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

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.