در این پژوهش عوامل مؤثر بر دامنه ی ارتعاشات سیم در دستگاه وایرکات با استفاده از معادلات ریاضی حاکم بر ارتعاشات سیم بررسی شده و راهکارهایی برای به حداقل رساندن دامنه ی این ارتعاشات در هنگام ماشین کاری ارائه شده است. در نتیجه ی کاهش دامنه ی ارتعاشات در هنگام ماشین کاری، دقت برش بالا می رود و می توان برش هایی با سطح نهایی صاف تر پدید آورد. سیم برش دستگاه وایرکات به صورت یک تیر دو سر گیردار اویلر-برنولی متحرک با سرعت ثابت در امتداد سیم مدل سازی شده است و معادلات حاکم بر ارتعاشات آن با استفاده از اصل همیلتون استخراج شده است. سیم تحت تاثیر نیروهای مختلفی از قبیل نیروی حجمی حاصل از تخلیه ی الکتریکی بار بین سیم برش و قطعه ی کار، میرایی حاصل از مایع دی الکتریک، نیروی ناشی از گرمای ایجاد شده در ناحیه ی ماشین کاری و نیروی کشش محوری سیم قرار دارد. معادلات دیفرانسیل پاره ای حاکم بر ارتعاشات سیم برش با روش گلرکین به معادلات دیفرانسیل معمولی تبدیل و سپس حل شده است. نتایج این پژوهش نشان داده است که با افزایش نیروی کشش محوری، کاهش فرکانس تخلیه ی بار الکتریکی، کاهش فاصله ی بین هادی ها، کاهش دمای ایجاد شده در سیم و کمتر کردن ضخامت قطعه کار می توان دامنه ی ارتعاشی سیم را در حین ماشین کاری کاهش داد. نتایج نشان می دهد که افزایش دما به میزان 70 درجه در نیروی محوری 5/17 نیوتن می تواند منجر به افزایش 60 درصدی دامنه ارتعاشات سیم شود.

معدن کاری از جمله خطرناک ترین فعالیت ها در سراسر جهان است که همیشه با حوادث مختلف، آسیب ها، از دست دادن جان و خسارت به اموال همراه است. خطرات ایمنی، بهداشت و زیست محیطی فراوانی در محیط کار وجود دارند که غفلت از آن ها و عدم برنامه ریزی جهت کنترل آن ها می تواند عواقب جبران ناپذیری به دنبال داشته باشد. بنابراین، ارزیابی ریسک اهمیت به سزایی در این معادن دارد. هدف از این پژوهش ارزیابی ریسک ایمنی خطرات مربوط به دستگاه سیم برش به روش درخت خطای فازی و همچنین به کارگیری برخی از روش های تعدیل برای کاهش این خطرات در معادن سنگ ساختمانی است. در پژوهش حاضر پس از انجام مطالعات و جمع آوری اطلاعات درباره علل خطرات مربوط به دستگاه سیم برش، قضاوت از طریق پرسشنامه توسط متخصصان مربوطه انجام و خطرات مربوط به دستگاه سیم برش شناسایی، سپس اقدام به تحلیل و ریشه یابی علل خطرات با روش تحلیل درخت خطا شده است. با توجه به مدل درختی که با این روش ایجاد شده، برای وزن دادن به علل ریشه ای که به عنوان رویدادهای اساسی تعیین شده اند از تئوری فازی بهره گرفته شده تا در نهایت احتمال وقوع هر رویداد اساسی به دست آید. نتایج نشان داده که بیشترین احتمال وقوع در بین رویدادهای میانی به ترتیب برای خطرات ناشی از تعمیر و نگهداری، خطرات ناشی از مسائل زمین شناسی و خطرات ناشی از طراحی نادرست و بیشترین احتمال وقوع در بین رویدادهای اساسی به ترتیب برای خطرات ناشی از حرکت و ضربه شلاقی سیم ناشی از گسیختگی، خطرات ناشی از انحراف داشتن سیم برش و خطرات ناشی از وجود لاکارتی (گل و لای) در داخل بلوک سنگ می باشد. در نهایت با توجه به روش های کنترلی پاسخ مناسبی برای کنترل این ریسک ها ارائه شده است.

سیم ­های به کار رفته در فرآیند وایرکات به عنوان عامل برش قطعه کار از اهمیت بالایی در این روش ماشین کاری نوین برخوردارند. عواملی مانند قطر سیم­ ها، جنس آن ­ها و روش ساختشان باعث می­ شود تا تولید آن­ها به سادگی امکان پذیر نباشد. در پژوهش پیش رو یک نوع سیم پرکاربرد در صنعت داخل کشور انتخاب (تولید شده در کشور چین) ، بررسی و آنالیز شده است. در مراحل اولیه پژوهش نمونه سیم چینی آنالیز عنصری شد و ترکیبات آن استخراج شد، سپس تحت آزمون کشش قرار گرفت و خواص مکانیکی آن نیز به دست آمد. در مراحل بعدی سیم باهدف بومی سازی فرایند ساخت آن توسط دو روش ریخته­ گری و اکستروژن ساخته شد و مجددا تحت آنالیزهای شیمیایی و آزمون کشش قرار گرفت. همچنین در مرحله نهایی تمامی سیم ­های ساخته شده بر روی دستگاه وایرکات تحت پارامترها و شرایط یکسان قرار داده و بر روی یک قطعه کار آزمایش شدند. نوآوری مهم پژوهش کنونی درروش ساخت سیم وایرکات به روش اکستروژن به منظور تولید انبوه در داخل کشور می­ باشد. نمونه سیم ساخته شده، تا 80% استحکام بیشتری نسبت به سیم چینی داشته و همچنین 10 برابر نرم­ تر از آن است که این افزایش استحکام و نرمی بیشتر منجر به مقاومت بیشتر سیم و کاهش احتمال پارگی آن حین عملیات ماشینکاری می ­شود.

ارائه مدل به منظور پیش بینی قابلیت برش سنگهای تزئینی با توجه به ملاحظات برنامه ریزی تولید حائز اهمیت است. محققین مختلف با مرتبط کردن پارامترهای ژئومکانیکی و ماشین برش با نرخ تولید، اقدام به ارائه روابط تخمین نموده اند. به طور عمده این مدل ها مبتنی بر رگرسیون چندمتغیره هستند. در تحقیق حاضر قابلیت برش سنگ تزئینی با اقتباس از نتایج یکی از تحقیقات مرتبط و با اندازه گیری نرخ تولید دستگاه سیم برش الماسه در عملیات برش 14 نوع سنگ کربناته نرم از معادن مختلف ایران تعیین شده است؛ پارامترهای ژئومکانیکی این سنگها شامل: مقاومت فشاری تک محوره سنگ، مقاومت کشش برزیلی، عدد چکش اشمیت و نتیجه آزمایش سایش لس آنجلس به منظور مدل سازی نرخ تولید مورد استفاده قرار گرفته است. در این پژوهش با استفاده از داده های موجود اقدام به ارائه مدل غیرخطی جدید و مبتنی بر یک الگوریتم فراابتکاری شده است. الگوریتم رقابت استعماری به منظور تخمین ضرایب مدل پیشنهادی به کار گرفته شده و تابع خطای تخمین با به کارگیری این الگوریتم کمینه شده است. ارزیابی مدل های تخمین بررسی شده بر مبنای آزمون های آماری استاندارد، مؤید برتری مدل پیشنهادی است؛ از این رو فرآیند مدل سازی طی شده به منظور کاربرد در مطالعات مرتبط آتی پیشنهاد می شود.

