CC BY
144
© В.Г. Божко, 2003
YAK 622.023
В.Г. Божко
АНАЛИЗ КОНСТР"КТИВНЫХ ОСОБЕННОСТЕЙ ПЕРФОРАТОРНЫХ Б"РОВЫХ КОРОНОК
Буровой инструмент, армированный твердым сплавом, является важным звеном в процессе выполнения буровых работ.
При бурении переносными перфораторами крепких пород, применение существующих твердых сплавов увеличило стойкость бурового инструмента в десятки раз с одновременным увеличением скорости бурения. Заводы России, выпускающие буровой инструмент: Кузнецкий машиностроительный завод, г. Новокузнецк, Кемеровской области; Старооскольский механический завод, г. Старый Оскол, Белгородской области: Дарасунский завод горного машиностроения, п. Да-расун, Читинской области; Кыш-тымский машиностроительный завод, г. Кыштым, Челябинской области; «БИНУР», г. Москва; Кировоградский завод твердых сплавов, г. Кировоград, Свердловской области. Заводы СНГ, выпускающие буровой инструмент: Украина, г. Красный Луч, Краснолучский машзавод; Узбекистан, г.Самарканд, Самаркандский завод бурового инструмента.
В рудной промышленности России наибольшее применение получили долотчатые коронки, которых потребляется до 79,5%; крестовых до 17%; трехперых до 3,5%. Расход коронок по диаметрам составляет: 32-
36 мм - 1,9%; 40-46 мм - 89,3%; 52-
75 мм - 8,8%.
Буровые коронки диаметром до 43 мм применяются на перфораторах с энергией удара не более 63,0 Дж; диаметром от 43 до 65 мм с энергией удара не более 88,0 Дж; диаметром от 65 мм до 85 мм не более 147,0 Дж. Угол заострения твердосплавных пластин при заточке зависит от крепости буримых пород: при крепости Г = 8-10 - 70о, при Г = 11-12 - 100о, более { = 12 - 110о. Основные типы буровых коронок, (рис. 1.1 и 1.2) - это долотчатые, крестовые, трехперые, и штыревые с конусным или резьбовым соединением со штангой. Долотчатые, пластинчатые коронки КДП, (рис. 1. 1 .а), при-
меняются для бурения шпуров в крепких монолитных породах. Изготавливаются диаметрами от 32 до 52 мм с головкой цилиндрической формы с двумя промывочными каналами, боковыми скосами и плавным сужением к нижнему торцу юбки. Армируются призматическими твердосплавными пластинами формы Г11 и Г12 с углом заострения 110о. Угол конусного соединения со штангой 3о30.
Коронки крестовые пластинчатые ККП, (рис. 1.1. б), применяются для бурения шпуров в породах средней крепости, трещиноватых, любой абразивности. Изготавливаются диаметрами 40-60 мм. с головкой цилиндрической формы, четырьмя боковыми канавками и центральным промывочным каналом. Армируются четырьмя призматическими пластинами твердого сплава формы Г12 с углом заострения 110о. Угол конусного соединения со штангой 3о30.
Коронки трехперые штыревые КТШ, (рис. 1.1. в), применяются для бурения шпуров в крепких трещиноватых породах средней абразивности. Изготавливаются диаметрами 36-43 мм. с невысокой головкой цилиндрической формы, тремя боковыми и центральным промывочными каналами. Армируются тремя штырями формы Г14 с углом заострения 110о. Угол конусного соединения со штангой 3о30’.
Коронки крестовые кольцевого забоя ККВ, (рис. 1.1. г), применяются для бурения шпуров в трещиноватых крепких и средних породах любой абразивности. Изготавливаются диаметрами 36-42 мм с высокой головкой цилиндрической формы, четырьмя боковыми канавками, центральным промывочным каналом. Армируются четырьмя штырями формы Г14 с углом заострения 110о. Угол конусного соединения со штангой 3о30’.
