Особенности износа рабочей поверхности вращательного бурового инструмента
It is shown, that equipment of boring tools by inserts of the cylindrical form results in uneven equipment and uneven wear of a working part. The form of wear of a working surface repeats the form of a curve of factor of equipment.
Saved in:
| Published in: | Породоразрушающий и металлообрабатывающий инструмент – техника и технология его изготовления и применения |
|---|---|
| Date: | 2009 |
| Main Author: | |
| Format: | Article |
| Language: | Russian |
| Published: |
Інститут надтвердих матеріалів ім. В.М. Бакуля НАН України
2009
|
| Subjects: | |
| Online Access: | https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/20902 |
| Tags: |
Add Tag
No Tags, Be the first to tag this record!
|
| Journal Title: | Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine |
| Cite this: | Особенности износа рабочей поверхности вращательного бурового инструмента / А.М. Бочковский // Породоразрушающий и металлообрабатывающий инструмент – техника и технология его изготовления и применения: Сб. науч. тр. — К.: ІНМ ім. В.М. Бакуля НАН України, 2009. — Вип. 12. — С. 56-58. — Бібліогр.: 5 назв. — рос. |
Institution
Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine| _version_ | 1859628160723714048 |
|---|---|
| author | Бочковский, А.М. |
| author_facet | Бочковский, А.М. |
| citation_txt | Особенности износа рабочей поверхности вращательного бурового инструмента / А.М. Бочковский // Породоразрушающий и металлообрабатывающий инструмент – техника и технология его изготовления и применения: Сб. науч. тр. — К.: ІНМ ім. В.М. Бакуля НАН України, 2009. — Вип. 12. — С. 56-58. — Бібліогр.: 5 назв. — рос. |
| collection | DSpace DC |
| container_title | Породоразрушающий и металлообрабатывающий инструмент – техника и технология его изготовления и применения |
| description | It is shown, that equipment of boring tools by inserts of the cylindrical form results in uneven equipment and uneven wear of a working part. The form of wear of a working surface repeats
the form of a curve of factor of equipment.
|
| first_indexed | 2025-11-29T13:50:48Z |
| format | Article |
| fulltext |
Выпуск 12. ПОРОДОРАЗРУШАЮЩИЙ И МЕТАЛООБРАБАТЫВАЮЩИЙ ИНСТРУМЕНТ – ТЕХНИКА
И ТЕХНОЛОГИЯ ЕГО ИЗГОТОВЛЕНИЯ И ПРИМЕНЕНИЯ
56
УДК 622.24.051
А. М. Бочковский, канд. техн. наук
Институт сверхтвердых материалов им. В. Н. Бакуля НАН Украины, Киев
ОСОБЕННОСТИ ИЗНОСА РАБОЧЕЙ ПОВЕРХНОСТИ
ВРАЩАТЕЛЬНОГО БУРОВОГО ИНСТРУМЕНТА
It is shown, that equipment of boring tools by inserts of the cylindrical form results in un-
even equipment and uneven wear of a working part. The form of wear of a working surface repeats
the form of a curve of factor of equipment.
Объектами исследования являются инструменты вращательного способа бурения, та-
кие как долота, буры, различные коронки и бурильные головки, оснащенные алмазами, твер-
дыми сплавами или алмазнотвердосплавными материалами в форме цилиндрических вста-
вок.
При бурении рабочая поверхность вставок, изнашиваясь, изменяет первоначальную
форму, что приводит к снижению технико-экономических показателей бурового инструмен-
та. Аномальный износ и образование на рабочей поверхности долот кольцевых канавок при-
водит инструмент в непригодное состояние.
В этой связи изучение износа рабочей поверхности буровых инструментов имеет
важное народнохозяйственное значение.
Износ рабочей поверхности бурового инструмента сложный процесс, обусловленный
многими факторами, в том числе свойствами инструментальных материалов, свойства гор-
ных пород на забое скважины, качеством конструкции бурового инструмента, эффективно-
стью очистки породоразрушающих элементов и промывки скважины.
