Введение
Глава 1. Обзор существующих конструкций бурового инструмента. 7
1.1 Буровой инструмент. 7
1.2 Классификация долот 9
1.3 Шарошечное долото 9
1.3.1 Одношарошечные долота 12
1.3.2 Двухшарошечные долота 13
1.3.3 Трехшарошечные долота 14
1.4 Фрезерные долота 15
1.5 Долота ИСМ 16
1.6 Алмазные долота 17
1.7 Лопастные долота 19
Глава 2 Разрушение породы в процессе бурения 22
2.1 Условия, определяющие состояние пород в процессе их разрушения при
бурении 22
2.2 Теоретические основы процесса изнашивания бурового инструмента .. 40
2.3 Направления и методы повышения износостойкости и создания
высокоресурсного бурового инструмента 49
2.4 Защита изнашиваемых поверхностей корпуса и вооружения долот
наплавляемыми твердыми сплавами и поликристаллическим алмазным покрытием 51
Глава 3 Методика проектирования бурового инструмента 54
3.1 Проектирование матрицы 54
3.2 Проектирование головки бурового инструмента 55
3.3 Проектирование лопастей 57
3.4 Сборка 59
Глава 4 Сравнительные исследования разрушения породы. Анализ теоретического исследования 63
4.1 Сравнительные исследования разрушения горной породы 63
4.2 Аналитические исследования теории резания 67
4.3 Определение усилий, действующих на поворотные резцы 76
4.4 Прочностной расчёт 80
ЗАКЛЮЧЕНИЕ 83
СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННЫХ ИСТОЧНИКОВ 84
ПРИЛОЖЕНИЕ А 86
Одной из важнейших проблем, стоящих перед бурением, является прохождение грунтов разной категории прочности одним инструментом. Решением этой проблемы является разработка бурового инструмента, которое при любых категориях прочности грунта и наличия трещиноватостей будет сохранять большую скорость проходи.
На практике при глубоком бурение применяется 2 основных вида бурения шарошечное и лопастное. Наиболее широкое применение нашли инструменты на основе шарошечного бурения, но в связи с возможностью встречи с трещиноватыми и осадочными породами буровой инструмент его эффективность снижается и резко падает надёжность. Применение лопастных буров позволило более эффективно работать в различных условиях горных пород с минимальной вероятностью заклинивания или заштыбовки рабочей части. Развитие направления бурения лопастными бурами нашло широкое применение на основе использования армирования режущей части твёрдосплавными пластинами с алмазным покрытием. Предварительные исследования теории резания с использованием пластинами твёрдого сплава с отрицательным углом резания показывает значительное увеличение энергоёмкости в процессе резания пород различной прочности.
Основной проблемой при бурение является малый срок службы инструмента.
Для увеличения надежности работы бурового инструмента необходимо расставить инструмент по специально схеме которая обеспечит точность установки инструмента в линии резания и точные геометрические параметры.
Целью данной работы является разработка модели и рекомендации для проектирования бурового инструмента гарантирующего рациональную установку резцов в забое с учётом геометрических параметров режущего инструмента и отвечающим требованиям оптимальных параметров теории резания.
В результате данной работы достигнута цель разработки бурового инструмента с повышенными показателями надежности за счет применения методики проектирования бурового инструмента и прочностного расчета нагрузок действующих на режущий элемент.
В данной работе были проанализированы виды бурового инструмента и выбраны рациональные углы установки режущих элементов на бурового инструмента и оптимальные геометрические параметры.
Разработанная методика позволяет спроектировать буровой инструмент с повышенными показателями надежности и износостойкости.
Произведено моделирование инструмента из пластика на 3d принтере.
