В связи с разработкой перспективных конструкций специализированных проходческих перегружателей, в частности с клиновым тягово-транспортирующим органом (ТТО), исследуется пропускная способность этих транспортных машин при стохастическом характере формирования входного грузопотока.
Для конвейеров-перегружателей с клиновым ТТО реализуется порционный принцип транспортирования. В результате комплексных исследований конвейеров с клиновыми ТТО [78–82] разработаны детерминированные математические модели, описывающие рабочий процесс. К параметрам конвейера относятся величины, представленные на рисунке 4.3.
Основные закономерности рабочего процесса сводятся к следующему [81]:
– эквивалентная высота клиньев
; (4.1)
– коэффициенты проникающей способности клиньев
К2 = 1 – 0,1(tgbп / tgaм), К4 = 1 – 0,187(tgbн / tgaм), (4.2)
– формирование грузопотока подчиняется рекуррентному соотношению после окончания i-го цикла работы ТТО:
Vi,j = V(i-1),j + Vвых.i, (j-1) + VШПМ.i, j – Vвых.i, j, (4.3)
где dср – средний размер куска материала, находящегося в данной ячейке;
Vi,j – объём материала, сформированный в j-й ячейке после i-го цикла работы подвижного клина;
V(i-1),j – то же, оставшийся в j-й ячейке после окончания (i-1)-го цикла;
Vвых.i, (j-1), Vвых.i, j – объёмы, образующиеся на выходе (j-1)-й и j-й ячейке после i-го цикла работы клинового ТТО; (VШПМ.)i, j – поступление извне в j-ю ячейку в i-м цикле.
Рис. 4.3. Схема конвейера с клиновым ТТО:
hп, hн – высота стенки клиньев; bн, bп – углы заострения клиньев;
aм – угол трения материала о поверхность клиньев; Bкл – ширина желоба (в свету);
D – свободный ход подвижного клина; Dц – диаметр поршня приводных гидроцилиндров; Qнп – расход насоса маслостанции, м3/с.
По этим данным можно определить: длину ячейки lя = D + hп/tgbп + hн/tgbн; продолжительность цикла Tц = p 
D / 2Qнп
Задача моделирования процесса развития поциклового грузопотока сводится к следующему. К началу процесса моделирования порционного грузопотока известны объёмы V(i-1),j и VШПМ.j. Нужно найти объём в j-й ячейке Vi,j, для чего необходимо определить объёмы на выходе из ячеек j-1 и j в i-м цикле проталкивания. Согласно экспериментальным данным:
, (4.4)
где j = 0, 1, 2, …, JJ, JJ – число ячеек в конвейере; Vэкв.п – эквивалентный объем груза в ячейке. Этот объём не зависит от номера ячейки и определяется как некоторая базовая величина:
. (4.5)
Средний размер куска транспортируемого материала, находящегося в данной j-й ячейке dср, в детерминированном варианте моделирования не зависит от номера ячейки и величины объёма груза в ней, то есть dср = const. Поэтому в формулах для расчёта величине dср индексы не присваиваются.
При формировании dср как случайной величины этот показатель должен иметь индексы j – номер ячейки, i-1 – номер цикла, после которого сформировался dср. Таким образом, для стохастического процесса приведённые ранее формулы имеют вид:
; (4.6)
; (4.7)
, (4.8)
где dсрi-1,j – средний размер куска, сформировавшийся в j-й ячейке после (i-1)-го цикла;
, (4.9)
где K1,i,j – коэффициент влияния высоты слоя материала на выходе из j-й ячейки в i-м цикле:
, (4.10)
где A1 = 4,3 – коэффициент, характеризующий предельную высоту слоя материала; а1 – параметр экспоненты, а1 = 0,38; Hсл,i–1,j – высота слоя материала, находящегося в j-й ячейке после (i-1)-го цикла;
; (4.11)
, (4.12)
где а3 – параметр экспоненты, характеризующей работу неподвижного клина, а3 = 0,12; Kb – коэффициент влияния угла наклона перегружателя:
, C – параметр, C = 0,7.
Ниже показано более детальное формирование среднего случайного размера куска в каждом из выделенных объёмов Vi,j и Vвых.i, j на основе результатов имитационного моделирования dср в малом объёме (п. 2.4).