Geri Dön

Doğal taş fabrikalarında kullanılan dairesel testereli blok kesme (S/T) makineleri için performans tahmin modellerinin geliştirilmesi

Development of performance prediction models for block-cutting (S/T) machines with circular saws used in natural stone factories

PDF İndir

  1. Tez No: 953196
  2. Yazar: ARİF GÜMÜŞ
  3. Danışmanlar: PROF. DR. DENİZ TUMAÇ
  4. Tez Türü: Yüksek Lisans
  5. Konular: Maden Mühendisliği ve Madencilik, Mining Engineering and Mining
  6. Anahtar Kelimeler: Belirtilmemiş.
  7. Yıl: 2022
  8. Dil: Türkçe
  9. Üniversite: İstanbul Teknik Üniversitesi
  10. Enstitü: Lisansüstü Eğitim Enstitüsü
  11. Ana Bilim Dalı: Maden Mühendisliği Ana Bilim Dalı
  12. Bilim Dalı: Maden Mühendisliği Bilim Dalı
  13. Sayfa Sayısı: 110

Özet

Doğal taşlar insanlık tarihinin en eski ürünlerinden biri olarak çeşitli yapılarda, süs eşyalarında, sanat eserlerinde ve daha birçok alanda tarih boyunca çokça kullanılmıştır. Sanayi toplumunun inşası ve sonraki dönemlerde gelişen teknolojiler ile dünyada doğal taşlara yönelik talep hızlıca artmakta ve bu talebi karşılamaya yönelik birçok çalışma ve faaliyetler doğal taş kaynakları yönünden zengin ülkelerce yürütülmektedir. Dünya doğal taş rezervinin yüzde 33'üne sahip olduğu tahmin edilen Türkiye'nin de tüm madencilik üretim ve satışları incelendiğinde 2020 yılında doğal taş ihracatının tüm madenlerin ihracatına oranı %40 düzeyinde olduğu görülmektedir. Tüm doğal taşlar içerisinde de %57'lik oran ile işlenmiş mermer gelmektedir. Buradan anlaşılacağı üzere son ürün olarak ihraç edilen işlenmiş mermerlere yönelik verimliliği arttırıcı akademik çalışmalar yapmak Türkiye'nin doğal taş kaynaklarını daha verimli kullanmasını sağlayacaktır. Ocakta blok ve moloz üreterek ham halde olan doğal taşları satmak yerine işleyerek katma değerli bir şekilde satmak şüphesiz ülke ekonomisi için daha faydalı olacaktır. Dünyada ve Türkiye'de oldukça önemli yere sahip olan doğal taşların fabrikalarda işlenmesine yönelik birçok makine mevcuttur. Bu makinelerin başında kesme makinesi olarak S/T makineleri gelmektedir. Doğal taşların ocaktan ham malzeme olarak blok ve moloz halinde mermer işleme fabrikalarına getirilmesi ve burada işlemlere tabi tutulmasın ilk adımında dairesel testereli blok ve moloz kesme makinesi olan S/T makineleri yer almaktadır. S/T makineleri doğal taşların ilk işleme basamağı olarak blok ve molozların istenilen ebatlara indirilmesi noktasında oldukça verimli ve ekonomik olarak çalışan makinelerdir. S/T makinelerinin verimliliğini arttırmak amacıyla literatüre bakıldığında günümüze kadar birçok çalışma yapılmış olup, çeşitli parametreler üzerinden S/T makinelerin performans tahminleri oluşturulmuş ve verimliliği arttırmak amacıyla öneriler sunulmuştur. Bu tez çalışmasının amacı S/T makinelerine yönelik performans tahmin modelleri geliştirmek ve literatürde daha az çalışılmış olan sedimanter kökenli doğal taşların S/T makineleri ile kesilme performanslarını incelemek ve geliştirilen modeller ile kıyaslamalar yapmaktır. Tez kapsamında toplam sekiz farklı sedimanter kökenli doğal taş incelenmiş olup, bu sedimanter kökenli doğal taşlar şunlardır; Manisa Kula Traverten, Emirdağ Klasik Traverten, Emirdağ Gümüş Traverten, Şuhut Noçe Traverten, Karaman Traverten, Sivrihisar Bej, Isparta Bej ve Bilecik Bej. Çalışmanın ilk basamağı olarak arazi çalışmaları yapılmış olup Afyonkarahisar'da yer alan doğal taş işleme fabrikalarında kullanılan S/T makinelerinde süre ölçümleri gerçekleştirilmiştir. Bu tez kapsamında kullanılan S/T makinelerinin markaları şunlardır; Sesemak, Esmaş, Pakiş Grup ve Ceylan Grup. Bu süre ölçümleri dört ayaklı S/T makinelerinde yapılmış olup yapılan ölçüm sonuçlarına göre alansal plaka üretim oranları (APÜO) 13,64 – 26,15 m2/h aralığında değişmektedir. Daha sonra blok numuneler üzerinde laboratuvar çalışmaları yapılmıştır. Bu laboratuvar çalışmaları kapsamında tek eksenli basınç dayanımı, Brazilian dolaylı çekme dayanımı, doğal birim hacim ağırlık tayini, Cerchar aşındırıcılık indeksi, Schmidt çekici yüzey sertliği, Shore