Аналіз працездатності тришарошкових бурових доліт типу ОК З відкритою опорою
At is denoted the importance of rock bits using according to the optimum scheme of working out and concrete mining and geological conditions on the basis of efficiency analysis of three-cone rock bits with the opened bearing. Directions of the efficiency increase of bearings and bit cones rock de...
Збережено в:
| Опубліковано в: : | Породоразрушающий и металлообрабатывающий инструмент – техника и технология его изготовления и применения |
|---|---|
| Дата: | 2010 |
| Автори: | , , , |
| Формат: | Стаття |
| Мова: | Ukrainian |
| Опубліковано: |
Інститут надтвердих матеріалів ім. В.М. Бакуля НАН України
2010
|
| Теми: | |
| Онлайн доступ: | https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/23392 |
| Теги: |
Додати тег
Немає тегів, Будьте першим, хто поставить тег для цього запису!
|
| Назва журналу: | Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine |
| Цитувати: | Аналіз працездатності тришарошкових бурових доліт типу ОК З відкритою опорою / Є.І. Крижанівський, Р.С. Яким, Л.Є. Шмандровський, Ю.Д. Петрина // Породоразрушающий и металлообрабатывающий инструмент – техника и технология его изготовления и применения: Сб. науч. тр. — К.: ІНМ ім. В.М. Бакуля НАН України, 2010. — Вип. 13. — С. 74-77. — Бібліогр.: 7 назв. — укр. |
Репозитарії
Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine| id |
nasplib_isofts_kiev_ua-123456789-23392 |
|---|---|
| record_format |
dspace |
| spelling |
Крижанівський, Є.І. Яким, Р.С. Шмандровський, Л.Є. Петрина, Ю.Д. 2011-07-04T13:31:59Z 2011-07-04T13:31:59Z 2010 Аналіз працездатності тришарошкових бурових доліт типу ОК З відкритою опорою / Є.І. Крижанівський, Р.С. Яким, Л.Є. Шмандровський, Ю.Д. Петрина // Породоразрушающий и металлообрабатывающий инструмент – техника и технология его изготовления и применения: Сб. науч. тр. — К.: ІНМ ім. В.М. Бакуля НАН України, 2010. — Вип. 13. — С. 74-77. — Бібліогр.: 7 назв. — укр. XXXX-0065 https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/23392 622.24.051.55 At is denoted the importance of rock bits using according to the optimum scheme of working out and concrete mining and geological conditions on the basis of efficiency analysis of three-cone rock bits with the opened bearing. Directions of the efficiency increase of bearings and bit cones rock destroyed equipment are determined. uk 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 Аналіз працездатності тришарошкових бурових доліт типу ОК З відкритою опорою Article published earlier |
| institution |
Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine |
| collection |
DSpace DC |
| title |
Аналіз працездатності тришарошкових бурових доліт типу ОК З відкритою опорою |
| spellingShingle |
Аналіз працездатності тришарошкових бурових доліт типу ОК З відкритою опорою Крижанівський, Є.І. Яким, Р.С. Шмандровський, Л.Є. Петрина, Ю.Д. Породоразрушающий инструмент из сверхтвердых материалов и технология его применения |
| title_short |
Аналіз працездатності тришарошкових бурових доліт типу ОК З відкритою опорою |
| title_full |
Аналіз працездатності тришарошкових бурових доліт типу ОК З відкритою опорою |
| title_fullStr |
Аналіз працездатності тришарошкових бурових доліт типу ОК З відкритою опорою |
| title_full_unstemmed |
Аналіз працездатності тришарошкових бурових доліт типу ОК З відкритою опорою |
| title_sort |
аналіз працездатності тришарошкових бурових доліт типу ок з відкритою опорою |
| author |
Крижанівський, Є.І. Яким, Р.С. Шмандровський, Л.Є. Петрина, Ю.Д. |
| author_facet |
Крижанівський, Є.І. Яким, Р.С. Шмандровський, Л.Є. Петрина, Ю.Д. |
| topic |
Породоразрушающий инструмент из сверхтвердых материалов и технология его применения |
| topic_facet |
Породоразрушающий инструмент из сверхтвердых материалов и технология его применения |
| publishDate |
2010 |
| language |
Ukrainian |
| container_title |
Породоразрушающий и металлообрабатывающий инструмент – техника и технология его изготовления и применения |
| publisher |
Інститут надтвердих матеріалів ім. В.М. Бакуля НАН України |
| format |
Article |
| description |
At is denoted the importance of rock bits using according to the optimum scheme of working
out and concrete mining and geological conditions on the basis of efficiency analysis of three-cone
rock bits with the opened bearing. Directions of the efficiency increase of bearings and bit cones
rock destroyed equipment are determined.
