Способ определения профиля торца матрицы алмазного породоразрушающего инструмента

0117010 СОЮЗ СОВЕТСКИХСОИЭЮЬеаРЕСПУБЛИН 4 Е 21 46 к:, . П ИЕ ИЗОБРЕТЕН АВТОРСКОМУ У ины разрушения от логарифма вели обратной относительной линейной ости, из которого определяют потель влияния линейной скоростиза на глубину разрушения образцатангенс угла наклона полученнойой к оси абсцисс и на основанииченных данных определяют искомыйиль торца матрицы инструментаданного класса горных пород поуле ка пр п для фор соя( -1 г Ч - угол между касательной профилю торца матрицы в рассматриваемой точке и плоскостью, перпендикул ной оси инструмента;И - значение нормальной наг ки в точке пересечения должений прямолинейных участков кривых графика с осью абсцисс;Н - максимальная нормальная з о нут- ужный атриваео оси инейна глу.зца,ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССРПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ(71) Всесоюзный нательский институт методики и техники разведки Всесоюзного промышпенного объединения "Союзгсотехника"(56) Авторское свидетельство СССР9 794.159, кл. Е 21 В 10/46, 1979.Исаев М.И., Онищин В.П . Бурениескважин со съемными перноприемниками. Л.: Недра, 1975, с. 128-130.(54)(57) СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ПРОФИЛЯТОРЦА МАТРИЦЫ АЛМАЗНОГО ПОРОДОРАЗРУШАЮЩЕГО ИНСТРУМЕНТА, включающийизмерение его геометрических параметров, о т л и ч а ю щ и й с ятем,что, с целью повышения достоверностиспособа иобеспечения оптимальногопрофиля торца матрицы для данногокласса горных пород, измеряют глубину разрушения образца данного классагорных пород единичным алмазом в зависимости от нормальной нагрузки наалмаз при различных значениях линейной скорости алмаза, строят графиккривых этих зависимостей и находятточку пересечения продолжения прямолинейных участков этих кривых с осьюабсцисс, в зависимости от расположения этой точки относительно оси ординат определяют местонахождение точкипрофиля торца, в которой касательнаяк профилю перпендикулярна оси инструмента, далее строят график линейнойзависимости логарифма относительной глучинВ 28. скоказучно-исследова- алм нагрузка на зерно алмазав инструменте;радиус инструмента, вренний при Н (О, нарр И 70,расстояние от рассммой точки профиля динструмента;показатель влияния лной скорости алмазабину разрушения обра(И-И)х +ИПВе с 1Изобретение относится к горной промьппленности, в частности к бурению скважин алмазным породораэрушающим инструментом, и предназначено для использования при проектировании и изготовлении этого инструмента, преимущественно однослойного.Цель изобретения - повышение достоверности способа и обеспечение оптимального профиля торца матрицы 1 О для данного класса горных пород.Предложенный способ включает иэ" мерение геометрических параметров алмазного породоразрушающего инструмента и глубины разрушения образца 15 горной породы единичным алмазом в зависимости от нормальной нагрузки линейной скорости; определение нормальной нагрузки И графическим пу 1тем по указанным зависимостям и мес тонахождения точки профиля торца матрицы, касательная к профилюв которой перпендикулярна оси инструмента; определение показателя влияния линейной скорости алмаза на глу бину разрушения образца графическим путем, а также определение оптимального профиля торца матрицы по форму- ле где У - угол между касательной кпрофилю торца матрицы врассматриваемой точке иплоскостью, перпендикулярной оси инструмента;И, - значение нормальной нагруз 1ки в точке пересечения продолжений прямолинейньиучастков кривых графика сосью абсцисс;И . - максимальная нормальная03нагрузка на зерно алмаза;К - радиус инструмента,внутренний при И( О,наружный при И 1)0;Ы - показатель влияния линейной скорости алмаза наглубину разрушения образца;г - расстояние от рассматриваемой точки профиля дооси инструмента.Предлагаемый способ осуществляется следующим образом. П р и м е р 1.Требуется определить оптимальный профиль торца матрицы алмазной буровой коронки диаметром 59 мм со стандартной п 1 ириной матрицы (внутренний радиус В. = 21 мм) для бурения по магнетитовым роговикам. В коронке планируется использовать природные алмазы крупностью 4060 шт/карат. Число торцовых алмазовв коронке для достаточного перекрытия забоя скважины зонами разрушениядолжно быть 175 шт. Коронка отрабатывается со следующим оборудованием:буровой станок ЗИФМ, бурильные трубы - ЛБТН. Исходя из того, чтомаксимально допустимая осевая нагрузка на коронку диаметром 59 мм при применении указанного оборудования составляет примерно 25 кН, принимаем максимальную нормальную нагрузку на один алмаз в коронке И, = 140 Н.Экспериментально определенные глубины разрушения образца магнетитового роговика единичным зерном названных алмазов при различных значениях нормальной нагрузки и линейной скорости приведены в табл. 1.По данным табл . 