scleroscope yüzey sertliği deneyleri yapılmıştır. Doğal taşların tek eksenli basınç dayanımları 39,00 – 90,36 MPa aralığında; Brazilian dolaylı çekme dayanımları 3,93 – 6,66 MPa aralığında; doğal birim hacim ağırlıkları 2,52 – 2,75 gr/cm3 aralığında; Cerchar aşındırıcılık indeksi 0,58 – 2,83 aralığında; Schmidt yüzey sertliği 55,2 – 65,0 aralığında; Shore yüzey sertliği 41,9 – 65,3 aralığında değişmektedir. Arazi çalışmaları sonucunda elde edilen APÜO ile laboratuvar çalışmaları sonucu elde edilen tüm deneylerin sonuçları istatistiksel analizlere tabi tutulmuş ve laboratuvar sonuçlarından elde edilen sonuçlar ile APÜO arasındaki ilişkiler incelenmiştir. SPSS ve Microsoft Excel programlarında bir bağımlı bir de bağımsız değişken kullanılarak yapılan basit regresyon analizleri sonucu en anlamlı ilişki 0,89 belirleme katsayısı ile bağımsız değişken olan tek eksenli basınç dayanımı ile bağımlı değişken olan APÜO arasında çıkmıştır. Her bir doğal taşa ait tüm fiziksel ve mekanik özellikleri ile basit regresyon analizleri denenmiştir. Basit regresyon sonuçları şöyle sıralanabilir; tek eksenli basınç dayanım 0,89 belirleme katsayısı, Schore scleroscope yüzey sertliği 0,79 belirleme katsayısı, Schmidt çekici yüzey sertliği 0,74 belirleme katsayısı, doğal birim hacim ağırlık 0,66 belirleme katsayısı, Cerchar aşındırıcılık indeksi 0,45 belirleme katsayısı, dolaylı (Brazilian) çekme dayanımı 0,44 belirleme katsayısı. Fiziksel ve mekanik özelliklerin yanı sıra kesim yapılan S/T makinelerinin testere çapları ile alansal plaka üretim oranları arasında basit regresyon analizi yapılmış olup, 0,51 belirleme katsayısı ile doğru orantılı bir ilişki ortaya çıkartılmıştır. Birden fazla bağımsız değişken ile bir bağımlı değişkenin kullanıldığı çoklu regresyon analizlerinde ise iki bağımsız değişken ve bir bağımlı değişken kullanılmış olup %95 güven aralığında en anlamlı sonuç tek eksenli basınç dayanımı, Brazilian çekme dayanımı ve Schmidt çekici yüzey sertliğinin kullanıldığı modelde 0,90 belirleme katsayısı ile belirlenmiştir. Güven aralığı %90'a düşürülerek yapılan regresyon denemeleri sonucu iki bağımsız değişken olan doğal birim hacim ağırlık ve tek eksenli basınç dayanımının Brazilian çekme dayanımına oranı kullanılan modelde 0,85 belirleme katsayısına sahip model oluşturulmuştur. Bu üç adet model kullanılarak her bir doğal taşa ait APÜO hesaplanmıştır. Ardından arazide ölçümü yapılan APÜO ile hesaplanan APÜO kıyaslamaları yapılmış olup, denklem 7.1, 7.2, 7.3 için sırasıyla belirleme katsayıları 0,90, 0,90, 0,85 olarak bulunmuştur. Literatür verileri ile kıyaslamalar ise Tumaç (2018) çalışmasında kullanılan 9 farklı sedimanter kökenli doğal taşların alansal plaka üretim oranları ile yapılmıştır. Tumaç (2018) elde ettiği alansal plaka üretim oranları ile bu tez kapsamında önerilen 3 farklı model ile hesaplanan alansal plaka üretim oranları karşılaştırılmıştır. Çıkan sonuçlara göre tek eksenli basınç dayanımının çok yüksek ve çok düşük olduğu noktalar haricinde bu tezde önerilen modeller ile Tumaç (2018) verilerinin anlamlı yakınlıkları olduğu ortaya koyulmuştur. Çıkan sonuçlara göre alansal plaka üretim oranını ile anlamlı ilişkiler kurulan parametreler tek eksenli basınç dayanımı, Brazilian çekme dayanımı, Schmidt çekici yüzey sertliği ve doğal birim hacim ağırlık deneyleridir. İstatistiksel analizlerde hangi parametrenin ne ölçüde etkili olduğunu önceden kestirmek her zaman mümkün olmamaktadır. Bir diğer önemli nokta ise kullanılan veri sayısıdır. Veri sayısının arttırılması ile geliştirilecek olan modellerde daha anlamlı sonuçlar ortaya çıkacak ve hangi parametrelerin daha etkin olduğunu ortaya çıkarmak kolaylaşacaktır. Operatör etkisi, testerelerde kullanılan elmas soketlerin aşınma miktarları ve makinenin kullanım ömrüne bağlı olarak çalışma performansı gibi ölçülmesi zor girdi parametrelerinin S/T makinelerinin performansını etkilediği düşünülmektedir ve bu parametrelere yönelik araştırmaların arttırılması gerekmektedir. Bu sayede ortaya çıkacak modeller daha anlamlı sonuçlar verecektir.

