Машины для земляных работ

Министерство науки и высшего образования Российской Федерации 

 

Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение 

высшего образования 

«Томский государственный архитектурно-строительный университет» 

 
 

Серия «Учебники ТГАСУ» 

 
 

В.А. Слепченко, И.В. Слепченко 

 
 

МАШИНЫ ДЛЯ ЗЕМЛЯНЫХ РАБОТ 

 
 
 

Рекомендовано Учебно-методическим советом ТГАСУ  

в качестве учебного пособия для студентов вузов,  

обучающихся по направлению подготовки специалистов  
«Наземные транспортно-технологические средства»  

по специализации «Подъемно-транспортные, строительные,  

дорожные средства и оборудование»  
и направлению подготовки бакалавров  

«Наземные транспортно-технологические комплексы»  

по профилям подготовки: «Подъемно-транспортные, строительные,  

дорожные машины и оборудование»,  

«Механизация строительства и обустройства  

нефтегазовых объектов» 

 
 
 
 
 

Томск 

Издательство ТГАСУ 

2021 

 

УДК [621.87 + 624.132.3]
ББК 38.6 – 5

С47
 

Серия «Учебники ТГАСУ» основана в 2013 году 

 

Слепченко, В.А. 

Машины для земляных работ : учебное пособие / 
В.А. Слепченко, И.В. Слепченко. – Томск : Изд-во Том. гос. 
архит.-строит. ун-та, 2021. – 204 с. – Текст : непосредственный. 

ISBN 978-5-93057-960-4 

 

В учебном пособии изложен материал по расчету параметров машин для 
земляных работ (МЗР), позволяющий получить углубленное представление о конструктивных 
особенностях основных типов МЗР и их технологических возможностях. 
Достаточное внимание уделено силовому и кинематическому расчету конструкций 
МЗР. Освоение представленного материала позволяет проводить технологические 
и конструкторские изыскания в объеме технического задания на 
проектирование МЗР. 

Учебное пособие предназначено для студентов высших учебных заведений, 
обучающихся по дисциплине «Машины для земляных работ», и для дипломного 
проектирования по направлениям 230302 «Наземные транспортно-технологические 
комплексы»; 230501 «Наземные транспортно-технологические средства», а также 
для специалистов, занятых в области конструирования и ремонта машин. 

 

УДК [621.87 + 624.132.3]
ББК 38.6 – 5

Рецензенты: 
Л.А. Саруев, докт. техн. наук, профессор кафедры «Теоретическая 
и прикладная механика» Национального исследовательского 
Томского политехнического университета; 
Ю.А. Власов, докт. техн. наук, профессор, заведующий кафедрой «
Автомобили и тракторы», декан механико-технологического 
факультета Томского государственного архитектурно-
строительного университета. 
 

ISBN 978-5-93057-960-4
© Томский государственный

архитектурно-строительный
университет, 2021

© Слепченко В.А.,

Слепченко И.В., 2021

С47

ОГЛАВЛЕНИЕ 

Введение............................................................................................ 5 
1. Общие положения курсового проектирования .................... 7 

1.1. Задание на курсовой проект ................................................. 7 
1.2. Общие требования по выполнению и оформлению 
курсового проекта ......................................................................... 8 

2. Бульдозеры ................................................................................. 12 

2.1. Задание на курсовое проектирование ................................ 12 
2.2. Выбор и расчет основных параметров бульдозера .......... 15 
2.3. Тяговый расчет ..................................................................... 25 
2.4. Гидравлический привод управления бульдозерным 
оборудованием ............................................................................ 26 
2.5. Производительность бульдозера ........................................ 32 
2.6. Определение внешних нагрузок ......................................... 35 
2.7. Устойчивость бульдозера ................................................... 39 

Контрольные вопросы .................................................................... 43 
3. Скрепер ....................................................................................... 46 

