Резцовые буровые коронки СМ

Опубликовано: 02.09.2018

Буровые коронки типа СМ предназначены для бурения преимущественно малоабразивных, монолитных и перемежающихся горных пород; так как эти коронки предназначены для разбуривания широкого диапазона пород с различными механическими свойствами, они должны оснащаться резцами различной формы, значительно отличающимися по схемам размещения на торце короночного кольца, углом поворота и т.д.

Группа серийных резцовых коронок в отличие от ребристых имеет гладкий корпус и армируется резцами, имеющими в сечении форму квадрата (ранее коронки этого типа армировали резцами в форме восьмигранников или прямоугольных призм). Конус коронок длиной 75 мм состоит из гладкой части (длиной 35) для захвата ключом, резьбовой части (длиной 30 мм) и рабочего торца (длиной 10 мм) с промывочными каналами.

По форме и схеме размещения резцовкоронки подразделяются на две группы:

с раздельным (СМ4) групповым (СМ5 и СМ6) расположением резцов.

При этом резцы размещаются по торцу по двум или трем концентрическим окружностям. По этому признаку коронки могут быть двухрядные и трехрядные (СМ4, СМ5 и СМ6). Число зубков в коронках определяется принятой схемой их размещения и диаметром коронки.

В буровых коронках с одинаковым расположением резцов число зубков соответствует числу резцов. В коронках с групповым расположением резцов число зубков равно числу групп. При групповом расположении по окружности торца можно разместить большее число резцов и создать большего размера промывочные окна. Во всех коронках используется принцип расчленения забоя на зоны, разрушаемые отдельными резцами. Резцы в коронках располагаются группами, которые обеспечивают полное перекрытие забоя. В зависимости от типа коронок и их диаметра число групп различно. Число резцов в группах также различно и определяется их размерами.

Для повышения эффективности резания резцы в коронках устанавливают на различных уровнях относительно торца, при этом в процессе бурения образуется ступенчатый забой. При трехрядном расположении резцов наиболее выступающим является центральный (основной) резец, наименее выступающим - наиболее нагруженный резец, обрабатывающий стенку скважины: резец, обрабатывающий керн, занимает промежуточное положение.

Особенностью резцовых коронок является ориентированная установка резцов.

В коронках СМ5резцы расположены вертикально, в коронках СМ4 и СМ6- наклонно относительно оси коронки и развернуты на определенный угол относительно ее радиуса. Такое расположение резцов делает их более прочными. В коронках СМ4 и СМ6 резцы формы Г5107 и Г5108 ориентированы так, что их передние грани образуют двухгранные отрицательные передние углы. В коронках СМ5 группы резцов формы Г5108 установлены параллельно оси корпуса.

В настоящее время выпускаются коронки СМ4, СМ5 и СМ6, как наиболее универсальные.

Коронка СМ4 (ГОСТ 11108-70) армирована резцами из сплава ВК6 формы 75107 (ГОСТ 880-75).

Рис. 2.10 . Коронки СМ4 (а) и СМ6 (б).

1- корпус; 2 - центральный резец; 3 - наружный резец; 4 - дополнительный резец; 5 - основной резец; 6 - подрезной резец

Торец коронки( рис. 2.10, а ) полностью перекрывается группой из трех резцов, расположенных в отдельных зубках по наружному и внутреннему диаметрам и в центре короночного кольца. Выступ резцов относительно торца различен, что вызывает образование в процессе бурения ступенчатого забоя. Центральные резцы выступают относительно торца на 4 мм, внутренние подрезные - на 3,5 и наружные - на 2,5 мм.

Резцы в коронках установлены под углом к забою и развернуты вокруг оси на угол от 15 до 25 град. Угол наклона отрицательный -15°. При таком расположении боковые грани резцов образуют двухгранно-отрицательный передний угол, что способствует повышению скорости бурения и износостойкости коронки, снижению их сколов и поломок.

Коронка СМ6(ГОСТ 11108-70, см. рис. 2.10, б ). Режущий торец коронок армируется твердосплавными резцами из сплава ВК6 формы Г5108 (ГОСТ 880-75). В отличие от коронки СМ5 резцы в коронке СМ6 ориентированы в пространстве в горизонтальной и вертикальной плоскостях, что улучшает условия резания породы. В горизонтальной плоскости центральные резцы развернуты под углом 15 град., подрезные – 10 град. Резцы имеют отрицательный передний угол, соответствующий 15 град., и расположены группами, обеспечивающими полное перекрытие забоя. Резцы в каждой группе устанавливаются на различной высоте относительно торца коронки. В процессе бурения на забое образуются уступы.

