Конструкции вооружения шарошечных долот второго класса

Шарошечные долота второго класса для разрушения абразивных горных пород имеют твердосплавное вооружение в виде зубков, которые запрессовываются в гнезда на венцовых выступах шарошек.

Твердосплавные зубки (рис. 6.7) готовятся диаметром до 16 мм из твердых сплавов ВК11-ВК для клиновых зубков и ВК8-ВК для зубков со сферической рабочей поверхностью. Зубки состоят из цилиндрического тела, запрессовываемого в шарош­ку, и рабочей головки, размеры и форма которой определяют конст­руктивные особенности зубка. Для вооружения шарошек используются три конструкции клино­вых зубков.

Важнейшие характеристики твердосплавного вооружения - диаметр зубков d, радиусы кривизны рабочих поверхностей, вылет зубков h над телом шарошки и шаг s размещения в венце, а также и глубина запрессов­ки зубков в тело шарошки.

Принципы выбора угла 2γ твердосплавных зубков те же, что и для притупленного клина. Поскольку твердый сплав хуже работает на изгиб, чем сталь, то углы 2γ зубков существенно больше.

Шаг зубков в венцах выбирается не только из условия эффективного поражения забоя, но и из условия надежного крепления зубков. Как правило, шаг больше оптимального. Из схемы на рис. 6.7,а видно, что с уменьшением шага зубков уменьшается сечение венцового выступа между зубками, а также возможно сближение донышек зубков на величину l, меньшую допустимой. Тогда при запрессовке возможно раскалывание венцового выступа. Следовательно, для уменьшения шага надо уменьшать диаметр зубков. Но это понижает их сопротивление изгибу и величину вылета над телом шарошки. Тем не менее, этот путь применяется и обусловливает следующее неравенство:

d_МЗ ≥ d_СЗ ≥ d_ТЗ.

В настоящее время номенклатура зубков весьма широкая. На рис. 6.8 приведены формы зубков, изготавливаемых заводом Волгабурмаш.

Из рис. 6.8.видно, что изготавливаются как симметричные, так и асимметричные зубки. При этом зубки одного типа могут иметь разные углы при вершине: зубки с большим углом при вершине устанавливают на периферийных венцах, а с меньшим – на центральных венцах шарошек.

Особенности размещения зубков на шарошках показаны на рис. 6.9, из которого видно, что, как и у долот первого класса, зубки размещены венцами (рядами), каждый из которых предназначен для поражения своего кольцевого участка забоя скважины. Только пери­ферийные ряды 1 всех шарошек поражают один и тот же прилегающий к стенке скважины участок забоя.

Рис. 6.9. Развертка шарошек долота типа СЗ

Предпериферийный участок забоя поражается зубками второго ряда 2 двухрядного венца, зубки которого разме­щены в шахматном порядке относительно зубков первого ряда. Двухрядными венцами оснащают одну (рис. 6.9) или две шарошки из трех. Соответственно две или одна шарошка имеет однорядные венцы, характеризующиеся минимальным шагом. Периферийные ряды всех шарошек отличаются от остальных рядов (венцов) тем, что зубки установлены под наклоном к плоскости забоя, а со стороны обратного конуса запрессованы цилиндрические твердосплавные зубки 3 . Такая конструкция вооружения обеспечивает необходи­мую износостойкость долот по диаметру в случае применения их по назначению.

Из схемы на рис. 6.9 следует, что со стенкой скважины контакти­рует кольцевой выступ, выполняемый по контуру обратных конусов всех шарошек. Этот выступ называется предохранительным пояском. При спуске долота в скважину через обсадную колонну он предохра­няет последнюю от резания периферийными зубками 1 и зубками 3 обратных конусов шарошек.