Шарошечное долото

СОЮЗ СОВЕТСНИХСОЦИАЛИСТИЧЕСКИХРЕСПУБЛИН (19) Ъюф ИЕ 21 В 10 Гс ИЯ ВИДЕ ЪСТВУ ВТО АРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР ЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТ ПИСАНИЕ ИЗОБРА РСКОМУ С ТЕЛ(71) Грузинский ордена Ленина иордена Трудового Красного Знамениполитехнический институтим.В.И.Ленина(56) 1. Авторское свидетельство ССВ 456885, кл. Е 21 В 10/16, 1971.2. Авторское свидетельство СССВ 258197, кл. Е 21 В 10/26, 1962(прототип). 54)(57) ШАРОШЕЧНОЕ ДОЛОТО, включакщее конический корпус с пазами по всей его высоте, дисковые шарошкн с резцами установленные в пазах корпуса подвижно на осях, о т л ич а ю щ е е с я тем, что, с целью повышения надежности работы долота, каждая шарошка выполнена со сквозными пазами под углом 8 - 12 к ееооси вращения, причем ось каждой шарошки закреплена в корпусе с двух сторон, при этом передняя поверхность каждого резца выполнена под углом 40 - 600 к плоскости, перпен.дикулярной плоскости резания, а задняя поверхность каждого резца выполнена под углом 15 - 25 к плоскости резания и угол между передней и задней поверхностями резца составляет 115-135Закрепление оси шарошкй с двух ег сторон вкорпусе долота значительно повышает надежность фиксации шароэИзобретение относится к горнойпромышленности и может быть применено при бурени,1 сКважин.Известно шарошечное долото, включающее корпус и шарошки с вооружением 1 . 5Наиболее близким к изобретениюявляется шарошечное долото, включающее конический корпус с пазами повсей его высоте, дисковые шарошкис резцами, установленные в пазах 10корпуса подвижно на осях 23 .Недостатками известного долотаявляются сравнительно малые срокислужбы долота и сравнительно низкаяпроизводительность буровых работЦелью изобретения являетсяповышение надежности работы долота.Поставленная цель достигаетсятем, что в шарошечном долоте,включающем конический корпус спазами по всей его высоте, дисковыешарошки с резцами, установленныев пазах корпуса подвижно на осях,каждая шарошка выполнена со сквозными пазами под углом 8. - 12 кее .оси вращения, причем ось каждойшарошки закреплена в корпусе с двухсторон, при этом передняя поверхность каждого резца выполнена подуглом 40 - 60 к плоскости, +ерпенОдикулярной плоскости резания, а 30задняя поверхность каждого резцавыполнена под углом 15 - 25 кплосэсти резания и угол междупередней и задней поверхностямисоставляет 115-135 35На фиг. 1 представлен общий виддолота, разрез, на фиг. 2 - то же,вид в плане, на фиг. 3 - разрез пооси шарошки;, на фиг. 4 - шарошка,вид сбоку. 40Шарошечное долото включает всебя корпус 1 в виде усеченного корпуса, имеющего центральный сквознойканал 2 для подачи охлаждающей жидкости и посадочную поверхность 3 для 45соединения с буровой штангой. Нанаружной поверхности корпуса 1 образованы пазы 4, в которых размещенышарошки 5, каждая из которых снабже. -на подшипником 6 качения, посаженно.го на ось 7, размещенную в канале 8,образованном в теле корпуса 1перпендикулярно к его центральной,оси. Каждый канал 8 образован впротивоположных стенках 9 и 10 паза4 и выполнен с выступом 11, в которой уперт конец оси 7, другой конецкоторой зафиксирован упорной шайбой 13. Это позволяет быстро дамонтировать шарошки 5, Шарошки 5 размещены на корпусе 1 рядами, начиная 60с его торца 13, имекзцего меньшийдиаметр, При эом шарошки 5 размецены в плане под,Углом 120 ф один кдругому, а шарошки каждого последующего ряда установлены в плане со 65 смещением относительно предыдущегоряда на 60 , Каждая шарошка 5 выполнена с резцами 14, установленнымиравномерно по ее периметру с наклоном сквозных пазов 15 между резцамиили с наклоном резцов под углом4 = 8 - 12 относительно оси 16вращения шарошки, Передний угол- -40 - 60 д, заданный угол 9= 15о5 , а угол заострения б = 1151350Долото работает следующим образом.После сообщения долоту вращенияот привода (не показан) его шарошки5, закрепленные на торцовой частикорпуса 1, начинают разрабатыватьгрунт, причем каждая шарошка 5 полуЧает двойное вращение эа счет вращения самого долота и эа счет того,что шарошка и режущей части имеетсквозные пазы, выполнеНные .под угломЫ = 8 - 12 к оси вращения шарошки.