3.1. Общие указания ................................................................... 46 
3.2. Задание на курсовое проектирование ................................ 46 
3.3. Выбор основных параметров скрепера.............................. 48 
3.4. Тяговый расчет ..................................................................... 57 
3.5. Построение габаритной схемы скрепера ........................... 63 
3.6. Расчет привода основных механизмов скрепера .............. 65 
3.7. Производительность скрепера ............................................ 77 
3.8. Определение расчетных нагрузок ...................................... 78 
3.9. Устойчивость скрепера ....................................................... 89 

Контрольные вопросы .................................................................... 95 
4. Экскаватор одноковшовый гидравлический ..................... 97 

4.1. Общие указания ................................................................... 97 
4.2. Выбор и обоснование основных параметров 
экскаваторов ................................................................................ 99 
4.3. Расчет нагрузок на рабочее оборудование ...................... 116 
4.4. Расчет параметров механизма поворота .......................... 127 

4.5. Расчет основных параметров механизма передвижения .. 131 
4.6. Статический расчет экскаватора ...................................... 133 
4.7. Определение технической производительности  
экскаватора ................................................................................ 135 

Контрольные вопросы .................................................................. 136 
5. Экскаватор траншейный цепной ........................................ 139 

5.1. Общие указания ................................................................. 139 
5.2. Выбор и обоснование основных параметров 
экскаватора ................................................................................ 141 
5.3. Определение мощности двигателя ЭТЦМ ...................... 152 
5.4. Статический расчет экскаватора ...................................... 157 
5.5. Расчеты отдельных механизмов ЭТЦМ .......................... 162 

Контрольные вопросы .................................................................. 173 
Заключение .................................................................................. 177 
Библиографический список...................................................... 178 
Приложение 1. Оформление конструкторской 
документации ................................................................................ 181 
Приложение 2. Механические характеристики дизельных 
двигателей ..................................................................................... 189 
Приложение 3. Механические характеристики гусеничных 
тракторов ....................................................................................... 190 
Приложение 4. Технические характеристики колесных 
тракторов и одноосных тягачей .................................................. 191 
Приложение 5. Основные параметры скреперов 
по типоразмерам ........................................................................... 192 
Приложение 6. Рекомендуемые параметры одноковшовых 
гидравлических экскаваторов обратная лопата ......................... 193 
Приложение 7. Параметры и основные размеры ковшей 
обратных лопат III…VI типоразмеров гидравлических 
экскаваторов .................................................................................. 195 
Приложение 8. Параметры пневматических шин .................... 196 
Приложение 9. Рекомендуемые параметры экскаваторов 
траншейных цепных ..................................................................... 199 
Приложение 10. Технические характеристики ЭТЦ ................ 200 

ВВЕДЕНИЕ 

Машины для земляных работ (МЗР) – важнейшая состав-

ляющая промышленного, добывающего и строительного комплексов. 
В некоторых случаях трудоемкость выполняемых ими 
работ достигает 80–90 % общей трудоемкости строительного 
цикла [1, 2]. 

Особые требования к конструкции этих машин предъявля-

ет среда эксплуатации, включающая климатические, грунтовые 
и технологические условия работы. 

Необходимость учета взаимного влияния множества пара-

метров требует ответственного подхода в процессе конструирования 
и технологических расчетов МЗР, т. к. даже незначительное 
варьирование основных параметров машин дает значимый 
экономический эффект. 

Поэтому для выполнения курсового проекта по дисци-

плине «Машины для земляных работ» необходимо: 

– знать устройство, рабочие процессы, технологические 

возможности, основы теории расчета машин с использованием 
ЭВМ; 

– уметь использовать нормативные документы, в том числе 

по охране труда и окружающей среды, а также тенденции совершенствования 
и развития МЗР; 

– владеть: навыками публичной речи, аргументации, веде-

ния дискуссии и полемики, практического анализа различного 
рода рассуждений; методами построения математической модели 
типовых профессиональных задач и содержательной интерпретации 
полученных результатов; основными методами исследования 
и проектирования механизмов машин и приборов; инженерной 
терминологией в области МЗР; методами определения 
основных эксплуатационных свойств и характеристик машин 
для земляных работ. 

Результатом обучения является умение: проектировать 

МЗР в целом и их отдельные элементы; определять технологи-

ческие возможности и технико-экономическую целесообразность 
применения МЗР в конкретных условиях эксплуатации. 

Дисциплина базируется на предшествующих ей курсах: 

«Теория машин и механизмов», «Детали машин», «Строительная 
механика и металлоконструкции машин», «Технические основы 
создания машин», «Электротехника», «Гидравлика и гидропривод 
машин», «Теплотехника», «Технология конструкционных материалов 
и материаловедение», «Автотракторный транспорт» и др. 
Она связана непосредственно с такими последующими дисциплинами, 
как «Эксплуатация строительных и дорожных машин», 
«Комплексная механизация», «Автоматизация строительства», 
«Технология строительного производства», «Экономика отрасли», 
«Организация, планирование и управление отраслью». 

Настоящее учебное пособие с необходимыми дополнения-

ми и усовершенствованиями объединяет ранее изданные работы 
авторов [14–18]. 
 
 

1. ОБЩИЕ ПОЛОЖЕНИЯ  

КУРСОВОГО ПРОЕКТИРОВАНИЯ 

1.1. Задание на курсовой проект 

Из-за большой номенклатуры машин для земляных работ 

тематика курсового проектирования охватывает только их основные 
виды (таблица). Задание на выполнение курсового проекта 
выбирается в два этапа [14]. Вначале в соответствии с шифром 
зачетной книжки определяется вид машины, а затем из частной 
методики проектирования данной машины из таблицы вариантов 
заданий устанавливаются исходные данные для выполнения курсового 
проекта: вид рабочего оборудования; основные (или главный) 
параметры машины (сила тяги, вместимость ковша, ширина 
и глубина траншеи и т. п.); высшая категория разрабатываемого 
грунта; типы привода и ходового оборудования и др. 

 

Вид машины для задания по курсовому проекту 

Последняя 

цифра шифра
Вид машины

1
Экскаватор одноковшовый гидравлический

2
Бульдозер

3
Экскаватор одноковшовый гидравлический

4
Экскаватор траншейный цепной многоковшовый

5
Экскаватор одноковшовый гидравлический

6
Бульдозер

7
Экскаватор траншейный цепной скребковый

8
Скрепер прицепной

9
Скрепер самоходный

0
Бульдозер

 
В задании также указывается примерный перечень черте-

жей, которые должны составить графическую часть проекта. 

1.2. Общие требования по выполнению и оформлению 

курсового проекта 

Курсовой проект выполняется в объеме заявки-требования 

на создание соответствующей машины и состоит из эскизной 
разработки ее общего вида и нескольких сборочных единиц на 
основе общего расчета машины. 

Графическая часть выполняется на 3–4 листах формата А1 

(прил. 1). 

На первом листе чертится общий вид машины не менее 

чем в двух проекциях в удобном для изображения масштабе по 
ГОСТ 2.302. 

На этом же листе могут быть даны кинематическая и гид-

равлическая схемы, а также техническая характеристика машины. 
На остальных листах выполняются чертежи общих видов и необходимых 
разрезов сборочных единиц. Число разрезов должно 
быть достаточным для исчерпывающего пояснения устройства 
сборочной единицы. 

Все чертежи должны быть выполнены в соответствии со 

стандартами. На общих видах машин должны быть основные 
габаритные размеры, а на чертежах сборочных единиц: габаритные, 
межосевые, присоединительные, установочные, а также 
обозначения посадок сопряженных деталей по ГОСТ 2.307. 
В правом нижнем углу чертеж должен иметь основную надпись 
по ГОСТ 2.104 (прил. 1). На общий вид машины и каждую сборочную 
единицу составляется спецификация по ГОСТ 2.108 
(прил. 1). Чертежам присваивается индекс, выполненный начальными 
буквами (аббревиатурой) наименования проектируемой 
машины для земляных работ (МЗР). Присвоение обозначений 
чертежам проекта следует осуществлять по схеме, представленной 
в прил.1, где аббревиатура МЗР должна быть заменена аббревиатурой 
проектируемой машины. 

Пояснительная записка (ПЗ) к проекту составляется по 

ГОСТ 2.105 (прил. 1) и является его составным графическим до-

кументом. В ней приводятся краткое описание конструкции 
и техническая характеристика проектируемой машины, все необходимые 
расчеты и пояснения по разделам проекта. Содержание 
разделов ПЗ и порядок их изложения должны быть примерно 
следующими. 

Введение. Не выделяется как раздел и должно быть кратким 

(1...2 с). В нѐм отражаются основные направления и тенденции 
в развитии машин заданного вида. Излагаются основные цели 
и задачи проекта, указывается, что послужило основанием для его 
разработки. Содержание введения должно относиться непосредственно 
к работам, выполненным при курсовом проектировании. 

Обзор существующих машин (разд. 1) проводится по па-

тентной информации, а также технической литературе, в том 
числе периодической, с целью более подробного изучения конструктивных 
особенностей машин заданного вида, выяснения 
существующих тенденций их развития и выбора аналога проектируемой 
машины. Намечаются пути выполнения задач, поставленных 
перед разработчиком, и дается краткое обоснование 
принимаемых конструктивных решений. 

В описании конструкции проектируемой машины (разд. 2) 

кратко излагается назначение, область применения, принципиальная 
конструктивная схема, устройство и принцип действия, 
а также техническая характеристика проектируемой машины. 

Несмотря на то, что все вопросы, затронутые в предыду-

щих двух разделах, подробно прорабатываются уже на первой 
стадии проектирования и по ним принимаются определенные 
решения, окончательное оформление в ПЗ следует выполнять 
после завершения всех чертежей и расчетов, поскольку в ходе 
проектирования могут быть внесены коррективы в принятые ранее 
конструктивные решения. 

Общий расчет машины (разд. 3) проводится по следующей 

примерной схеме: выбор и обоснование основных параметров 
рабочего оборудования и машины в целом; кинематический расчет, 
включающий выбор кинематических параметров исполни-

тельного органа и других механизмов машины; определение сил 
и мощностей, потребных для приведения в действие механизмов 
машины при выполнении всех технологических операций; тяговый 
расчет и расчет устойчивости проектируемой машины; расчет 
на прочность отдельных ее элементов; расчет производительности 
проектируемой машины. 

Перечень и содержание задач, решаемых в курсовом про-

екте, зависят от темы последнего и более конкретно определяются 
частными методическими указаниями по проектированию 
тех или иных МЗР. 

Заключение (не оформляется как раздел) излагается на од-

ной странице. В нем подводится итог проделанной работы. 

Список использованной литературы составляется либо 

в алфавитном порядке, либо в порядке использования источников 
информации. 

Объем пояснительной записки 25...35 страниц текста, вы-

полненного на листах формата А4 (210×297 мм), оформленных 
по ГОСТ 2.301. Переплет записки мягкий. 

Пояснительная записка (ПЗ) должна быть написана техни-

чески грамотно и аккуратно оформлена. Сокращение слов, за 
исключением общепринятых, не допускается. Должна быть чѐт-
кой система заголовков отдельных разделов, написанных лаконично 
и более крупным шрифтом. ПЗ начинается с титульного 
листа единого образца (прил. 1). За титульным листом приводится 
оформленное на бланке задание на проект. Далее приводится 
оглавление разделов (содержание) ПЗ. 

Каждый раздел ПЗ должен начинаться с новой страницы 

(прил. 1). Текст ПЗ иллюстрируется необходимыми эскизами, рисунками, 
расчетными схемами. Последние могут выполняться 
в масштабе, поэтому их лучше чертить на миллиметровой бумаге. 

