Обратные лопаты применяются в качестве навесного оборудования экскаваторов, для выемки грунта, расположенного ниже уровня экскаватора.
С помощью обратной лопаты можно выбирать грунт выше уровня экскаватора, однако эффективность такого применения обратной лопаты значительно ниже. Выбранный обратной лопатой грунт, складируется в стороне от экскаватора или погружается на самосвалы для дальнейшего вывоза. Обратная лопата эффективна при копании котлованов, траншей или при разработке горной породы под экскаватором. Различают два основных вида обратных лопат – механическая и гидравлическая лопаты.
Механическая обратная лопата применяется на экскаваторах, оборудованных канатной системой перемещения рабочего оборудования, при этом сама обратная лопата (ковш), прочно закреплена на рукояти, которая соединяется на шарнире с подвижной стрелой. Рукоять с ковшом перемещаются с помощью подтягивания троса, закрепленного на лебедке экскаватора, при одновременном ослаблении другого троса, проходящего через ролик, закрепленный на стреле, на другой лебедке экскаватора. Благодаря жесткому закреплению ковша на рукояти, угол наклона ковша к уровню земли постоянно изменяется, что способствует зубьям ковша под действием собственного веса ковша, погружаться в грунт, разрыхляя и разрезая его. Перемещение ковша к экскаватору производится тяговым канатом, с помощью тяговой лебедки, при этом во время приближения к экскаватору, вес ковша увеличивается, за счет веса стрелы, и максимальная выборка породы происходит под экскаватором. Поднимание ковша происходит с помощью каната, закрепленного на стреле, и проходящего через дополнительную лебедку. Сложность тросового оборудования не позволяет механическим экскаваторам с обратными лопатами развиваться далее, и их постепенно вытесняют гидравлические экскаваторы.
Гидравлическая обратная лопата лишена множества тросов, присущих механической лопате, к тому же, применение силовых гидравлических цилиндров позволяет использовать для рыхления грунта собственный вес экскаватора, что значительно увеличивает производительность копания. Гидравлическая обратная лопата шарнирно закреплена на подвижной рукояти, которая также подвижно закрепляется на конце стрелы. Все перемещения подвижных частей лопаты производятся с помощью гидравлических цилиндров, гидравлическое давление для которых создается единым насосом. Стандартная схема рабочих гидравлических цилиндров экскаватора предусматривает применение трех гидроцилиндров, из которых гидроцилиндры, применяемые для поднятия стрелы, выполняются в сдвоенном виде. Такая сдвоенная компоновка позволяет точно ориентировать положение поднятой стрелы с ковшом и грузом, не вызывая опрокидывания стрелы. Применение гидравлических цилиндров позволяет регулировать угол врезания зубьев ковша в грунт на любом удалении от экскаватора, благодаря чему происходит рост производительности разработки горных работ. Выгрузка ковша происходит в результате поворота вокруг своей оси, при этом сам поворот ковша происходит в результате движения штока гидравлического цилиндра.
Обратные лопаты широко применяются на карьерных работах – при вскрытии породы и разработке нижних уступов черпанием ковша, тем не менее, производительность прямой лопаты на 15% выше производительности обратной лопаты. Увеличение производительности прямой лопаты происходит за счет более простой выгрузки ковша и возможности использовать массу экскаватора при рыхлении породы.