Одноковшовыми экскаваторами разрабатываются грунты I …IV групп, а также пестроцветные моренные глины v группы без предварительного разрыхления; грунты V, VI групп (кроме пестроцветных моренных глин) после предварительного разрыхления. Размеры кусков при рыхлении не должны превышать 1/3 ширины ковша. Тяжелые грунты и грунты с примесями, разработка которых в состоянии природной плотности затруднена, также подлежат предварительному рыхлению. Необходимость рыхления грунта определяется в каждом случае исходя из местных условий (плотности грунта, характера и количества примесей, мощности и состояния машины и т. д.).

Экскаваторы непрерывного действия работают в грунтах до III группы включительно. Они могут захватывать камни, объем которых равен вместимости ковша или высота которых не превышает высоту плужко-вого или фрезерного режущего органа, но бесперебойная работа возможна только при небольших размерах твердых включений (не более одной четверти ширины ковша или одной трети высоты плужкового или фрезерного рабочего органа).

Бульдозерами разрабатываются талые, а также мерзлые, предварительно разрыхленные грунты. По трудности разработки бульдозерами грунты подразделяются на I, II и III группы. Рыхлители используют для послойной разработки плотных, мерзлых9 вечномерзлых и скальных грунтов с последующей их уборкой землеройными, землеройно-транспортными или погрузочными машинами.

К мерзлым относятся грунты, которые при отрицательной температуре содержат лед и в связи с этим изменяют свою структуру, т. е. теряют вязкость, сыпучесть и другие свойства, присущие этим грунтам до замерзания. В соответствии с ЕНиР различают группы мерзлых грунтов 1м, Им и Шм,

Грейдерами разрабатываются талые грунты, а также мелкие каменные материалы (щебень, гравий). По трудности разработки грейдерами грунты подразделяют на I, II и III группы.

1. Распределение немерзлых грунтов на группы в зависимости от трудности их разработки механизированным способом

Грейдеры-элеваторы используют на талых связных грунтах с содержанием каменистых включений крупностью до 150 мм. По трудности разработки грейдерами-элеваторами грунты подразделяют на I, II и III группы. Наиболее эффективно работают грейдеры-элеваторы на суглинках, супесях, лессах (грунты I и II групп); глины и отвердевшие сухие солонцы (грунты III группы) необходимо предварительно рыхлить; на сухом песке грейдеры-элеваторы работают неэффективно из-за больших потерь выкопанного грунта при подаче его на ленточный конвейер.

Бурильные машины применяют на алых и мерзлых грунтах. Последние не должны содержать крупные камни, древесину и другие твердые включения.

Распределение грунтов на группы по ЕНиР является условным и не может быть использовано при проектировании и испытании землеройных машин. Поэтому при создании машин для земляных работ используют научно обоснованную классификацию немерзлых землистых грунтов по методу проф. А. Н. Зеленина.

—

Наиболее распространенным и трудоемким видом строительных работ являются земляные. Часто эти работы длятся несколько месяцев и определяют общий срок готовности строительного объекта.

Машины для выполнения земляных работ прошли длинный и сложный путь развития. Одной из первых машин этого вида была многоковшовая паровая землечерпалка с двигателем мощностью 15 л. с., построенная на Ижорском заводе в 1812 г. под руководством инж. А. Бетанкура. За рубежом такие землечерпалки появились 18 лет спустя.

В 1836 г. механик В. Отис (США) построил первый паровой одноковшовый экскаватор с ковшом вместимостью 1,14 м3; по принципу выполнения рабочего процесса этот экскаватор можно считать прототипом современных машин. Производительность его составляла от 30 до 80 м3/ч.

До начала широкого строительства железных дорог и крупных заводов первые экскаваторы не получили широкого применения. В 1842 г. мировой парк их состоял лишь из семи машин, четыре из которых использовались на строительстве железной дороги Петербург—Москва. В 1875 г. был построен первый грейдер-элеватор, а в 1887 г. — прицепной грейдер. Обе эти машины работали на конной тяге.

В Советском Союзе в годы первой пятилетки на Ковровском заводе был налажен выпуск первых железнодорожных экскаваторов с ковшом вместимостью 1,9—2,3 м3. Там же одновременно готовились к выпуску гусеничных экскаваторов с ковшом 1,5 м3.

Производство машин для земляных работ до второй мировой войны было ограниченным. Так, в 1932 г. парк экскаваторов СССР состоял лишь из 106 машин. Массовый выпуск землеройных машин в СССР был начат в 1935—1940 гг. С 60-х годов почти весь огромный объем земляных работ выполняется с помощью машин. Например, в 1980 г. строители располагали около 180 тыс. одноковшовых экскаваторов, 50 тыс. скреперов, 180 тыс. бульдозеров, что в десятки, а по отдельным машинам в сотни раз больше, чем в 1940 г. Годовое производство основных машин для земляных работ увеличилось за период с 1960 по 1980 г. по экскаваторам более чем в 3 раза, бульдозерам в 4 раза, скреперам почти в 5 раз. В 1980 г. предприятия Минстройдормаша выпустили более 37 тыс. экскаваторов, 46 тыс. бульдозеров, около 10 тыс. скреперов.

Качество и параметры современных машин для земляных работ несравнимы с машинами 1940-х годов. Средняя единичная мощность одноковшовых экскаваторов и бульдозеров выросла за десятую пятилетку на 14%, скреперов — на 10%. На стройках появились новые более производительные машины: универсальные гидравлические одноковшовые экскаваторы, многоковшовые экскаваторы для разработки траншей в мерзлых грунтах, скреперы с ковшом 15 м3, новые типы бульдозеров и рыхлителей и т. п. Многие советские машины, выпускаемые в последние годы, соответствуют требованиям мировых стандартов.

В постановлении ЦК КПСС и Совета Министров СССР «О дальнейшем развитии машиностроения в 1978—1980 гг.», принятом в 1978 г., было предусмотрено, в частности, создать и освоить производство машин и оборудования с производительностью в 1,5—2 раза выше по сравнению с уровнем 1975 г. и повысить долю продукции высшей категории качества до 30%. Срок службы машин до первого капитального ремонта предложено увеличить: по автогрейдерам — до 5 тыс. ч, по скреперам и бульдозерам на гусеничном ходу — до б тыс. ч.

Новые большие задачи по совершенствованию конструкций и повышению производительности строительных машин поставлены XXVI съездом КПСС, состоявшемся в феврале 1981 г.

Теоретической основой разработки рабочих процессов землеройных машин являются труды русских и советских ученых по теории резания грунтов. Большой вклад в развитие этой области науки внесли акад. В. П. Горячкин, профессора Н. Г. Домбровский, Ю. А. Ветров, А. Н. Зеленин, А. Д. Далин, С. Р. Петерс, Н. Я. Хархута и др.

В послевоенный период в СССР обширные научно-исследовательские работы по созданию новых машин для земляных работ ведут ВНИИ строительного и дорожного машиностроения, ВНИИ землеройных машин, а также ученые Московского, Киевского и Ленинградского инженерно-строительных институтов, Московского, Сибирского, Харьковского автодорожных институтов и многие Другие.

В последние годы при проектировании машин для земляных работ применяют вероятностные способы, учитывающие условия применения машин, физического и математического моделирования, позволяющие выбрать оптимальные параметры рабочих процессов и на их основе создавать высокоэффективные машины.