Коронки долотчатые штыревые КДШ, (рис. 1.1.д), применяются для бурения шпуров в крепких и вязких монолитных породах. Коронки изготавливаются диаметрами 40 и 43 мм. с невысокой головкой и центральным промывочным каналом. Армируются двумя штырями формы Ш16-
22 или Г14 с углом заострения 110°. Угол конусного соединения со штангой 3°30'.
Коронки трехперые пластинчатые КТП, (рис. 1.2.а), применяются для бурения шпуров и скважин в крепких трещиноватых породах средней абразивности. Изготавливаются диаметрами 40-60 мм. с высокой головкой цилиндрической формы с тремя промывочными канавками, расположенными по периферии в которые выходят промывочные каналы. В центре головки имеется центральный промывочный канал. Армируются коронки тремя призматическими твердосплавными пластинами формы Г12 с углом заострения 110о. Соединение со штангой резьбовое или конусное с углом конусности 3о30'.
Коронки Х-образные пластинчатые КХП, (рис. 1.2. б), применяются для бурения шпуров и скважин в породах средней крепости, трещиноватых, любой абразивности. Изготавливаются диаметрами более 50 мм с высокой головкой цилиндрической формы, центральным промывочным каналом и двумя периферийными промывочными канавками. По периферии имеются две проточки, разделяющие головку на две части. Угол между пластинами коронки 110о и 70о. Армируются коронки пластинами формы Г12 с углом заострения 110о. Угол конусного соединения 3о30'.
Коронки одноразовые штыревые КОШ, (рис. 1.2. в), применяются для бурения шпуров и скважин в трещиноватых, крепких и средней крепости породах. Изготавливаются диаметрами 36-85 мм с невысокой головкой цилиндрической формы, с центральным промывочным каналом и тремя периферийными промывочными канавками. Армируются коронки твердосплавными штырями сферической формы Г14-самозата-чивающиеся. Соединение со штангой резьбовое или конусное с углом конусности 3о30'.
Коронки Х-образные штыревые КХШ, (рис. 1.2. г), применяются для бурения шпуров и скважин в крепких и средней крепости трещиноватых пород. Изготавливаются диаметрами более 50 мм с невысокой головкой цилиндрической формы, центральным промывочным каналом и двумя периферийными промывочными канавками. По периферии имеются две проточки, разделяющие головку на две части. Угол между штырями 110о и 70о. Армируются коронки четырьмя клиновидными
штырями формы Г14 - самозатачивающиеся с заострением 110о. Соединение со штангой резьбовое или конусное с углом конусности 3о30.
Крестовые коронки штыревые ККШ, (рис. 1.2. д), применяются для бурения шпуров в крепких трещиноватых породах средней абразивно-
сти. Коронки изготавливаются диаметрами 36-43 мм с головкой цилиндрической формы, четырьмя боковыми промывочными канавками и центральным промывочным каналом.
Армируются коронки четырьмя клиновидными штырями формы Г14 с углом заострения 110о. Угол конусного соединения со штангой 3о30. Коронки долотчатой формы целесообразно использовать для бурения шпуров в монолитных породах любой крепости. Для них характерна наибольшая величина удельной нагрузки на единицу длины лезвия. Они имеют наиболее высокую про-и зводительность и самое широкое распространение. Вследствие увеличения удельной нагрузки на единицу длины лезвия долотчатых штыревых коронок КДШ, скорость бурения их повышается на 25-30% по сравнению с коронками КДП со сплошным лезвием. Для бурения трещиноватых пород применение долотчатых коронок не рекомендуется, т.к. при попадании лезвия в трещину она заклинивает, что приводит к остановке перфоратора. Недостатком долотчатых коронок является то, что они дают шпур некруглой формы, в поперечном сечении он имеет вид треугольника с сильно скругленными углами и имеют значительный износ по диаметру. Для бурения шпуров диаметром более 50 мм долотчатые коронки, как правило не применяются из-за возможных перекосов и связанных с ними косых ударов, отрицательно влияющих на их долговечность. Как показывает эксплуатация до 50% коронок выходит из строя вследствие разрушения пластин твердого сплава. Крестовые коронки применяются для бурения в трещиноватых породах, при бурении они дают цилиндрическую форму шпура и не заклинивают, но по сравнению с долотчатыми они имеют меньшую скорость бурения, на их армирование расходуется больше твердого сплава и они более трудоемки в изготовлении, следовательно по стоимости они значительно дороже долотчатых. Однако благодаря большей износоустойчивости стойкость у них значительно выше, чем у долотчатых. Аналогичные недостатки и достоинства имеют Х-образные коронки.
Как показывает практика, перспективными являются трехперые коронки, которые во многих случаях могут заменить и долотчатые и крестовые. Достоинства у них такие же, как и у крестовых. Они применяются для бурения крепких, трещиноватых
Рис. 4. Буровые коронки фирмы «Ингерсол Ренд» (США): а -крестовая; X - образная; в - штыревая
Рис. 6. Буровые коронки фирмы «Комета» (Финляндия); а-крестовая Н32; б - Х-образная; в - штыревая
пород, имеют повышенную скорость бурения и прочность твердосплавного вооружения, имеют меньший расход твердого сплава следовательно дешевле. Уменьшенная по диаметру цилиндрическая поверхность корпуса и юбки способствует лучшему удалению продуктов бурения. Недостатком является более сложная технология их изготовления и заточка.
Штыревые, самозатачивающиеся, одноразовые коронки, армированные сферическими штырями, по мере износа не затачиваются , т.к. в процессе бурения поверхность головки истирается, обнажая твердый сплав. К недостаткам можно отнести то, что эти коронки нельзя использовать для бурения вязких и пород невысокой крепости. Цилиндрическая форма штырей, запресованных в закрытый паз, обеспечивает большую прочность по сравнению с призматическими пластинами запаянными в полузакрытом пазу. Это позволяет увеличить нагрузку на коронку в процессе бурения.
За рубежом выпускается большое разнообразие буровых коронок с широким диапазоном диаметров и
конструкций твердосплавной арми-ровки. Наряду с наиболее распространенными в России долотчатыми и крестовыми коронками за рубежом широко применяются X-образные и трехперые коронки. Буровые коронки выпускаются следующих диаметров: долотчатые 2660 мм, четырехперые 28-76 мм. Интервал диаметров составляет 2-4 мм. Наиболее распространенными диаметрами являются: для долотчатых коронок 32-44 мм, четырехперых 40-
76 мм. Коронки с крестовым расположением лезвий преобладают в интервале диаметров до 50 мм, коронки с Х-образным расположением лезвий - в интервале свыше 50 мм. Характерной особенностью зарубежных буровых коронок является использование многочисленных типов соединений со штангами. Для конусного соединения применяются углы конусности 2°23', 3о, 3°30', 4о и 6о. Применяются различные длины конусов буровых штанг. Каждый вид резьбового соединения предназначен для определенного интервала диаметров коронок. Соединение с упором в дно корпуса коронки ха-
рактерно для диаметров 50-76 мм, с упором в буртик штанги - для диаметров до 57 мм, с резьбовым хвостовиком - для диаметров от 35 до 45 мм. Наибольшее распространение находят резьбы круглого (веревочного) и обратно-упорного профилей. В последние годы большое распространение получают коронки специальных конструкций для конкретного применения: одноразового использования; самозатачивающиеся; для бурения глубоких прямых шпуров; с усиленной очисткой шпура. Для армирования буровых коронок используются твердосплавные пластины с широким диапазоном параметров. Применяются пластины толщиной 511 мм. Наиболее распространенной высотой пластин является 12-14 мм. Геометрические параметры пластин - угол заострения и радиус кривизны лезвия, которые также характеризуются различными параметрами: угол заострения 90о-120о, радиус кривизны 60-150 мм. Зарубежные фирмы, выпускающие инструмент, приведены ниже.
АНГЛИЯ - «Рип битс», «Виеман», «Холмен», «Шефилд холлоу дрил стил», «Виктор продактс», «Холл Пикклс», «Тор», «Педлой энд Ве-нейблс», «Бедфорд», «Адденхолм Ак-тиболаг».
США - «Кеннаметалл», «Васколой Ра-мет», «Тимкен», «Ингерсолл Ренд», «Джой», «Браннер энд Лой», «Вэрел», «Тор пауэр тул», «Гарднер Денвер», «Чикаго Пневматик», «Хьюз», «Дрес-сер-Секьюрити», «Рид», «Смит». ЯПОНИЯ - «Мицубиси», «Токива ин-дастриэл», «Тошиба Танголой», Суми-то электрик индастриэл», «Тойо Ко-гио», «Фурукава».
ФРГ - «Видиа», «Бош», «Крупп Видиа», «Демаг», «Хаузгер», «Зальцгиттер». КАНАДА - «Томпсон Продактс», «Вестерн рок битс».
ШВЕЦИЯ - «Сандвик Коромант», «Фа-герста Секорок», «Фагерста Брук». ФИНЛЯНДИЯ - «Комета», «Тамрок», «Коваметалл».
АВСТРИЯ - «Белер»,
НОРВЕГИЯ - «Ставанжер». ИРЛАНДИЯ - «Шеннон».
БЕЛЬГИЯ - «Гримард».
ЧЕХИЯ - «Польди».
ПОЛЬША - «Копек», «Конар».
Фирма «Сандвик Коромант» (Швеция) - коронки с резьбовым хвостовиком (рис. 1.3,а). Характерной особенностью коронок этого типа является соединение их с хвостовиком буровой штанги резьбой и соединительной муфтой. Такие коронки составляют 26,1% от общего количества, выпускаемых за рубежом. Коронки диаметрами 36, 38 и 42 мм имеют хвостовик с резьбой веревочного профиля диаметром 22 мм. Длина хвостовика 70-80 мм. Коронки диаметрами 42 и 45 мм выпускаются с резьбой веревочного профиля диаметром 25, 4 мм. Крестовые и Х-образные коронки диаметрами 45-76 мм выпускаются нескольких типов. Коронки изготавливаются с упорной резьбой. Корпуса отличаются количеством и расположением промывочных отверстий и величиной некоторых конструктивных элементов. Для большинства типов коронок предусмотрены одно центральное и четыре боковых или фронтальных промывочных отверстия (рис. 1.3, б,в,д). Крестовые коронки изготавливаются диаметрами 45-76 мм с обратной упорной резьбой; Х-образные коронки диаметрами 64, 70 и 76 мм изготавливаются с веревочной резьбой и резьбой типа С-17. Штыревые коронки (рис. 1.3, г,е) являются самозатачивающимися. Характерной особенностью коронок этого типа является армировка их штырями твердого сплава со сферической или клиновидной головкой. Корпус коронок изготавливается из специальной легированной стали, допускающей равномерный износ головки с целью обнажения твердосплавных штырей, что обеспечивает продолжительную работу коронки в забое без замены ее и заточки.
Фирма «Ингерсол Ренд» (США) выпускает крестовые коронки (рис. 1.4,а) диаметрами 32-76 мм. Корпус цилиндрической формы с головкой небольшой высоты. Межперьевые пазы трапецевидной формы выполнены на высоту головки под углом к корпусу. На головке расположены центральное и боковые промывочные отверстия. Коронки изготавливаются с резьбой фирмы «Ингерсол Ренд». Коронки с Х-образным расположением лезвий (рис. 1.4, б) выпускаются диаметрами 54 , 60 и 76 мм. Корпус конической формы. Межперьевые пазы трапецевидной формы продлены до нижнего торца корпуса коронки. На головке расположены одно центральное и два боковых промывочных отверстия. Коронки армируются четырьмя пластинами твердого сплава на полную длину пера. Резьба типов 60 и 70 фирмы «Ингерсол Ренд». Штыревые коронки (рис. 1.4, в) диаметром 51, 64, 70 и 76 мм выполняются с головкой небольшой высоты и цилиндрической юбкой. На головке коронки имеются два паза для удаления разрушенной породы, в которых расположены боковые промывочные отверстия. Для соединения коронок со штангами применяются различного типа упорные резьбы фирмы «Ин-герсол Ренд».
