Объем захваченного ковшом грунта

Q_захв=q η_{в ,} (8)

где q-геометрическая емкость ковша;

К_Н и К_р-коэффициенты соответственно заполнения ковша и

разрыхления грунта;

η_в - КПД выгрузки грунта из ковша, учитывающий снижение

геометрической емкости за счет налипания грунта (0,9-1,0).

Здесь важно отметить, что срезанный, (но не захваченный ковшом) грунт падает вниз и скапливается у подошвы забоя. Этот грунт подбирается при последующих черпаниях.

Наибольшая величина коэффициента наполнения ковша в форме четырехгранной пирамиды (рис.3б)

, (9)

где α_дин - динамический угол откоса (от 45⁰-для сухих сыпучих грунтов, до

60⁰-для связных);

h_k- высота ковша.

Для грунта в ковшекоэффициент разрыхления определяется выражением:

К_р= , (9а)

где γ_ест (ρ_ест) и γ_р (ρ_р) - удельные веса (плотности) грунта соответственно в

естественном и рыхлом состоянии;

V_k и Q_k - объем грунта в ковше, приведенный соответственно к

рыхлому и естественному состоянию.

При этом

Q_k=q . (9б)

Разрыхление грунта при резании и заполнении ковша определяется сложными законами разрушения и деформации материалов. В дисперсных материалах типа грунтов при сдвиговых деформациях разрыхление определяется явлениями контракции и дилатансии. Но главный вклад в общее рыхление грунта дадут макроразрыхления, т. е нарушения сплошности стружки грунта в виде трещин разрыва, а также образование полостей в грунте при укладке его в ковш, вследствие различного рода арочных эффектов (рис. 3в).

В первом приближении можно записать

, (10) (4.20)

где К_р1 -коэффициент разрыхления при резании грунта;

К_р2-то же, при укладке грунта в ковш.

Отметим, что такие технологические параметры как толщина стружки, коэффициент разрыхления, КПД захвата грунта не остаются постоянными в процессе резания. Качественная картина их изменения по пути S резания представлена кривыми на (рис. 3г).

Коэффициент разрыхления будет меняться и дальше по всей технологической цепи переработки грунта, начиная от разработки его в карьере и кончая процессами слеживания (спекания) его в течение всего периода эксплуатации насыпи.

Характер изменения коэффициента разрыхления во времени Т при проведении операции резания Т_р, транспортирования Т_тр, разравнивания Т_разр и уплотнения Т_уп представлен на рис. 4.

Тразр

Рис.4

И эта динамика коэффициента разрыхления, по-видимому, должна учитываться при проектировании технологических процессов обработки грунтовых материалов.

Приложение 2

Булатов Г.Я.