توسعه دامنه کاربرد ماشین کوچک مقیاس برش خطی سنگدر صنعت حفاری مکانیزه با طراحی و ساخت تیغه دیسکی

تیغه های دیسکی ازجمله ابزار برش متداول در ماشین های حفر تمام مقطع تونل (TBM) و ماشین های حفار چاه و دویل در پروژه های عمرانی، معدن کاری و تونل سازی مکانیزه به شمار می آید. هزینه های سرمایه ای زیاد این ماشین ها از یک سو و نیاز به پیشبینی عملکرد آن ها از سوی دیگر، سبب شده تا انجام آزمون های آزمایشگاهی قبل از انتخاب نوع ماشین و طراحی چیدمان تیغه روی کله حفار اهمیت پیدا کند. آزمون کوچک مقیاس برش خطی ازجمله آزمون های ساده و کم هزینه ای است که نتایج آن مقبولیت خوبی در تامین اهداف یادشده دارد. به همین منظور در این مطالعه، با توجه به رشد صنعت حفاری مکانیزه کشور در سال های اخیر و نیاز به مرکزی تخصصی در این حرفه، ماشین کوچک مقیاس برش خطی آزمایشگاه حفاری مکانیزه دانشگاه تربیت مدرس (-MELTMU) با طراحی و ساخت مجموعه تیغه دیسکی تجهیز شد. دامنه کاربرد این ماشین که تا پیشازاین در آن از تیغه های خراشی استفاده می شد، برای انجام آزمون های برش سنگ و ایجاد زیرساخت های اولیه لازم در طراحی و ساخت ماشین های حفاری مکانیزه توسعه یافت. با توجه به نو بودن این تحقیق در سطح کشور، برای شروع فرایند طراحی از تیغه های دیسکی Vشکل مقیاس شده با شعاع لبه ۱ و قطر ۵۴ میلیمتر (نسبت ۱:۸ دیسک ۱۷ اینچی) بهره گرفته شد. در فرایند ساخت تیغه از فولاد ابزار گرم کار H۱۳ با سختی۵۴ ±۲ راکول و دو یاتاقان با ظرفیت دینامیکی اساسی ۱۲/۵ کیلونیوتون استفاده شد. در طراحی نگهدارنده تیغه های دیسکی به گونه ای عمل شد که بتوان تیغه هایی تا قطر ۷۲ میلی متر (نسبت ۱:۶ دیسک ۱۷ اینچی) را روی آن نصب کرد. در گام بعدی پس از ساخت مجموعه تیغه دیسکی و نصب آن روی ماشین برش خطی، نیروهای برش در سه جهت با ضریب رگرسیون قوی (۹۹/ ۰=R) کالیبره شد. به منظور اعتبار سنجی مجموعه طراحی شده و ارزیابی برش پذیری از نمونه سنگ گچ در سه عمق نفوذ ۱،۱/۵ و ۲میلی متر در حالت برش منفرد استفاده شد. روندهای به دست آمده از آزمون برش تطابق خوبی با مطالعات دیگر محققان داشت. نتایج تحلیل ها نشان داد که با افزایش عمق نفوذ از ۱ به ۵/ ۱ میلی متر، نیروهای غلتشی و عمودی، به ترتیب به مقدار ۱۰۷/۶ و ۹۲/۶ درصد و از عمق نفوذ ۵/ ۱ به ۲ میلی متر به مقدار ۷/ ۵۰ و ۸/۲۲۶/۸۶ درصد افزایش می یابد. همچنین مشخص شد افزایش عمق نفوذ از ۱ به ۵/ ۱و از ۵/ ۱ به ۲ میلی متر به ترتیب سبب افزایش ۳/۲ و ۵/ ۱ برابری حجم تراشه های حاصل از برش و نیز کاهش غیرخطی انرژی ویژه به مقدار ۵/ ۳۰ و ۵/۱ درصد می شود

Keywords:

ماشین حفار مکانیکی , فولاد ابزار گرم کار H۱۳ , آزمون برش خطی سنگ , برش پذیری , انرژی ویژه