Электромонтаж Ремонт и отделка Укладка напольных покрытий, теплые полы Тепловодоснабжение

Конструкции, типоразмеры и области применения твердосплавных коронок

09.05.2019


Основными конструктивными элементами и параметрами твердосплавных коронок являются: короночное кольцо и вооружение — количество, распределение и положение резцов в рабочей части коронки, форма и площадь сечения циркуляционных каналов, их расположение, диаметр коронки.

Короночные кольца характеризуются стандартными размерами и элементами, приведенными на рис. 1.1, а и в табл. 1.2.

Профиль присоединительной резьбы у корончатых колец трапецеидальный, характеризующийся определенными параметрами в соответствии с ГОСТ 6238—77 (рис. 1.1, б): шаг резьбы 5 = 4 мм; рабочая высота витка t = 0,75 мм; ширина витка у вершины m = 1,922 мм; ширина впадины b = 1,934 мм; угол наклона боковой стороны витка а/2 = 5°.

Изготавливают короночные кольца из сталей марок 35 или 40. На отдельные размеры колец ГОСТами предусматриваются определенные допуски в сторону увеличения или уменьшения размеров, значения которых приводятся в соответствующих документах и справочниках.


Твердосплавная коронка имеет стандартные элементы и размеры (см. рис. 1.1, а): внутренний и наружный диаметры короночного кольца (Dкв и Dкр), определяющие толщину тела коронки д, внутренний и наружный диаметры коронки по резцам (Dвр и Dнр), а также величину выхода или выпуска резцов из корпуса коронки по торцу b1 за наружную b2 и внутреннюю b3 боковые поверхности коронки. В случае необходимости получения кольцевого забоя повышенной ширины используют коронки с приваренными к корпусу ребрами б (рис, 1.1, в). Обычно верхний конец коронки имеет наружную резьбу 3 и внутреннюю коническую расточку К. В нижней торцовой части коронок делают специальные вырезы — промывочные окна 5, обеспечивающие нормальные условия циркуляции жидкости и удаление продуктов разрушения. С целью улучшения условий удаления шлама с забоя при недостаточной величине зазора между стенкой скважины и коронкой в ее корпусе делают специальные пазы или каналы по наружной поверхности, в сечении обычно имеющие треугольную форму. Число пазов в коронках зависит от их диаметра и условий работы (типа разбуриваемых пород) и колеблется от 2—3 до 10—12. Иногда пазы делают наклонными (по спирали). Суммарная площадь промывочных окон и пазов (каналов) должна обеспечивать циркуляцию промывочной жидкости без существенных потерь напора.

Количество резцов (вооруженность коронки) зависит от типоразмера коронки, формы и размеров самих резцов. Это определяется обычно конструктивно с учетом области и условий применения ПРИ.

Расположение резцов в коронке играет важную роль в ее работе. Все резцы по назначению делят на основные и подрезные. Основные резцы производят разрушение породы в площади забоя, а подрезные — калибруют ствол скважины и керн, обрабатывая стенки скважины и поверхность керна.

Основные резцы должны располагаться так, чтобы перекрывалось поперечное сечение торца короночного кольца. При этом они должны выступать над торцом на величину b1, а подрезные — за боковую наружную и внутреннюю поверхности кольца, соответственно на величину b2 и b3 (см. рис. 1.1). Это обеспечивает внедрение резцов в породу на определенную глубину, циркуляцию очистного агента, удаляющего продукты разрушения, и свободное вращение снаряда. Величины выхода или выпуска резцов b1, b2 и b3 определяются в зависимости от характера породы — чем порода мягче, тем выход больше. Особенно важно увеличивать выход резцов при бурении разбухающих или вспучивающихся пород, когда диаметры скважины и керна могут резко изменяться. В твердых породах выход резцов за боковую поверхность должен быть порядка 0,75—1,0 мм, а над торцом —1,5—2 мм; в мягких породах — на величину 3—6 мм за боковую поверхность и на 5—6 мм над торцом. Величина выхода резцов уменьшается при бурении в сильно трещиноватых породах во избежание поломки и выкрашивания резцов. Подрезные резцы выставляются на большую величину за наружную и на меньшую за внутреннюю поверхности коронки. В зависимости от размера резцов торец короночного кольца может перекрываться одним или группой — двумя или тремя резцами (см. рис. 1.1).

Для повышения эффективности работы основных резцов выход их над торцом делают на разную величину, при этом забой получается сложной ступенчатой формы (рис. 1.2). Наличие дополнительных обнаженных поверхностей создает более благоприятные условия для разрушения породы по принципу подбойки и отбойки.

Величина выхода основных резцов регламентируемся их прочностью на излом. Чем она меньше, тем меньше должен быть выход. Ho это приводит к ухудшению условий разрушения породы и удаления продуктов разрушения. В связи с этим, при использовании мелких резцов, их устанавливают в специальных металлических штабиках (матрицах) прямоугольной или цилиндрической формы с таким расчетом, чтобы в процессе работы изнашивалось тело штабика и происходило обнажение резцов (рис. 1.3). Таким способом реализуется принцип «самозатачивания» (само-обнажения) резцов, имеющих небольшую площадь поперечного сечения.

Эффективность работы ПРИ зависит от положения резцов относительно плоскости резания (торца коронки), которое определяется величиной переднего уn, заднего у3 и угла резания вp (рис. 1.4). Относительно тела или корпуса коронки резцы могут располагаться перпендикулярно к ее торцу и наклонно. Угол резания вр, таким образом, может быть равен, больше или меньше 90° (см. рис. 1.4, а, б, в). Угол наклона резцов определяют в зависимости от характера пород. В породах мягких и средней твердости более эффективно работают резцы с положительным углом наклона yn = 30-35°, когда вр < 90°; в твердых малоабразивных — с вертикальным расположением yn = 0°, a вр = 90°. Отрицательный угол наименее благоприятен и рекомендуется при бурении очень твердых и в особенности трещиноватых пород. Кроме того, резцы могут быть расположены без поворота или с поворотом вокруг своей оси на угол ф = 10±25° к радиусу коронки.

В зависимости от формы и размеров применяемых резцов все твердосплавные коронки делят на две основные группы: коронки с затачиваемыми резцами, имеющими угол приострения а, (крупнорезцовые и мелкорезцовые), и коронки самозатачивающиеся (микрорезцовые).

В соответствии с условиями работы или характером разбуриваемых пород промышленность выпускает коронки следующих типов: М — для бурения в мягких породах (ребристые коронки); CM — для бурения в средних по твердости малоабразивных или перемежающихся по твердости породах; CT — для бурения в породах средней твердости, малоабразивных или с перемежающейся твердостью и трещиноватых; CA — для бурения в породах средней твердости, абразивных, но монолитных или перемежающихся по твердости.

Конструкции, типоразмеры и области применения твердосплавных коронок

Простейшим видом коронок, применяемых при вращательном способе бурения в мягких рыхлых породах, являются коронки, рабочими органами которых служат зубья. Эти коронки получили название зачатых. С целью повышения их стойкости зубья наплавляют твердым сплавом.

В практике бурения геологоразведочных скважин широко применяются коронки нормального ряда, выпускаемые промышленностью: М5, М6, СМ4, СМ6, СТ2, СА4, СА5, СА6, основные параметры которых приводятся в табл. 1.3 и на рис. 1.5—1.7.

В связи с унификацией размеров породоразрушающего инструмента у новых твердосплавных коронок, имеющих наружный номинальный диаметр 36, 59, 76, 93 и 112 мм, внутренний диаметр будет иным — 22, 42, 58, 73 и 92 мм соответственно с теми же допусками. Кроме того, выпускаются коронки для специальных снарядов, в частности, для бурения с гидротранспортом керна типов ГК-2, КГ-84МС, КГ-93МС (рис. 1.8) и другие разновидности.

Множество конструкций и типов твердосплавных коронок обусловливается разнообразием горных пород, характеризующихся различными свойствами и спецификой процесса их разрушения. С этих позиций основными факторами, определяющими область применения коронок того или иного типа, являются: твердость или буримость, абразивность и трещиноватость горных пород. Руководствуясь существующей в настоящее время классификацией горных пород, области применения твердосплавных коронок ограничиваются породами I-VIII и частично IX категорий по буримости.

В общем случае рекомендуется в породах мягких, вспучивающихся I-IV категорий по буримости применять ребристые коронки типа М5 и М6 (см. рис. 1.5), в породах малоабразивных средней твердости IV-VI и частично VII категорий по буримости — СМ4, и СТ2 (см. рис. 1.6) и в породах абразивных выше средней твердости VI—VII и частично VIII-IX категорий по буримости — микрорезцовые или самозатачивающиеся коронки (СА4, СА5, СА6) или комбинированного типа (см. рис. 1.7).

В табл. 1.4 приводятся рациональные области применения твердосплавных коронок, выпускаемых серийно.



Имя:*
E-Mail:
Комментарий: