|
|
Устройство долота и материалы для его изготовленияСтр 1 из 3Следующая ⇒ Тема 6 ШАРОШЕЧНЫЕ ДОЛОТА Устройство долота и материалы для его изготовления Шарошечные долота выполняются двух классов и типов от М до ОК согласно табл. 2.2, как с обычной, так и с гидромониторной системами промывки. Основные элементы шарошечного долота рассмотрим на конкретном примере (рис. 6.1).
 
Шарошечные долота выпускают главным образом в секционном исполнении. Каждая секция включает лапу 1, на цапфе 2 которой с помощью подшипников 3 установлена шарошка 4, имеющая вооружение в виде зубчатых или сплошных венцов 5. Секции соединены между собой сваркой. На верхнем конце сваренных секций (долота) выполняется конус и нарезается присоединительная резьба. Двухрядный шариковый подшипник собран через отверстие, которое закрывается пальцем 6. Шарошечные долота выполняется с обычной и гидромониторной системами промывки. Система промывки долота, показанная на рис. 6.1, является обычной центральной и включает внутреннюю полость долота 7, сужающийся подводящий канал 8 и цилиндрическое промывочное (продувочное) отверстие 9. В долотах для бурения с продувкой воздухом в лапах и цапфе сверлят отверстия 10 и 11 для охлаждения подшипников и защиты их от засорения шламом. Основные марки стали для изготовления долот приведены в табл. 6.1.
Таблица 6.1 Стали, применяемые ОАО "Волгабурмаш" для изготовления деталей долот
Из табл.6.1 видно, что основные детали долота изготавливают из никель-молибденовых, хромо-никель-молибденовых и хромо-марганец-никель-молибденовых сталей, а тела качения из кремний-молибден-ванадиевой стали. Для повышения износостойкости лапы и шарошки подвергаются цементации на глубину 0,6…2,4 мм с последующей двойной закалкой и отпуском.
Таблица 6.2 Характеристики скалывающей способности шарошечных долот
Из табл. 6.2 видно, что в качестве классификационного признака скалывающей способности шарошек долот наиболее удобно принять относительное смещение оси шарошки в плане, равное k0 = k/Rд, где Rд – радиус долота. Нетрудно видеть, что чем тверже горные породы, тем с меньшей скалывающей способностью изготавливаются долота. Это обусловлено тем, что чем тверже порода, тем больше ее сопротивление скалыванию-сдвигу, тем больше вероятность слома элементов вооружения. Следовательно, низкая скалывающая способность долот для твердых и очень твердых пород – мера вынужденная.
6.5. Вооружение шарошечных долот. Типы вооружения
Шарошечные долота первого класса для разрушения неабразивных пород имеет стальное зубчатое вооружение, выполненное заодно с шарошкой фрезерованием. Центральное вооружение выполняется в виде венцов притупленных клиньев (рис. 6.6, а).
Основные параметры вооружения: начальное притупление b0, длина зубьев l (совпадает с шириной венца), начальная высота зубьев h0, угол при вершине клина 2γ, шаг размещения зубьев в венце s. Площадка b0 l является начальной рабочей поверхностью притупленного клина. Параметры зубьев зависят от размера и типа вооружения. Для долот диаметром от 93 до 490 мм b0 изменяется от 1 до 2,8 мм, l - от 5 до 19 мм (на первых венцах первых шарошек l - от 10 до 48 мм), h0 - от 5 до 25 мм, 2γ - от 36 до 56° и шаг от 10 до 80 мм. Для повышения износостойкости зубья могут быть наплавлены твердым сплавом. Схема наплавки, разработанная во ВНИИБТ, показана на рис. 4.14, а. Высота наплавки одной из граней и внешнего торца зуба не менее 0,7 h0, а второй грани - не менее 0,3 h0. Другие типы наплавки будут рассмотрены при проведении лабораторных работ. Расположение венцов на шарошках в пределах долота показано на рис. 6.6. Приняты следующие обозначения шарошек и венцов: самая длинная (полная) шарошка - первая, средняя по длине - вторая и самая короткая - третья. Нумерация венцов на шарошках ведется от вершины. Последние венцы называются периферийными. Из рис.6.7видно, что на основных конусах шарошек зубья венцов одних шарошек входят в межвенцовые проточки других шарошек. Этот прием позволяет увеличить объем шарошек, запас вооружения на венцах, а также размеры подшипников. В технической литературе этот прием получил название "самоочищение" шарошек, так как при их вращении межвенцовые проточки на одних шарошках очищаются зубьями других шарошек от налипающего шлама. Участки забоя между смежными венцами не поражаются вооружением. Эти участки называются воротниками. Они разрушаются за счет боковых сколов породы и биений долота. Ширина воротников составляет 1,5… 2,5 мм. Полнота разрушения забоя по радиусу скважины характеризуется коэффициентом перекрытия забоя, который вычисляют по формуле
где Rд - радиус долота; m - число венцов; li - ширина i -го венца. Трехшарошечные долота имеют коэффициент перекрытия от 0,7 до 1,3. Если бы долота имели сплошные зубья вдоль образующей, то η ≈ 3. Следовательно, выполнение вооружения в виде венцов позволило кратно увеличить давление вооружения на забой при неизменной нагрузке на долото. Параметрами, определяющими тип вооружения долота, являются шаг и угол при вершине клина. Принципы выбора этих параметров следующие. Выбор шага обусловлен ожидаемой глубиной разрушения горной породы δ тах (см. рис. 6.2) рассматриваемым типом долота и необходимостью полного разрушения соответствующей венцу кольцевой зоны забоя. Идеальным было бы обеспечение такого поражения забоя, при котором перекрывались бы зоны (лунки) разрушения соседними по венцу зубьями. При внедрении находящегося в вертикальном положении зуба до глубины δmax два соседних по венцу зуба не должны контактировать с горной породой. Из этого условия угловой шаг
Из формулы (6.12) следует, что чем больше δ max, тем больше должен быть угловой шаг и соответственно линейный шаг s, который равен
s = 2 rsin( ψ /2). (6.13)
Но с увеличением шага уменьшается число поражений кольцевой зоны забоя, разрушаемой венцом, а также количество зубьев в венце. Поэтому шаг должен быть минимальным, но достаточным из условия (6.12). Расчет ведется по венцу наибольшего радиуса. Расчетный шаг корректируется с учетом необходимого запаса вооружения по венцам и шарошкам и с учетом схемы поражения забоя. Из формулы (6.13) видно, что чем больше радиус шарошек, а, следовательно, и долота, тем больше должен быть шаг зубьев в венцах для Угол 2γ. При контактировании с забоем зуб подвергается сжатию силой Рс и изгибу силой Ри. Сила Рс зависит от нагрузки на долото, а сила Ри от скалывающей способности долота и от сопротивления горной породы скалыванию, которое тем больше, чем тверже горная порода. Напряжения изгиба
где где h – расстояние от вершины зуба до его опасного сечения; l – длина зуба; b0 – начальное притупление. Тогда
Из уравнения (6.14)[U1] следует, что чем больше ожидаемое сопротивление горной породы скалыванию, тем больше должен быть угол 2γ. Для ограничения роста угла 2γ с увеличением твердости горных пород в конструкциях долот предусматривается снижение их скалывающей способности (см. табл. 6.2). Фактические углы 2γ для разных типов долот приведены ниже.
Высота зубьев h0 определяется шагом, углом 2γ и ограничивается минимально допустимой толщиной тела шарошки, т.е. зависит и от размеров внутренней полости шарошки, где размещаются цапфа и опора. В табл. 6.3 приведены относительные высота и шаг зубьев на основном и периферийном конусах шарошек по типам долот.
Таблица 6.3 Относительные высота и шаг зубьев шарошечных долот
Тип долота определяется двумя основными признаками: скалывающей способностью и типом его вооружения. Например, долото типа М должно иметь высокую скалывающую способность (относительное смещение осей шарошек в плане 0,08…0,10, трехконусные шарошки) и вооружение типа М.
Таблица 6.4 Типы опор, их классификационные характеристики и область применения
Основная опора типа В собирается по схеме РШзР. Возможны сборки опор по схемам ШзШзР (см. рис. 6.1), а также ШШзШ и др. Опоры типа Н собираются по схемам РШзССу и РШзСуССу. Опоры типов В и Н открытые и предназначены для работы с забойными двигателями. Опоры типа НУ собираются по тем же схемам, что и опоры типа Н и отличаются от них наличием автономной системы смазки. Опоры типа АУ собираются по схемам СШзССу (см. рис. 6.11) и СШзСуССу (см. рис.6.12). Опоры АУП и АУЛ отличаются от опоры типа АУ наличием плавающих элементов в подшипниках скольжения. Тема 6 ШАРОШЕЧНЫЕ ДОЛОТА Устройство долота и материалы для его изготовления Шарошечные долота выполняются двух классов и типов от М до ОК согласно табл. 2.2, как с обычной, так и с гидромониторной системами промывки. Основные элементы шарошечного долота рассмотрим на конкретном примере (рис. 6.1).
Шарошечные долота выпускают главным образом в секционном исполнении. Каждая секция включает лапу 1, на цапфе 2 которой с помощью подшипников 3 установлена шарошка 4, имеющая вооружение в виде зубчатых или сплошных венцов 5. Секции соединены между собой сваркой. На верхнем конце сваренных секций (долота) выполняется конус и нарезается присоединительная резьба. Двухрядный шариковый подшипник собран через отверстие, которое закрывается пальцем 6. Шарошечные долота выполняется с обычной и гидромониторной системами промывки. Система промывки долота, показанная на рис. 6.1, является обычной центральной и включает внутреннюю полость долота 7, сужающийся подводящий канал 8 и цилиндрическое промывочное (продувочное) отверстие 9. В долотах для бурения с продувкой воздухом в лапах и цапфе сверлят отверстия 10 и 11 для охлаждения подшипников и защиты их от засорения шламом. Основные марки стали для изготовления долот приведены в табл. 6.1.
Таблица 6.1 Стали, применяемые ОАО "Волгабурмаш" для изготовления деталей долот
Из табл.6.1 видно, что основные детали долота изготавливают из никель-молибденовых, хромо-никель-молибденовых и хромо-марганец-никель-молибденовых сталей, а тела качения из кремний-молибден-ванадиевой стали. Для повышения износостойкости лапы и шарошки подвергаются цементации на глубину 0,6…2,4 мм с последующей двойной закалкой и отпуском.
  Что делать, если нет взаимности? А теперь спустимся с небес на землю. Приземлились? Продолжаем разговор...  Что способствует осуществлению желаний? Стопроцентная, непоколебимая уверенность в своем...  ЧТО ПРОИСХОДИТ ВО ВЗРОСЛОЙ ЖИЗНИ? Если вы все еще «неправильно» связаны с матерью, вы избегаете отделения и независимого взрослого существования...  Что вызывает тренды на фондовых и товарных рынках Объяснение теории грузового поезда Первые 17 лет моих рыночных исследований сводились к попыткам вычислить, когда этот... Не нашли то, что искали? Воспользуйтесь поиском гугл на сайте:
|
(6.11)
(6.12)
а 
,
. (6.14)