RU2633847C2 - Зубок шарошечного долота - Google Patents
Зубок шарошечного долота Download PDFInfo
- Publication number
- RU2633847C2 RU2633847C2 RU2015111280A RU2015111280A RU2633847C2 RU 2633847 C2 RU2633847 C2 RU 2633847C2 RU 2015111280 A RU2015111280 A RU 2015111280A RU 2015111280 A RU2015111280 A RU 2015111280A RU 2633847 C2 RU2633847 C2 RU 2633847C2
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- shank
- conical
- spherical
- tooth
- pick
- Prior art date
Links
- 238000009412 basement excavation Methods 0.000 claims description 3
- 230000000694 effects Effects 0.000 abstract 1
- 238000005065 mining Methods 0.000 abstract 1
- 238000010008 shearing Methods 0.000 abstract 1
- 239000000126 substance Substances 0.000 abstract 1
- UONOETXJSWQNOL-UHFFFAOYSA-N tungsten carbide Chemical compound [W+]#[C-] UONOETXJSWQNOL-UHFFFAOYSA-N 0.000 abstract 1
- 244000223014 Syzygium aromaticum Species 0.000 description 10
- 235000016639 Syzygium aromaticum Nutrition 0.000 description 10
- 239000000463 material Substances 0.000 description 7
- 239000000956 alloy Substances 0.000 description 3
- 229910045601 alloy Inorganic materials 0.000 description 3
- 238000005553 drilling Methods 0.000 description 3
- 239000011435 rock Substances 0.000 description 2
- 208000008312 Tooth Loss Diseases 0.000 description 1
- 244000309464 bull Species 0.000 description 1
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 1
- 230000013011 mating Effects 0.000 description 1
- 238000005457 optimization Methods 0.000 description 1
- 239000007787 solid Substances 0.000 description 1
Images
Classifications
-
- E—FIXED CONSTRUCTIONS
- E21—EARTH OR ROCK DRILLING; MINING
- E21B—EARTH OR ROCK DRILLING; OBTAINING OIL, GAS, WATER, SOLUBLE OR MELTABLE MATERIALS OR A SLURRY OF MINERALS FROM WELLS
- E21B10/00—Drill bits
- E21B10/08—Roller bits
- E21B10/16—Roller bits characterised by tooth form or arrangement
-
- E—FIXED CONSTRUCTIONS
- E21—EARTH OR ROCK DRILLING; MINING
- E21B—EARTH OR ROCK DRILLING; OBTAINING OIL, GAS, WATER, SOLUBLE OR MELTABLE MATERIALS OR A SLURRY OF MINERALS FROM WELLS
- E21B10/00—Drill bits
- E21B10/46—Drill bits characterised by wear resisting parts, e.g. diamond inserts
- E21B10/50—Drill bits characterised by wear resisting parts, e.g. diamond inserts the bit being of roller type
- E21B10/52—Drill bits characterised by wear resisting parts, e.g. diamond inserts the bit being of roller type with chisel- or button-type inserts
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
- Geology (AREA)
- Mining & Mineral Resources (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- Environmental & Geological Engineering (AREA)
- Fluid Mechanics (AREA)
- General Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
- Geochemistry & Mineralogy (AREA)
- Earth Drilling (AREA)
Abstract
Изобретение относится к буровым шарошечным долотам, а именно к зубкам твердосплавного вооружения шарошек. Технический результат заключается в снижении концентрации контактных давлений на концах хвостовика, уменьшении смятия-среза поверхности гнезда при запрессовке зубка и увеличении коэффициента использования твердого сплава. Зубок шарошечного долота состоит из цилиндрического хвостовика с коническо-сферической выемкой со стороны плоского торца и сферической или коническо-сферической породоразрушающей выпуклой части с другого конца. Выемка имеет максимальный диаметр конической части на торце зубка d=(0,60-0,75)D, глубину выемки h=d(hц/D)0.5, угол конуса α=10°-14°, радиус вогнутой сферы r=(0,42-0,48)d, где D – наружный диаметр цилиндрического хвостовика зубка, hц – высота цилиндрической части хвостовика. 2 ил.
Description
Изобретение относится к буровым шарошечным долотам, в частности к зубкам твердосплавного вооружения шарошек. Зубок состоит из цилиндрического хвостовика с выемкой со стороны гнезда шарошки, неподвижно соединенного с телом шарошки, и выступающей породоразрушающей сферической или коническо-сферической части, соосной с хвостовиком.
Известны твердосплавные зубки для буровых шарошечных долот, содержащих цилиндрический хвостовик и сферическую или коническо-сферическую породоразрушающую часть [1, 2]. Недостатком такого зубка является то, что при запрессовке его в цилиндрическое гнездо тела шарошки происходит смятие - срезание посадочной поверхности гнезда, что на 10-15% уменьшает расчетный натяг в соединении и, следовательно, уменьшает усилие закрепления зубка.
Другим недостатком является возникновение концентрации контактного давления по концам цилиндрического хвостовика, достигающее величины 140-150% от их средней расчетной величины [4]. При бурении в условиях ударно-вибрационного поля эти напряжения могут достигать предела пластичности материала гнезд шарошки и приводить к потере зубков в забое или сколу твердого сплава зубка. Кроме этого коэффициент полезного использования твердого сплава составляет лишь 15-30% его полного объема.
Известны также зубки с выемкой в хвостовике со стороны плоского торца ([3] – прототип). Недостатком прототипа является отсутствие характеристики параметров выемки в зависимости от параметров хвостовика.
Технической задачей, на решение которой направлено данное изобретение, является определение оптимальных параметров выемки хвостовика, обеспечивающее снижение концентрации контактного давления на концах хвостовика за счет его податливости, уменьшение смятия - среза поверхности гнезда при запрессовке зубка и повышение коэффициента использования твердого сплава.
Поставленная задача решается тем, что коническо-сферическая выемка имеет наибольший диаметр d=(0,60-0,75)D, угол конуса α=10-14°, радиус вогнутого донышка выемки r=(0,42-0,48)d и общую глубину выемки h=d(hц/D)0,5. Конструкция зубка представлена на фиг. 1. Он состоит из цилиндрического хвостовика 1, выемки в хвостовике 2 и породоразрушающей сферической или коническо-сферической части 3.
Здесь Н - полная высота зубка; hц - высота цилиндрического хвостовика; D - наружный диаметр хвостовика; R - радиус сферы породоразрушающей части; h - общая высота пустотелой выемки; d - максимальный диаметр выемки на торце зубка; r - радиус сферы вогнутого донышка выемки; α - угол конуса выемки.
Для выявления пределов оптимальных значений параметров выемки выполнено исследование контактных давлений на посадочных поверхностях зубка и гнезда в диапозоне диаметров выемки d от 0 (сплошной зубок) до 0,9 D и глубины лунки h от 0 до 1,0 hц Параллельно определялся коэффициент использования при бурении материала зубка, который вычисляется как отношение объема породоразрушающей сферической части к полному объему материала зубка.
Исследование контактных давлений на поверхности сопряжения хвостовика с гнездом выполнено по формулам Ламе [5, 6] для толстостенных труб. В нашем случае зубок рассматривается как охватываемая деталь, а тело шарошки как охватывающая. Для составления расчетной схемы наружного диаметра охватывающей детали (шарошки) построена в масштабе развертка наружной поверхности тела шарошки со всем множеством гнезд, откуда установлено, что толщина стенки между соседними гнездами составляет в среднем 0,5D, следовательно, расчетный диаметр охватывающей детали составляет d0=D+2(0,5D)=2D.
Исследование выполнялось на зубках семейства Г 2613×12…Г 2613×19 по ТУ 48-4205 - 88 - 2009 [1] в шарошках долота 250,8 ОК - ПГВ и 244,5 ОК-ПГВ.
Если обозначить относительную тонкостенность охватываемой детали - зубка через α1=d/D и охватывающей детали α2=D/d0=D/2D=0,5, то формула Ламе [5] для расчета контактного давления в сопряжении запишется так
P=Δ/D⋅E2/[(C1-μ1)×E2/E1+(C2+μ2)]
Δ - расчетный диаметральный натяг в сопряжении зубка с гнездом;
d, D и d0 - диаметр выемки, наружный диаметр зубка и наружный диаметр охватывающей детали тела шарошки соответственно;
E1 и E2 - модуль упругости материала зубка и тела шарошки соответственно, E1=6⋅105 МПа, E2=2⋅105 МПа;
μ1 и μ2 - коэффициент Пуассона зубка и тела шарошки, μ1=μ2=0,3.
Результаты расчета контактных давлений на поверхности сопряжения зубка с гнездом при различных соотношениях d/D и предельном минимальном и максимальном расчетных натягах представлено на фиг. 2, где графики 1 и 2 - изменение контактного давления при минимальном расчетном натяге Δ=58 мкм и максимальном -108 мкм соответственно.
На этих графиках четко выделяются две зоны интенсивности изменения давления в зависимости от отношения d/D: при d/D<0,6 уменьшение несущественно и составляет около 2% на каждую одну десятую долю роста отношения d/D; при d/D>0,75 уменьшение резко возрастает и составляет до 20% на каждую одну десятую долю роста отношения d/D; При отношении d/D≥0,8 это уменьшение давления вследствие объемной податливости хвостовика зубка падает ниже 50% от расчетного и не может обеспечить прочность удержания зубка в гнезде при бурении. С учетом этого предельным наибольшим значением d/D следует принять его величину d/D<0,75. При этом снижение давления составит около 30% от уровня сплошного без выемки зубка и ликвидирует концентрацию напряжений на концах хвостовика, присущую сплошному зубку и достигающую в них значений 140-150% от среднего значения [4].
Коэффициент использования материала зубка представлен на фиг. 2 графиками 3 и 4 для зубков различной высоты Г 2613×12(высота 12 мм) и Г 2613×19 (высота 19 мм) соответственно, где прослеживаются две зоны интенсивности роста этого параметра: при 0<d/D<0,6 рост составляет один процентный пункт на каждую десятую долю роста отношения d/D, а в диапазоне d/D=0,6…0,9 прирост составляет пять процентных пунктов на каждую десятую долю роста отношения d/D.
Из этого следует, что существенное повышение коэффициента использования Ки материала зубка обеспечивается при d/D≥0,6.
Обобщая оптимизацию критерия снижения контактных давлений и коэффициента использования материала по данному изобретению, принимается 0,60≤d/D≤0,75.
Исходя из технологичности прессования заготовки зубка угол конуса выемки составляет 10°-14°, полная глубина выемки h=d(hц/D)0'5 и
r=(0,42-0,48)d.
Источники информации
1. 3убки твердосплавные шлифованные для шарошек буровых долот. ТУ 48-4205-88-2009, «ОАО Кировоградский 3ТС», 2009 г.
2. Патент РФ №2166609 C2, 7 E21В 10/52, бюл. №27, 2000; №13, 2001.
3. Гетопанов В.Н., Гудилин Н.С., Чугреев Л.И. Горные и транспортные машины и комплексы. Учебное пособие для вузов. -, М.: Наука, 1967 г. стр 167.
4. Иванов М.Н. Детали машин. Учебник для вузов. - М.: Высшая школа, 1976 г.
5. Орлов П.И. Основы конструирования. Справочно-методическое пособие, т. 2. - М.: Машиностроение, 1988 г.
Claims (7)
- Зубок шарошечного долота, состоящий из цилиндрического хвостовика с коническо-сферической выемкой со стороны плоского торца и сферической или коническо-сферической породоразрушающей выпуклой части с другого конца, отличающийся тем, что выемка имеет максимальный диаметр конической части на торце зубка d=(0,60-0,75)D, глубину выемки h=d(hц/D)0.5, угол конуса α=10°-14°, радиус вогнутой сферы r=(0,42-0,48)d,
- где D – наружный диаметр цилиндрического хвостовика зубка;
- hц – высота цилиндрической части хвостовика;
- d – максимальный диаметр конической части выемки на торце зубка;
- h – полная глубина выемки;
- α – угол конуса выемки;
- r – радиус вогнутой сферы выемки.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2015111280A RU2633847C2 (ru) | 2015-03-27 | 2015-03-27 | Зубок шарошечного долота |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2015111280A RU2633847C2 (ru) | 2015-03-27 | 2015-03-27 | Зубок шарошечного долота |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2015111280A RU2015111280A (ru) | 2016-10-20 |
RU2633847C2 true RU2633847C2 (ru) | 2017-10-18 |
Family
ID=57138375