یکی از معیارهای ارزیابی برش سنگ ساختمانی با استفاده از سیستم سیم برش الماسه انرژی مصرفی دستگاه سیم برش است. در این پژوهش به منظور ارزیابی میزان انرژی مصرفی در فرایند برش، یک سیستم سیم برش الماسه آزمایشگاهی، با قابلیت تغییر و تثبیت مؤلفه های عملیاتی و ابزاری برش، شامل سرعت خطی، سرعت کشش به عقب و زاویه برخورد سیم الماسه طراحی و ساخته شد. با هدف تعیین ارتباط بین مشخصات فیزیکی و مکانیکی سنگ با انرژی مصرفی دستگاه برش، 6 نمونه مختلف، سنگ تراورتن از معادن استان های آذربایجان شرقی و غربی، اصفهان، یزد و مرکزی تهیه و مقادیر مشخصات فیزیکی و مکانیکی شامل چگالی، تخلخل، جذب آب، مقاومت فشاری تک محوری، مقاومت کششی و سرعت عبور امواج فراصوت از آن ها در آزمایشگاه اندازه گیری شد. سپس با برش بلوک های مکعبی از نمونه ها با سیستم سیم برش الماسه آزمایشگاهی، انرژی مصرفی دستگاه در حالت های مختلف زاویه برخورد سیم با نمونه، ثبت شد. با استفاده از رگرسیون و برازش تک متغیره، ارتباط میان هر یک از خصوصیات سنگ ها و انرژی ویژه برش با توجه به توابع خطی، لگاریتمی، توانی و نمایی مورد بررسی قرار گرفت. نتایج حاصل از بررسی ها نشان داد بهترین مقدار زاویه ی برخورد سیم با نمونه که در آن زاویه، کمترین میزان انرژی ویژه مصرفی ثبت شده است، زاویه 15 درجه بوده است.

لطفا برای مشاهده چکیده به متن کامل (PDF) مراجعه فرمایید.

متن کامل این مقاله به زبان انگلیسی می باشد. لطفا برای مشاهده متن کامل مقاله به بخش انگلیسی مراجعه فرمایید.لطفا برای مشاهده متن کامل این مقاله اینجا را کلیک کنید.

امروزه روش کشت عمودی به دلیل بهره وری بالا در واحد سطح و بهبود کیفیت محصولات گلخانه ای مورد توجه قرار می گیرد. در حال حاضر برای ساخت انواع فرم های پشتیبان گیاه در کشت عمودی برای محصولات گلخانه ای از روش های مرسوم و دستی استفاده می شود. بنابراین ساخت فرم های مختلف پشتیبان گیاه با استفاده از فناوری کنترل عددی رایانه ای(CNC) از اهمیت بالایی برخوردار است. در این پژوهش، طراحی، ساخت و ارزیابی یک سیم خم کن اتومات به منظور ایجاد فرم های مختلف پشتیبان گیاه ارائه شده است. این دستگاه، از سه واحد مکانیکی، الکترونیکی و کنترل-برنامه نویسی تشکیل شده است. در واحد مکانیکی به ترتیب برای انتقال و خم کردن سیم از مکانیزم تبدیل حرکت دورانی به خطی به همراه یک موتور پله ای و شفت عمودی خارج از مرکز چرخدنده استفاده شد. همچنین به منظور خم کردن سه بعدی سیم، با ثابت نگه داشتن سیم و چرخش صفحه کاری حول محور انتقال، فرآیند خم کاری در مختصات جدیدی انجام گرفت. در بخش الکترونیکی دستگاه، از برد آردوینو، سه عدد موتور پله ای و سه عدد درایور و یک موتور DC استفاده گردید. در ادامه با ارتباط مجموعه الکترونیکی با کامپیوتر و سپس با ارسال فرمان حرکتی، دستگاه توسط اپراتور کنترل گشته که این فرآیند در محیط آردوینو انجام می شود. در این دستگاه اثر پارامترهای فرکانس در چهار سطح (31، 42، 50 و 61 هرتز)، فاصله خم کن تا تکیه گیاه در دو سطح (7/1 و 3/2 میلی متر) و زمان در چهار سطح (5، 7، 8 و 10 ثانیه) به عنوان متغیرهای مستقل بر روی تغییر مکان خطی و زاویه ای سیم به عنوان متغیرهای وابسته ارزیابی گردید و عملکرد ماشین ساخته شده با مدل های نرم افزاری مورد مقایسه قرار گرفت. نتایج نشان داد که با تغییرات پارامتر های مستقل، در مدلسازی انواع فرم های پشتیبان گیاه با نرم افزار و دستگاه ساخته شده تفاوت معنی داری مشاهده نمی شود. به طور کلی، دستگاه سیم خم کن اتومات ساخته شده در این پژوهش فرم های مختلف، پیچیده و کاربردی پشتیبان گیاه را با دقت و سرعت بالایی ایجاد کرده و بهینه سازی هر کدام از فرم ها را برای رشد گیاه فراهم می کند.