В коронках СМ6 по сравнению с коронками СМ5 больше дополнительных подрезных резцов, что позволяет использовать их при бурении более твердых и абразивных пород.

Коронка СМ9создана в результате работ СКБ «Геотехника» по модернизации коронок группы СМ-СТ; ею заменяются коронки СМ4, СМ5 и СМ6. Коронки СМ9 предназначены для вращательного и вращательно-ударного колонкового бурения в однородных и перемещающихся малоабразивных монолитных и трещиноватых породах V-VII, частично VIII, категорий по буримости.

Учитывая многообразие геолого-технических условий, в которых возможно применение коронок СМ9, предусмотрено их изготовление в нескольких модификациях ( табл. 2.38 , рис. 2.11 ).

Таблица 2.38. Техническая характеристика твердосплавных коронок типа СМ9 конструкции СКБ «Геотехника» (по данным д. т.н. А.Т. Киселева)

Наружный D/внутренний d базовая модель усиленная модель
СМ9 - 46 46/31 3 4 40 0,30
СМ9 - 59 59/44 4 5 52 0,42
СМ9 - 76 76/59 5 6 68 0,61
СМ9 - 93 93/75 6 8 84 0,83
СМ9 - 112 112/94 8 10 103 1,03
СМ9 -132 132/114 10 12 122 1,23
СМ9 - 151 151/133 10 12 141 1,42
СМ9 - 171 171/146 18 - 160 4,00
СМ9 - 197 197/172 18 - 186 4,20
СМ9 - 222 222/200 24 - 213 4,50
СМ9 - 248 248/222 30 - 238 5,00
СМ9 - 276 276/252 30 - 267 5,30
СМ9 - 327 327/302 30 - 319 6,00

Примечание:    По желанию потребителя коронки могут поставляться как с вертикальной, так и с наклонной (под углом) установкой резцов (см. рис. 2.11 ).

 

Конструктивные особенности коронок позволяют вести бурение с использованием промывочных жидкостей, в т.ч. глинистых растворов, с продувкой воздухом или призабойной циркуляцией, а также с применением гидроударных машин.

Рис. 2.11. Твердосплавная коронка типа СМ9 конструкции СКБ «Геотехника» (см. табл. 2.38 ).

Базовая модель предназначена для бурения преимущественно однородных монолитных пород V-VI, категорий, а усиленная (с большим числом резцов) для более твердых перемежающихся пород; модификация с расположением резцов под отрицательным углом к забою - для бурения трещиноватых разновидностей указанных групп горных пород. В период приемочных испытаний коронки СМ9 обеспечили ресурс, в 2 раза превосходящий ресурс заменяемых коронок.

Специализированная коронка СМ8- модернизированная резцовая коронка, предназначенная для бурения геологоразведочных и инженерно-геологических скважин в породах III-IX категорий и позволяющая вести бурение как с применением промывочной жидкости, так и «всухую» для получения проб (образцов керна) с естественной влажностью.

Высокая эффективность бурения специальными коронками (ресурс на 35% выше, чем у серийных) достигается за счет прогрессивных конструктивных решений, а также вследствие применения новых марок и форм твердосплавных резцов (ВК6КС)*. По физико-механическим свойствам - пределу прочности при изгибе, плотности и твердости - сплав ВК6КС превосходит серийные твердые сплавы ВК6.

* Разработан СКБ «Геотехника» совместно с ВНИИ твердых сплавов

Расчет высокопрочных болтов на растяжение

Особенности расчета на прочность элементов, ослабленных отверстиями под высокопрочные болты:
При статической нагрузке, если ослабление менее 15 °/о, расчет ведется по площади брутто А, а если ослабление больше 15 %—по условной площади Лусл = 1,18 Ап.

Монтажные стыки

Монтажные стыки делают при невозможности транспортирования элементов в целом виде.
Монтажные стыки для удобства сборки устраивают универсальными: все прокатные элементы балки соединяют в одном сечении.

Проверка прочности

Проверка прочности сечения на опоре балки по касательным напряжениям:
Балочной клеткой называется система перекрестных балок, предназначенная для опирания настила при устройстве перекрытия над какой-либо площадью.
rss