Оценка долговечности вооружения и опор шарошек и решение о классе долота

Долото для заданного интервала бурения (режимной пачки) должно удовлетворять следующим условиям:

1)соответствовать твердости горных пород;

2)обеспечивать наиболее высокую область разрушения пород по сравне­нию с альтернативными долотами;

3)вооружение шарошечного долота первого класса должно обеспечивать использование ресурса опоры, т.е. стойкость его вооружения при абразивном изнашивании должна быть не менее стойкости опоры.

Расчет долговечности вооружения выполняется только для долот первого
класса, т.к. долговечность вооружения
второго класса при абразивном
изнашивании заведомо больше долговечности современных опор.

Схема к расчету изнашивания зуба долота по высоте приведена на рис. 10.3. На рисунке h_з и b ₀ - начальные высота и притупление зуба, h - износ зуба по вы­соте; b - притупление изношенного зу­ба; γ - половина угла при вершине зуба. Сведения о вооружении долот первого класса приведены в табл.10.4.

Рис. 8.3. Расчетная схема

Величина угла γ зависит только от типа вооружения:

Тип М и МС С СТ Т

γ, градус 18...21 21...22 22...23 24...26

На долговечность рассчитывается один зуб долота, имеющий средне­взвешенные геометрические размеры. Дифференциальное уравнение, связы­вающее время и скорость изнашивания, имеет вид

dt = dh/a, (8.8)

где t - время; а - скорость изнашивания вооружения по высоте.

Для определения времени Т изнашивания элемента вооружения на вели­чину h принимаем начальные условия t = 0, h = 0.

Таблица 8.4 Характеристики вооружений шарошечных долот первого класса

Решения уравнения (10.8) следующие: для осадочных обломочных горных пород

(8.9)

для осадочных кристаллических горных пород

(8.10)

где А, В и k -параметры зависимости а от N_уд(здесь N_уд - удельная мощность трения стали о горную породу), которая для обломочных пород имеет вид

a=AN_yд + B, (8.11)

а для кристаллических пород:

a = AN_yд^k. (8.12)

Коэффициенты А, В и k определить по средним значениям показателей абразивности и , полученным при N_yд = 1 Вт/мм² и N_yд = 5 Вт/мм² соответст­венно. Для этого составить и решить систему из двух уравнений для расчета А, В в случае обломочных горных пород или А и k случае кристаллических гор­ных пород. Интенсивность мощности трения N_i определить по формуле

N_i = N_дА_с / (k₀lΣz), Вт/мм, (8.12)

где А_с - доля мощности, реализуемая долотом на трение-скалывание породы; k_о - коэффициент формы зуба долота (принять k₀ = 1,4); l - средне взвешенная длина рабочей поверхности зуба, Σz - суммарное число зубьев на шарошках.

Величина А_с зависит от скалывающей способности долот, которые делятся со­ответственно на три подгруппы:

1) с низкой скалывающей способностью (типы СТ, Т, ТЗ, ТКЗ, К и ОК), принять А_с = 0,30;

2)со средней скалывающей способностью (типы МС, С, МСЗ, СЗ), принять А_с = 0,40;

3)с высокой скалывающей способностью (типы М и МЗ), принять А_с = 0,45.

Величину l можно определить по приближенной формуле:

где Σl_i сумма длин зубьев по одному с каждого венца; т_в - сумма венцов на шарошках долота.

Вооружение долота считается изношенным, если

h = h_п = 0,75 h₃. (8.13)

Рассчитанное время Т_{0 ,75} изнашивания вооружения на величину h _псрав­нить со стойкостью опор, приведенной в табл. 8.3. Величину стойкости опоры следует привести к заданной частоте вращения долота по формуле

Т₀ = Т₂ + (п₂ -п)(Т₁ – Т₂)/(п₂-п₁), (8.14)

где Т₂ и Т₁ - меньшее и большее значения стойкости опоры; п₂ и п₁ - большее и меньшее значения частот вращения, взятые из табл. 8.3.

Если Т₀ > Т_0,75, то износостойкость вооружения долота 1-го класса не обеспечивает использование ресурса опор и предпочтение отдается долоту 2-го класса.

Если Т₀ ≤ Т_0,75, то предпочтительным является долото 1-го класса как бо­лее дешевое.

Контрольные вопросы.

1. От чего зависит значение удельного момента.

2. Отчего зависит предельная осевая нагрузка.

3. Как рассчитывается нагрузка на долото.

Поиск по сайту: