Разновидности и преимущества трехшарошечных долот

Шарошечное долото

ШАРОШЕЧНЫЕ ДОЛОТА
Шарошечным долотом называется такой породоразрушающий инструмент, у которого основным рабочим органом является шарошка — стальная конусообразная деталь, свободно посаженная на ось и несущая на своей поверхности иденторы — зубцы, штыри. Оно представляет собой своеобразный механизм, у которого вращение его корпуса преобразуется во вращательное движение шарошек вокруг их оси, в результате чего происходит поражение забоя зубцами, периодически вступающими с ним в контакт. 

Шарошечное долото:

1 — корпус с резьбовой головкой; 2 лапа с опорой; 3 — шарошка Предложенная в 1909 г., эта конструкция породоразрушающего инструмента оказалась весьма перспективной. В результате разработки и внедрения многочисленных модификаций и непрерывного совершенствования конструкции шарошечных долот за последние годы достигнут быстрый рост показателей эффективности их работы. В нашей стране на долю шарошечных долот приходится свыше 90 % объема глубокого бурения.

Долото может иметь от одной до трех и более шарошек. Наиболее распространены трехшарошечные долота; одно- и двухшарошечные долота производят в ограниченном количестве.

Одношарошечные долота предназначены для бурения твердых неабразивных пород на больших глубинах, двухшарошечные — в основном для бурения на небольших глубинах в мягких породах с пропластками пород средней твердости.

Каждая шарошка снабжена множеством резцов, которые располагаются венцами. Венцы соседних шарошек расположены таким образом, что позволяют разрушать породу по всей поверхности забоя. Применяют два способа оснащения шарошки зубцами: фрезерование зубцов из тела шарошки с последующей наплавкой зерненого твердого сплава (релита и т.п.

) или установка твердосплавных штырей (резцов) в гнезда методом холодного прессования. У одного и того же долота шарошки могут различаться по виду. Так, у некоторых трехшарошечных долот только первая шарошка имеет полный конус, а две (вторая и третья по ходу часовой стрелки с торца) имеют форму усеченного конуса. Шарошечные долота выпускаются в соответствии с ГОСТ 20692 — 75.

Этим документом предусматривается изготовление шарошечных долот 39 различных номинальных диаметров — от 46 до 508 мм. Промышленностью производятся шарошечные долота многих типов, различных по вооружению и по конструкции опоры.

Обратите внимание

По вооружению они отличаются друг от друга конфигурацией и расположением шарошек, размером и формой зубцов, их размещением на шарошке, использованием твердого сплава для армирования шарошек.

Характер взаимодействия зубцов шарошки с забоем, а следовательно, и специфика разрушения горных пород на забое зависят от размеров и плотности размещения зубцов в венце, а также от конфигурации шарошек и расположения их осей.

При перекатывании шарошки по забою в контакт с ним попеременно вступают зубцы шарошки. В общем виде возможны два варианта контакта зубцов с забоем: опора на один зубец либо опора на два зубца. Если опорную поверхность рассматривать как абсолютно твердое тело, то перемещение оси шарошки по вертикальной оси z можно представить как 6z = R(1 — ео8ф/2), где R — радиус описанной (по вершинам зубцов) окружности в рассматриваемом сечении шарошки; ф = 2n/n; n — число зубцов в рассматриваемом венце шарошки. Или 6z = 2Rsin2(n/2n).    (2.2) Хотя в натурных условиях из-за деформации и разрушения породы на забое и других факторов смещение оси шарошки Схема вертикального перемещения шарошки по ровной поверхности 

Характер взаимодействия вооружения шарошки с забоем:

а — без скольжения; б — со скольжением; SK — площадь проскальзывания шарошки 6z оказывается значительно ниже расчетной величины по формуле, тем не менее в результате перекатывания шарошки возникает ударная нагрузка.

Особенность кинематики работы шарошки состоит в том, что каждая шарошка участвует в сложном вращательном движении: относительном движении вокруг собственной оси и переносном вращательном движении вокруг оси долота. В результате сложения двух вращательных движений в каждый момент времени шарошка совершает вращение вокруг некоторой мгновенной оси с частотой ша.

Если мгновенная ось вращения шарошки проходит через линию контакта описанного конуса с поверхностью забоя, то взаимодействие зубцов с забоем происходит без их относительного смещения.

Если известна угловая скорость вращения долота шд, то угловая скорость вращения шарошки вокруг своей оси равна ш ш = шд^т(а/2) или ш ш = = nn/30sin(a/2), где n — частота вращения долота, мин-1; а — угол при вершине шарошки.

Если мгновенная ось пересекается с линией контакта шарошки с забоем (рис. 2.5, •), то при вращении шарошки зубцы, удаленные от точки Л, будут проскальзывать по забою, производя скол.

Скольжение зубцов шарошечного долота оценивается коэффициентом скольжения кск, который равен отношению суммарной площади, описываемой зубцами долота за один его оборот при их проскальзывании по забою, к площади забоя. Коэффициент скольжения кск может изменяться от 0 до 0,15.

Увеличение коэффициента скольжения достигается использованием многоконусных шарошек со смещением их осей относительно оси долота.

Таким образом, в зависимости от приведенных выше конструктивных особенностей шарошечное долото может быть  отнесено к породоразрушающему инструменту дробяще-скалывающего или дробящего действия. В мягких породах применяют шарошечные долота с высокими коэффициентами скольжения, добиваясь тем самым усиления скалывающего действия зубцов.

В твердых и особенно в абразивных породах шарошечные долота должны работать без скольжения. Эти долота оснащаются шарошками, представляющими собой правильный конус, вершина которого лежит на оси долота. Коэффициент скольжения такого долота теоретически равен нулю.

Механизм работы шарошечного долота на забое скважины осложняется тем, что на поверхности забоя остаются следы предшествующего воздействия зубцов в виде так называемой рейки. В некоторых случаях могут образовываться также “воротники”, участки неразрушенной породы, расположенные концентрическими кругами.

