долота представляє собою опорну поверхню, несучу навантаження, і складається з підшипників (див. рис. 4.4). Кут нахилу цапфи визначається як кут, утворений лінією, перпендикулярній до осі цапфи, і віссю долота. На рис. 4.5 показаний розріз лапи трехшарошеч-ного долота. Кут 6 визначає кут нахилу цапфи. p> Кут нахилу цапфи безпосередньо впливає на розміри шарошки. Збільшення кута нахилу цапфи веде до зменшення кута основного конуса шарошки, що, у свою чергу, відбивається на розмірах долота. На рис. 4.6 показано, як зменшуються розміри шарошки, якщо кут нахилу цапфи увеличи-ється від 0 до 45 В°. Чим менше кут нахилу цапфи, тим більше калібрующе-фрезер дію трьох конічних шарошок [1]. Принаймні зростання кута цапфи (починаючи з нуля) форма шарошок повинна бути такою (див. рис. 4.6), щоб виключити їх зачеплення один з одним. Отже, кут нахилу цапфи впливає на розміри і форму шарошки.
Оптимальні кути нахилу цапфи шарошечних доліт для м'яких і твердих порід становлять 33 і 36 В° відповідно.
В
Рис. 4.5. Схема визначення кута нахилу цапфи :
/- вісь долота; 2 - вісь цапфи; 3 - цапфа
В
Рис. 4.6. Вплив кута нахилу цапфи на розміри шарошки:
а б, в, г, д - кут нахилу цапфи 0, 15, 30, 36 і 45 В° відповідно Темним показані частини, які видаляються
В
Рис. 4.7. Конструкції шарошок: а - перекочується шарошки; 6 - для чягмей породи; в - зі зміщенням осей шарошки щодо осі долота, I - вісь шарошки і опори підшипників; 2 - вісь долота * 3 - вершина; 4 - кут конуса шарошки; 5-т вершина внутрішнього кута; 6 - вершина кута периферійного конуса шарошки; 7,8 - кут відповідно периферійного і внутрішнього конусів шарошки; 9 - зміщення; 10 - вісь цапфи;//-вершина кута зміщення; 12 - кут зсуву.
В В
Рис. 4.8. Схема розташування зубців сусідніх шарошок.
В
Зсув осі шарошки. Зміщення осей шарошок визначається як горизонтальне відстань між віссю долота і вертикальною площиною, проходить через цапфу [3]. Вплив зміщення осі і конструкції шарошки на руйнування породи показано на рис. 4.7. Шарошка, наведена на рис. 4.7, а, має вершину в центрі обертання долота і рухається по колу з центром у вершини. Така схема визначає чисте кочення. Шарошка з двома основними кутами, жоден з яких не має вершини в центрі обертання долота, представлена ​​на рис. 4.7, б. У цьому випадку конічна поверхня периферійного ряду обертається навколо своєї теоретичної вершини, а внутрішня конічна поверхня шарошки - навколо власної вершини. Так як шарошка обертається навколо центральної осі долота, то вона прослизає при обертанні, зрізаючи породу.
Практикою встановлено, що м'які породи ефективно руйнуються за рахунок дробяще-сколювальні дії. Цей ефект посилюється внаслідок зсуву осьових ліній шарошок від центру обертання долота (Рис. 4.7, в). Величина зміщення осей залежить від міцності породи. Для м'яких порід трехшарошечное долото виготовляють з великим зміщенням, щоб шарошки прослизали під час кочення по забою свердловини. Тверді породи характеризуються крихкістю, високою міцністю і ефективно руйнуються за рахунок дробяще-сколювальні дії. Долото відчуває значну осьову навантаження, щоб подолати міцність породи на стиск безпосередньо під зубцем і зруйнувати її. Для твердої породи срезивающіх зусилля не потрібні і, отже, зміщення осей відсутня.
Для порід середньої твердості кут зсуву осей може становити 2 В°.
Зубці. Довжина і геометрія зубців безпосередньо пов'язана з міцністю руйнується гірської породи, висота обмежується розміром шарошки і конструкцією підшипників.
При конструюванні враховують такі чинники.
1. Розміщення зубців на шарошки і їх взаємне розташування на сусідніх шарошки, які визначаються міцністю зубця, його висотою і значенням кута при вершині [3]. Взаємне розташування зубця сусідніх шарошок (рис. 4.8) забезпечує їх зачеплення для очищення і, в свою чергу, ефективне буріння.
2. Форму і довжину зубців, які визначаються характеристиками разбуріваемой гірської породи. Довгі, гострі і розташовані з великим кроком зубці використовують для буріння м'яких пластичних порід. У м'яких породах застосовують більш довгі зубці, що дозволяє отримати значний обсяг породи. Велика відстань між зубцями сприяє легкому видаленню уламків породи і самоочищення долота. Кут при вершині зубця долота для м'яких порід змінюється від 39 до 42 В°.
Для твердих порід зубці виготовляють коротше, вони мають менший кут загострення і розташовані більш часто, щоб витримувати високі стискають навантаження, необхідні для руйнування. У цьому випадку зубці не проникають в породу, а здійснюють її розрив за рахунок додатку високих стискаючих навантажень.
Долото для порід середньої твердості має ...
