фрезерні долота і долота ИСМ, а при колонковому розвідницькому бурінні - шарошкові, лопатеві головки, алмазні коронки, бурильні головки ИСМ, фрезерні бурильні головки. Для виконання допоміжних бурових робіт використовуються: лопатеві і шарошкові калибратори і розширювачі. У деяких роботах цей вид породоруйнівного інструменту відносять до технологічного.
Для буріння прохідних стовбурів і горизонтальних видобутків у шахтах вугільної промисловості використовуються: шарошкові долота, а також шарошковий інструмент: до бурової машини "Стріла-77"; до прохідницького комплексу "Союз-19У"; до прохідницького комплексу роторно-торовому "КРТ"; до установок тангенціальної дії "УТД"; до установок реактивно-турбінного буріння «РТБ»; до прохідницького комбайну СК-1; до прохідницьких комбайнів "Л-4" і "Л-35".
Існує велика кількість різних видів класифікації породоруйнівних інструментів, кожен з яких має свої переваги і недоліки.
Породоруйнівний інструмент для буріння свердловин, виходячи з твердості і можливості буріння гірських порід, виготовляється наступних типів; М,МС,МСЗ,З,СЗ,СТ,Т,ТК,ТЗ,ТКЗ,ДО,ОК.
1.Загальна частина
1.1 Аналіз умов роботи
1.1.1 Умови роботи бурголовки
Шарошкове долото , а також бурові головки
(ДП.ТВ-16.00.00.000 СК) працюють при великих статичних і динамічних навантаженнях в абразивному і корозійно агресивному середовищі , що передбачає його низьку стійкість на забої і значну вартість.
Бурові головки крім розбурювання забою свердловин і калібрування її стінок повинні також формувати в центрі забою цілісний стовбур породи керн і передбачати в процесі буріння любе пошкодження як взірця, яке служить джерелом інформації про властивості бурової породи
Шарошкові бурові головки по своїм специфічним особливостям повністю підходять до виконання перших двох функцій . Як весь шарошковий інструмент вони ефективно руйнують гірські породи широкого діапазону пробурювання , твердості і абразивності ; в меншій степені чим лопасні ,що втрачають діаметр , і впорівнянні з інструментом ІСМ іалиазним мають невисоку вартість.
Використовуючі режими буріння створюють умови при яких (в залежності від величини присадкових і текучих зазорів і розміщення зубів на шарошках) на бігових доріжках підшипників під найбільш навантаженими тілями кочення виникають контактні напруження до 2400-3500 мПа а деколи і більше.
Діючі на опору бурголовки навантаження не тільки значні по величині але і мають динамічний характер прикладення з великою частотою зміни , що погіршує і без того тяжкий режим роботи підшипників.
Наявність в промивочній рідині води виникає тріщиноутворення в зоні чостого кочення і ускорює відслоювання металу, звязане з водяною крихкістю.Разом з тим рідини ,що є в тому чи іншому корозійному середовищі, знижують циклічну міцність металів.Корозійній втомі металів при циклічному напруженні передує адсорбційно-втомне руйнування
Висока температура промивочної рідини на забої ,що досягає при бурінні свердловин в деяких районах 200С не тільки створює вплив на інтенсивність корозійних процесів, але і знижує змащувальні властивості , і погіршує охолодження опор.
При розгляданні бурголовки слід враховувати, що дана деталь працює в дуже складних умовах:
·
наявність абразивних частинок в буровому розчині;
·
вплив атмосферних явищ
·
вплив вібрації;
·
наявність дуже великих динамічних навантажень
1.1.2 Аналіз конструктивних елементів та матеріалу бурголовки
Бурголовки серії СЗ мають: цапфу яка виконана за одне ціле з корпусом і направлена вниз і ззовні . Шарошка даної бурголовки має капелюхоподібну форму і монтується на двох шарикопідшипниках. Її поверхня ззовні оброблена по сфері з радіусом , що рівний радіусу свердловини , тобто номінальному зовнішньому радіусу бурголовки. Шарошка армована зубками які виконують як руйнування забою так і калібровку стінок свердловини.Формування ікалібровка стовбця керна забезпечується твердосплавними зубками , які запресовані на зворотньому конусі шарошки. Ці зубки мають клиноподібну робочу головку і розміщуються по концентрованих колах в шахматному порядку . Три промивочні отвори просвердлені в корпусі між шарошками . Вони ізольовані від керна керноприймальною втулкою.
Бурголовка К212.7/80 СЗ , розшифровується:
·
К – позначення всіх бурголовок ( для колонкового буріння );
·
212.7 – зовнішній діаметр в мм ;
·
80 – діаметр керна в мм ;
·
СЗ – тип бурової головки .
Корпус з цапфою виконано за одне ціле із сталі 14ХН3МА, шарошка із сталі 16ХН3МА.
Таблиця 1.1 – Механічні властивості сталей для виготовлення доліт
Марка сталі | т, мПа | ,% | ,Дж/см2
14ХН3МА | 834 | 50 | 10
16ХН3МА | 834 | 55 | 11
Таблиця 1.2- Хімічний склад легованих конструкційних сталей для виготовлення лап і шарошок бурових доліт, %
Марка | C | Mn | Gr | Ni | Mo
14XH3MA | 0.12-0.17 | 0.3-0.6 | 1.25-1.5 | 2.75-3.15 | 0.25-0.35
16XH3MA | 0.13-0.18 | 0.3-0.6 | 0.4-0.7 | 2.85-3.25 | 0.25-0.35
Вміст S,P,Cu може бути нижче 0.015, 0.02, 0.3 відповідно.
Допускається вміст W,Ti,V ВІДПОВІДНО 0.2, 0.03,0.05.
Вміст Si 0.17-0.37
Для виготовлення кульок використовують сталь 55СМА.
Таблиця 1.3 Хіимічний склад сталі 55СМА.
Марка | Деталь | C | Si | Mn | S | P
55СМА | Кулька | 0.5-0.6 | 0.8-1.0 | 0.3-0.5 | 0.03 | 0.03
Вміст не більше Gr i Ni 0.3, Mo-0.4-0.6
1.2 Основні види зношування та відмов при бурголовки
1.2.1 Види зношування при роботі бурголовки
Бурова головка 212.7/80СЗ (ДП.ТВ-16.00.00.000.СК) піддається таким видам зношування: абразивний знос , окислювальний знос, осповидне і втомне викришування, ударно абразивне руйнування,пластичне деформування (зминання), тепловий знос.Причому одні з них діють постійно (абразивне,ударно абразивний, окислювальний), а інші появляються при певних умовах. В відповідності з положенням про ведучі і супроводжуючі види зношування в опорі долота в залежності від умов тертя розвиваються абразивний і ударно-абразивний,який ідентифікується взаємодією розвиваючих в процесі тертя кочення температур, або втомне зношування , інші види зношування мають місце , але не створюють вирішального впливу.
Абразивний знос опори долота залежить від твердості частин їх розміра і форми, твердості металевої поверхні, швидкості переміщення і осьового зусилля. Навіть якщо зношування не