Ковшовые погрузочные машины находят широкое применение при погрузке крепких крупнокусковых пород [99]. Относятся к числу машин периодического действия, формирующих объём черпания (объём захвата) в результате последовательного поциклового чередования процессов внедрения, зачерпывания, наполнения (с учётом ссыпания) и перемещения машины и ковша вне штабеля. В качестве объёктов дальнейших исследований приняты машины групп 1ППН-5, МПК-3 и МПК-1000Т, имеющие в настоящее время наибольшее распространение и перспективу применения в обозримом будущем. В последние годы в мировой практике всё более широкое применение находят машины с боковой разгрузкой ковша и поворотной телескопной рукоятью. Однако эти машины обладают значительной конструктивной сложностью и высокой стоимостью, поэтому в отечественной практике имеют пока ограниченное применение и рассматриваются как перспективные.
Величина единичного захвата ковшом Vi зависит от множества факторов, которые можно разделить на условия погрузки и совокупность параметров машины, её приводов и погрузочного органа. Как показано выше, условия погрузки определяются свойствами штабеля, среди которых необходимо выделить свойства, имеющие стохастический характер, прежде всего, взаимодействующий с ковшом состав горной массы по крупности кусков. Влияние параметров машины проявляется, прежде всего, через её конструктивную схему, которая определяется типом напорного механизма и способом разгрузки ковша.
Отметим, что реализуемая в каждом цикле черпания глубина внедрения определяется не только напорными усилиями, включая динамическую составляющую, но и возможностями механизма зачерпывания. Поэтому при моделировании процесса погрузки необходимо учитывать ограничения, накладываемые силовыми и энергетическими возможностями двух основных механизмов.
Формирование объёма захвата в конечной стадии цикла черпания зависит от траектории движения передней кромки ковша, возможностей совмещения процессов внедрения и зачерпывания, а также, в не меньшей степени, от потерь груза при заполнении ковша. Процессам ссыпания материала через боковые стороны ковша не уделялось должного внимания в расчётах производительности. Вместе с тем, как показали производственные наблюдения и теоретические расчёты, потери от ссыпания могут составлять более 50 % геометрического объёма ковша.
Поток единичных черпаний Vi представляет собой последовательность случайных чисел. Но формирование производительности ковшовой машины – это не только объёмы черпаний, но и продолжительность циклов Tц.i, которые включают затраты времени на захват груза, перемещение машины (или погрузочного органа) к транспортному средству и обратно и разгрузку ковша. Величина Tц.i в общем случае также является случайной, так как расстояния перемещения машины или ковша зависят от положения штабеля после очередного цикла, а оно, в свою очередь, определяется объёмом черпания Vi.
Таким образом, чтобы сформировать на имитационной модели производительность ковшовой погрузочной машины за чистое время работы, необходимо рассмотреть в единстве процессы взаимодействия ковша со штабелем – внедрение, черпание, наполнение и перемещение машины (или погрузочного органа). Далее, в соответствии с общим алгоритмом (рис. 2.1), необходимо выполнять преобразование потока черпаний Vi(t) призабойным транспортным оборудованием. Для получения выходных характеристик ППТМ – производительности Q и удельной трудоёмкости t за общее время погрузки на грузопоток накладываются затраты времени и трудозатраты вспомогательных операций.
Таким образом, поток единичных черпаний, формируемый ковшовой погрузочной машиной любого из рассматриваемых конструктивных типов, представляют собой случайные последовательности двух видов:
объём единичных черпаний Vкj, j Î (0, K), K – общее число черпаний для выгрузки штабеля объёмом Vho; очевидно, что 
;
чистая продолжительность отдельных циклов черпания Tцj, j Î(0, K), очевидно, что 
= Tп, где Тп – продолжительность выгрузки штабеля.