ПІДВИЩЕННЯ ЯКОСТІ ВИГОТОВЛЕННЯ ОПОР ТРИШАРОШКОВИХ БУРОВИХ ДОЛІТ ПРИЗНАЧЕНИХ ДЛЯ БУРІННЯ ОСОБЛИВО МІЦНИХ ГІРСЬКИХ ПОРІД

Анотація

Для буріння міцних і особливо міцних гірських порід широко застосову­ють тришарошкові бурові долота з відкритою опорою. Особливо важкі умови експлуатації цих бурових доліт висувають комплекс вимог щодо їх конструкції, застосування матеріалів та технології виготовлення.
Аналізом даних експлуатації встановлено, що бурові долота з однаковими конструкціями опор виявляють різні експлуатаційні показники. Незважаючи на численні дані про експлуатаційні показники деталей доліт виготовлених із різних долотних сталей і зміцнених на заданий розподіл фізико-механічних показників цапф лап, сьогодні відсутні дані про експлуатаційні показники опор у яких застосовують тіла кочення з різними показниками твердості.
З метою встановлення низьких показників наробітку тришарошкових бурових доліт 244,5ОК-ПГВ, опори яких заклинили протягом 10-18 годин робо­ти поставлені стендові випробовування долота з цієї партії. Буріння здійснюва­ли на вибої зі сталі 10. Робоче навантаження на долото дорівнювало 1800 кН, а число обертів ротора – 60 об/хв. Охолоджуючим середовищем доліт була технічна вода, яка подавалася в опори.
Стендовими випробовуваннями секцій з таких доліт встановлено, що першим в опорі руйнується замковий палець. Це різко збільшує значення зазо­рів у замковому підшипнику, а утворені фрагменти металу порушують нор­мальну роботу підшипників опори та спричинюють заклинювання опори.
Аналізом встановлено, що замкові пальці, згідно технології, залишалися в цапфі лапи при її термообробці, і, в окремих випадках набували підвищення крихкості, через загартовування. Це спричинювало раптове обламування в небезпечному перерізі замкового пальця. Застосування спеціальної технології виготовлення замкових пальців, цю проблему вдалося усунути повністю.
Також у стендових умовах випробувано три долота 244,5ОК-ПГВ, в опо­рах яких застосували тіла кочення згруповані в три селективні групи (вибрано з різних партій) за різною твердістю: в долоті №1 їх твердість дорівнювала HRC60-63, у долоті №2 – HRC58-59, а в долоті №3 – HRC42-56 (табл. 1).

Таблиця 1 – Результати замірів зазорів між торцем основи цапфи лапи та торцем шарошки дослідних доліт, що працювали в стендових умовах
№ доло­та № секції Величина зазорів (мм) по секціях доліт за час їх роботи (год)
5 10 15 20 24,3 25 30 35 35,5
1 І 0,3 0,4 0,4 0,7 – 1,2 1,8 – –
ІІ 0,2 0,2 0,3 0,6 – 1,7 2,9 – –
ІІІ 0,3 0,4 0,5 0,8 – 1,8 3,0 – –
2 І 0,2 0,3 0,4 0,5 – 0,75 0,95 1,5 2,5
ІІ 0,1 0,2 0,3 0,4 – 0,5 0,7 1,1 1,7
ІІІ 0,2 0,2 0,3 0,4 – 0,6 0,8 1,6 1,8
3 І 0,3 0,4 0,6 0,9 2,8 – – – –
ІІ 0,3 0,6 0,8 1,7 4,6 – – – –
ІІІ 0,4 0,8 1,3 2,8 5,0 – – – –

Аналізом пошкоджень встановлено, що поряд із роликами, істотного зно­су зазнали кульки замкового підшипника кочення, твердість яких HRC43-46. Такі кульки мали знос по всій поверхні до 2 мм. Стосовно роликів, які мали найбільший знос, то їхня твердість була в межах HRC42-45. Загалом вимірю­вання показали, що за даних умов експлуатації доліт твердість тіл кочення ниж­че HRC57 не забезпечує їх ефективну зносостійкість, а твердість вище HRC61 не забезпечує тріщиностійкість.
Висновок: При проектуванні складальних операцій опор доліт (форму­ванні селективних груп) враховувати не тільки геометричні параметри тіл кочення, але й їх твердість, яка для доліт 244,5ОК-ПГВ повинна бути в межах HRC58-59. Бажано, щоб у одній селективній групі розсіювання твердості було не більше HRC1.