|
| issn |
XXXX-0065 |
| url |
https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/23392 |
| citation_txt |
Аналіз працездатності тришарошкових бурових доліт типу ОК З відкритою опорою / Є.І. Крижанівський, Р.С. Яким, Л.Є. Шмандровський, Ю.Д. Петрина // Породоразрушающий и металлообрабатывающий инструмент – техника и технология его изготовления и применения: Сб. науч. тр. — К.: ІНМ ім. В.М. Бакуля НАН України, 2010. — Вип. 13. — С. 74-77. — Бібліогр.: 7 назв. — укр. |
| work_keys_str_mv |
AT križanívsʹkiiêí analízpracezdatnostítrišaroškovihburovihdolíttipuokzvídkritoûoporoû AT âkimrs analízpracezdatnostítrišaroškovihburovihdolíttipuokzvídkritoûoporoû AT šmandrovsʹkiilê analízpracezdatnostítrišaroškovihburovihdolíttipuokzvídkritoûoporoû AT petrinaûd analízpracezdatnostítrišaroškovihburovihdolíttipuokzvídkritoûoporoû |
| first_indexed |
2025-11-27T08:57:58Z |
| last_indexed |
2025-11-27T08:57:58Z |
| _version_ |
1850807183915089920 |
| fulltext |
Выпуск 13. ПОРОДОРАЗРУШАЮЩИЙ И МЕТАЛООБРАБАТЫВАЮЩИЙ ИНСТРУМЕНТ – ТЕХНИКА
И ТЕХНОЛОГИЯ ЕГО ИЗГОТОВЛЕНИЯ И ПРИМЕНЕНИЯ
74
УДК 622.24.051.55
Є. І. Крижанівський, член-кор. НАН України, д-р техн. наук, Р. С. Яким, канд. техн. наук,
Л. Є. Шмандровський, Ю. Д. Петрина, д-р техн. наук
Івано-Франківський національний технічний університет нафти і газу, Україна
АНАЛІЗ ПРАЦЕЗДАТНОСТІ ТРИШАРОШКОВИХ БУРОВИХ
ДОЛІТ ТИПУ ОК З ВІДКРИТОЮ ОПОРОЮ
At is denoted the importance of rock bits using according to the optimum scheme of working
out and concrete mining and geological conditions on the basis of efficiency analysis of three-cone
rock bits with the opened bearing. Directions of the efficiency increase of bearings and bit cones
rock destroyed equipment are determined.
Тришарошкові бурові долота з відкритою опорою, особливо призначені для розбурю-
вання твердих і особливо твердих порід, працюють у надзвичайно важких умовах. До найва-
жливіших експлуатаційних показників долота належать стійкість його твердосплавного
оснащення і тіл шарошок до динамічних ударних навантажень, а також довговічність опор.
Крім того, важливо використовувати долота за оптимальною схемою відпрацювання та від-
повідно до конкретних гірничо-геологічних умов. Відтак дослідження, спрямовані на
розв’язання окреслених питань, актуальні й мають важливе практичне значення.
Останніми роками розв’язанню зазначених проблем присвячено багато досліджень [1–
5]. Зокрема, встановлено зв’язок між завантажуваністю елементів опори і навантаженням на
породоруйнівне оснащення шарошок [1], що дало змогу комплексно оптимізувати конструк-
цію шарошкових доліт.
Сформульовано засади вдосконалення кінематики породоруйнівного оснащення ша-
рошкових доліт для заданих геолого-технологічних умов відпрацювання [2] .
Доведено, що значно подовжується довговічність доліт за оптимального розташуван-
ня вставного твердосплавного оснащення та геометричних параметрів твердосплавних вста-
вних зубців, а також удосконалення опор і системи мащення, очищення долота [3; 4] . Вста-
новлено механізм взаємодії породоруйнівного оснащення долота з породою [3; 5], відтак
усунуто проблему трекінгу (рейкоутворення). Зроблено важливий висновок про те, що кожна
шарошка під час роботи долота має власний ведучий вінець, яким задається її рух, а також
про те, що на одному твердосплавному зубці може зосереджуватись близько 85 % сумарного
осьового навантаження долота [5]. Водночас недостатньо вивчено питання працездатності
тришарошкових доліт типу ОК з відкритою опорою в різних гірничо-геологічних умовах. З
огляду на це мета роботи полягала в аналізі працездатності найпоширеніших тришарошко-
вих доліт типу ОК з відкритою опорою для встановлення динаміки та характеру зношення
доліт, а також виявлення слабких місць у конструкції доліт.
Випробовували долота 250,8 ОК-ПГВ-Д150М, виготовлені ВАТ „Дрогобицький доло-
товий завод‖. Долота відпрацьовували за таких режимів буріння: осьове навантаження на до-
лото – 220–250 кН; швидкість обертання долота – 80–100 об./хв; продуктивність компресора
– 30–32 м
3
/хв; робочий тиск нагнітання охолоджуючого агента – 0,4–0,5 МПа; перепад тиску
на долоті – 0,12 МПа. Долота відпрацьовували в умовах Інгулецького гірничо-збагачувального
комбінату при бурінні порід твердістю 10–19 од. за шкалою Протодьяконова.
У результаті аналізу відпрацьованих доліт (табл. 1–3) встановлені сколювання, злами
твердосплавних вставних зубців середніх рядів з подальшим стиранням тіла шарошок. Зок-
рема, як наслідок у дев’ятьох доліт, які відпрацьовували в породах міцністю 17–19 од. за
шкалою Протодьяконова, зафіксовано обрив вершини, що становить 56 % загальної кількості
досліджених доліт.
РАЗДЕЛ 1. ПОРОДОРАЗРУШАЮЩИЙ ИНСТРУМЕНТ ИЗ СВЕРХТВЕРДЫХ МАТЕРИАЛОВ
И ТЕХНОЛОГИЯ ЕГО ПРИМЕНЕНИЯ
75
Таблиця 1. Дані відпрацювання доліт 250,8 ОК-ПГВ-Д150М
№
пор.
Міцність
породи за
шкалою
Протодь-
яконова,
од.
Проходка,
м
Короткий опис стану долота
1 17 199 Обривання вершин, зношення зубця на периферії
2 18 69 Обривання вершин, сколювання, злами зубця на периферії
3 19, 18 186
Обривання вершин, зношення зубця на периферії, злами
зубців середніх рядів
4 19, 10, 17 226
Обривання двох вершин, зношення, сколювання, злами
зубців середніх рядів
5 19, 18 143 Обривання вершин, зношення зубця на периферії
6 19 169 Обривання вершин, руйнування зубців середніх рядів
7 19 74
Обривання першої вершини, зношення, сколювання, злами
зубців середніх та периферійних рядів
8 17 107
Випадання роликів третьої опори, руйнування зубців на
вершині, середніх та периферійних рядів
9 17, 16 91 Руйнування зубців середніх та периферійних рядів
10 19, 17, 14 159
Випадання роликів першої опори, руйнування зубців сере-
дніх та периферійних рядів
11 16, 17 207
Обривання трьох вершин, руйнування зубців середніх
рядів, осьові люфти 4–5 мм
12 17, 14 258 Випадання роликів з трьох опор, зношення 40 % зубців
13 17, 16 294 Осьові люфти 8–10 мм, зношення опор та зубців
14 19, 17, 16 291 Зношення опор та зубців, розвертання роликів
15 17 156 Зношення зубців, заклинювання другої опори
16 17 270 Обривання вершин, зношення зубця на периферії
Таблиця 2. Дані відпрацювання доліт 250,8 ОК-ПГВ-Д150М у породах різної міцності
Міцність порід, які бурили 10 14 16 17 18 19
Проходка доліт, м 63 77 27 1890 139 703
Частка проходки, % 2,2 2,7 0,9 65,2 4,8 24,2
Таблиця 3. Зведені дані проходки доліт 250,8 ОК-ПГВ-Д150М у породах різної міцності
Міцність порід, які бурили 19 19–18 19–16 17–16
Проходка доліт, м 273 398 385 1873
Проходка на одне долото, м 121,5 132,7 192,5 208,1
Під час буріння порід категорії міцності 18–19 од. за шкалою Протодьяконова спосте-
рігали скол, злами і, як наслідок, руйнування зубців середніх рядів з подальшим інтенсивним
зношенням тіла шарошок та обриванням вершин. На периферії шарошок зафіксовані зно-
шення та часткові сколювання твердосплавних зубців. Необхідно зауважити, що зношення
тіл шарошок за умови працездатності твердосплавного вставного оснащення мінімальне на
ділянці вершини та цілком працездатне на периферії.
Отримані значення показників відпрацювання доліт (див. табл. 1, 3) значно нижчі від
раніше встановлених значень. Для доліт 250,8 ОК-ПГВ-Д150М, які працюють в аналогічних
режимах при бурінні порід категорії міцності 17–19 од. за шкалою Протодьяконова, встанов-
Выпуск 13. ПОРОДОРАЗРУШАЮЩИЙ И МЕТАЛООБРАБАТЫВАЮЩИЙ ИНСТРУМЕНТ – ТЕХНИКА
И ТЕХНОЛОГИЯ ЕГО ИЗГОТОВЛЕНИЯ И ПРИМЕНЕНИЯ
76
лено найменше середнє значення проходки – близько 275 м. У дослідженні проходка на доло-
то становить 181,2 м, що приблизно в 1,52 раза нижче від встановленої. Таке значне зниження
проходки зумовлюється неоптимальною схемою відпрацювання та гірничо-геологічними умо-
вами. Так, в окремих випадках долота спочатку відпрацьовували на породах вищої міцності, а
згодом нижчої. Це призводило до передчасного руйнування твердосплавного вставного осна-
щення, зношення тіла шарошки і обривання вершин шарошок. Отже, бурові долота доцільно
спочатку припрацьовувати на породах нижчої міцності, а потім на породах вищої міцності.
Також для забезпечення вищої стійкості до руйнування твердосплавного вставного породо-
руйнівного оснащення шарошок на середніх рядах необхідно використовувати твердосплавні
зубці з покращеного сплаву та вищої тріщино– та зносостійкості.
Необхідно зауважити, що значне зниження працездатності досліджуваних доліт зумо-
влюється низькою стійкістю до руйнування спинок лап, що призводить до швидкої втрати
долотами початкового діаметра. Доволі часто долота виходять з ладу через руйнування спи-
нок лап при цілком працездатній опорі та породоруйнівного оснащення шарошок. Іноді руй-
нування нижньої частини спинки та козирка лапи спричинює оголення роликів периферійно-
го підшипника, заклинювання опори, випадання роликів на вибій, що призводить до аварій-
них ситуацій при бурінні. До заходів попередження таких аварійних ситуацій належать за-
стосування циклічно-диференційної схеми та ремонт доліт. Для цього спинки лап наплавля-
ють релітом для відновлення захисту від зношення козирка спинки.
Проаналізувавши втрату працездатності опорами доліт, що працювали в різних гірни-
чо-геологічних умовах (див. табл. 2, 3), виявили таке. Для всіх доліт характерне руйнування
елементів опори. Однак у семи доліт, які відпрацьовували в породах міцністю 17 од. за шка-
лою Протодьяконова, опори мали значне зношення, через що долота й втрачали працездат-
ність. Для опор цих доліт характерне зношення як осьових підшипників ковзання, так і під-
шипників кочення. Результати аналізу показали, що осьові підшипники ковзання виходять з
ладу через недостатнє охолодження та неоптимальні умови тертя контактуючих поверхонь.
Особливо це стосується підшипника „упорний торець шарошки – упорний торець бурта ла-
пи‖. Якщо наплавлений упорний торець лапи руйнується неістотно (рис. 1), то для цементо-
ваного упорного торця шарошки характерні значне зношення, відшарування цементованого
шару, термічні тріщини в тілі шарошки на малій роликовій біговій доріжці (рис. 2). Встанов-
лено [6], що працездатність пари тертя „упорний торець бурта лапи – упорний торець шаро-
шки‖ залежить не лише від якісних фізико-механічних показників наплавленого стеліту, а й
від стійкості до зношування та контактного руйнування інших конструктивних елементів
опори. Також на працездатність цієї пари тертя впливають конструктивне виконання наплав-
леного шару та елементів охолодження в парі „п’ята–підп’ятник‖.
Рис. 1. Загальний вигляд зношення на-
плавленого упорного торця бурта лапи
Рис. 2. Загальний вигляд руйнування цеме-
нтованого упорного торця шарошки (те-
мплет шарошки)
Необхідно зауважити, що в усіх випадках найзначніше руйнуються цапфи лапи в на-
вантаженій ділянці. Тут виникають типові значні контактні руйнування у вигляді пітінгів,
тріщин і ямок, утворених відколюванням фрагментів цементованого шару. У результаті під-
РАЗДЕЛ 1. ПОРОДОРАЗРУШАЮЩИЙ ИНСТРУМЕНТ ИЗ СВЕРХТВЕРДЫХ МАТЕРИАЛОВ
И ТЕХНОЛОГИЯ ЕГО ПРИМЕНЕНИЯ
77
вищується шорсткість бігової доріжки і вона значно втрачає циліндричність у навантаженій
зоні, що призводить до підвищення опору руху тіл кочення, розвертання і заклинювання ро-
ликів. Встановлено [7], що якість структури цементованого шару, а саме рівномірність роз-
поділу цементиту не вище трьох балів, що так само є оптимальним градієнтом твердості в
напрямі від поверхні до серцевини робочих поверхонь бігових доріжок, дає можливість на
достатньому рівні в заводських умовах прогнозувати експлуатаційні показники опор.
Отже, на основі аналізу працездатності тришарошкових бурових доліт з відкритою
опорою показано важливість використання доліт за оптимальної схеми відпрацювання та
конкретних гірничо-геологічних умов. При цьому обов’язково слід забезпечувати припрацю-
вання доліт шляхом початкового буріння порід міцністю 16–17 од. за шкалою Протодьяко-
нова, а також ремонт захисного оснащення спинки лапи з метою попередження руйнування
козирка, що призводить до оголення роликів периферійного ряду опори. Ефективність поро-
доруйнівного оснащення шарошок підвищиться в разі використання на середніх рядах твер-
досплавних зубців з покращеного сплаву, який має високу тріщино– та зносостійкість. До
того ж необхідно змінити конструкцію розміщення твердосплавного оснащення на вершинах
шарошок. Для підвищення працездатності опор необхідно вдосконалити конструкцію та ма-
теріали осьових підшипників ковзання. Контактну витривалість цапф лап у навантаженій
зоні можна підвищити встановленням оптимальних значень фізико-механічних, конструк-
торських параметрів бігових доріжок опор.
Література
1. Пяльченков В. А. Повышение работоспособности шарошечных долот путем рацио-
нального распределения нагрузок по элементам вооружения: дис. … канд. техн. наук:
05.04.07. – М., 1983. – 216 с.
2. Биланенко Н. А. Установление оптимальных кинетических характеристик шарошеч-
ных долот с целью повышения эффективности бурения скважин: дис. … канд. техн.
наук: 05.15.10. – Ташкент, 1984. – 218 с.
3. Современные шарошечные долота, проблемы их совершенствования и повышения
надежности / [А. В. Торгашов, В. А. Барвинок , И. К. Бикбулатов] и др.; Под ред. А. В.
Торгашова. – Самара: Самарск. науч. центр РАН, 2000. – 190 с.
4. Богомолов Р. М. Методы повышения эффективности разрушения горных пород при
бурении скважин шарошечными долотами: автореф. дис. … д-ра техн. наук: 25.00.15.
Технология бурения и освоения скважин. – М., 2001. – 60 с.
5. Блинков О. Г. Пути повышения эффективности работы буровых шарошечных долот:
Автореф. дис. … д-ра техн. наук: 25.00.15. Технология бурения и освоения скважин. –
М., 2007. – 50 с.
6. Підвищення працездатності пари тертя „опорний торець бурта лапи – опорний торець
шарошки‖ в тришарошкових бурових долотах для високообертового буріння / Є. І.
Крижанівський, Р. С. Яким, Л. Є. Шмандровський, Ю. Д. Петрина // Розвідка та роз-
робка нафтових і газових родовищ. – 2008. – № 4 (29). – С. 90–97.
7. Аналіз працездатності опор Р–К–Р тришарошкових бурових доліт / Є. І. Крижанівсь-
кий, Р. С. Яким, Л. Є. Шмандровський, Ю. Д. Петрина // Розвідка та розробка нафто-
вих і газових родовищ. – 2008. – № 2 (27). – С. 25–34.
Надійшла 31.05.10
|