Kesici disk tarama diyagramlarınıntünel açma makinesi performansına etkisi
The effect of cutting disc screening diagrams on tunnel boring machine performance
Yazar: OĞUZHAN ERGÜN
Danışman: PROF. DR. SAMİ KARADENİZ
Başkent Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Makine Mühendisliği Ana Bilim Dalı / Makine Mühendisliği Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2022
Konu: Makine Mühendisliği = Mechanical Engineering
Dizin: Kesici takımlar = Cutting tools ; Tork = Torque ; Tünel açma makineleri = Tunnel boring machinery

Özet:
Mekanize tünel açma sektörü geçmişten günümüze birçok yöntem, farklı zemin koşulları, insan gücü ya da makine gücünün yardımıyla gelişim göstermiştir. Günümüzde sanayileşmede görülen gelişmeler sayesinde insan güvenliğini ön planda tutan, hızlı ve ekonomik olan tünel açma makineleri (TAM) geliştirilmiştir. TAM'ların kullanım kolaylığı, zorlu zeminlerde çalışma avantajı, iş güvenliği, çalışma süresi ve çalışma maliyetlerinde kazandırdığı faydalardan dolayı projelerde tercih edilme sıklığı her geçen gün artmaktadır. Tünel açma makinelerinin tasarımındaki ana ürün zemin koşullarına göre çeşitlilik gösteren kesici kafadır. Kesici diskler, kesici kafanın zemine penetrasyon yapabilmesini sağlamaktadır. Kesici diskler üzerinde zeminin çatlatılması sırasında, yuvarlanma, normal ve eksenel kuvvetler oluşmaktadır. Zemin çatlatılması sırasında oluşan bu kuvvetler, kesici kafanın zemine penetrasyon yapabilmesini sağlayan tork ve itki kuvvetlerini oluşturmaktadır.
Bu çalışmada tünel açma makinesi (TAM) sınıfları, makineyi oluşturan ana bölümler, kesici kafa çeşitleri, kesici çeşitleri ve farklı jeolojilere uygun kesici kafa tasarımının önemi hakkında bilgi verilmiştir. Çalışmada kazıları sırasında uygun yüklerde çalışmamış kesicilerde oluşmuş geri dönüşü olmayan hasarlar incelenmiştir. Belirlenen zemin özelliklerine göre 3025 mm kazı çapına sahip kesici kafa tarama diyagramı oluşturulmuştur. Sınır şartlarına göre kesici disklerin içerisinde bulunan rulmanların hesaplamaları yapılmış ve tarama diyagramına göre çalışma süreleri incelenmiştir.
Çalışmada gerçekleştirilen tam boyutlu kesme deneyleri sonucu yüzey kesici disklerin açılı kesici disklerden daha yüksek normal kuvvetle çalışabildiği görülmüştür. Kesici kafa tarama diyagramında açılı kesici disklerin keski mesafelerinin yüzey kesici disklere göre daha düşük olması gerektiği sonucuna varılmıştır.
Anahtar Kelimeler: Tünel Açma Makineleri (TAM), Kesici Kafa, Kesici Disk, Kesici Kafa Tarama Diyagramı, Tork ve İtki Kuvveti

Abstract:
The mechanized tunneling industry has improved from past to present by means of many methods such as different ground conditions, manpower or machine power. Thanks to the developments in industrialization today, fast and economical tunnel boring machines (TBM) have been developed that prioritize human safety. The frequency of preference of TBM's in projects is increasing day by day due to the ease of use, the advantage of working on difficult soil, the benefits it provides in work safety, working time and working costs. The primary product in the design of tunnel boring machines is the cutter head, which varies according to the ground conditions. The cutter discs allows the cutter head to penetrate the ground. During the fracturing of the ground, tumbling, normal and axial forces occur on the cutting discs. The forces generated during soil fracturing create torque and thrust forces that enable the cutter head to penetrate the ground.
In this study, information is given about the tunnel boring machine (TBM) classes, main parts of the machine, cutter head types, cutter types and the importance of cutter head design suitable for different geologies. Irremediable damage to the cutters that did not operate at appropriate loads during excavations has been investigated in the study. According to the determined soil characteristics, a cutter head scanning diagram with a excavation diameter of 3025 mm has been created. According to the boundary conditions, the calculations of the bearings in the cutting discs were made and the operating time was examined according to the scanning diagram.
As a result of the full-size cutting tests carried out in the study, it has been seen that the surface cutter discs can operate with higher normal force than the angle cutter discs. It was concluded that the chisel distances of the angled cutter discs in the cutter head scan diagram should be lower than the surface cutter discs.
Key Words: Tunnel Boring Machines (TBM) , Cutter Head, Cutting Disc, Cutter Head Scanning Diagram, Thrust Force and Torque