Важно

Важная особенность, которая отличает шарошечные долота от лопастных, — то, что с забоем одновременно взаимодействует лишь небольшая часть зубцов. Отношение суммы длин зубцов, выделенных по одной образующей на каждой шарошке, к радиусу долота называется коэффициентом перекрытия кп.

В мягких породах применяют долота с коэффициентом перекрытия кп = 1,1, в породах средней твердости кп = 1,4. Ресурс работы долота определяется не только износом во-оружения, но также и износостойкостью опоры шарошки. Опора шарошки — весьма уязвимый узел и нередко именно ее недостаточный ресурс ограничивает продолжительность работы долота на забое.

Опора шарошки включает несколько подшипников, один из которых шариковый, служащий для закрепления шарошки на цапфе и называемый замковым, остальные подшипники качения (шариковые или роликовые) или скольжения. После создания герметизированных маслозаполненных опор, обеспечивающих благоприятные условия работы подшипников, долговечность долота удалось повысить в несколько раз.

Под шифрами ГНУ и ГАУ разработаны две серии долот с герметизированной опорой. Долота серии ГНУ предназначены для роторного бурения и бурения с тихоходными забойными двигателями.

В опоре долота серии ГНУ размещаются (от торца шарошки) роликовый подшипник, шариковый “замковый” подшипник и подшипник скольжения.

У торца цапфы имеется упорный осевой подшипник скольжения, 52 второй осевой подшипник скольжения введен у внутреннего бурта замкового подшипника.

В опоре долот серии ГАУ роликовый подшипник качения заменен подшипником скольжения. Герметизация опоры имеет упрощенную конструкцию. Наибольшую трудность в изготовлении долот серии ГАУ представляет отыскание материалов для подшипника скольжения и обеспечение высокой точности его размеров.

По расположению и конфигурации промывочных каналов различают долота с центральным промывочным каналом и гидромониторные долота с периферийными каналами. У долот с центральным каналом (цилиндрическим или щелевидным) поток промывочной жидкости направляется на шарошки, омывает их и затем попадает на забой.

Совет

Гидромониторные долота имеют каналы, в конце которых установлены сменные металлокерамические или твердосплавные насадки. Наиболее часто используют металлокерамические насадки с коноидальным или коническим каналом. Они предназначены для создания направленного потока, который по выходе из долота со скоростью выше 80 м/с устремляется прямо на забой.

Поскольку шарошечными долотами успешно разбуривают практически все породы — от самых мягких до особо крепких, в соответствии с ГОСТ 20692 — 75 для обеспечения высоких показателей бурения в породах с различными физикомеханическими свойствами применяется широкая гамма долот. Они выпускаются под шифрами М, М3, МС, МСЗ, С, СЗ, СТ, Т, ТЗ, ТК, ТКЗ, К, ОК (табл. 2.2).

В условном обозначении долота, кроме шифра области применения, указывают число шарошек, номинальный диаметр долота (мм), конструкцию промывочных каналов и опор шарошек. Центральная промывка обозначается буквой “Ц”, гидромониторная — “Г”. У долот типов М, МС и С оси шарошек смещены, что позволяет повысить коэффициент скольжения.

Долота типов СТ, Т, ТК, К, ОК имеют шарошки с несмещенными осями. Шарошки у долот типов М, МС и С — самоочищающиеся, т.е. венцы зубцов одной шарошки проходят между венцами соседней. Шарошки для долот ТК (частично), К и ОК заправляются резцами из твердых сплавов (штыри) клиновидной или полусферической формы.

Все долота, имеющие в шифре букву “3” и предназначенные для бурения в абразивных по-родах, имеют шарошки, оснащенные твердосплавными резцами клинообразной формы.

Типы шарошечных долот и области их применения (ГОСТ 20692-75)   

Общая харак­теристика гор­ной породы Характеристика механических свойств Шифр долота Исполнение вооружения шарошки
Мягкие поро­ды Неабразивные рыхлые, пластичные (слабые супеси, наносы, пластичные глины, мягкие известняки и т.д.) М С фрезерован­ными зубьями
Абразивные слабосцементи- рованные (слабые песчаники, суглинки, мергели и т.п.) М3 Со вставными зубками
Мягкие поро­ды с пропласт- ками пород средней твер­дости Неабразивные породы (ка­менная соль с пропластками ангидритов, тонко переслаи­вающиеся глины с пропласт­ками слабых песчаников и т.п.) МС С фрезерован­ными зубьями
Абразивные слабосцементиро- ванные породы (с пропласт­ками песчаников, сланцы мягкие с пропластками сланцев средней твердости и т.п.). МС3 Со вставными зубками
Породы сред­ней твердости Неабразивные пластичные и хрупкопластичные породы (известняки средней твердости, слабые доломиты, плотные глины и т.п.) с С фрезерован­ными зубьями
Абразивные породы средней твердости (песчаники, алевро­литы и т.п.) С3 Со вставными зубками
Породы сред­ней твердости с пропластка- ми твердых Неабразивные хрупкопластич­ные породы средней твердости с пропластками твердых (пере­слаивающиеся известняки, гип­сы, доломиты, аргиллиты и т.п.) ст С фрезерован­ными зубьями
Твердые Неабразивные твердые породы (аргиллиты, доломиты, твердые известняки и т.п.) т С фрезерован­ными зубьями
Абразивные твердые породы (крепкие песчаники, окварцо- ванные известняки, доломиты и т.п.) Т3 Со вставными зубками
Твердые с пропластками крепких Неабразивные твердые породы с пропластками крепких (пере­слаивающиеся твердые извест­няки, доломиты, ангидриты и т.п.) ТК С комбиниро­ванным воору­жением (фре­зерованные и вставные зубья)
Абразивные твердые породы с пропластками крепких (мелкозернистые песчаники, окремнелые аргиллиты и т.п.) ТК3 Со вставными зубками
Крепкие Крепкие породы (окремнелые разности известняков, доломиов, кварциты, извер­женные крепкие породы) К Со вставными зубками
Очень крепкие Скальные магматические породы (граниты, гнейсы, диабазы и т.п.) ОК Со вставными зубками

Шарошечные долота изготовляют по одной из двух технологических схем: 1)    штамповка секций, их обработка и оснащение шарошками, сварка секций и обработка сварного корпуса с нарезкой присоединительной резьбы; 2)    штамповка корпуса и лап, монтаж шарошек на лапах, приваривание лап к корпусу.

Читайте также:  Принцип работы и модельный ряд гидроаккумуляторов джилекс

Преимущественно в производстве используется первая схема, по второй изготовляют шарошечные долота больших диаметров. Однако ведутся работы по переходу на первую схему и при изготовлении долот большого диаметра.

Лапы шарошек изготовляют из высококачественной стали марки 20ХН3А, а собственно шарошки — из стали марок 17Н3МА и 20ХН3А.

Для повышения качества материала шарошек применяют способы шлакового переплава, двойного шлакового переплава и т.п. При сборке долот с негерметизированной опорой ее заполняют графитовой смазкой. Герметизированные опоры заливаются специальной смазкой, содержащей присадки.

Обратите внимание

Широкое повсеместное внедрение шарошечных долот обусловлено рядом их существенных преимуществ:

зубцы шарошки поочередно и лишь кратковременно взаимодействуют с забоем, что при большом количестве рабочих элементов обеспечивает большую долговечность вооружения долота;

  • возможность варьирования механизмом взаимодействия долот с забоем, что позволяет реализовать наиболее эффективный способ разрушения горной породы, — отсюда широкая гамма типов долот для бурения пород от самых мягких до крепчайших;
  • использование опор крачения и скольжения позволяет значительно снизить крутящий момент, требуемый для вращения долота на забое.

Источник: http://rengm.ru/burenie/sharoshechnoe-doloto.html

Долото трехшарошечное – так ли уж оно нужно в хозяйстве?

1 Долото трехшарошечное в перфоратор не поставишь!

Если вы решили начать собственное дело, и основным направлением выбрали буровые работы, к примеру, для обустройства артезианских скважин, то в боекомплекте у вас обязательно должно присутствовать и алмазное долото трехшарошечное.

Что, собственно, оно собой представляет? На самом деле, это бур, долотом его называют скорее по инерции, поскольку раньше все буровые работы выполнялись именно ударным методом.

В результате сегодня массивная бурильная головка с одной или несколькими шарошками конической (цилиндрической или сферической) формы, которым придается движение вращения через подшипник, носит то же название, что и небезызвестный плотницкий инструмент.

Помимо прочего, для скважинных работ применяют долота лопастные, уместные только для прохождения мягких, рыхлых пород методом резания. Такой вид оснастки еще называют долото шнековое.

2 Выбираем долото для перфоратора

Чтобы проделать дыру в бетоне, обычного сверла бывает недостаточно, даже с победитовой напайкой. Конечно, сверло с алмазным напылением такую задачу выполнит, но если бетон высокосортный, то и оно затупится.

Поэтому работать лучше ударным методом, а для этого нам понадобится добротное долото для перфоратора. В этом случае вам даже не нужен режим сверления, отверстие быстро образуется и под непрерывными долбящими ударами.

Перфоратор не всегда был строительным инструментом, это название пришло от обычного отбойного молотка, использовавшегося шахтерами для пробивания шурфов в горной породе.

Однако следует учитывать, что диаметры долот бывают разные, и далеко не все перфораторы могут справиться с особо крупными насадками.

Поскольку электрические инструменты делятся на три класса по степеням мощности, только тяжелые перфораторы весом порядка 8 килограммов могут обеспечить самые глубокие отверстия диаметром до 50 миллиметров.

Классификация долот также имеет значение, к примеру, если насадки SDS-Max рассчитаны на указанный выше диаметр, то SDS-Plus для перфораторов малой и средней мощности бурят отверстия до 20-30 миллиметров в диаметре.

3 Может ли использоваться, как долото, стамеска?

Как отдельный инструмент долото используется только в плотницком ремесле, причем неоднократно непрофессионалы путают его со стамеской, пытаясь использовать последнюю схожим образом, а именно, нанося по ней удары молотком.

Это грубейшая ошибка, поскольку если инструмент снабжен рукояткой, приспособленной только под ладонь, а значит, покрытой пластиком или резиной, то даже несильные удары эту рукоятку могут быстро привести в негодность.

Иными словами, как долото стамеска ни в коем случае использоваться не может, даже если ею и наносятся удары, то только силой замаха руки.
В остальном инструменты действительно похожи. Однако следует учитывать, что сила долбления при помощи молотка несоизмеримо выше, чем если работать только силой мышц.

Важно

Поэтому инструмент, приспособленный для нанесения по нему ударов, обычно делается особенно мощным. Не является исключением и долото плоское. Этот металлический брусок прямоугольного сечения при правильно выполненной на конце заточке способен перерубить гвоздь без какого-либо ущерба для лезвия.

Источник: http://comfort-da.ru/doloto-trexsharoshechnoe-tak-li-uzh-ono-nuzhno-v-xozyajstve/

Что такое долото? Виды и классификация долот :

Долото является одним из простейших плотницких инструментов, представляя собой конструкцию из металлического бруса и рукоятки. С помощью острой рабочей части пользователь может выполнять долбление пазов, каналов, отверстий и прочих ниш с углублениями в древесном массиве.

В то же время этот инструмент может участвовать в ответственных задачах по выполнению бурения. Что такое долото в горной промышленности? Это массивная насадка для спецтехники, которой выполняется разработка скважин.

Разумеется, и конструкция, и технические характеристики инструмента в этом случае будут отличаться от классического исполнения.

Отличия от стамески

По внешнему виду и даже по назначению долото сходится не только со стамеской. Этот инструмент находится также на пересечении общих признаков зубила, насадок для перфоратора и т.д. Но в каждом случае находятся и принципиальные особенности.

Так, стамеска является сугубо ручным инструментом, причем его технические параметры строго ограничены. В частности, толщина рабочей части у долота значительно больше. Есть отличия и в принципе работы.

Что такое долото с точки зрения самой механики воздействия на рабочую зону? В традиционном исполнении это тоже ручной инструмент, к которому прикладывается физическое усилие непосредственно от мастера.

Следующий уровень – это модели, которые выступают в качестве насадки для электроинструмента наподобие того же перфоратора. Самое же явное отличие касается буровых версий долота, которые мало общего имеют со стамесками и другим плотницким инструментом.

Классификация столярных долот

Как правило, это именно ручные модели, то есть обеспеченные деревянными или пластиковыми рукоятками. В этом контексте можно сразу выделить версии со съемными и несъемными держателями. Смена может производиться для того, чтобы изменить характер ударного воздействия – рукой, молотком или киянкой.

Различают виды долот и в зависимости от формы лезвия. Наиболее распространен прямоугольный плоский резец, которым удобно выполнять несложные столярные операции при создании пазов и небольших гнезд в древесине. Модели с полукруглым лезвием чаще используются для зачистки углов и штробления мелких канавок.

Рабочая кромка может иметь внутреннюю или наружную заточку, что в итоге определит характер механического воздействия. Независимо от параметров лезвия, основным материалом для его изготовления служит инструментальная сталь. Наиболее качественные модели подвергаются закалке и специальной защите от коррозии.

Классификация долот для скважин

Для начала следует подчеркнуть, что конструкция буровых моделей инструмента также отличается от столярных версий.

Что такое долото для скважины? Это сложная по устройству насадка, которая может формироваться комплексом цилиндрических или сферических сегментов, выполненных из высокопрочного стального сплава.

Наиболее технологичные модификации предусматривают включение подшипников качения и скольжения, благодаря которым механизм уже в процессе столкновения с горной породой может осуществлять движение сегментов.

Что касается классификации, то выделяют шарошечные, лопастные, алмазные, сферические и другие типы насадок. В каждой группе при этом могут быть подвиды инструмента, различающиеся по характеру выполняемой задачи.

Например, шнековое долото способно выполнять функции выравнивания стен, долбления грунта и забора массы на дне скважины. В выборе подходящей модели учитывается и ее совместимость с рабочей установкой, которая приводит в действие механизм насадки.

Это могут быть буровые машины, агрегаты для вертикальной разработки грунта, ударно-вращательные станки и т.д.

Шарошечное долото

Универсальная насадка для разрушения горных пород, оказывающая дробящее и дробяще-скалывающее воздействие. Шарошечные модели долота способны обрабатывать абразивные и неабразивные породы независимо от их твердости.

У данного инструмента наиболее сложное устройство, поскольку рабочие сегменты устанавливаются на подвижной конструкции с подшипниками. Отдельные сегменты привариваются друг к другу и снабжаются вращающимися шарошками.

Совет

При этом форма компонентов рабочей головки может быть разной – в частности, цилиндрической или конусообразной. Различаются такие насадки и по количеству шарошков. Простейшие одношарошечные модели используются для бурения скважин с большой глубиной.

А двух- и трехшарошечные долота находят применение в геологоразведке, в обслуживании газовых и нефтяных месторождений. Реже и, как правило, в узкоспециализированных сферах используются конструкции с четырьмя шарошками.

Алмазное долото

Особая разновидность буровых насадок, предназначенная для пород средней и повышенной твердости. С такими массивами справляются и типовые шарошечные модели, но алмазная коронка эффективнее себя проявляет на участках, где твердотельные сменяются мягкими породы.

В процессе обработки долото для бурения такого типа оказывает режущее воздействие и по мере стирания уничтожает массив. Существуют одно- и многослойные модели, соответственно, рассчитанные на задачи разной степени сложности.

В зависимости от условий разработки скважины и планируемого характера механического воздействия могут применяться ступенчатые, радиальные и спиралевидные алмазные долота.

Фрезерное долото

Данная разновидность является простейшим представителем породоразрушающих насадок, но как раз за счет этого ее конструкция также характеризуется высокой прочностью и долговечностью.

В первую очередь, эти качества обуславливаются монолитностью корпуса, в который плотно и надежно интегрируются дробящие сегменты. Сфера применения режущих элементов данного типа гораздо шире горнодобывающей промышленности.

Фрезерное долото как инструмент строительной отрасли может использоваться в демонтажных мероприятиях по разрушению бетонных, металлических или цементных конструкций. Но есть и ограничения по использованию таких насадок.

В частности, они не рекомендуются для разработки вязких пород, исключается возможность формирования быстрых проходов и требуется эффективный метод промывки, что осложняет организацию процесса бурения.

Общие требования к обслуживанию инструмента

Перед эксплуатацией и столярные, и буровые модели долота должны тщательно проверяться на целостность режущей части. К рабочим действиям следует приступать только при условии, что функциональная кромка имеет надлежащую заточку.

Оснастка горнодобывающих установок более требовательна в плане технического содержания.

Обратите внимание

Обслуживающий персонал должен проверять корректность запрессовки рабочих сегментов, стабильность механики воздействия с минимальным уровнем вибраций, подвижность роликов с подшипниками и углы заточки цапф.

Самыми устойчивыми к нагрузкам считаются трехшарошечные долота, но и они требуют специальной доработки по мере исчерпания ресурса. При условии качественной проработки режущих поверхностей можно получить оптимальную калибровку с центровкой насадки, что положительно скажется на процессе бурения скважины.

Заключение

Несмотря на обширную область применения долота, его сложно назвать легкозаменяемым инструментом. В каждом направлении находятся специализированные задачи, с которыми справится только его режущая часть. Например, что такое долото в столярном деле? Это универсальный помощник, позволяющий аккуратно прорабатывать тонкие участки на поверхности целевой заготовки.

На первый взгляд, то же дерево точнее и деликатнее обслуживается стамеской. Но если речь идет о серийной обработке или обеспечении крупной выборки в массиве, то выгоднее оказывается именно долото. Также и в процессах бурения.

Читайте также:  Способы проведения автономного водоснабжения для частного дома

Сама конфигурация и устройство функциональных органов делает инструмент универсальным, но отдельные усложненные модификации могут справляться и с задачами специализированного спектра.

Источник: https://www.syl.ru/article/370267/chto-takoe-doloto-vidyi-i-klassifikatsiya-dolot

Конструкция шарошечного долота | VseOBurenii.com – Все о бурении!

1 – корпус (литой); 2 – лапы; 3 – цапфа; 4 – подшипник; 5 – подшипник; 6 – подшипник; 7 – шарошки; 8 – сопло; 9 – сопло; 10 – каналы; 11 – присоединительная головка; 12 – присоединительная резьба.

Лапы, со смонтированными на них шарошками, вставляются в пазы, которые расположены на нижней части корпуса. Лапы привариваются к корпусу при помощи прочных сварных швов.

Большая часть трехшарошечных долот выполнена секционно. Шарошечное долото (секционное) собрано по всему наружному контуру сопрягаемых поверхностей из секций. Верхние сегментные части, при этом образуют присоединительную головку.

На присоединительной головке нарезается коническая наружная резьба. В результате сваривания лап, средняя часть долота составляет единый целый элемент.

Снаружи, на поверхности лап, предусматриваются кромки, ребра жесткости, приливы и округлые полуцилиндрические приливы под промывочные сопла.

Сопла в корпусе долота закреплены удерживающим замком. Зазор между внутренней стенкой полости и соплом герметизируется при помощи резинового уплотнения. Козырек лапы защищают антиабразивным покрытием, которое приближено к тыльной части шарошки (обратный конус) и ее торцу. На обратном конусе шарошки тоже наплавляется защитное покрытие.

Вершина первой шарошки называется лопаткой, и выполняется с лопатовидными элементами.

Важно

Породоразрушающие элементы, расположенные примерно по одной окружности – это венец. Венец, который находится на периферии шарошки – это периферийный (калибрующий) венец; он не просто углубляет забой, но также калибрует стенку скважины. Привершинные и средние венцы – это основные венцы.

Конические поверхности, которые находятся не на тыльной, а ближе к вершине, на передней стороне шарошки, условно называются основными конусами. Построение шарошки начинается от основных конусов. Существуют также дополнительные (промежуточные) конусы, которые в двух и трехшарошечных долотах, расположены между основным и обратным конусами.

1 – присоединительная головка; 2 – округлые полуцилиндрические приливы; 3 – лапы; 4 – торец шарошки; 5 – калибрующая поверхность; 6 – обратный конус (тыльная часть шарошки); 7 – козырек лапы; 8 – антиабразивное покрытие; 9 – стопорное кольцо; 10 – промывочные насадки (сопла); 11 – сбрасывающий клапан системы смазки; 12 – приливы; 13 – уплотнение; 14 – внутренняя полость долота; 15 – упорный уступ; 16 – конус шарошки; 17 – крышка компенсатора; 18 – нижняя часть зуба; 19 – верхняя часть зуба (вершина); 20 – привершинный венец; 21 – средний венец; 22 – периферийный венец; 23 – выемка; 24 – задняя грань; 25 – набегающая поверхность (передняя грань); 26 – поверхность зуба; 27 – внутренняя сторона зуба; 28 – лопатка; 29 – зубец (штырь); 30 – межвенцовая расточка.

Часть конуса шарошки, которая расположена между двумя венцами – это межвенцовая расточка. Межвенцовая расточка может быть выполнена как узкое углубление между венцовыми поясками; в этом случае она называется кольцевой канавкой.

В случае если породоразрушающий элемент шарошки стальной, выфрезерованый, то его обычно называют зубом или зубцом. Если породоразрушающий элемент вставной твердосплавный, то его обычно называют зубком или штырем. Углубление, которое расположено между двумя зубьями на одном венце называется выемкой. Нижняя часть зуба называется основанием, а верхняя вершиной.

Поверхность зуба, которая обращена к периферии называется “наружной стороной зуба”. Поверхность зуба, которая обращена к врешине называется “внутренней стороной зуба”.

Поверхность зуба, которая обращена по направлению вращения шарошки называется “набегающей (передней) гранью”.

Поверхность зуба, которая направлена в противоположную сторону вращения шарошки называется “тыльной (задней) гранью”.

Совет

Быстроизнашивающиеся элементы долота, а также рабочие поверхности фрезерованных зубьев наплавляются антиабразивным покрытием.

На верхнем торце присоединительной головки выбивается типоразмер долота, его тип, заводской номер, и номер партии.

Ремонт стиральных машин Киев заказывайте у специалистов stir-services.com.ua. Только оригинальные запчасти.

Источник: http://vseoburenii.com/konstruktsiya-sharoshechnogo-dolota/

Типы вооружения трехшарошечных долот

Система вооружения долота предназначена для эффективного разрушения горной породы на забое скважины.

Типы вооружения:

– Фрезерованное (стальные Р·СѓР±СЊСЏ);

– Штыревое (твёрдосплавные Р·СѓР±РєРё);

Трехшарошечные долота разрушают горную породу дроблением и скалыванием.

Эффект скалывания породы значительно увеличивает производительность долота.

Эффект скалывания достигается за счет:

– многоконусности шарошек;

– смещения осей шарошек.

Типы опор трехшарошечных долот.

При перекатывании шарошки по забою в контакт с ним попеременно вступают зубцы шарошки. В общем виде воз­можны два варианта контакта зубцов с забоем: опора на один зубец либо опора на два зубца.

Опора шарошки включает несколько подшипников, один из которых шариковый, служащий для закрепления шарош­ки на цапфе и называемый замковым, остальные подшипники качения (шариковые или роликовые) или скольжения.

Наиболее известные схемы опор, которые применяют в шарошечных долот.

В каждой опоре имеется замковый шариковый подшипник, удерживающий шарошку на цапфе и воспринимающий осевую составляющую нагрузки на долото.

Число роликов Рё шариков РІ РѕРїРѕСЂРµ шарошек Рё РёС… размеры зависят РѕС‚ размера долота, схема РѕРїРѕСЂС‹ – РѕС‚ режима бурения.

