Doğal taş ocaklarında kullanılan zincirli kesme makinelerinin kaya özelliklerine bağlı performans tahmini

Abstract

Bu çalışmada amaç ülkemizde son yıllarda doğal taş ocaklarında blok üretimi için yaygın olarak kullanılmaya başlanan zincirli kesme makinelerinin kesme performanslarının araştırılmasıdır. Bu makinelerin kesme hızlarının arttırılması, daha sert doğal taşların da kesilebilmesi ve daha hızlı bir şekilde blokların kesilebilmesi yönünde yapılacak bir gelişme, hem doğal taş madenciliğinin hem de makine üreticilerinin rekabet gücünü arttıracaktır. Makineyi seçerken kayaç özelliklerine bağlı olarak makine seçimi yapmak hem enerji tüketimi hem de keski aşınması için önem arz etmektedir. Bu nedenle, blok üretimi yapılacak doğal taşların kesimi esnasında makinenin net kazı hızı, güç tüketimi ve özgül kesme enerjisi gibi bazı performans değerlerinin kayaç özellikleri ile ilişkilendirilmesi kesim performansının izlenmesi açısından önemlidir. Kesilecek kayacın fiziksel, mekanik ve mineralojik-petrografik özelliklerine uygun çalışma parametrelerinin belirlenmesi; maliyet analizlerinde, üretim planlamasında, ürün kalitesi ve doğal taşa uygun makina-donanım seçimi üzerinde ciddi bir etkisi vardır. Doğal taş madenciliğinde karşılaşılan bu dezavantajları göz önünde bulundurarak bu tez çalışmasında zincirli kesme makinelerinin çalışma şartları ve performansları araştırılmıştır. Bunun için zincirli kesme makinelerinin kullanıldığı 3 farklı doğal taş ocağında ocakta performans ölçümleri yapılmıştır. İlk olarak makineler kesim yaparken bir güç analizörü yardımıyla makinenin elektrik şebekesinden çektiği bazı elektriksel parametreler ölçülerek bilgisayar ortamında kayıt edilmiştir. Daha sonra makinelere ait çeşitli kesme şartlarında net kazı hızı ve güç tüketimi değerleri belirlenmiştir. Elde edilen bu performans ölçümleri neticesinde kayıt edilen elektriksel parametreler kullanılarak uygulanan kesim şartları bağlı olarak kesme veriminin ve kesme performansının en önemli göstergelerinden olan spesifik kesme enerjisi hesaplanmıştır. Son olarak elektriksel parametreler ve spesifik kesme enerji ile kaya özelliklerine bağlı performans tahmini için istatistiksel olarak modeller geliştirilmiştir. Ayrıca yine ocaklarda çeşitli ölçümler yapılarak zincirli kesme makinelerinin performans değerleri olarak kullanılan Zincirli Kesme Penetrasyon İndeksi ve Alansal Net Kazı Hızı gibi değerlerde hesaplanarak makinelerin kesim performansları belirlenmeye çalışılmıştır.

The aim of this study is to investigate the cutting performance of chain saw machines, which have been widely used for block production in natural stone quarries in Turkey in recent years. An improvement in the cutting speed of these machines, cutting harder natural stones and cutting blocks more quickly will increase the competitiveness of both natural stone mining and machine manufacturers. Choosing the machine depending on the rock properties is important for both energy consumption and chisel wear. For this reason, it is important to correlate some performance values such as the net excavation speed, power consumption and specific cutting energy of the machine with the rock properties in terms of monitoring the cutting performance. Determination of working parameters suitable for the physical, mechanical and mineralogical-petrographic properties of the rock to be cut; It has a serious effect on cost analysis, production planning, product quality and selection of machinery-equipment suitable for natural stone. Considering these disadvantages encountered in natural stone mining, the working conditions and performances of chain saw machines were investigated in this study. For this, performance measurements were made in the quarry in 3 different natural stone quarries where chain saw machines were used. First, some electrical parameters drawn by the machine from the electrical network were measured and recorded in the computer environment with the help of a power analyzer while the machines were cutting. Then, the net excavation speed and power consumption values of the machines were determined under various cutting conditions. As a result of these performance measurements, the specific cutting energy, which is one of the most important indicators of cutting efficiency and cutting performance, was calculated depending on the cutting conditions applied using the recorded electrical parameters. Finally, statistical models have been developed to predict performance based on electrical parameters, specific cutting energy and rock properties. In addition, various measurements were made in the quarries, and the cutting performance of the machines was tried to be determined by calculating the values such as chain saw penetration index and areal net cutting rate, which are used as the performance values of the chain saw machines.