Özet (Çeviri)

Natural stones as one of the oldest products of human history have been used in various structures, artworks, trinkets, and many other fields throughout the history. With the construction of the industrial society and the developing technologies in the following periods, the demand for natural stones is increasing rapidly in the world and many studies and activities to meet this demand are carried out by countries that rich in natural stone resources. When all mining production and sales of Turkey, which is estimated to have 33% of the world's natural stone reserves, are analyzed, it is seen that the ratio of natural stone exports to exports of all mines is 40% in 2020.The rate of processed marble is 57% among whole natural stones. These numbers indicated that carrying out academic studies to increase the productivity of processed marbles that are exported as a final product will enable Turkey to use its natural stone resources more efficiently. Undoubtedly, it will be more profitable to sell the added-value products which are processed ones instead of selling blocks and rubble stones. There are many machines for the processing of natural stones, which have a very important place in the world and in Turkey, in factories. At the beginning of the machines is S/T block cutting machine. The first step of raw materials which are bringing from quarry to the marble factories as the blocks and rubble stones are cutting with a machine with a circular saw named as S/T machine. S/T machine is one of the most important natural stone production machines that is widely used around the world. S/T machines as the first step of the processing of natural stones are efficient and economical for decreasing the sizes of block and rubble stones. There are many academic studies for increasing S/T machines efficiency. In these studies, the performance of these machines is tried to estimate by using some parameters and some models are suggested to increase the efficacy of the machines. Basic aim of this study is to suggest empirical models to predict performance of S/T machines. In addition, cutting performance of sedimentary origin natural stones with these machines is investigated in this thesis. Within the scope of this thesis eight sedimentary origin stone was investigated. These stones are Manisa Kula Traverten, Emirdağ Klasik Travertine, Emirdağ Gümüş Travertine, Şuhut Noçe Travertine, Karaman Travertine, Sivrihisar Beige, Isparta Beige ve Bilecik Beige. The first step of the study is field studies that included measuring time on S/T machines located in natural stone processing factories in Afyonkarahisar region. These measurements are taken from four legs S/T machines. The brands of S/T machines used in this thesis are as follows; Sesemak, Esmaş, Pakiş Group and Ceylan Group. In the investigated machines, areal slab production rate (ASPR) varied between 13.64 and 26.15 m2/h. Subsequently, block samples are sized appropriate to cut drilling cores and the laboratory studies are performed with the sized samples that included Uniaxial compressive strength, Brazilian (indirect) tensile strength, density, Cerchar abrasivity index, Schmidt hammer hardness, Shore scleroscope hardness experiments. The uniaxial compressive strength of natural stones varied between 39.0 and 90.4 MPa; Brazilian (indirect) tensile strengths varied between 3.93 and 6.66 MPa. The density of these samples varied between 2.52 and 2.75 gr/cm3; Cerchar abrasiveness index varied between 0.58 and 2.83; Schmidt hammer hardness changed between 55.2 and 65.0; Shore Scleroscope hardness ranges from 41.9 to 65.3. The results of laboratory studies are used as input parameters to predict areal slab production rate (ASPR) as output parameter. Based on the simple regression analyzes that using one dependent and one independent variable in SPSS and Microsoft Excel programs, the most significant relationship is found between the uniaxial compressive strength (as independent variable) and the areal slab production rate (with R2 of 0.90). Simple regression analyses are carried out between physical and mechanical properties of natural stone samples and areal slab production rate. The determination of coefficient of the investigated simple regression analyses are obtained as: 0,89 for uniaxial compressive strength, 0,79 for Schore scleroscope hardness, 0,74 for Schmidt hammer hardness, 0,66 for density, 0,45 for Cerchar abrasivity index, 0,44 for Brazilian tensile strength, respectively. Besides the simple regression correlations are carried out between diameter of circular saw parameters and areal slab production rate parameters, which has 0,51 determination of coefficient (R2). Based on the multiple regression analyzes that using more than one independent variable and one dependent variable, the most significant result at the 95% confidence interval with R2 of 0.90 is found between areal slab production rate and uniaxial compressive strength, Brazilian tensile strength, and Schmidt hammer hardness. When the confidence interval reduced to 90%, the ratio of uniaxial compressive strength to Brazilian tensile strength and density variables (independent variables) show the high correlation with areal slab production rate (with R2 of 0.85). The comparison between measured areal slab production rates in the field and predicted values based on the suggested models in this study indicate that determination coefficients for equations 7.1, 7.2, and 7.3 are 0.90, 0.90, and 0.85, respectively. The literature comparison is carried out with data of this study and Tumac (2018) that included some areal slab production rate prediction based on nine different sedimentary geological origin natural stones. In the developed models of this study Tumac (2018) physical and mechanical properties of sedimentary natural stones are used to predict areal production slab rates parameter. Then the results of calculated areal slab production rates parameters are compared with Tumac (2018) areal slab production rates. This comparison indicates that if higher and lower values of uniaxial compressive strength of Tumac (2018) are not considered, there are significant correlations between the calculated areal slab production rate parameters based on the developed models in this study and Tumac (2018) areal slab production rate parameters. This investigation indicates that uniaxial compressive strength, Brazilian tensile strength, Schmidt hammer hardness and density are the main parameters that could be used to predict the areal slab production rate of S/T machines. It is not always possible to predict which parameter is effective based on statistical analysis. Another important point is related to the number of data obtained from the field and laboratory studies. More meaningful results will emerge in the models developed by increasing the number of data, and it will be easier to reveal which parameters are more effective. It is thought that the hard-to-measure input parameters such as the operator effect, the abrasion amount of the diamond sockets used in the saws, and the working performance depending on the service life of the machine affect the performance of S/T machines. Further research could be done about these parameters. The suggested models based on the mentioned parameters could be give more meaningful and generalized results.

