ДОСЛІДЖЕННЯ ПОКРАЩЕНОГО З’ЄДНАННЯ «ЗУБОК-ШАРОШКА» ШЛЯХОМ ВВЕДЕННЯ ДОДАТКОВОГО ЕЛЕМЕНТА ДЛЯ БУРОВИХ ДОЛІТ

Автор(и)

  • Андрій Сліпчук Національний університет «Львівська політехніка»», Україна
  • Роман Яким Дрогобицький державний педагогічний університет ім. І. Франка, Україна
  • Андрій Кук Національний університет «Львівська політехніка»», Україна

DOI:

https://doi.org/10.20998/2413-4295.2022.02.05

Ключові слова:

породоруйнівний елемент, зубок, шарошка, вставка, моделювання, тришарошкове бурове долото, конструкція зубка

Анотація

Розроблено нову конструкцію породоруйнівної вставки, що дала змогу підвищити надійність з’єднання зубка з тілом шарошки долота. Це дозволило забезпечити сприятливі умови для раціонального розподілу контактних напружень у спряжених поверхнях «твердосплавний зубок – втулка – тіло шарошки долота». Поставлене завдання вирішувалось за рахунок вдосконалення обґрунтованого вибраного прототипу, яким є конструкція породоруйнівної вставки бурового долота. Конструкція включає твердосплавний зубок, який виконаний із двоступеневим хвостовиком із рівними по висоті ступенями. Розроблена конструкція породоруйнівної вставки створює можливості для підвищення міцності з’єднання «породоруйнівний зубок – тіло шарошки долота» завдяки надійному приляганню спряжених контактуючих поверхонь та унеможливлює випадання твердосплавного зубка з втулки, підвищення опірності крихкому руйнуванню твердосплавного зубка в небезпечному перерізі. Запропоноване з’єднання дозволяє покращити щільність прилягання спряжених поверхонь «хвостовик зубка – втулка» при технологічних операціях складання породоруйнівної вставки. Отримані результати моделювання напруженого стану свідчать про те, що як і очікувалось при однакових зусиллях, які діють на зубок від 50кН до 68кН, найбільш напруженим місцем на шарошці буде «комірець» біля зубка. Напруження у цьому місці для шарошок з серійним породоруйнівним оснащенням буде складати до 1070МПа. У той час для шарошок із розробленим породоруйнівним оснащенням таке напруження буде складати до 912МПа, що є менше на 17%. Отже, розроблена конструкція породоруйнівної вставки відкриває нові можливості не тільки для підвищення міцності з’єднання з тілом шарошки, а й забезпечення умов протидії розтріскуванню твердосплавних зубків при різкому зростанні напружень в пресовому з’єднанні при перевантаженні під час руйнування гірських порід підвищеної міцності. Встановлено, що параметри конструкції породоруйнівної вставки, за рахунок балансу в спряженнях і застосуванні проміжної втулки, дають змогу якісно змінити жорсткість кріплення твердосплавного зубка, що забезпечує запобіганню руйнуванню твердосплавного зубка при перевантаженні під час руйнування гірських порід підвищеної міцності. Також створюються можливості для застосування твердих сплавів з вищими показниками міцності та запобіганню утворень тріщин в тілі шарошки під час пресування вставок та в процесі руйнування породи. Розроблена конструкція породоруйнівної вставки дає змогу не тільки організовувати селективне складання, а й успішно усувати брак допущений при формоутворенні отворів.

Посилання

Ropyak L., Schuliar І., Bohachenko О. Influence of technological parameters of centrifugal reinforcement upon quality indicators of parts. Eastern-European Journal of Enterprise Technologies, 2019, 5(79), pp. 53–62, doi: 10.15587/1729-4061.2016.59850.

Chung S. W., Park S. M. A Shell Theory of Hybrid Anisotropic Materials. International Journal of Composite Materials, 2016, no. 6 (1), pp. 5–25, doi: 10.5923/j.cmaterials.20160601.03.

Slipchuk A., Jakym R. The influence of technological factors during pressing tungsten carbide insert cutter in the cone of the roller cone bits for the reliability connection. Bulletin of the National Technical University "KhPI". Series: New solutions in modern technology. Kharkiv: NTU "KhPI", 2020, no. 3(5), pp. 3–9, doi: 10.20998/2413-4295.2020.01.01.

Wei M. D., Dai F., Xu N. W., Liu J. F., Xu Y. Experimental and numerical study on the cracked chevron notched semi-circular bend method for characterizing the mode I fracture toughness of rocks. Rock Mechanics and Rock Engineering, 2016, 49 (5), pp. 1595–1609, doi: 10.1007/s00603-015-0855-2.

Mirsayar M. M., Razmi A., Aliha M. R. M., Berto F. EMTSN criterion for evaluating mixed mode I/II crack propagation in rock materials. Engineering Fracture Mechanics, 2018, 190, pp. 186–197, doi: 10.1016/j.engfracmech.2017.12.

Panin N. M., Dumkin L. N., Ardasov L. V., Lavrenov V. S., Mityushin V.N. A.s. 1439192. SSSR, MKI Ye21 V10/16//Ye21 V 10/52. Burovoy instrument (SSSR). № 4210632/22-03; Zayavleno 12.03.87; Opubl. 23.11.88, Byul. № 43, 3 p.

Lindo G. V., Odinets S. I., Podkopayev P. A., Sarkisyan V. A., Arestov V. P. A.s. 909100. SSSR, MKI Ye21 V 10/16. Porodorazrushayushchiy organ № 2967714/22-03; Zayavleno 31.07.80; Opubl. 28.02.82, Byul. № 8, 6 p.

Alekseyev S. Ye., Gede A. P. A.s. 1303696. SSSR, MKI Ye21 V 10/46. Porodorazrushayushchaya vstavka. № 3872267/22-03; Zayavleno 25.03.85; Opubl. 15.04.87, Byul. № 14, 3 p.

Petrina YU. D., Yakym R. S., Pasynovych T. B. Pat. 38856 Ukrayina, MPK E21V 10/46. Porodoruynivna vstavka (Ukrayina); zayavnyk ta patentovlasnyk Ivano-Frankivsʹkyy natsionalʹnyy tekhnichnyy universytet nafty ta hazu. № u 200809040; zayavl. 10.10.08; opubl. 26.01.2009, Byul. №2, 4 p.

Jakym R., Slipchuk A. Assessment of reliability and criteria for improving the quality of rock cutting equipment of tricone drilling bits for well-boring especially hard rock. Bulletin of NTU "KhPI". Series: New solutions in modern technologies. Kharkiv: NTU "KhPI", 2019, 5 (1330), pp. 77–85, doi: 10.20998/2413-4295.2019.05.10.

Thiyagu M., Karunamoorthy L., Arunkumar N. Thermal and tool wear characterization of graphene oxide coated through magnetorheological fluids on cemented carbide tool inserts. Archives of Civil and Mechanical Engineering, 2019, Vol. 19, Iss. 4, pp. 1043–1055, doi: 10.1016/j.acme.2019.05.005

##submission.downloads##

Опубліковано

2022-07-19

Як цитувати

Сліпчук , А. ., Яким , Р. ., & Кук , А. . (2022). ДОСЛІДЖЕННЯ ПОКРАЩЕНОГО З’ЄДНАННЯ «ЗУБОК-ШАРОШКА» ШЛЯХОМ ВВЕДЕННЯ ДОДАТКОВОГО ЕЛЕМЕНТА ДЛЯ БУРОВИХ ДОЛІТ. Вісник Національного технічного університету «ХПІ». Серія: Нові рішення у сучасних технологіях, (2(12), 33–41. https://doi.org/10.20998/2413-4295.2022.02.05

Номер

Розділ

Енергетика, машинобудування та технології конструкційних матеріалів