1 построен график зависимости глубины разрушения образца магнетитового роговика от нормальной нагрузки И при следующих фиксированных значениях линейной скорости; 1,20; 2,3 1 и 3,75 м/с (Фиг. 1), Продолжив прямолинейные участки кривьи на этом графике до пересечения с осью абсцисс, получаем значение параметра И = -37,5 Н. Так как параметр имеет отрицательное значение, то точка профиля торца матрицы, касательная к профилю в который перпендикулярна оси коронки, должна находиться на ее внутреннем крае,т.е. в формулу (1) при расчете подставляем значение внутреннего радиуса В. коронки. По данным табл. 1вычисляем значения логарифмов относительных глубин разрушения и величин,обратных относительным линейным скоростям. Результаты вычислений сводимв табл, 2, в соответствии с которойстроим график зависимости логарифмаотносительной глубины разрушения отлогарифма величины обратной относительной линейной скорости (фиг. 2),из которого определяем значение показателя влияния линейной скоростИалмаза на глубину разрушения образца как тангенс угла наклона полученУ;= оГ- ГГд 1= 2, 3, а, 1 30 Таблица 1 45 Глубина разрушения Ь, мкм,при линейной скорости Ч, м/с Нормальнаянагрузка И .,Н 2,31 5,00 23 10 44 10 17 65 ф 13 23 86 3 1170 ной прямой к оси абсцисс (в данном случае = 0,83) Далее на основании полученных данных по Формуле (1) вычисляем значения соя Ч для различных значений расстояния г рассматриваемой точки профиля до оси коронки, Зная созв зависимости от расстояния г рассматриваемой точки профиля до оси коронки, построить искомый профиль в прямоугольных декартовых 10 координатах можно, например, воспользовавшись следующей формулой: где у. - ордината рассматриваемойточки профиля; 25номера рассматриваемых точек профиля.Расчет представлен в табл. 3. Построенный по данным табл. 3 искомый профиль приведен на фиг. 3.П р и м е р 2. Требуется определить оптимальный профиль торца матрицы алмазной буровой коронки диаметром 59 мм со стандартной ширинрй матрицы для бурения по гнейсам. В коронке планируется использовать синтетические алмазные марки АРСкрупностью 1600/1250 мкм. Число торцовых алмазов в коронке для достаточного перекрытия забоя скважины 40 зонами разрушения должно быть 156 шт, Коронка отрабатывается с тем же оборудованием, что и в примере 1. Рас,суждая так же, как в примере 1, принимаем максимальную нормальную нагрузку на один алмаз в коронке И170 Н.Экспериментально определенные глубины разрушения образца гнейса единичным зерном названных алмазов при различных значениях нормальной нагрузки и линейной скорости приведены в табл. 4.По данным табл. 4 построен график зависимостей глубины разрушения образца гнейса от нормальной нагрузки при следующих фиксированных значениях линейной скорости: 0,96; 1,85 и 3,00 м/с (фиг. 4). Продолжив прямолинейные участки кривых на этом графике до пересечения с осью абсциссФ получаем значение параметра Я72 Н. Так как параметр Я имеет положительное значение, то точка профиля торца матрицы, касательная к профилю в которой перпендикулярна оси коронки, должна находиться на ее наружном крае, т.е. в формулу (1) при расчете подставляем значение наружного радиуса К коронки.Далее заполняем табл, 5 зависимости логарифма относительной глубины разрушения от логарифма величины обратной относительной линейной скорости при различных значениях нормальной нагрузки и по данным табл. 5 строим график этой зависимости (фиг,5),иэ которого определяем значение показателя . влияния линейной скорости алмаза на глубину разрушения образца горной породы (в данном примере о(" 0,90), Далее на основании полученных данных по формулам (1) и (2), аналогично примеру 1, определяем параметры искомого профиля (табл. 6). Построенный по данным табл. 6 оптимальный профиль алмазной коронки для бурения гнейсов представлен на фиг. 6.Нормальнаянагрузка НГН 1,20 5,00 10 19 13 107 33 22 128 149 13 25 42Таблица 2 Логарифмы относительной глубины разрушения при логарифмахвеличины обратной относительной линейной скорости Нормальнаянагрузка Я,Н-0,22 149 Таблица 3 Значения параметров оптимального профиля при расстоянии г рассматриваемой точки профиля до оси коронки, мм Параметрыпрофиля,гг 21 25 0 0,8429 сов М 0,72930,6432 0,5757 32,55 43, 17 49,97 54,85 01170109 Продолжение табл,3 Значения параметров оптимального профиля прн рас стоянии г рассматриваемой точки профиля до оси коронки, мм Параметрыпрофиля 27 28 29 29,5 26 0,3933 0,4767 0,4393 СовМ, град,О, 5214-О, 29 Логарифмы относительной глубины разрушения при логарифмахвеличины обратной относительной линейной скорости Нормальнаянагрузка И,Н Оь 50 -Оф 62 -0,77 65 86 107 1281170109 Продолжение табл.5 Логарифмы относительной глубины разрушения при логарифмахвеличины обратной относительной линейной скорости-0,67и ц а 6 191 О Табл Значения параметров оптимального профиля при расстоянииг рассматриваемой точки профиля до оси коронки, мм 29 28 ) 2726 29,5 0,8724 019056 О, 9412 019796 29 ю 26 19,74 25,10 11, 58 О О, 4684 О, 5602 О, 3589 О, 2049 О. 1,26 0,75 0,05 0,33 Продолжение табл,6 профиля при расстоянии параметров относительного триваемой точки профиля до оси коронки, мм 24 23 0,785 36 Оэ 8415нко 82/29 Тирам 540 ВНИИПИ Государственного комитета С по делам изобретений и открытий 113035, Москва, Ж, Раушская наб., Заказ ПодпиР д.4 иал ППП "Патент", г,уагород, ул.Проектная,4 гд- Од гзмгзлгфиг.б