Фирма «Мицубиси» (Япония) выпускает коронки долотчатого типа Т281В (рис. 1.5.) диаметрами 42-48 мм. Высота корпуса 100 мм. Головка корпуса выполнена с прямыми боковыми скосами и дополнительными выточками на высоту скосов. Коронки применяются с круглыми буровыми штангами диаметром 32 мм и углом конусного соединения 3о. Крестовые коронки выпускаются нескольких типов, Т28ХД (рис. 1.5, б), 25ХД (рис. 1.5,г). Коронки этой серии изготавливаются диаметрами 42-48 мм и предназначены для бурения крепких пород. Высота корпуса 105 и 47 мм, диаметр юбки корпуса
37 и 35 мм. Коронки армируются четырьмя пластинами твердого сплава толщиной 8 мм и высотой 12 мм. Угол заострения лезвий 105о, угол конусного соединения 3о. Х-образные коронки 40ВД (рис. 1.5,в) выпускаются диаметрами 48-64 мм. На головке имеются одно централь-
ное и два боковых промывочных отверстия, коронки изготавливаются с обратной упорной резьбой. Корпус коронок выполнен с головкой небольшой высоты и короткой цилиндрической юбкой. Трехперые коронки типа 221В (рис. 1.5,д) выпускаются диаметрами 38, 40 и 42 мм с резьбовым соединением со штангой и упорным буртиком. Корпус коронок с головкой небольшой высоты и составляет 42 мм. Угол заострения лезвий 90о.
Фирма «Комета» (Финляндия) выпускает буровые коронки представленные на (рис.1.6.). Крестовые коронки (рис. 1.6,а) для переносных перфораторов выпускаются следующих серий: Р25, Р32, Р38, Р45 диаметрами 38, 41, 45, 51, 57, 64, 76 мм. Коронки имеют одно центральное и четыре боковых промывочных отверстия. Головка корпуса имеет четыре боковых промывочных канавки для удаления бурового шлама и армировано четырьмя пластинами твердого сплава. Коронки со штангами соединяются резьбой веревочного или пилообразного типа. Х-образные коронки (рис. 1.6,б) имеют одно центральное и два периферийных промывочных отверстия, две боковых канавки для удаления буровой мелочи и армировано четырьмя пластинами твердого сплава. Коронки со штангами соединяются резьбой веревочного типа. На (рис. 1.6,в) представлена штыревая самозатачивающаяся коронка, которая имеет два центральных промывочных отверстия, четыре периферийных промывочных канавки для удаления буровой мелочи. Коронка армирована твердосплавными штырями сферической формы, количество которых зависит от диаметра коронки, соединение со штангой резьбовое веревочного типа.
Большое разнообразие буровых коронок для перфораторов с различными геометрическими параметрами говорит о том, что процесс исследования и разработка новых конструкций инструмента в мире идет постоянно. Дальнейший анализ конструктивных и эксплуатационных особенностей перфораторных коронок будет представлен в последующих публикациях.
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
1. Иванов К.И., Латышев В.А., Андреев В.Д. Техника бурения при разработке месторождений полезных ископаемых. М, Недра, 1987.
КОРОТКО ОБ АВТОРАХ
Божко В.Г.
Московский государственный горный университет.
Файл:
Каталог:
Шаблон:
Заголовок:
Содержание:
Автор:
Ключевые слова: Заметки:
Дата создания:
Число сохранений: Дата сохранения: Сохранил:
Полное время правки: Дата печати:
При последней печати страниц: слов: знаков:
БОЖКО
G:\По работе в универе\2003г\Папки 2003\GIAB11~03 C:YUsersYТаняYAppDataYRoammgYMicшsoftYШаблоныYNormaLdotm
1
Виктор
21.08.2003 12:03:00 8
09.11.2008 17:37:00 Таня
28 мин.
09.11.2008 17:59:00 5
2 626 (прибл.)
14 969 (прибл.)
