CC BY
24
лучения степеней подобия). Поскольку данный этап выполняется на заключительном уровне работы алгоритма распознавания, то без значительных вычислительных расходов могут быть использованы одновременно несколько способов получения степеней подобия, среди которых после испытательных экспериментов выбирается обладающий наибольшей для конкретных условий точностью.
Список литературы:
1. Campbell J.P. Speaker Recognition: A Tutorial // Proceedings of the IEEE. - 1997. - Vol. 85. - № 9. - P. 1437-1462.
2. ГОСТ Р ИСО/МЭК 19795-1-2007 - Автоматическая идентификация. Идентификация биометрическая. Эксплуатационные испытания и протоколы испытаний в биометрии. Ч. 1. Принципы и структура.
РАЗРАБОТКА МЕТОДИКИ КОНСТРУИРОВАНИЯ ГРУНТОРАЗРУШАЮЩЕЙ ЧАСТИ ИНСТРУМЕНТА
© Тимофеев Н.Г.*
Северо-Восточный федеральный университет им. М.К. Аммосова,
г. Якутск
Одной из важнейших задач обеспечения эффективного разрушения мёрзлых грунтов на забое скважины является разработка рациональной конструкции грунторазрушающей части режущего бурового инструмента, для бурения скважин различного назначения.
Бурение скважин большого диаметра выполняется в различных горногеологических условиях. В настоящее время для интенсификации процесса бурения проводятся специальные исследования, направленные на изыскания наиболее рациональных режимов бурения скважин большого диаметра в различных горно-геологических условиях. Положительное решение этой задачи связано с разработкой схемы расстановки режущих элементов на траверсах корпуса бура. При этом должны быть определены рациональная ориентация режущих кромок резцов относительно оси вращения бура, взаимное расположение отдельных режущих кромок и продольных осей резцов в пространстве забоя скважины, что позволит уменьшить действующие нагрузки при разрушении одинаковых объёмов мёрзлых грунтов и обеспечить снижение энергоёмкости процесса бурения, а также способствует эффективной очистке забоя скважины от буровой мелочи [1].
* Заведующий лабораторией кафедры Технологии и техники разведки месторождений полезных ископаемых, аспирант.
Изменение схемы расстановки режущих элементов при конструировании грунторазрушающей части инструмента возможно только при использовании сменных резцов.
Исходные технические требования к конструкции бурового инструмента позволили сформулировать следующие основные положения методики конструирования грунторазрушающей части режущего бурового инструмента:
1. Необходимо выбирать наиболее рациональную форму забоя скважины обеспечивающую эффективное разрушение мёрзлого грунта лезвиями режущих элементов бура. При этом следует учитывать, что наиболее производительным и наименее энергоёмким процессом разрушения мёрзлого грунта на забое скважины является полублокированное резание с отрывом части его в сторону боковой обнажённой поверхности. В этом случае наиболее рациональной является ступенчатая форма забоя скважины.
2. В центральной части забоя скважины мёрзлый грунт выбуривается забурником или перкой по схеме блокированного резания. Режущие кромки забурника располагаются под прямым углом и с некоторым опережением относительно режущей кромки первого центрального резца. Тем самым создаются благоприятные условия для разрушения мёрзлого грунта первым резцом благодаря образованию дополнительной обнажённой поверхности со стороны оси бура. Забурник, как правило, выполняется двухперьем по типу РХ «рыбий хвост», который обеспечивает лучшее начальное забурива-ние и центрирование бура по оси скважины, а также позволяет значительно снизить усилие внедрения его в грунт.
3. Следует задаваться наивыгоднейшим расположением режущей кромки первого резца в плоскости вращения бура применительно к выбранной форме забоя скважины. При этом необходимо учитывать, что продуктивность разрушения мёрзлого грунта в значительной мере определяется положением лезвия резца при резании относительно траектории его движения и боковой обнажённой поверхности. Также необходимо обеспечить вписывае-мость державки резца в прорезаемую канавку. Всё сказанное может быть обеспечено благодаря радиальному расположению режущей кромки первого резца в плоскости вращения бура с отклонением от оси ОУ на угол X = 52-55°, в результате чего также исключается и косое резание. От выбранного рационального расположения режущей кромки первого резца необходимо переходить к конструированию грунторазрушающей части всего бура, при этом необходимо обеспечить наибольшую эффективности разрушения мёрзлого грунта на забое скважины всеми резцами, установленными на буре [2].
4. Расстановка резцов в горизонтальной плоскости определяет схему обработки забоя, их вписываемость и интенсивность износа боковых граней державок. В плоскости вращения ХОУ режущие кромки всех резцов в зависимости от их радиуса вращения устанавливаются под различными углами к оси ОУ. Точки пересечения проекций осей резцов на плоскость
вращения расположены на внешней правой ветви архимедовой спирали, описываемой полярным уравнением:
где а - шаг спирали;
а
к =___ - параметр архимедовой спирали.
2п
Режущие кромки всех резцов кроме периферийных расположены в плоскости вращения и направлены преимущественно по радиальным линиям для исключения косого резания и обеспечения вписываемости державок резцов в прорезаемые канавки на забое скважины. Также рационально применение радиального расположения режущих кромок резцов с отставанием на определённый угол в плоскости вращения с целью использования призабойного пространства между резцами для прохода и последующего подъема буровой мелочи на первый виток шнека. Режущие кромки периферийных резцов расположены на одном уровне от плоскости вращения и довёрнуты на угол равный 5° от радиального направления во внешнюю сторону от центра бура для снижения интенсивности износа боковых граней державок.
