شماره مدرك :
19712
شماره راهنما :
2245 دكتري
پديد آورنده :
كدخدايي، محمدحسين
عنوان :

بررسي تأثير خواص سنگ بر توليد نرمه در فرآيند برش با ابزار مخروطي

مقطع تحصيلي :
دكتري
گرايش تحصيلي :
استخراج
محل تحصيل :
اصفهان : دانشگاه صنعتي اصفهان
سال دفاع :
1403
صفحه شمار :
169 ص.: مصور
توصيفگر ها :
برش سنگ , ابزار برش مخروطي , ارزيابي عملكرد , انرژي ويژه , لرزش ابزار , نرمه
تاريخ ورود اطلاعات :
1403/07/03
كتابنامه :
كتابنامه
رشته تحصيلي :
استخراج مواد معدني
دانشكده :
مهندسي معدن
تاريخ ويرايش اطلاعات :
1403/07/04
كد ايرانداك :
23067229
چكيده فارسي :
حفاري سنگ‌ها از گذشته تا به امروزه كاربرد فراواني در پروژه‌هاي مختلف عمراني، معدني و نفتي داشته است. از اين رو ارزيابي عملكرد حفاري مي‌تواند به‌طور قابل‌توجهي بر موفقيت و بهره‌وري عمليات تأثيرگذار باشد. سه پارامتر عملكردي حفاري شامل نيروي وارد به ابزار، انرژي ويژه و ميزان نرمه توليدي از مهم¬ترين پارامترهاي تأثيرگذار بر عملكرد حفاري مي¬باشند و به طور مؤثر بر راندمان عمليات حفاري تأثير مي¬گذارند. بنابراين در اين پژوهش به بررسي پارامترهاي عملكردي برش و اندركنش آن با خصوصيات سنگ¬ها پرداخته شده است. براي اين منظور نمونه سنگ¬هاي طبيعي از نقاط مختلف ايران گردآوري شد و پس از آماده¬سازي، عمليات برش با ابزار مخروطي تحت برش منفرد در عمق¬هاي برش 5/0 تا 6 ميلي¬متر اجرا گرديده است. در ادامه پس از ثبت داده¬ها ارتباط ميان خصوصيات سنگ با پارامترهاي عملكردي برش بررسي گرديده است. براي اين منظور ابتدا با در نظر گرفتن تغييرات انرژي ويژه نسبت به عمق برش، براي هر نمونه عمق برش آستانه تعيين گرديد و سپس با استفاده از تحليل رگرسيون خطي و غيرخطي اقدام به توسعه مدل¬هايي به منظور ارزيابي پارامترهاي عملكردي برش تحت شرايط مؤثر گرديد. نتايج ارزيابي عملكرد مدل¬ها نشان داد كه مدل¬هاي غيرخطي عملكرد بالاتري نسبت به مدل¬هاي خطي دارد و به ترتيب با مقادير R2 برابر 881/0، 917/0 و 908/0 قادر است پارامترهاي نيروي وارد به ابزار برش، انرژي ويژه و نرمه را در شرايط برش مؤثر باتوجه به خصوصيات سنگ تخمين بزند. در ادامه با در نظر گرفتن عمق برش بحراني شكست و با بكارگيري الگوريتم خوشه¬بندي سلسله مراتبي يك طبقه¬بندي سه كلاسه براي ميزان نرمه توليدي توسعه يافت و پس از آن با در نظر گرفتن دو پارامتر نيرو و نرخ برش و بكارگيري الگوريتم ماشين بردار پشتيبان، فضايي دو بعدي به منظور تعيين حد انتقال از نرمه به تراشه توسعه يافت. پس از توسعه فضاي دو بعدي، عملكرد مدل با استفاده از معيارهاي ارزياب عملكرد مربوطه مورد بررسي قرار گرفت. نتايج نشان داد كه مدل توسعه يافته قادر است با دقت 3/91 درصد حد انتقال از نرمه به تراشه را پيش¬بيني كند. در نهايت با استفاده از سيگنال نيرو و لرزش ثبت شده در هر مرحله، با استفاده از تبديل فوريه سريع، اقدام به بررسي فركانس توليد نرمه و تراشه گرديد. در اين مرحله ابتدا با استفاده از پيش¬پردازش سيگنال¬ها، نويز هركدام از سيگنال¬ها حذف گرديد. پس از آن با استفاده از تبديل موجك هركدام از سيگنال¬ها تجزيه گرديد و به بررسي فركانس توليد نرمه و تراشه پرداخته شد. نتايج نشان داد كه براي سيگنال¬¬هاي نيرو فركانس¬هاي كمتر از 8 هرتز به عنوان فركانس نرمه، فركانس بين 8 تا 60 هرتز به عنوان فركانس انتقال و فركانس بيش از 60 هرتز به عنوان فركانس تراشه و براي سيگنال¬هاي لرزشي، فركانس كمتر از 15 هرتز به عنوان فركانس نرمه، فركانس بين 15 تا 60 هرتز به عنوان فركانس انتقال و فركانس بيش از 60 هرتز به عنوان فركانس تراشه مي¬باشد. پس از تعيين ويژگي¬هاي هر كدام از سيگنال¬ها در دو حوزه زمان و فركانس، با بكارگيري الگوريتم شبكه عصبي مصنوعي اقدام به توسعه مدل¬هايي به منظور پيش¬بيني مقاومت سنگ، انرژي ويژه و ميزان نرمه توليدي گرديده است. نتايج ارزيابي عملكرد مدل¬هاي توسعه يافته نشان داد كه مدل¬ها قادر به ارزيابي اين پارامترهاي با عملكرد بالا مي¬باشند. از اين¬رو مي¬توان در شرايطي كه خصوصيات زمين در حال برش نامشخص است، عملكرد حفاري را به صورت بلادرنگ مورد ارزيابي قرار داد.
چكيده انگليسي :