Грунт, попадая в эти пзы, заставляет вращаться шарошку. Это увеличивает скорость бурения. При разработке грунта каждая шарошка 5,поварачиваясь относительно своейоси 7, одновременно и охлаждается,поскольку не контактируемая с грунтом сторона подвергается обработкеохлаждающей жидкостью, подаваемой поканалу 2, тем самым увеличиваетсясрок службы шарошек 5. Кроме того,выполнение пазов под углом К = 812 к оси вращения шарошки способоствует увеличению долговечностиработы шарошечного долота.Указанные данные получены опытным путем и их результаты приведеныв табл. 1,При определении оптимальныхуглов наклона пазов к оси вращенияошарошки передний угол резца= - 50,а задний угол= 15 . Это минимальЮный угол, при котором задняя поверхность резца не касается поверхности забоя. Износ резцов шарошкиопределяется по снижению механической скорости проходки по отношениюк начальной скорости.Таким образом, иэ табл. 1 видно,что,оптимальными угламиявляютсяуглы 8 - 12 . При этих углах износошарошки при бурении на одинаковуюглубину минимальный,Расположение шарошек по всей длинекорпуса 1 со.смещением по высотеотносительно одна другой, т.е, вшахматном порядке, позволяет равномерней распределить нагрузку надолото, чтоповышает его долговечность и позволяет увеличить скорост;бурения скважин,-50 295 142 ки в корпусе по сравнению с ее консольным креплением. Это также увеличивает в целом срок службы долота, Передний угол резцов=- 4060 ф. При углах, отличающихся от указанных, срок службы шарошек резко уменьшается. При углах меньших -40 происходит интенсивное выкрашивание режущей кромки и облом вершины резца, при углах больших -60 происходит быстрое истирание резца, Оптимальный угол заточки переднего угла определяют при минимальном заднем угле резца= 15 (табл. 2) и оптимальном угле .наклона пазов к оси вращения шарашки Ж = 10 Данные, полученные опытным путем, показывают, что при минимальном заданном угле 15 в максимальный угол заострения может быть равен 135 , при переднем оптимальном угле - 60 и минимальный угол заЮострения может быть 115 при перед-.о нем угле у = -40 ф. Далее было определено какой может быть максимальный задний .угол, который бы не ,влиял на срок службы шарошки отрицательно с учетом того, что угол заострения при этом остается постоянным и равен минимально допустимому углуб = 115 (табл. 3). При данном условииможно получить достоверные данные. Таким образом, допустимым заднимуглом может быть угол= 15 - 25 .Угол заострения б = 115 - 135Результаты испытаний показывают,что оптимальный режим резания5 скального грунта осуществляетсяименно при соотношении указанныхуглов резания, причем долговечностьслужбы шарошек по сравнению с из-вестными ориентировочно увеличива 10 ется на 30, а скорость. буренияувеличивается на 40,Предлагаемая конструкция долотаисключает неравномерный нагревнаборных шарошек, поскольку их вра 5 щение осуществляется равномерно наоптимальной скорости вокруг оси иобеспечивает равномерный износ режущей кромки резцов за счет установкипоследних под углом 8 . - 12 ф к осишарошки, кроме того, обеспечиваетсяохлаждение режущей кромки, находящейся в корпусе, а установка режущих шарошек на подшипниках обеспечивает их быстрый монтаж,и демонтаж,что увеличивает додговечность долота, а также повышает производительность буровых работ. Установка подшипников на ось, укрепленную с двухсторон, равномерное распределениешарошек по корпусу долота и опти 30 мальные углы, под которыми заточенырезцы шарошек, также позволяют повысить долговечность долота.1081331 Задний уголрезанияград Диаметр долота,Уголнаклона пазов коси Ю,град. Осеваянагрузка надолото,т Глубинабурения, м Переднийуголград. Износрезцовшарошки,-30 10 40 Переднийугол,ффград,Осевая нагрузка на долото, т Износрезцов, % Уголнаклонапазов коси шарошкиюград Глубинабурения, м Заднийугол,.3,град. Уголзаост-.ренияо,град Диаметрдолота,мм шах шз и 15 10 10 15 10 30 30 10 35 10 50 10 шах ш 1 П 295 142 15 295 142 15 295142 15 295 142 15 295 142 15 295 142 15 295 142 ,15 295 142 15 295 142 15 295 142 15 295 142 115 295 142 115 295 142 115 295 142 115 295 142 115 295 142 115 6 8 Таблица 2 Таблица 31081331 г.9 Составитель С, Денисоваа Техред А. Бабинец . Корректор А. Тяске Редакто в 564 илиал ППП:"Патентф, г. Ужгород, .Ул. Проектна каэ 1499/29 Тира Ф ВНИИПИ Госуд по делам и115035, Москва, ствебрете