta på dette vart det etter kvart installert Ward-Leonard-drift på somme maskinar. Dette systemet har ein elektromotor og ein generator på sama aksling; den eine motoren dreg generatoren, som i sin tur leverer energi til vinsj-, snu- og framdriftsmotorane. Føremonen med dette systemet er at effekta, og dermed turtalet, kan regulerast ved å endra feltstyrken i generatoren (kraftverkgeneratorar vert og regulerte ved å endra feltstyrken). Ward-Leonard-drift (òg kalla Krämer-drift) sløsar ikkje bort energi i seriemotstandar, men ein ekstra elektromotor og ein ekstra generator var ei kostbar løysing. Med Ward-Leonard-drift trong ein ikkje å bytta ut motorane for vinsjane, sving og framdrift om maskina vart nytta der det ikkje var elektrisk energi; det heldt å bytta ut den fyrste motoren med ei dampmaskin. Med damp-elektrisk drift kunne kjelen, dampmaskina og generatoren plasserast på ei separat vogn, som gjerne kunne plasserast i god avstand frå gravemaskina. Denne typen damp-elektrisk drift var føregangaren for diesel-elektrisk drift.
Frå damp til dieseldrift mini|venstre|Døme på drivverk frå 1951 Davidson, T.O. et al., Winch for convertible draglines and shovels, United States Patent 2,543,765, 5/2-1947. mini|høgre|Lasting av bauksitt i Surinam medan det var kolonisert av Nederland. Den fyrste gravemaskina med bensinmotor var ei skuffkjedegravemaskin, bygd i 1910 av Mohnighan i USA. Fleire av dei mindre nordamerikanske gravemaskinene som var produserte i USA fram til 1930 hadde bensinmotor. I Europa fekk ikkje bensinmotoren noko særleg betydning som drivkjelde for gravemaskinar. I Tyskland var det til dømes berre bygd ei maskin med bensinmotor. Grunnen til dette ligg delvis i at 1. verdskrig bremsa utviklinga av sivile produkt og etter verdskrigen var utviklinga av dieselmotoren komen så langt at det ikkje var nokon grunn til å nytta bensinmotorar.
Den fyrste gravemaskina med dieselmotor var bygd i 1925 av Menck & Hambrock og i 1927 fylgde Orenstein & Koppel etter. Overgangen til dieselmotor var meir komplisert enn å gå frå dampdrift til elektrisk drift. Dieselmotorane var store og tunge og vart plasserte bak på maskinene, slik at dei kunne fungera som motvekt. Det var difor naudsynt å laga overføringsakslingar til vinsjane, svingmekanisme og framdrift, så maskinene måtte byggast noko annleis enn dampdrive maskinar. Føremonane med dieseldrift var likevel så store at alle produsentane gradvis gjekk over til dieseldrift utover 1930-talet. Dei siste dampdrivene gravmaskinar vart bygde rundt 1940.
Universalmaskinar mini|Gravemaskinskuffe. Framskuffmaskinene høvde ikkje så godt til å grave djupt med. Grøftegraving var spesielt vanskeleg når skuffa snudde framover, ettersom maskina måtte køyra med eit belte på kvar side av grøfta. Rundt 1930 kom dei fyrste maskinene med skuffa vendt mot maskina og grøftegraving vart mykje enklare. Dei høvde òg betre til anna djupgraving.
Mange maskinar kunne leverast både med framskuffe- og med bakskuffeaggregat. Slike maskinar vart ofte kalla «universalmaskinar». I tillegg utvikla produsentane eit stort utval med tilleggsutstyr, som ekstra smale skuffer for grøfting, breie skuffer for planering, grabbar, stolpedrivarar, osb.
Frå vinsj til hydraulikk Dei fyrste gravemaskinene nytta kjetting for til å løfta bommane. Då ståltau vart tilgjengeleg rundt 1870 vart nye maskinar utstyrte med vinsjar.
Dei fyrste eksperimenta med hydrauliske gravemaskinar tok til på slutten av 1940-talet. Dei fyrste tyske patenta stammar frå 1945, med då Tyskland tapte 2. verdskrig stagnerte utviklinga der dei fyrste etterkrigsåra. Dei italienske brørne Brunieri var òg tidleg ute og i 1948 fekk dei patent på ei heilhydraulisk gravemaskin. Poclain og Tractem i Frankrike, Bucher-Guyer i Sveits og Gradel and Hopto i USA arbeidde òg med hydrauliske tidleg på 1950-talet. Det tyske føretaket Atlas-Weyhausen tok til å produsera hydrauliske gravemaskinar frå 1954. I Noreg var Brødrene Søyland på Jæren tidleg ute og i 1956 marknadsførte dei den heilhydrauliske hjulmaskina Brøyt X2.
Hydrauliske gravemaskinar hadde mange føremoner, men fleire produsentar hadde problem med driftsikkerheita i starten. Men etter som kvaliteten og utvalet av hydraulisk komponentar auka forsvann problema. Hydrauliske komponentar, spesielt stempelpumper og ventilar, er sårbare for forureiningar. I starten var ikkje filtera alltid like effektive og entreprenørar og førarar hadde ikkje alltid kunnskap om kor viktig det var at hydraulikkolja var rein. Mange entreprenørar var òg skeptiske til den nye teknologien og det var fyrst på 1960-talet at hydrauliske maskinar fekk eit gjennombrot.
Etter at produsentane hadde vunne over barnesjukdommane viste det seg at dei hydrauliske gravemaskinene arbeidde raskare, smidigare og var meir robuste enn dei gamle linemaskinene med vinsjar. I dag er det berre dei aller største framskuffemaskinene som framleis nyttar vinsjar og ståltau.
Førarkomfort mini|høgre|Moderne førarhus: Zeppelin ZRH 16. Då dei fyrste gravemaskinene vart bygde var det ingen som tenkte på arbeidstilhøva til mannskapet. Arbeidet til maskinføraren var tungt og han måtte tola å arbeida i røyk og stim frå dampmaskina. Fyrbøtarane måtte passa dampmaskina og fylla etter vatn og kol. Om sumaren var det for varmt og om vinteren var det både kaldt og varmt. Å handtera inn- og utkopling av vinsjar og drivverk var tungt arbeid og det hende at mannskapet skifta på å køyra og vera fyrbøtarar.
Tannhjul, kjeder og vinsjar var ikkje innkapsla, så å utføra reparasjonar og vedlikehald kunne vara farleg. Om dei ikkje passa på nivået i kjelen ville han koka tom og eksplodera. Kjeleeksplosjonar kunne vera kraftige og enda ofte med tap av liv.
Då dampmaskinene vert bytta ut med elektriske motorar eller dieselmotorar vart det slutt på å skuffa kol og fylla vatn, men på dieseldrivne maskinar var det berre ein motor og fleire gir og akslar å passa seg for. Dei vart etter kvart innkapsla, men under vedlikehald måtte kapslinga av og til fjernast. Innføringa av hydraulikk førte til at dei mange akslingane og vinsjane forsvann og føraren fekk ein sikrare arbeidsplass.
Betjeninga av hydrauliske maskinar var mykje lettare enn å styra vinsjar og mekanisk drivverk. For å konkurrera med hydraulikkmaskinene innførte mange produsentar trykkluftstyring av vinsjar og drivverk på 1960-talet. Seinare fekk hydrauliske maskinar òg servoassistert betjening, men på desse var servoen ein eigen lågtrykkskrins. Moderne maskinar har elektro-hydrauliske servosystem og føraren styrer maskina med joystikker.
Sjølv om tidlege gravemaskinar hadde tak var dette meir for å beskytta maskineriet enn føraren. Det var fyrst etter 2. verdskrig at gravemaskinene vart utstyrte med førarhus som var skilde frå maskinrommet. Førarhusa vart òg utstyrte med vindaugo og tetta mot ver og vind. Utpå 1970-talet vart dei òg oppvarma og lydisolerte. På moderne maskinar er førarhuset opphengt i vibrasjonsdempande element, støydempa og utstyrte med lufthandsamingsanlegg.