Rock excavation has had extensive applications in various civil, mining, and oil projects from the past to the present. Therefore, excavation performance eva‎luation can significantly impact the success and productivity of operations. The four functional parameters of excavation, including forces acting on the tool, specific energy, fines production, and tool vibration are among the most critical factors affecting excavation performance and efficiency. In eva‎luating the performance of a cutting machine with a conical tool, it is important to note that if the operational behavior is not measured, other parts of the cutting machine can be subjected to excessive stress. This can lead to the replacement of expensive components and significant excavation stoppages. Therefore, this research focuses on eva‎luating cutting performance parameters and their interaction with the rock properties. For this purpose, natural rock samples from different parts of Iran were collected and, after preparation, cutting operations with conical tools were carried out under unrelieved cutting mode at cutting depths of 0.5 to 6 mm. To examine cutting performance parameters, the force and vibration acting on the cutting tool were recorded by relevant sensors, and sieve analysis was conducted on the fragments obtained from the cutting process. Subsequently, after recording the data, the relationship between rock properties and cutting performance parameters was examined. To achieve this, variations in specific energy relative to cutting depth were first considered, and the threshold cutting depth was determined for each sample. Then, using linear and nonlinear regression analysis, models were developed to eva‎luate cutting performance parameters under effective conditions. The performance eva‎luation results of the models showed that nonlinear models performed better than linear models, with R² values of 0.881, 0.917, and 0.908, respectively. These nonlinear models were capable of estimating the force acting on the cutting tool, specific energy, and fines under effective cutting conditions, considering rock properties. Furthermore, considering the critical cutting depth and employing a hierarchical clustering algorithm, a three-class classification for fines production was developed. Subsequently, using the force and cutting rate parameters and applying a support vector machine algorithm, a two-dimensional space was constructed to determine the transition zone from fines to chips. After constructing the two-dimensional space, the model's performance was assessed using relevant performance eva‎luation criteria. The results indicated that the developed model could predict the transition limit from fines to chips with 91.3% accuracy. Finally, considering the cutting conditions and the transition zone from fines to chips, an updated transition zone was developed to adjust the cutting conditions to enhance cutting performance under effective conditions. In the final stage, using the force and vibration signals recorded at each stage, the frequencies of fines and chip production were examined using a fast Fourier transform. Initially, by preprocessing the signals, noise was removed from each signal. Then, each signal was decomposed using a wavelet transform, and the frequencies of fines and chip production were analyzed.
استاد راهنما :
ابراهيم قاسمي ورنوسفادراني , جعفر خادمي حميدي
استاد مشاور :
جمال رستمي
استاد داور :
هادي حسيني , كورش شهريار , شكرالله زارع
لينک به اين مدرک :

بازگشت