Одной из причин аномального износа рабочей поверхности буровых долот, оснащен-
ных алмазно-твердосплавными вставками, является переменная износостойкость компози-
ционных вставок славутича [1]. Однако даже при оснащении буровых инструментов инстру-
ментальными материалами с более однородными свойствами (например, алмазнотвердосп-
лавными пластинами или крупными природными алмазами), наблюдается неравномерный
износ.
Износ алмазных вставок, как и любого другого материала, пропорционален нагрузке и
обратно пропорционален твердости [2]. Следовательно, при одинаковой твердости однород-
ного материала неравномерный износ режущей кромки может вызывать только переменная
нагрузка.
Нагрузка на вставках вращательного бурового инструмента определяется по формуле
[3; 4]
,
cos
K
E
E
K
RKR
Fp
n
j
j
pj
j
j
pj
j,зij
oc
j,i
1
2
где ocF – осевая нагрузка на буровой инструмент; Rj – радиус расчетного кольца на рабочей
поверхности; DR – ширина кольцевого участка в радиальном направлении; Кзi ,j – коэффици-
ент оснащенности зоны I – того элемента j – того расчетного кольца; Кр – коэффициент со-
противления резанию; Е – энергоемкость разрушения горной породы; – угол наклона рабо-
чей поверхности к оси абсцисс; n – количество кольцевых участков на рабочей поверхности
бурового инструмента.
Из анализа формулы следует, что при постоянных значениях энергоемкости разруше-
ния и коэффициента сопротивления резанию непосредственное влияние на величину кон-
тактного давления на кромке рабочего элемента оказывает коэффициент оснащенности.
РАЗДЕЛ 1. ПОРОДОРАЗРУШАЮЩИЙ ИНСТРУМЕНТ ИЗ СВЕРХТВЕРДЫХ МАТЕРИАЛОВ
И ТЕХНОЛОГИЯ ЕГО ПРИМЕНЕНИЯ
57
Коэффициент оснащенности рабочей поверхности для вращательных инструментов,
оснащенных цилиндрическими вставками, характеризуется периодическими кривыми с пе-
ременными уровнем оснащенности, что обусловлено трудностями формирования плавного
линейного приращения площади этих элементов с увеличением радиуса инструмента [5].
Создать равномерную однородную режущую поверхность с помощью цилиндрических вста-
вок славутича практически не представляется возможным (рис. 1).
Рис.1. Внешний вид рабочей поверхности алмазного долота,
оснащенного вставками славутича
При оснащении инструментов алмазнотвердосплавными пластинами коэффициент
оснащенности рабочей поверхности также переменный, но с меньшими отклонениями от
среднего значения. С изменением коэффициента оснащенности изменяется также нагрузка
на вставках (рис. 2).
а
Рис. 2. Внешний вид долота ИСМ
АП 214,3 М6 (а), оснащенного ал-
мазнот-вердосплавными пластина-
ми, и его характеристики: б – ко-
эффициент оснащенности, в – кон-
тактная нагрузка на пластинах
0
10
20
30
40
50
60
70
80
0 6 12 18 24 30 36 42 48 54 60 66 72 78 84 90 96 10
2
R, мм
K
j*1
03
б
0
10
20
30
40
50
60
70
80
1 8 15 22 29 36 43 50 57 64 71 78 85 92 99 106
R,мм
Р
, к
гс
/м
м
2
в
Выпуск 12. ПОРОДОРАЗРУШАЮЩИЙ И МЕТАЛООБРАБАТЫВАЮЩИЙ ИНСТРУМЕНТ – ТЕХНИКА
И ТЕХНОЛОГИЯ ЕГО ИЗГОТОВЛЕНИЯ И ПРИМЕНЕНИЯ
58
Многочисленными наблюдениями за износом долот при бурении скважин установле-
но, что форма изношенной рабочей поверхности повторяет форму кривой коэффициента ос-
нащенности (рис. 3).
а б
Рис. 3. Поверхность износа алмазно-твердосплавных пластин: а – в долоте ИСМ АП
214,3 М6; б – на участке лопасти долота.
Таким образом, неравномерность оснащенности приводит к неравномерным нагруз-
кам и, следовательно, к неравномерному износу рабочей поверхности бурового инструмента.
