Повышение долговечности буровых шарошечных долот на основе совершенствования технологии сборки и упрочнения шарошек с твердосплавными зубками

• Автор: Кремлёв, Виталий Игоревич
• Шифр специальности: 05.02.08
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2009
• Место защиты: Самара
• Количество страниц: 175 с. : ил.

СОДЕРЖАНИЕ

ВВЕДЕНИЕ
ГЛАВА 1. АНАЛИЗ ЭКСПЛУАТАЦИОННЫХ И КОНСТРУКТОРСКО-ТЕХНОЛОГИЧЕСКИХ ФАКТОРОВ, ВЛИЯЮЩИХ НА ПОВЫШЕНИЕ РАБОТОСПОСОБНОСТИ ТВЕРДОСПЛАВНОГО ВООРУЖЕНИЯ ШАРОШЕК БУРОВЫХ ДОЛОТ

1.1 Эксплуатационные, конструктивные и технологические

факторы, влияющие на долговечность зубков. Выбор эффективных форм породоразрушающей поверхности зубков * *

Условия работы твердосплавных зубков в зависимости от

их расположения и закрепления на шарошках

Оценка нагруженности отдельных зубков

Влияние величины натяга, создаваемого при запрессовке зубков, а также воздействия внешней нагрузки на зубок со стороны забоя, на напряженно-деформированное состояние шарошки

Влияние конструктивных факторов размещения зубков на

прочностные свойства шарошек
О необходимости разработки метода неразрушающего контроля допустимых остаточных напряжений в шарошках
1.2 Технологические факторы запрессовки зубков
Перспективные технологические направления в сборке прессовых соединений
1.3 Перечень проблем, которые необходимо дополнительно
исследовать в работе
Выводы
Цель работы
Основные задачи исследования
Структура диссертации
ГЛАВА 2. РАЗРАБОТКА МЕТОДИКИ АНАЛИЗА НДС В ЗУБКАХ И ШАРОШКАХ, В ЗАВИСИМОСТИ ОТ ПАРАМЕТРОВ ЗАПРЕССОВКИ И С УЧЕТОМ ВЗАИМОДЕЙСТВИЯ ЗУБКОВ С ЗАБОЕМ
2.1 Аналитическое исследование процессов нагружения и на-
пряженно-деформированного состояния в теле шарошки и твердосплавных зубках при запрессовке и наложении на зубки внешней нагрузки
2.2 Разработка КЭ-модели шарошки с твердосплавным вооружением
2.3 Исследование влияния на НДС величины перемычек между зубками при постоянстве натяга и диаметра зубка
2.4 Исследование влияния на НДС диаметра запрессовываемых зубков
2.5 Исследование зависимости НДС шарошек от величины
натяга при запрессовке зубков
2.6 Исследование НДС шарошек от совместного воздейст-
вия натяга при запрессовке зубков и внешней нагрузки. Определение нагрузок на зубки
2.7 Методика определения влияния физико-химических
свойств стали шарошки на трещиностойкость при запрессовке твердосплавных зубков
2.8 Исследование селективной сборки по группам с мини-
мальной разницей величины максимального и минимального натяга при запрессовке зубков
Выводы
ГЛАВА 3 ИССЛЕДОВАНИЕ ВЛИЯНИЯ НА НДС ЗУБКОВ И ШАРОШКИ ПАРАМЕТРОВ ЗАПРЕССОВКИ С ПРИМЕНЕНИЕМ УЛЬТРАЗВУКА
3.1 Моделирование и аналитические исследования процесса
ультразвуковой запрессовки (УЗ) твердосплавных зубков
3.2 Экспериментальные исследования процесса ультразвуковой запрессовки твердосплавных зубков
3.3 Методика проведения исследований процесса запрессовки зубков с ультразвуком
3.4 Исследование величины НДС методом неразрушающего
контроля в шарошке при запрессовке зубков
Выводы

