Породоразрушающая вставка

:Ь ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТ ОПИСАНИ К АВТОРСКОМУ С(56) Авторское свидетельство СССР848565, кл, Е 21 В 10/58, 195.Патент США4150728, кл. 175 в 3,опублик. 1981,(54) ПОРОДОРАЗРУШАЮЩАЯ ВСТАВКА (57) Изобретение относится к буровой технике. Цель изобретения - увеличение надежности вставки с повышенным вылетом при бурении долотами различного диаметра. Вставка содержит цилиндрическое основа,801353885 А 1 ние 2 с полостью 3 в виде полусферы с центром и рабочую породоразрушающую часть 1. Центр полусферы полости 3 расположен на пересечении продольной оси с нижней плоскостью основания 2. Радиус г полусферы определяется из условия гй 0,18 Р + 0,31 где Р - диаметр основания 1 вставки;1. - длина породоразрушающей части вставки. Шарошку оснащают вставкой и формируют трехшарошечное буровое долото, В процессе бурения породоразрушающая часть 1 вступает в силовое взаимодействие с горной породой. Благодаря расположению полусферической полости 3 вставки ниже зоны максимальных напряжений ее надежность при экономии дефицитных материалов не снижается по сравнению со вставкой без полости. При ударном нагружении надежность вставки повышается на 30%. 3 ил.5О15 50 Изобретение относится к буровой технике, а именно к устройству породоразрушающих вставок, изготовляемых из износостойких сплавов для оснащения бурового инструмента.Цель изобретения - увеличение надежности вставки с повышенным вылетом при бурении долотами различного диаметра,На фиг. 1 изображена породоразрушающая вставка с полостью; на фиг. 2 - то же, вид сбоку; на фиг. 3 - кривые распределения контактных напряжений на поверхности цилиндрической части вставки.Породоразрушающая вставка из износостойкого материала (фиг. 1) содержит рабочую породоразрушающую часть 1, сужающуюся к продольной оси вставки от внешней поверхности цилиндрического основания 2, в торцовой области которой расположена полость 3. Рабочая часть 1 выступает на длину 1. над поверхностью шарошки и предназначена для разрушения горных пород (фиг. 2) . Цилиндрическое основание 2 диаметром Р на длину Н запрессовано с натягом в тело шарошки и удерживает вставку от выпадения в процессе бурения. Полость 3 имеет полусферическую форму с центром О, расположенным на пересечении продольной оси вставки с нижней плоскостью цилиндрического основания.Величина радиуса полусферы г орределяется распределением контактных напряжений по длине цилиндрической части вставки, возникающих при запрессовании ее в шарошку и взаимодействии рабочей выступающей части с породой.Вставка запрессовывается в термообработанное стальное тело шарошки с натягом, выбираемым в зависимости от диаметра вставки, в диапазоне 0,06 - 0,14 мм, Цилиндрическая часть вставки под воздействием упругой деформации стенок отверстия испытывает сжимающие контактные напряжения, значения которых непостоянны по ее длине. При запрессовке вставки стенка отверстия у поверхности шарошки подвергается пластической деформации на длину Е, что уменьшает протяженность зоны контактных напряжений.При бурении рабочая выступающая часть вставки циклически испытывает нагрузку Р и при этом возникает изгибающий момент М, под действием которого в цилиндрической части появляются напряжения, по направлению совпадающие с контактными напряжениями упругой деформации. На фиг. 3 представлены результаты расчета относительных контактных напряжений по длине цилиндрической части вставки, выполненные с использованием методаконечных элементов. 20 25 30 35 40 45 55 Напряжения, создаваемые запрессовыванием вставки в тело шарошки (кривая 1), по длине цилиндрической части меняются несущественно - отмечается концентрация напряжений у ее краев. Они в несколько раз меньше относительных контактных напряжений, возникающих от силового взаимодействия с породой (кривая 2).Суммарные контактные напряжения (кривая 3) характеризуются максимумом при 0,15 - 0,202/Н и достигают минимальных значений при Х/Н более 0,5. В связи с этим для сохранения прочности породоразрушаю,цей вставки полость должна быть размещена в цилиндрической части на глубину, не превышающую 0,5 Н.Таким образом, радиус полусферы г определяется соотношением г 0,5 Н.При указанном соотношении полость, располагаясь ниже зоны максимальных напряжений, создаваемых запрессовкой цилиндрического основания в тело шарошки и нагрузками, воспринимающимися рабочей частью при контакте с породой, не уменьшает надежности и прочности вставки.Длина Н цилиндрического основания в свою очередь, определяется диаметром Р и длиной 1. рабочей части вставками,Математическая обработка данных, характеризующих геометрические параметры твердосплавных вставок, применяемых для оснащения шарошечных буровых долот различных типоразмеров, позволяет получить соотношение между Н, 1. и Р:Н = 0,36 Р + 0,6 1С учетом этого уравнения соотношение,определяющее величину радиуса полусферы,имеет видг(0,18 Р + 0,31,Работа породоразрушающей вставки с полостью в виде полусферы оптим ального радиуса состоит в следующем. Указанную вставку, например, диаметром 12,14 мм и длиной породоразрушающей части 7,1 мм изготавливают методами порошковой металлургии из износостойкого материала. В цилиндрической части длиной 8,5 мм размещают полусферическую полость с радиусом 4,25 мм, объем которой составляет 16,4% объема цилиндрической части вставки.Вставку с натягом, например, 0,10 мм запрессовывают на всю длину цилиндрической части в глухое отверстие стальной шарошки, термообработанную на твердость в зоне отверстия 38 - 42 НК С.Шарошку, оснащенную указанными породоразрушающими вставками, устанавливают с телами качения на лапе. Лапы с шарошками соединяют сваркой и формируют трехшарошечное буровое долото, котороетель В. НикулиВерес Эрдейи Редактор А. Козор Зака з 5323/28 ВНИИПИ Государ 1130 ПроизводственноорректорПодписное бретений д. 4/5 од, ул. П ССР по делам из Раушская наб., приятие, г. Ужго рытн ектна используют для строительства нефтяных и газовых скважин.В процессе бурения породоразрушающая вставка вступает в силовое взаимодействие с горной породой. В связи с тем, что полусферическая полость в породоразрушающей вставке расположена ниже зоны максимальных напряжений, ее надежность при экономии дефицитных материалов не снижается по сравнению со вставкой без полости. Стендовые испытания предлагаемой породоразрушающей вставки с полусферической полостью показали, что ее надежность при ударном нагружении по сравнению с известной повышается на 30%. Формула изобретенияПородораз 1,ушающая вставка, содержащая цилиндрическое основание с полостью и рабочую часть, отличающаяся тем, что,: целью увеличения надежности вставки с повышенным вылетом при бурении долотами различного диаметра, полость выполнена в виде полусферы с центром, расположенным на пересечении продольной оси с нижней плоскостью цилиндрического основания, и имеет радиус г, определяемый из условияг (О, 8 Р + 0,3 1где Р - диаметр цилиндрического о нсваниявставки;1 - длина породоразрушающей частивставки.