6. Расстановка резцов по вертикали влияет на форму образуемого забоя и эффективность разрушения мёрзлого грунта. Во фронтальной плоскости ХО2 режущие кромки резцов располагаются с превышением каждого последующего резца над предыдущим на высоту, равную средней подаче бура на оборот или средней толщине снимаемой стружки. Это позволя-
ет обеспечить угол конусности бура — = аг^ , рациональное значе-
ние которого находится в пределах 150°. При этом первый резец должен перекрывать транспортирующую лопасть забурника на длину твердосплавной пластины. При таком расположении резцов забой скважины приобретает ступенчатую форму с разрывом сплошности линии резания. При этом со стороны оси бура у каждого резца создаётся дополнительная боковая поверхность обнажения и проблемы вписываемости державок резцов не возникает. В этом случае ширина отдельных резов может приниматься несколько большей размеров режущей кромки резца за счёт эффекта развала борозды при снятии стружки мёрзлого грунта. Это благоприятно сказывается на эффективности разрушения мёрзлого грунта на забое скважины, обеспечивая снижение энергоёмкости процесса бурения.
7. Спиральное расположение центров режущих кромок резцов в горизонтальной плоскости вращения и ступенчатое их расположение по вертикали образуют в пространстве забоя скважины универсальную спиральноступенчатую схему расстановки резцов на траверсах корпусов буров различ-
р = — или р = кф а 2ж
ных диаметров и серий. Благодаря такой схеме расстановки резцов обеспечивается рациональная конструкция грунторазрушающей части режущего бурового инструмента, которая имеет минимальную суммарную линию резания для достижения максимальных контактных нагрузок на забой скважины, обеспечивает надёжное центрирование бура по оси скважины и способствует эффективной очистке забоя скважины от буровой мелочи.
8. В процессе бурения режущие кромки резцов совершают винтовые движения в пространстве забоя вокруг оси скважины со скоростями подачи Уп и резания Ур. В результате обоих движений линия резания в любой точке режущей кромки будет определятся касательной Ш-Ш (рис. 2 а), которая составляет с плоскостью Х()) угол в наклона траектории резания.
Рис. 2. Изменение переднего рабочего угла /ЗР на резцах: а - от величины подачи h бура оборот; б - от радиуса R вращения
На (рис. 2 а, б) наглядно видно изменения угла в по режущей кромке бура в зависимости от толщины h срезаемой стружки и радиуса R вращения резца. При этом с увеличением h (рис. 2 а) угол в увеличивается, а с увеличением R (рис. 2 б) угол в уменьшается от центра бура к его периферии. В результате этого действительные рабочие углы резания оказываются переменными и становятся отличными от геометрических углов установки. Поэтому для обеспечения постоянства рациональных рабочих передних углов резания вР = const и предотвращения касания задними гранями резцов о забой скважины в процессе её бурения необходимо резцы по диаметру бура устанавливать с переменными углами в плоскости XOZ.
Проведенный анализ основ теории процессов бурения шпуров и скважин различного назначения, лучших отечественных и зарубежных конст-
рукций буров, а также мирового опыта создания твердосплавного бурового инструмента позволил разработать исходные технические требования к конструкции режущего бурового инструмента.
В соответствии с разработанными требованиями проведено научное обоснование основных конструктивных параметров и разработана методика конструирования грунторазрушающей части режущего бурового инструмента для проходки скважин большого диаметра в различных мёрзлых грунтах.
Список литературы:
1. Брылин В.И. Бурение скважин специального назначения: учеб. пособие. - Томск: Изд-во ТПУ, 2006.
2. Бугаев В.Г. Исследование процесса, разработка конструкции режущего инструмента и обоснование режимов вращательного бурения скважин: дисс. ... к.т.н. - Красноярск, 2004.
ПРИМЕНЕНИЕ ФОРМУЛЫ ХАРТЛИ ДЛЯ ОПРЕДЕЛЕНИЯ УРОВНЯ НАДЕЖНОСТИ СИСТЕМЫ ПАРАЛЛЕЛЬНО-ПОСЛЕДОВАТЕЛЬНОЙ
СТРУКТУРЫ
© Ускова Е.А.*
Институт информатики и телематики Хакасского государственного университета им. Н.Ф. Каганова, г. Абакан
На основе формулы Хартли представлена упрощенная математическая модель определения надежности технической системы. Представлен анализ полученных результатов для системы с последовательной и параллельной структурой.
Вопросу надежности в технических системах всегда уделялось важное внимание в связи с быстрым развитием информационных, компьютерных систем и сетевых технологий и массовым их внедрением в частные и государственные организации и предприятия. Надежное функционирование системы в первую очередь основывается на адекватном моделировании процессов функционировании системы. При рассмотрении структуры технической системы за основной критерий надежности принимается оценка отклонения ее параметров от нормы.
Существует множество методов определения параметров надежности, таких как частота отказа, вероятность безотказной работы, средняя наработ-
* Программист деканата, аспирант.