ГЛАВА 4 РАЗРАБОТКА И ВНЕДРЕНИЕ РЕКОМЕНДАЦИЙ В ТЕХНОЛОГИЮ ЗАЩИТЫ КОРПУСОВ ШАРОШЕК ОТ АБРАЗИВНОГО ИЗНОСА, УМЕНЬШЕНИЯ ГЛУБИНЫ ЗАПРЕССОВКИ И ВОЗМОЖНОСТИ ВЫЛЕТА ЗУБКОВ
4.1 Моделирование и аналитические исследования влияния
уменьшения глубины запрессовки при абразивном износе корпусов на усилие выпрессовки и возможности выпадения зубков на забой
4.2 Выбор метода, технологии и свойств материала для нанесения износостойкого покрытия на поверхности шарошек
4.3 Оборудование и технология армирования напылением
межзубковых и межвенцовых поверхностей шарошек долот
4.4 Исследование качества соединения материалов с напыляемыми покрытиями
Выводы
ГЛАВА 5 РЕЗУЛЬТАТЫ ВНЕДРЕНИЯ РЕКОМЕНДАЦИЙ ПО ИЗМЕНЕНИЮ ТЕХНОЛОГИЙ ПРОИЗВОДСТВА БУРОВЫХ ШАРОШЕЧНЫХ ДОЛОТ

5.1 Промысловые испытания буровых долот
124,0АЦЬ-Ь8 51ХГ-11866
5.2 Промысловые испытания буровых долот
215,9Уи-МЛ8432Р-К206А."
5.3 Расчет экономического эффекта от применения буровых долот, изготовленных по рекомендациям, сделанным по
результатам исследований
Выводы
Основные результаты и выводы по работе
Литературные источники
Приложение I. Акт внедрения результатов работы в
ОАО «Волгабурмаш»
Приложение II. Акт внедрения материалов работы в учебный
процесс Сам ГТУ
Приложение III. Технические условия 1-9-315-2007

Если в процессе сборки шарошек требуется соблюдение высокой точности осевого относительного положения зубков и гнёзд шарошек, то необходимо учитывать, что после снятия силы запрессовки происходит отжа-тие детали на некоторую величину ДА, зависящую от некоторых конструктивных и технологических факторов. В частности, величина отжатая увеличивается с ростом скорости запрессовки и натяга. Снижению величины отжатая способствует уменьшение угла заходной фаски твердосплавного зубка.
Повышению качества соединений «зубок - корпус шарошки» должна способствовать конструкция оснастки. Универсальные прессы, необходимо оснащать соответствующими подставками, оправками, накладками и т.п., обеспечивающими удобную, быструю и точную установку сборочный деталей (зубков и шарошек).
Выше уже отмечалось, что количество выпускаемых типоразмеров буровых долот с твердосплавным вооружением в ОАО «Волгабурмаш» исчисляется сотнями. Шарошки каждого типоразмера имеют присущие только им размеры и углы наклона венцов, на поверхностях которых выполнены отверстия для установки и запрессовки твердосплавных зубков, выбираемых конструктором из их большого числа (более 750 типов и размеров по диаметру, высоте, форме породоразрушающей поверхности).
Поэтому перед запрессовкой каждого зубка на каждом венце необходимо производить дополнительную подналадку оснастки, назначение которой заключается в ориентировании шарошки в положение, когда ось гнезда точно совпадает с осью штока пресса.
Для этого необходимо выставить венец шарошки, показанной пунктирной линией (Рис. 1.6) так, чтобы его образующая в самом высоком месте была перпендикулярной оси штока 11 поршня 20. Такое положение достигается круговым поворотом винтового устройства 21 и ещё двух винтовых устройств - рукояткой 2 в продольном направлении и рукояткой 3 в поперечном направлении стола. Во время наладки добиваются смещения шарошки, устанавливаемой на имитаторе цапфы лапы. В гнездо под зубок правильно сориентированной шарошки вставляют через отверстие в штоке поршня цилиндрический штифт с диаметром, близким диаметру гнезда до достижения донышка гнезда. Если штифт доходит до донышка - соосность поршня и гнезда под зубок считается достигнутой. Штифт вынимают, вместо него вставляют в трубку твердосплавный зубок, который затем запрессовывается в гнездо на шарошке.
После очередного поворота шарошки до следующего гнезда на имитаторе цапфы лапы для запрессовки соседнего зубка, все перечисленные операции повторяются. Из-за недостаточной жесткости системы во время