Все приведенные расчеты выполнены при условии однородной породы на забое
скважины, постоянной энергоемкости разрушения и коэффициента резания. В реальных ус-
ловиях бурения контактные нагрузки на рабочей поверхности будут изменяться еще в боль-
шей степени, чем на рис. 2. в, определяя повышенный неравномерный износ.
Выводы
1. Цилиндрическая форма вставок обусловливает неравномерную оснащенность рабочей
поверхности бурового инструмента.
2. Форма изношенной рабочей поверхности повторяет форму кривой коэффициента ос-
нащенности.
Литература
1. Бочковский А.М. Анализ причин аномального износа алмазных долот. // Породораз-
рушающий и металлообрабатывающий инструмент – техника и технология его изго-
товления и применения: Сборник научных трудов. – Киев: Вып. 7. – 2004. – С. 61–63.
2. Крагельский И.В. Трение и износ. – М: ГНТИМЛ, 1962. – 384 с.
3. Бочковский А. М. О распределении осевой нагрузки по рабочей поверхности бурово-
го инструмента // Сверхтв. материалы. – 1984. – № 6. – С. 28 – 31.
4. Бочковский А. М., Крангач В. Т. Расчет нагрузок в буровом инструменте // Сверхтв.
материалы. – 1986. – № 6. – С. 36 – 40.
5. Бочковский А.М., Вовчановский И.Ф., Анисимов В.Я. и др. Анализ оснащенности до-
лот ИСМ// Сверхтв. материалы. – 1981. – № 2. – С. 65–68.
Поступила 26.05.09
|
| id | nasplib_isofts_kiev_ua-123456789-20902 |
| institution | Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine |
| issn | XXXX-0065 |
| language | Russian |
| last_indexed | 2025-11-29T13:50:48Z |
| publishDate | 2009 |
| publisher | Інститут надтвердих матеріалів ім. В.М. Бакуля НАН України |
| record_format | dspace |
| spelling | Бочковский, А.М. 2011-06-09T20:08:07Z 2011-06-09T20:08:07Z 2009 Особенности износа рабочей поверхности вращательного бурового инструмента / А.М. Бочковский // Породоразрушающий и металлообрабатывающий инструмент – техника и технология его изготовления и применения: Сб. науч. тр. — К.: ІНМ ім. В.М. Бакуля НАН України, 2009. — Вип. 12. — С. 56-58. — Бібліогр.: 5 назв. — рос. XXXX-0065 https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/20902 622.24.051 It is shown, that equipment of boring tools by inserts of the cylindrical form results in uneven equipment and uneven wear of a working part. The form of wear of a working surface repeats the form of a curve of factor of equipment. ru Інститут надтвердих матеріалів ім. В.М. Бакуля НАН України Породоразрушающий и металлообрабатывающий инструмент – техника и технология его изготовления и применения Породоразрушающий инструмент из сверхтвердых материалов и технология его применения Особенности износа рабочей поверхности вращательного бурового инструмента Article published earlier |
| spellingShingle | Особенности износа рабочей поверхности вращательного бурового инструмента Бочковский, А.М. Породоразрушающий инструмент из сверхтвердых материалов и технология его применения |
| title | Особенности износа рабочей поверхности вращательного бурового инструмента |
| title_full | Особенности износа рабочей поверхности вращательного бурового инструмента |
| title_fullStr | Особенности износа рабочей поверхности вращательного бурового инструмента |
| title_full_unstemmed | Особенности износа рабочей поверхности вращательного бурового инструмента |
| title_short | Особенности износа рабочей поверхности вращательного бурового инструмента |
| title_sort | особенности износа рабочей поверхности вращательного бурового инструмента |
| topic | Породоразрушающий инструмент из сверхтвердых материалов и технология его применения |
| topic_facet | Породоразрушающий инструмент из сверхтвердых материалов и технология его применения |
| url | https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/20902 |
| work_keys_str_mv | AT bočkovskiiam osobennostiiznosarabočeipoverhnostivraŝatelʹnogoburovogoinstrumenta |