Конструкция машины должна соответствовать требованиям эргономики, которые заключаются в основном в обеспечении безопасности труда при эксплуатации машины, благоприятных условий труда машиниста, удобства управления машиной и ее обслуживания, автоматизации процессов управления машиной, контроля и учета ее работы.

Форма машины должна отвечать современным требованиям производственной эстетики: иметь красивые внешние формы, хорошую отделку и стойкую окраску. Проведенные исследования показали, что выполнение эстетических требований способствует повышению производительности.

Транспортные требования при проектировании машины заключаются в обеспечении минимальных затрат времени и других ресурсов на транспортирование машин. Эти требования наиболее важны для небольших машин, выполняющих рассредоточенные работы. Основным транспортным требованием является высокая мобильность машины. Под мобильностью понимают способность машины после окончания работ на одном объекте быстро перемещаться на новый объект и за короткое время начать там работу. Машина должна обладать высокой скоростью перемещения и проходимостью. Кроме того, затраты ресурсов на подготовительные и вспомогательные работы при транспортировании машин (монтажно-демонтажные, погрузочно-разгрузочные и др.) должны быть минимальными.

Требуемая величина транспортной скорости машины не может быть однозначной. В принципе, чем она выше, тем машина лучше. Однако для увеличения транспортной скорости ее требуется применять специальное ходовое оборудование, уменьшать ее массу, увеличивать мощность двигателя. Например, транспортная скорость в 30—40 км/ч обеспечивается у пневмоколесных машин при удельной мощности 9—12 кВт/т. Для выполнения же рабочих операций такая удельная мощность, как правило, не требуется. Поэтому приходится недоиспользовать мощность двигателя при выполнении основных рабочих операций или устанавливать два двигателя — рабочий и транспортный.

Проходимость машин, под которой понимают способность их передвижения без принятия каких-либо специальных мер по дорогам и вне их, подразделяют на геометрическую и тяговую. Геометрическая проходимость характеризует соответствие геометрических параметров машины (ширины пути перемещения, радиусов кривых и других), соответствующим показателям машины. Тяговая проходимость определяет возможность движения машины, обладающей определенными тяговыми свойствами по конкретным дорогам. Эта возможность может лимитироваться продольным уклоном дороги, несущей способностью ее покрытия, коэффициентом сцепления его с движителем и другими величинами.

Чрезвычайно важными являются требования надежности: безотказность, ремонтопригодность машин и другие их качества. Подробно эти требования рассматриваются в других дисциплинах.

При разработке требований к машинам для земляных работ необходимо учитывать, что они обычно работают в тяжелых условиях рассредоточенного строительства, бездорожья, с большими динамическими нагрузками. Технико-экономические показатели любой машины зависят от ее параметров, т. е. неизменных количественных характеристик, определяемых конструкцией машины и от условий эксплуатации, которые могут быть случайными.

Важнейшим технико-экономическим показателем машины является ее производительность, измеряемая количеством продукции, вырабатываемой в единицу времени. Различают три вида производительности: теоретическую, техническую и эксплуатационную.

Теоретическая производительность определяется при расчетных скоростях рабочих движений, нагрузках и условиях работы в непрерывном режиме. Величину теоретической производительности землеройной машины определяют в м3/ч по формулам, приведенным ниже.

При определении теоретической производительности машины за расчетные принимают наиболее характерные условия из тех, на которые ее рассчитывают. Расчетные нагрузки принимают в соответствии с нормальным рабочим режимом, а расчетные скорости определяют по нагрузкам при максимальном использовании мощности двигателя. Теоретическая производительность является условным модулем и применяется для сопоставления машин различных видов и типов.

