تأثير شعاع لبه تيغه‌هاي ديسكي Vشكل در برآورد نيروهاي برش سنگ

The effect of edge radius of V-shape disc cutters on rock cutting forces estimation

برش پذيري سنگ همواره به عنوان يكي از پارامتر هاي تأثيرگذار در انتخاب و طراحي ابزار برش و پيش بيني عملكرد ماشين هاي حفار مكانيكي شناخته شده است. روش هاي ميداني، آزمايشگاهي و نظري ازجمله روش هايي هستند كه در تعيين برش پذيري سنگ كاربرد دارند. در اين تحقيق، مدل نظري برآورد نيروهاي برش سنگ با تيغه هاي ديسكي V شكل با لحاظ كردن شعاع لبه تيغه اصلاح شد. به منظور اعتبارسنجي مدل پيشنهادي از داده هاي واقعي آزمون برش خطي بزرگ مقياس سنگ ارائه شده در تحقيق بالجي و توماچ ( 2012 ) و آزمون t در سطح اطمينان 99% استفاده شد. نتايج نشان داد كه مقادير برآورد شده نيروهاي برش با مقادير واقعي همبستگي قوي دارد و با توجه به بزرگي مقدارP از α=0/01 هردو روش به طور متوسط مقادير يكساني را اندازه گيري مي كنند. براي بررسي اثر شعاع لبه تيغه هاي ديسكي بر نيروهاي برش، از مدل پيشنهادي استفاده شد. نتايج نشان داد كه به ازاي زاويه لبه ثابت، افزايش شعاع لبه سبب افزايش نسبت نيروهاي برش تيغه هاي كُند به تيز مي شود. همچنين با افزايش عمق نفوذ، تأثير شعاع لبه تيغه هاي ديسكي بر نيروهاي برش كاهش يافت و نزديك به نيروهاي برش تيغه هاي تيز شد. از سوي ديگر افزايش زاويه لبه موجب افزايش غيرخطي نيروهاي برش تيغه هاي ديسكي كُند به ازاي عمق نفوذ ثابت شد.

Rock cuttability always has been recognized as one of the most effective parameters in selection and design of cutting tools and prediction performance of mechanical excavator machines. Field, experimental and theoretical methods have been applied into determination of rock cuttability. In this study, the theoretical model of rock cutting forces estimation presented for V-shape disc cutters was modified taking into accountr the influence of cutter edge radius. In order to validate the proposed model, a full-scale rock cutting data test presented by Balci and Tumac (2012) and t-test with 99% interval confidence have been implemented. The results showed that there is a strong correlation between estimated rock cutting forces and real data, and since the p-value is more than α=0.01, both methods have the same values on average. To study the effect of edge radius of V-shape disc cutters, the proposed model was used. The results showed that for a constant edge angle, increasing edge radius increases cutting forces of blunt disc cutter more than those of sharp disc cutter. Also, with increase in penetration depth, the effect of edge radius on cutting forces diminishes in such a way that the cutting forces approach those of sharp disc cutter. In other hands, increasing edge angle caused a non-linear increase in blunt disc cutter cutting forces for a constant penetration depth.