Benzer Tezler

  1. Tez No

    455359

    Doğal taş fabrikalarında kullanılan dairesel testereli blok kesme (S/T) makineleri için performans tahmin modelinin geliştirilmesi

    Development of performance prediction model for block-cutting (S/T) machines with circular saws used in natural stone factories

    KAMİL CENGİZ ÇEVİM

    Yüksek Lisans

    Türkçe

    Türkçe

    2016

    Maden Mühendisliği ve Madencilikİstanbul Teknik Üniversitesi

    Maden Mühendisliği Ana Bilim Dalı

    DOÇ. DR. DENİZ TUMAÇ

  2. Tez No

    178778

    Mermer fabrikalarında kullanılan dairesel testereli blok kesme (S/T) makinelerinde performans analizleri

    Performance analysis of block cutting machines (Jig saws) used in marble processing plants

    MUSTAFA SAKAOĞLU

    Yüksek Lisans

    Türkçe

    Türkçe

    2008

    Maden Mühendisliği ve MadencilikDumlupınar Üniversitesi

    Maden Mühendisliği Ana Bilim Dalı

    PROF. DR. İ. GÖKTAY EDİZ

    YRD. DOÇ. DR. HAMDİ AKÇAKOCA

  3. Tez No

    863448

    Doğal taş fabrikalarında kullanılan S/T ve katrak makinelerinin performans analizi

    Performance analysis of S/T and gang saw block cutting machines used in natural stone factories

    YUNUS EMRE SATI

    Yüksek Lisans

    Türkçe

    Türkçe

    2024

    Maden Mühendisliği ve Madencilikİstanbul Teknik Üniversitesi

    Maden Mühendisliği Ana Bilim Dalı

    PROF. DR. DENİZ TUMAÇ

  4. Tez No

    934522

    Doğal taş kesiminde kullanılan klasik ve telli katrakların kesim performanslarının incelenmesi

    Investigating of the cutting performances of classic and multiwire cutrock on natural stone

    ALİ KORAY ÖZDOĞAN

    Yüksek Lisans

    Türkçe

    Türkçe

    2025

    Maden Mühendisliği ve MadencilikSüleyman Demirel Üniversitesi

    Maden Mühendisliği Ana Bilim Dalı

    PROF. DR. SERVET DEMİRDAĞ

  5. Tez No

    605709

    Burdur ilindeki traverten atıklarının yol üstyapısında granüler tabakalarda agrega olarak kullanımının araştırılması

    Investigation of the use of travertine wastes in granular layers of pavements in Burdur province

    FETTAH ACAR

    Yüksek Lisans

    Türkçe

    Türkçe

    2019

    UlaşımBurdur Mehmet Akif Ersoy Üniversitesi

    İnşaat Mühendisliği Ana Bilim Dalı

    DR. ÖĞR. ÜYESİ ALTAN YILMAZ

Geri Dön