Все рисунки должны иметь подрисуночные надписи, рас-

шифровку содержания и нумерацию рисунка следует выполнять 
в соответствии с ГОСТ 2.319–81. Все принципиальные решения, 
принятые на основе использования литературных данных, выбор 

численных значений расчетных величин, коэффициентов, использование 
не широко распространенных формул, должны сопровождаться 
ссылками на литературные источники, которые 
представляют собой порядковый номер источника в списке литературы, 
заключенный в квадратные скобки, например, [12]. 

Формулы сопровождаются пояснением входящих в них па-

раметров и указанием единиц измерения. После подстановки 
в формулы численных значений параметров приводится количественный 
результат без промежуточных вычислений. 

Например: 
Касательная составляющая силы резания грунта (кН) мо-

жет быть найдена по формуле [3]: 
 
Р01 = k1hb, 
(1.1) 

где k1 – удельное сопротивление грунта резанию, кПа [3, табл. 8]; 
h – глубина резания, м; b – ширина режущего органа, м. После 
подстановки численных значений k1, b, h в выражение (5) получим 
 
P01 = 20  0,3  3,12 = 18,72 кН. 

Для сокращения объема записки результаты повторяющихся 

и выполняемых для различных случаев по общей методике расчетов 
следует оформлять в виде графиков или сводить в таблицы. 
Они должны иметь обозначение, текст которого имеет выравнивание 
влево с абзацным отступом в соответствии с примерами: 

– для таблиц (заголовок располагается над таблицей): 
«Таблица 5.5 – Результаты кинематического анализа»; 
– для графиков (под рисунком): 
«Рисунок 2.8 – Зависимость усилия от угла поворота ковша». 
Ссылки на таблицы по тексту даются сокращенно, как это 

сделано выше. 

После заключения в ПЗ приводится список использован-

ной литературы, библиографическое описание которой следует 
выполнять в соответствии с ГОСТ 7.0.100–2018. 

В конце пояснительной записки вшиваются все листы спе-

цификаций к проекту. Спецификация не включается в содержание 
записки. 
 

2. БУЛЬДОЗЕРЫ 

2.1. Задание на курсовое проектирование 

Задание на разработку бульдозерного оборудования по ва-

риантам, номера которых определяются руководителем проекта, 
представлено в табл. 2.1. 

Таблица 2.1 

Варианты заданий [15] 

№

варианта

Марка базового

трактора

Тип

бульдозера*

Категория 
и вид грунта

Сборочные
единицы**

1
ДТ-75
I
I, песок
1, 2

2
ДТ-75
IV
I, супесь
3, 6

3
Т-4АП
I
I, супесь
1, 2

4
Т-4АП
II
II, суглинок
1, 5

5
Т-4АП
III
III, глина
1, 5

6
Т-4АП
IV
I, супесь
3, 6

7
Т-11.01
I
II, суглинок
1, 2

8
Т-11.01
П
III, глина
1, 5

9
Т-11.01
IV
I, супесь
3, 6

10
Т-15.01
I
I, песок
1, 2

11
Т-15.01
II
III, глина
2, 5

12
Т-15.01
IV
I, суглинок
3, 6

13
ДЭТ-250
I
I, супесь
1, 2

14
ДЭТ-250
II
II, суглинок
1, 4, 5

15
ДЭТ-250
III
III, глина
5, 6

16
Т-330
I
I, супесь
1, 2

17
Т-330
II
II, суглинок
1, 4, 5

18
Т-330
III
III, глина
5, 6

19
Т-500
I
I, супесь
1, 2

20
Т-500
II
II, суглинок
1, 4, 5

21
Т-500
III
III, глина
1, 5, 6

*Типы бульдозеров: I – с неповоротным отвалом; II – с гидрофицированным 

перекосом неповоротного отвала; III – с гидрофицированным перекосом и наклоном 
неповоротного отвала; IV – с поворотным отвалом. 

**Сборочные единицы: 1 – отвал; 2 – толкающие брусья; 3 – универсальная 

толкающая рама; 4 – раскос; 5 – гидрораскос; 6 – упряжной шарнир.