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2015111280A RU2633847C2 (ru) | 2015-03-27 | 2015-03-27 | Зубок шарошечного долота |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2633847C2 (ru) |
Citations (6)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US4150728A (en) * | 1976-11-26 | 1979-04-24 | Smith International, Inc. | Rock drill bit inserts with hollow bases |
US4176725A (en) * | 1978-08-17 | 1979-12-04 | Dresser Industries, Inc. | Earth boring cutting element enhanced retention system |
SU1441050A1 (ru) * | 1986-12-22 | 1988-11-30 | Специальное конструкторское бюро по долотам Производственного объединения "Куйбышевбурмаш" | Бурова шарошка |
SU1550077A1 (ru) * | 1987-07-06 | 1990-03-15 | Специальное конструкторское бюро по долотам Производственного объединения "Куйбышевбурмаш" | Твердосплавный зубок дл шарошечных долот |
RU2166609C2 (ru) * | 1998-12-09 | 2001-05-10 | Открытое акционерное общество "Волгабурмаш" | Твердосплавный породоразрушающий зубок бурового шарошечного долота |
UA99966C2 (ru) * | 2010-12-16 | 2012-10-25 | Ивано-Франковский национальный технический университет нефти и газа | Зубок шарошки бурового долота |
-
2015
- 2015-03-27 RU RU2015111280A patent/RU2633847C2/ru not_active IP Right Cessation
Patent Citations (6)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US4150728A (en) * | 1976-11-26 | 1979-04-24 | Smith International, Inc. | Rock drill bit inserts with hollow bases |
US4176725A (en) * | 1978-08-17 | 1979-12-04 | Dresser Industries, Inc. | Earth boring cutting element enhanced retention system |
SU1441050A1 (ru) * | 1986-12-22 | 1988-11-30 | Специальное конструкторское бюро по долотам Производственного объединения "Куйбышевбурмаш" | Бурова шарошка |
SU1550077A1 (ru) * | 1987-07-06 | 1990-03-15 | Специальное конструкторское бюро по долотам Производственного объединения "Куйбышевбурмаш" | Твердосплавный зубок дл шарошечных долот |
RU2166609C2 (ru) * | 1998-12-09 | 2001-05-10 | Открытое акционерное общество "Волгабурмаш" | Твердосплавный породоразрушающий зубок бурового шарошечного долота |
UA99966C2 (ru) * | 2010-12-16 | 2012-10-25 | Ивано-Франковский национальный технический университет нефти и газа | Зубок шарошки бурового долота |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
RU2015111280A (ru) | 2016-10-20 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
AU2012327283B2 (en) | Drill bit having a sunken button and rock drilling tool for use with such a drill bit | |
US20220268104A1 (en) | Drill bit | |
RU2633847C2 (ru) | Зубок шарошечного долота | |
RU156923U1 (ru) | Долото для бурения на обсадной колонне | |
EA201270521A1 (ru) | Твердосплавная вставка для бурового долота для ударного бурения и способ заточки твердосплавной вставки | |
CN104343398B (zh) | 一种多棱锥快速插接密封式螺旋钻杆 | |
CN107701114A (zh) | 可快速进尺的金刚石复合片取芯钻头 | |
CN201609779U (zh) | 锥孔专用钻头 | |
CN106089115A (zh) | 冲击式锥度螺纹连接凿岩钎具 | |
CN110173232A (zh) | 一种投掷型可溶桥塞以及配合桥塞使用的固井滑套 | |
CN204825842U (zh) | 一种减少侧壁摩阻力的静力触探探具 | |
RU2014123685A (ru) | Буровое долото для инструмента бурения горной породы и инструмент бурения горной породы | |
EP2740884A1 (en) | Rock bit tip and rock bit | |
RU2012111028A (ru) | Шарошечное долото с твердосплавным вооружением | |
RU190484U1 (ru) | Долото для бурения | |
CN106089116A (zh) | 冲击式复合螺纹连接凿岩钎具 | |
CN108222845B (zh) | 钻采工具用环状切削合金齿 | |
CN206830060U (zh) | 一种高强度三翼钻杆 | |
MX2017015520A (es) | Adaptador de vastago con orificio de lavado reforzado. | |
CN113454310B (zh) | 钻柱杆 | |
RU148333U1 (ru) | Алмазная коронка для бурения | |
CN213510492U (zh) | 一种地质钻探钻杆结构 | |
RU138834U1 (ru) | Твёрдосплавная буровая коронка | |
RU2635671C1 (ru) | Породоразрушающий инструмент | |
CN210033296U (zh) | 一种外螺纹球齿钎头 |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20190328 |