Техническая производительность машины характеризует максимальное количество продукции, которое может быть получено ею в конкретных условиях. Эта производительность является наивысшей, достигаемой рабочими, полностью овладевшими передовыми методами труда при непрерывной работе. При ее определении учитывают лишь минимальные величины конструктивнотехнических и технологических перерывов (для заправки горючим, технического обслуживания, смены рабочего оборудования, передвижения в забое и т. п.). Таким образом, техническая производительность является пределом возможностей машины в конкретных условиях, который невозможно превзойти без изменения конструкции машины. Эту характеристику применяют в основном для комплектования машинных комплексов, а также для оценки возможностей машин.

Эксплуатационная производительность машины — это объем продукции в час, смену, год, получаемый реально при правильной эксплуатации машины работниками средней квалификации с учетом перерывов в работе, которых трудно избежать даже при правильной организации работ. Эксплуатационную производительность применяют при расчете норм выработки. Годовая эксплуатационная производительность является директивной нормой выработки, и по ней определяют плановые задания для строительных организаций.

Поскольку условия работы машины случайны, эксплуатационная производительность является тоже случайной величиной. Если известны вероятности появления различных условий работ, то можно вычислить математическое ожидание эксплуатационной производительности. Обычно этот параметр рассчитывают по ранее полученным фактическим данным с необходимой корректировкой на изменившиеся условия работ.

Повысить эксплуатационную производительность машины можно двумя путями: организационными мероприятиями, уменьшающими потери рабочего времени, и конструктивными решениями, улучшающими технологический процесс. К конструктивным решениям относят улучшение приспособленности машины к конкретным условиям за счет использования сменного рабочего оборудования, специальных конструкций узлов, микроклимата кабины и т. п. Рациональная конструкция машины позволяет улучшить технологию работ. Например, если конструкция автогрейдера допускает разворот отвала на 180°, то исключаются технологические перерывы на возвращение машины задним ходом к месту начала работ.

Производительность машин в значительной степени зависит от их технических показателей, которые характеризуют конструкцию машин Важными параметрами машины являются размер ее рабочего органа — вместимость ковша экскаватора, скрепера, длина отвала бульдозера, от которых зависят производительность и другие показатели машины.

Мощность установленных на машине двигателей в значительной степени определяет производственные возможности машины.

Удельная мощность на единицу массы или размера рабочего органа достаточно четко характеризует техническую производительность машины.

Различают конструктивную, рабочую и транспортную массы машины. Рабочая масса равна сумме конструктивной (сухой) массы и массы полной заправки горюче-смазочных материалов, экипажа и всего того, что необходимо для работы машины. Транспортная масса обычно равна рабочей.

В самоходных и прицепных колесных машинах рабочая масса ограничена допустимыми осевыми нагрузками (ГОСТ 8314—59). У гусеничных машин рабочая масса их ограничивается допустимыми удельными давлениями на грунт. Для перевозимых машин масса ограничивается грузоподъемностью транспортных средств. При увеличении массы машин сверх допустимых пределов приходится разбирать машины при их перебазировании.

Конструктивное совершенство машин характеризуется удельной массой, отнесенной к единице производительности, мощности или размерам рабочего органа. Ориентируя машиностроителей на выпуск более совершенных машин, XXVI съезд КПСС потребовал от конструкторов уменьшения массы машин для экономии конструкционных материалов и улучшения технико-экономических характеристик машин.

Эффективность использования машин зависит от их рабочих размеров, которые определяют положение рабочих органов в пространстве (например, высота копания грунта экскаватором). С увеличением рабочих размеров растут потребляемая мощность и масса машины. Вследствие этого рабочие размеры назначают минимально необходимыми для эффективного выполнения машиной ее назначения.

Кроме рабочих большое значение имеют габаритные размеры, которыми называют максимальные размеры машины по длине, высоте, ширине. Эти размеры определяют возможность перебазирования машин без их разборки.

Большая группа параметров характеризует транспортные качества машин. К этой группе относится база — расстояние между осями крайних ходовых колес, дорожный просвет — расстояние между самой нижней точкой машины и поверхностью дороги и др.