Обратите внимание

Дата добавления: 2015-08-10; просмотров: 138 | Нарушение авторских прав

Понятие о скважине. Ее конструкция и основные элементы. | Оборудование устья, испытание скважины на приток, сдача скважины в эксплуатацию. | Вращательное бурение скважин | Функциональная схема буровой установки. | Буровые долота, оснащенные алмазно-твердосплавными резцами (PDC). | Основные параметры режима бурения. | Зависимость механической скорости проходки от осевой нагрузки на долото. | При увеличении плотности отвод теплоты от нагревающегося при эксплуатации долота будет уменьшатся, и следовательно, время работы уменьшится. | Бурильная колонна, ее назначение и составные элементы. | Состав бурильной колонны |

mybiblioteka.su – 2015-2019 РіРѕРґ. (0.006 сек.)

Источник: https://mybiblioteka.su/tom2/4-113954.html

Описание бурового трехшарошечного долота в модульном представлении

Основы ТЕХНОЛОГИИ МАШИНОСТРОЕНИЯ

Буровое трехшарошечное долото является породоразрушающим ин­струментом при бурении скважин. Оно состоит (рис. 1.4.

25) из трех сек­ций, каждая из которых содержит лапу 1, опорный подшипник, состоя­щий из двух наборов цилиндрических роликов 2, 3 и набора шариков 4, насадку 5 гидромониторного канала, замковый палец б и шарошку 7 с зубками в количестве 28 штук.

Лапа каждой секции представляет собой сектор в виде двугранного угла в 120°, вследствие чего три соединенные лапы образуют в поперечном сечении круг, а наборы роликов и шариков образуют соответствующие подшипники. В процессе бурения скважины долото вращается и совершает поступательное движение, одновременно вращаются и шарошки, разрушая породу.

6) б)
Рис. 1.4.25. Буровое трехшарошечное долото:
А – общий вид; б – схема базирования секций долота с помощью трех штифтов; в – схема базирования секций долота с помощью двух пар штифтов 8,9 и 10,11

Для описания долота в модульном исполнении сначала строится граф 1 его сборочных единиц и деталей. Построение должно начинаться с определения базовой детали, однако конструкция трехшарошечного бу­рового долота отличается отсутствием базовой детали, поэтому его назы­вают бескорпусным долотом. Такое решение объясняется дефицитом пространства, в которое должно вписываться долото.

Как следует из сборочного чертежа, отсутствие базовой детали у до­лота привело к дефекту его конструкции, заключающемуся в наличии степеней свободы у каждой секции.

Действительно, секции в долоте со­единяются друг с другом посредством совмещения плоскостей двугран­ного угла их лап.

Такое базирование секций оставляет каждой из них два перемещения на плоскости двугранного угла лапы и одно вращение во­круг оси, перпендикулярной к плоскости двугранного угла.

Неподвижность секций долота достигается их сваркой в стыках лап Чтобы осуществить сварку секций, необходимо предварительно их сори­ентировать относительно друг друга, для чего в конструкцию долота вве­дены три технологических штифта цилиндрической формы, с помощью которых соединяются все секции.

Относительная ориентация секций долота и обеспечение постоянст­ва их положения до сварки осуществляется следующим образом. Одну из секций условно выбирают в качестве базовой и к ней присоединяют вто­рую секцию, а ко второй секции присоединяют третью секцию.

Чтобы построить граф 1 долота, надо знать подчиненность всех де­талей долота, а для этого необходимо установить схемы базирования ка­ждой детали и сборочной единицы. В результате ввода трех технологиче­ских штифтов базирование одной секции относительно другой осуществ­ляется по плоскости двугранного угла и цилиндрическому штифту (рис. 1.4.25, 6).

Важно

Контакт по плоскости лишает секцию трех степеней сво­боды, а контакт с цилиндрическим штифтом – двух степеней свободы. В итоге у каждой секции остается по одной степени свободы вращение вокруг цилиндрического штифта. Следовательно, имеют место неполные комплекты основных и вспомогательных баз. Наличие указанных степе­ней свободы затрудняет фиксирование положения секций перед сваркой.

С целью облегчения фиксации секций относительно друг друга введен третий штифт, соединяющий первую и третью секции. Однако введение третьего штифта нарушает правило шести точек, согласно которому для лишения шести степеней свободы необходимо и достаточно шести опор­ных точек.

С вводом третьего штифта количество базирующих точек увеличивается до девяти, а какие шесть из них будут образовывать фак­тическую схему базирования, зависит от случайных причин.

Избыточное число базирующих точек приводит к следующему. На сборку поступают лапы с погрешностями расположения осей отверстий под штифты, диаметров отверстий и штифтов относительно друг друга.

Из-за погрешностей при монтаже секции ///третий штифт может не вой­ти в отверстие лапы этой секции. В этом случае его ввод в отверстие на­рушит контакт плоскостей двугранных углов лап секций II и III.

С тем, чтобы избежать этого и обеспечить прилегание плоскостей лап, зазор в штифтовом соединении третьего штифта увеличивают. Однако увеличе­ние зазора снижает точность базирования.

Таким образом, введением третьего штифта добились лишь облег­чения соединения секций в долото, но при этом относительная подвиж­ность секций сохранилась.

Указанная неопределенность базирования, как уже отмечалось, за­трудняет установление фактических схем базирования секций в долоте. Поэтому при построении графа 1 были приняты следующие условия.

Совет

За базовую деталь / долота была принята лапа одной из трех секций, кото­рую будем в дальнейшем считать секцией /, все детали этой секции бу­дем считать принадлежащими непосредственно долоту. Дальнейшая под­чиненность деталей долота определяется следующим образом.

В лапу 1 вставляется технологический штифт 8 (рис. 1.4.25, б) и они вместе обра­зуют неполный комплект баз для секции II (сборочная единица С1).

В свою очередь лапа секции II со вставленным в нее технологическим штифтом 9 образуют неполный комплект баз для секции 111 (сборочная единица С'2), а третий технологический штифт 10 входит одновременно в лапы секций 111 и 1.

Источник: https://msd.com.ua/osnovy-texnologii-mashinostroeniya/opisanie-burovogo-trexsharoshechnogo-dolota-v-modulnom-predstavlenii/

Долото – что это такое? Долото трехшарошечное

Геологическая или сейсмическая разведка, добыча нефти, газа и прочих полезных ископаемых, прокладка водозаборов, строительные и некоторые другие технические работы невозможны без бурения в земле каналов и скважин. В процессе бурения горная порода разрушается специальными установками, состоящими из двигателя с вращающимся ротором. Механическая разработка породы осуществляется прочным долотом.

