Исследование формы шпура и разработка конструкции буровой коронки со стабилизирующим элементом Текст научной статьи по специальности «Механика и машиностроение»

----------------------------------------- © В.Г. Божко, В.В. Божко,

2005

УДК 622.23.051

В.Г. Божко, В.В. Божко

ИССЛЕДОВАНИЕ ФОРМЫ ШПУРА И РАЗРАБОТКА КОНСТРУКЦИИ БУРОВОЙ КОРОНКИ СО СТАБИЛИЗИРУЮЩИМ ЭЛЕМЕНТОМ

Семинар № 16

Энерговооруженность горных предприятий, буровых установок и станков и их производительность, а также темпы ведения буровых работ невозможны без разработки и создания высокоэффективных горных инструментов т.к. они определяют процесс взаимодействия буровой машины с забоем.

Поэтому необходимо разрабатывать буровой инструмент необходимых конструкций с высокой стойкостью и скоростью бурения, с эффективной передачей ударного импульса на забой шпура или скважины.

Статистика стойкости различных типов отечественного и зарубежного бурового инструмента показывает, что отечественный инструмент по стойкости в 2-3 раза ниже зарубежного. Поэтому с целью повышения стойкости и скорости бурения отечественного бурового инструмента необходим глубокий анализ, как геометрических параметров, применяемого материала, изучения рабочего процесса взаимодействия инструмента с забоем, так и улучшения технологии их изготовления.

Для бурения горных пород

Рис. 1. Схема сечения шпура: й -

диаметр круглого сечения; й1 - диаметр сечения шпура при бурении долотчатой коронкой; й2 - диаметр сечения шпура при бурении долотчатой коронкой со стабилизирующими элементами

крепостью f = 12^20 перфораторами применяется различный по типам буровой инструмент, который отличается друг от друга как геометрическими параметрами так и массой. Основной буровой инструмент, который применяется для бурения крепких пород перфораторами - это долотчатые, крестовые, трехперые и штыревые коронки. Наибольшее применение в горной промышленности получили долотчатые коронки, применение которых от общего производства составляет порядка 50-60 %, крестовых до 20 %, трехперых до 20 % и штыревых до 10 %. При этом самый ходовой диаметр, из всех этих типов коронок, это диаметр 40,41,42 и 43 мм. Конечно, хотя долотчатые коронки и применяются максимально в горной промышленности, но их по необходимости заменяют на крестовые для того чтобы получить более круглый по сечению шпур. Образование шпура не круглой формы (рис.

б

а

1, а) происходит из-за износа верхней части (головки) корпуса долотчатой коронки и из-за неустойчивого положения корпуса в полости шпура. Кроме того это ведет к увеличению энергоемкости бурения.

На (рис. 1, а) сечение шпура диаметром йь которое получается при бу-рении долотчатой коронкой, а на (рис. 1, б) сечение шпура круглого сечения диаметром й, которое требуется и должно быть по технологии.

Если проанализировать полученную форму сечения шпура при бурении долотчатой коронкой то мы имеем соотноше-

Рис. 2. График зависимости диаметров шпура от угла поворота долотчатой коронки: 1 - изменение диаметра шпура круглого сечения; 2 - изменение диаметра шпура при бурении долотчатой коронкой; 3 - изменение диаметра шпура при бурении долотчатой коронкой со стабилизирующими элементами

ние двух получаемых диаметров к! = йх/й = 43,65/40 которое составляет 1,09125.

Для того чтобы оценить, как изменяется диаметр сечения шпура при повороте буровой долотчатой коронки, разделим половину окружности шпура на 18 частей с углом а = 10о (рис. 1) и построим график изменения получаемых диаметров от угла поворота буровой коронки (рис. 2)

Из графика (рис. 2) видно, что при получении сечения шпура круглой формы диаметр шпура равный й = 40 мм - (линия 1) при повороте буровой коронки от 0 до 180о не изменяется. При бурении долотчатой коронкой сечение шпура имеет не круглую форму и получаемый диаметр - (линия 2) при повороте буровой коронки от 0 до 180о изменяется от 40 до 43,65 мм и имеет при различных углах поворота неодинаковое значение.

Для того чтобы получить шпур круглой формы на кафедре «Горные машины и оборудование» была разработана конструкция буровой коронки со встроенными на периферийной части головки корпуса стабилизирующими элементами в виде двух вращающихся твердосплавных шариков (рис. 3), установленных в головке корпуса под углом 90о к оси твердосплавной пластины.

В результате установки на периферий-

Рис. 3. Буровая долотчатая коронка со стабилизирующими элементами: 1 - корпус; 2 - головка; 3- твердосплавная пластина формы Г1104; 4 -твердосплавные шарики; 5 - промывочные отверстия; й -диаметр коронки; Н - высота коронки

ной части головки корпуса двух твердосплавных вращающихся шариков 4, играющих роль стабилизаторов положения коронки в центре шпура при бурении, соотношение размеров к2 = =й1/й уменьшилось и составило 1,0125 приближаясь к единице (рис. 2 - линия 3), это говорит о

том, что сечение шпура приобретает круглую форму.

Полученная конструкция долотчатой буровой коронки может быть рекомендована заводам-изготовителям бурового инструмента.

-------------- СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

1. Михайлов В.Г., Крапивин М.Г. Горные инструменты. - М.: Недра, 1970.

2. КантовичЛ.И., ГетопановВ.Н. Горные машины. - М.: Недра, 1989.

— Коротко об авторах -------------------------------------------------------------------

Божко В.Г. - доцент,

Божко В.В. - студент,

кафедра «Горные машины и оборудование», Московский государственный горный университет.

----------------------------------------------- © М.Г. Рахутин, 2005

УДК 622.232.83 - 043.2 М.Г. Рахутин

ПРИНЦИПЫ УПРАВЛЕНИЯ ЗАПАСОМ ЭЛЕМЕНТОВ ГИДРОСИСТЕМ ЗАБОЙНОГО ОБОРУДОВАНИЯ

Семинар № 16

сновная задача, решаемая при управлении запасом любых элементов, является минимизация суммы ущерба от недостатка запасных частей и затрат на их приобретение и хранение (1,2) .

Однако в существующих методах расчета запчастей и управления запасом не

учитывается специфика эксплуатации гидросистем горных машин.

При разработке моделей управления запасом элементов гидросистем забойного оборудования предлагается использовать следующие основные принципы.

На наш взгляд специфика заключается в том, что у многих элементов параметры