Рис. 4.1. Рабочие органы землеройных машин: а — зуб рыхлителя; б—ж — экскаваторные ковши прямой и обратной лопат, драглай; погрузчика, планировщика: з — ковш скрепера; и — отвал бульдозера

Рабочий процесс землеройных машин с ковшовыми и ножевыми рабочими органами состоит из последовательно выполняемых операций отделения грунта от массива, его перемещения (транспортирования) и отсыпки. Рабочие органы отделяют грунт от массива резанием и копанием. Резание — процесс отделения грунта от массива режущей частью рабочего органа. Копание — это совокупность процессов, включающих резание грунта, перемещение срезанного грунта по рабочему органу и впереди его в виде призмы волочения, а у некоторых машин и перемещение грунта внутри рабочего органа. Сопротивление грунта копанию в 1,5…2,8 раза больше, чем сопротивление грунта резанию.

Физико-механические свойства грунтов характеризуются:
гранулометрическим составом — процентным содержанием по массе частиц различной крупности;
плотностью — отношением массы к единице объема (для большинства грунтов — 1,5…2 т/м3);
пористостью — отношением объема пор к общему объему грунта (в %);
влажностью — количеством воды, содержащейся в порах грунта (в %);
связностью — способностью грунта сопротивляться разделению на отдельные частицы под действием внешних нагрузок;
разрыхляемостью — свойством разрабатываемого грунта увеличиваться в объеме при постоянстве собственной массы, которая выражается коэффициентом разрыхления Кр, равным отношению объемов грунта в разрыхленном и естественном состояниях (*Р= 1,1…1,4);
углом естественного откоса — углом у основания конуса, который образуется при отсыпании разрыхленного грунта с некоторой высоты;
пластичностью — способностью грунта деформироваться под действием внешних сил и сохранять полученную форму после снятия нагрузки;
сжимаемостью — свойством грунтов уменьшаться в объеме под действием внешней нагрузки;
прочностью — способностью грунта сопротивляться разрушению под действием внешних нагрузок;
сопротивлением сдвигу — сцеплением частиц грунта между собой;
коэффициентами трения грунта о сталь (0,55…0,65) и грунта по грунту (0,3…0,5);
абразивностью — способностью грунта (породы) интенсивно изнашивать (истирать) взаимодействующие с ним рабочие органы машин;
липкостью — способностью грунта прилипать к поверхности рабочих органов.

Различают грунты нескальные (песок, супесь, суглинок, глина и т. п.), разборно-скальные (сцементированные глины — аргаллиты. гипс, мел, известняки и др.) и скальные (плотные известняки, доломит, мрамор, песчаник и др.). Грунты, имеющие положительную температуру, называют немерзлыми (талыми), отрицательную — мерзлыми, если они содержат лед, и морозными (охлажденными), если лед в их составе отсутствует. Наличие льда в мерзлых грунтах существенно повышает их прочность и затрудняет работу землеройных машин. Нескальные немерзлые грунты разрабатывают обычными землеройными средствами, скально-разборные и мерзлые грунты с небольшой глубиной промерзания перед разработкой предварительно разрыхляют механическим способом. Скальные и мерзлые грунты с большой глубиной промерзания предварительно разрыхляют взрывным способом.

В некоторых случаях мерзлые грунты разрабатывают специально предназначенными для этих целей землеройными машинами.

При отделении грунта от массива механическим способом рабочему органу землеройной машины сообщаются обычно два движения — вдоль (главное движение) и поперек (движение подачи) срезаемой стружки грунта (рис. 4.2), которые могут выполняться раздельно или одновременно.

Рис. 4.2. Геометрия режущих элементов рабочих органов землеройных машин