Что это такое – долото?

У людей, не имеющих отношения к добыче ископаемых, этот инструмент ассоциируется чаще всего с орудием ручного труда, предназначенным для обработки древесных пород. Сегодня буровое долото совершенно не имеет ничего общего со столярным инструментом. Но ранние бурильные техники, необходимые для проходки скважин, напоминали ударными методами плотницкую работу по дереву.

https://www.youtube.com/watch?v=m0e_6Scp_8I

В тот период долото для бурения имело внешнее сходство с инструментом столяра. Современные технологии шагнули далеко вперёд, внешний вид бурильного оборудования изменился, а термин сохранился.

Многочисленные модернизации существенно расширили возможности этого инструмента. Разнообразие форм и размеров долот позволяет подобрать бурильное оборудование для работ любого типа, значительно повышая скорость бурения и качество скважин. Современные производители предлагают долота с диаметром от 46 мм до 1000 мм.

Бурение скважин

В процессе вращения долота, одновременно с которым в забой под небольшим давлением подается буровой раствор, размывается и разрушается грунт, образуя скважину необходимого размера и глубины.

По способам образования колодцев бурильный процесс разделяется на три вида:

  1. Сплошное бурение, при котором горная порода разрушается в одной плоскости или ступенчато.
  2. Колонковое бурение разрушает грунт по периферии забоя.
  3. Бурение с отбором керна из скважины.

Для каждого типа работ предусмотрены разные по форме и размеру долота, изготовленные из высококачественных прочных сплавов металла.

Строение долота для бурения

Работа шнековой или поступательно-ударной буровой установки невозможна без установки долота. Что это такое? Монолитная прочная матрица или стержневое основание, оснащённое элементами для бурения породы.

В зависимости от назначения долота, используются металлические лопасти или буровые шарошки. Вращение матрицы роторной установкой может комбинироваться с вращательными движениями головок. Разнообразные типы установок и виды бурильных устройств дают возможность разрабатывать любые типы горных пород. Особенно востребованы долота в нефте- и газодобывающей отраслях.

Виды долот по воздействию на грунт

Дробящие – подобные шарошечные долота применяются для разработки пород любой плотности. Вращаясь вокруг своей оси и вокруг основного стержня, клиновидные шарошки разрушают твёрдую породу путём дробления и скалывания грунта. Применяются в разных отраслях, в основном для добычи нефти и газа, а также для бурения взрывных и геологоразведочных скважин.

Режуще-истирающие – это алмазные насадки с твёрдосплавными штырями, которые используются при прохождении скважин в твёрдых породах или смешанных грунтах. По конструкции бывают ступенчатые, спиральные и радиальные. Для прочного удержания режущего алмазного покрытия матрица головок изготавливается из металлического порошка.

Режуще-скалывающие – такие лопастные насадки применяются для бурения скважин глубиной до 30 метров в рыхлых и неплотных породах. Наклонённые в сторону вращения ротора лопасти разрушают мягкий грунт, срезая и скалывая его пласты. Чаще используются для бурения геологоразведочных скважин и требуют обязательной очистки забоя промыванием или шнековым устройством.

Шарошечное долото – что это?

Такая насадка используется при бурении инженерно-геологических, разведывательных, эксплуатационных, поисковых и других видов скважин.

Широкое применение шарошечного долота обусловлено возможностью проводить бурильные работы в почвах с любым уровнем твёрдости. Карьерный станок, предназначенный для вращательного бурения, оснащается шарошкой.

Что это такое? Долото с впрессованными или фрезерованными зубьями и штырями разнообразной конфигурации и длины из карбида вольфрама.

Шарошечные долота состоят из:

  • шарошек;
  • подшипников;
  • лап (секций);
  • зубьев.

Центральное основание (лапа), как правило, имеет регулируемый наклон. Шарошки закрепляются на нем под определённым углом наружу или внутрь конструкции. От типа лап и их количества зависит количество устанавливаемых шарошек.

На одном долоте может размещаться до 6 шарошек, вращающихся со скоростью 250 оборотов в минуту.

Бесперебойное вращение головок обеспечивается постоянной смазкой подшипников, которые создают условия для их качающихся или скользящих движений.

Виды шарошечных головок

По конструкции шарошечные долота разделяются на две группы:

  1. Цельнокорпусные – характеризуются сваренными лапами и шарошками.
  2. Секционные – свариваются из двух, трёх или четырёх отдельных лап.

К бурильной колонне секционное долото крепится наружной конусной резьбой, корпусное – внутренней.

По принципу взаимодействия с горнойпородой делятся на:

  • Дробящие. Бурение отличается отсутствием фрезерующего взаимодействия периферийных зубьев со стеной скважины при их минимальном скольжении по забою в процессе перекатывания шарошек. Применяются долота дробящего действия в твёрдых, крепких, абразивных, очень крепких породах и разных их комбинациях.
  • Дробяще-скалывающие. В процессе перекатывания шарошек по стенкам забоя бурение характеризуется увеличением скольжения зубьев. Дробяще-скалывающие долота используются в мягких породах и в грунтах с пластами средней твёрдости и абразивных грунтов.

Г- или Т-образная форма периферийных венцов значительно сокращает износ головок по диаметру. Практичная конструкция шарошечных долот применяется на грунтах любого типа.

Цена долота с шарошками зависит от разных параметров: качества металла, из которого изготовлены насадки, количества и размера шарошек, конструктивных особенностей лап. Самые простые модификации стоят примерно 15-18 тыс. руб.

, покупка более дорогостоящих обойдется в 40-45 тыс. руб.

Трёхшарошечные насадки

Шарошечное бурильное долото может состоять из одной, двух, трёх, четырёх или шести шарошек цилиндрической, конической или сферической формы. Для бурения глубоких скважин в основном применяется одношарошечное долото. Долото с тремя шарошками состоит из трёх секций.

Каждая секция трёхшарошечного долота имеет лапу в виде двугранного угла (1200), опорный подшипник, насадку гидромониторного канала, замковый палец и шарошку с зубьями. В поперечном сечении 3 соединённые вместе лапы образуют круг. Вращаясь и совершая поступательные перемещения, двигается сквозь породу долото.

Буровой механизм с шарошками разрушает ее, совершая поворотные движения одновременно с долотом.

Наиболее часто в бурильных работах на нефтяных и газовых месторождениях используются трёхшарошечные долота. Кроме того, тройные головки активно применяются в строительстве, при проделывании шпуров и водозаборных скважин, для бурения отверстий при сейсмической разведке и во многих других видах работ.

Источник: https://autogear.ru/article/338/905/doloto—chto-eto-takoe-doloto-trehsharoshechnoe/

Трехшарошечные долота

Вооружение шарошек долот типов М, МС, С, СТ и Т, предназначенных для разрушения неабразивных и малоабразивных пород, выполнено в виде фрезерованных зубьев призматической формы, имеющих различные параметры по углу заострения, высоте над корпусом шарошки и величине притупления, наплавленных зерновым твердым сплавом разной толщины. Наплавочный материал на основе окатанных спеченных, спеченных дробленых и литых дробленых карбидов вольфрама различной грануляции наносится на все поверхности зуба (боковые, торцевые и притупления), что обусловливает более высокую износостойкость вооружения и долота в целом и, как следствие, увеличение показателей его работы. Высота зубьев или твердосплавных зубков и их шаг по венцам максимальны в долотах, предназначенных для бурения в мягких породах, и минимальны в долотах для бурения очень крепких пород.

У долот большого диаметра зубья могут выполняться как фрезерованными, так и литыми, составляющими единое целое с корпусом шарошки.

Долота с фрезерованным вооружением для бурения мягких пород (типа М) спроектированы с максимальным смещением осей шарошек относительно оси долота и максимальным углом наклона осей шарошек к оси долота (57°) с целью усиления ударно-сдвигающего воздействия зубьев на породу.

Обратите внимание

Долота с фрезерованным вооружением для бурения пород средней твердости (типа С) спроектированы со средним смещением осей шарошек и соответствующим углом наклона осей шарошек к оси долота (54°) с целью получения, как скалывающего воздействия, так и достаточно высокого ударно-сдвигающего воздействия зубьев на породу.

Долота с фрезерованным вооружением для бурения твердых пород (типа Т) спроектированы без смещения осей шарошек с целью получения чисто ударного воздействия зуба на породу, что обеспечивает минимальный износ, характерный для «чистого» качения по забою. При конструировании шарошек используется принцип разношагового расположения зубьев на их венцах, обусловливающий снижение рейкообразования на забое скважины.

Обратные конуса шарошек с фрезерованными зубьями также наплавляются зерновым твердым сплавом, а по заказу потребителей они армируются вставными твердосплавными зубками с целью повышения износостойкости долота по диаметру.

Армирование спинок лап фрезерованных долот осуществляется наплавкой козырька и набегающего ребра зерновым твердым сплавом, запрессовкой твер-досплавных зубков или комбинированно наплавкой и запрессовкой одновременно, это обеспечивает полное перекрытие спинки по высоте.

Указанные конструктивные решения существенно повышают стойкость долота как от износа по диаметру, так и его работы в целом.

Для уменьшения абразивного износа корпуса шарошки по венцам и межвенцовым канавкам увеличивается глубина цементированного слоя.

Вооружение шарошек долот типов МЗ, МСЗ, СЗ, ТКЗ, ТЗ, К и ОК, предназначенных для разрушения абразивных пород, выполнено в виде вставных твердосплавных зубков с различным диаметром, формой породоразрушающей поверхности и величиной вылета над корпусом шарошки. В качестве материала для изготовления зубков применяются твердые сплавы с высокими прочностными и противоизносными свойствами.

Важно

Долота со штыревым твердосплавным вооружением изготавливаются с широким диапазоном форм зубков (клиновидных, сферических, или биконических, сфероконических выпукло-вогнутых (ковшеобразных) и др.), что обеспечивает возможность обоснованного выбора долот применительно к конкретным геолого-техническим условиям бурения.

По расположению и конструкции промывочных или продувочных каналов долота изготавливают (с указанием в шифре долота соответствующих букв):

  • с центральной промывкой (Ц), применяется в основном в долотах малого диаметра и с центральной продувкой (П) — через центральное отверстие в корпусе;
  • с боковой гидромониторной промывкой (Г), с боковой продувкой (ПГ) — через боковые отверстия, минуя шарошки, непосредственно на поверхность забоя; на выходе промывочных отверстий устанавливаются сменные насадки-сопла: твердосплавные — для долот серий АУ, НУ и удлиненные из высокостойкого чугуна — для серий ВУ, Н и В; диаметры внутренних отверстий в насадках — от 6,4 до 22,2 мм;
  • с комбинированной — центральной и боковой промывкой (ЦТ); с асимметричной промывкой — с двумя боковыми и одной центральной насадками, с образованием на одной из лап значительно увеличенного пространства для восходящего потока бурового раствора.

Опоры шарошек изготавливают с различной комбинацией подшипников качения и скольжения, определяющей серию долота. При изготовлении опор только на подшипниках качения в шифр долота вводится буква В.

При изготовлении опор с одним радиальным и одним (или двумя) упорным подшипниками скольжения (при остальных подшипниках качения) в шифр долота вводится буква Н.

При изготовлении такого долота с системой маслонаполнения и торцевым резиновым кольцом с тарельчатым поджимающим металлическим каркасом или эластичным радиальным кольцом в шифр долота вводятся буквы НУ.

При изготовлении опор на двух или более радиальных подшипниках скольжения с одним (или двумя) упорными подшипниками скольжения, шариковым (замковым) подшипником, с герметизацией маслонаполненной опоры радиальным резиновым уплотнительным кольцом в шифр долота вводятся буквы АУ.

Буквой R и цифрами за ней обозначается номер заводской модели долота.

Источник: http://skarn.ru/burovoj-instrument/porodorazrushayushhij/sharoshechnye-dolota/sharoshechnie-dolota-3/

Ссылка на основную публикацию
Adblock
detector