Долота истирающе-режущего действия с твердосплавным вооружением. Одношарошечные долота

Долота истирающе-режущего действия предназначены для бурения в пластичных горных породах. Они изготавливаются в лопастном, секторном, корпусном и шарошечном исполнении. В настоящее время серийно изготавливаются с твердосплавным вооружением только одношарошечные долота типа СЗ, т.е. для абразивных горных пород средней твердости.

Режуще-истирающие долота с непрерывным контактом вооружения с забоем в абразивных горных породах быстро изнашиваются. Для повышения износостойкости необходимо обеспечить больший запас вооружения на износ и улучшить условия его работы. Простое увеличение количества элементов вооружения привело бы к уменьшению контактного давления на забой и снизило бы интенсивность разрушения горных пород. Поэтому конструкторы пошли по пути создания такого долота, у которого одновременно работает только одна часть вооружения, а вторая часть вступает в работу по мере выхода из контакта с породой работающей части вооружения. Был предложен ряд конструкций долот, в том числе и одношарошечного (рис. 3.2, а).

Одношарошечное долото имеет корпус 1 с присоединительной резьбой. Нижняя часть корпуса выполнена в виде лапы 2 с наклоненной под углом a = 30° цапфой 4. На цапфе на подшипниках установлена сферическая шарошка 5. Шарикоподшипник двухстороннего действия (замковый) собирается через отверстие в лапе и цапфе. После сборки долота отверстие закрывается пальцем 3,

который приваривается к корпусу. Совокупность подшипников, на которых установлена шарошка, образует ее опору. Конструкции и типы опор будут рассмотрены ниже в подразделе шарошечные долота. Промывочное отверстие 6 и пазы на шарошке образуют систему промывки долота.

Шарошка вооружена твердосплавными зубками формы Г23. Общий вид зубка и схема его взаимодействия с забоем приведены на рис. 3.2, б. Зубок имеет одну плоскую и одну выпуклую грани. Его основными геометрическими характеристиками являются диаметр d, угол резания (32°) и вылет зубка над телом шарошки h₀.

Из рис. 3.2, б видно, что зубок Г23 имеет тупой угол резания (32°+90°). Это вынужденная мера для исключения растягивающих напряжений в теле зубка и повышения сопротивления зубка разрушению от изгиба.

В процессе бурения каждый элемент вооружения шарошки совершает сложное движение относительно забоя скважины, обусловленное вращением шарошки вокруг своей оси и вращением долота.

Траектория движения зубка по забою представляет пространственную эпитрохоиду. Пример проекции эпитрохоиды на плоскость, перпендикулярную оси долота, приведен на рис. 3.2, в, из которого видно, что зубок периодически то удаляется, то приближается к оси долота в интервале от R₁ до R₂, пересекая в двух точках свой след. Воздействие большого числа зубков обеспечивают необходимое разрушение забоя.

Одношарошечные долота шифруются аналогично долотам дробяще-скалывающего действия, которые будут рассмотрены ниже.