Вплив форми армованої поверхні зубків озброєння шарошкових доліт на енергоємність руйнування гірської породи

Abstract

Стаття присвячена проблемі підвищення ефективності роботи армованого твердим сплавом реліт озброєння шарошкових бурових доліт в процесі руйнування гірської породи. Наведено результати дослідження зносостійкості озброєння шарошкових доліт у вигляді фрезерованих дослідних зубків під час моделювання умов їх зношування, що наближені до реальних. Розглянуто вплив конструктивних особливостей робочих елементів озброєння шарошкових бурових інструментів та вплив їх форми в процесі зношування на ефективність руйнування гірської породи, зокрема на глибину заглиблення зубків у гірську породу. Міра збереження початкових характеристик руйнування взірців визначалась постійністю глибини їх занурення у пружне середовище із визначеними фізико-механічними властивостями за постійного осьового навантаження за допомогою розробленого пристрою через визначені проміжки часу у процеcсі досліджень їх зношування. Проведено оцінку впливу різних схем розміщення твердого сплаву на поверхнях дослідних взірців на величину зношування взірців методами лінійного, вагового та об’ємного аналізу. Аналіз результатів досліджень свідчить, що раціональне розміщення твердого сплаву на поверхні взірців та відповідно озброєння шарошкових доліт дає змогу регулювати стійкість зубків до ударно-абразивного зношування та зберігати величину питомого тиску, що передається на вибій в процесі руйнування гірської породи. Встановлено, що наявність твердого сплаву на армованих поверхнях озброєння бурового шарошкового долота впливає на характер його зношування у процесі бурінні порід м’якої та середньої твердості. Дані дослідження вказують на можливість проведення подальшого вивчення процесів руйнування гірської породи у вибої для можливості надання рекомендацій, щодо раціонального розміщення реліту на робочих поверхнях озброєння шарошкових доліт, з метою визначення оптимальної масової частки нанесення реліту. Підтверджено, що одним із ефективних показників, які можуть бути характерні як для процесів руйнування гірської породи, так і для процесів зношування та проектування породоруйнівного інструменту, є величина питомого навантаження, яке передається на вибій у процесі буріння.

This paper deals with the study of the problem relating to the efficiency of the rock bit cutting structure work in the course of rock failure, which is associated with the rolling cutter teeth design peculiarities improvement as well as the proper placement of the hard alloy – relit both on the surface and within the volume. This paper gives the description of the study obtained on the rock bit cutting structure durability in the form of milled investigated teeth while modeling their wear resistance conditions that are near to the real ones. Studied here is the effect of the working components of the rock bit cutting structure tools design peculiarities and their shape effect in the course of their wear on the rock failure, namely, on the teeth penetration depth into the rock. The degree of the initial rock failure characteristic of the patterns investigated was determined by the constant ability of their penetration depth into the elastic medium with the set physical and mechanical properties with the permanent axial loading by means of a specially developed device at the set period during their wear characteristics study. The evaluation of the effect of the hard alloy varying layout on the study patterns surfaces as to their wear value of the study patterns using the methods of linear, weight and volumetric analysis. The study data analysis shows that the efficient hard alloy placement on the study patterns surfaces and properly the rock bit cutting structure enables to control the study patterns of the inset teeth durability against impact and friction wear and to keep constant the specific pressure transferred to the bottomhole in the course of the rock failure. It has been established that the hard alloy placement on the inset surfaces of the rock bit cutting structure effect its wear characteristics while drilling the rock of soft and medium hardness. The data obtained in the course of this study shows the possibility of carrying out the further investigation of the rock failure processes at the bottomhole with the view of searching for the advice as to the relit placement on the inset rock bit cutting structure working surfaces for the purpose of determining the optimum weight share of relit placement. It has been confirmed that one of the efficient indices which can be characteristic both of the rick failure processes and those of possible wear and designing the rock failure tools to be the specific loading value transferred to the bottomhole while drilling.