Исследование и выбор технологических методов повышения надежности опор шарошечных долот

• Автор: Симисинов, Денис Иванович
• Шифр специальности: 05.05.06
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2004
• Место защиты: Екатеринбург
• Количество страниц: 122 с. : ил.

1. СОСТОЯНИЕ ВОПРОСА, ЦЕЛИ И ЗАДАЧИ ИССЛЕДОВАНИЙ
1Л. Закономерности изнашивания опор шарошечных долот
1.2. Факторы, влияющие на долговечность опор долот
1.3. Температурный режим работы шарошечного долота
1.4. Исследование надежности опор шарошечных долот по эксплуатационным данным
1.5. Технологические методы повышения надежности долот
Цели и задачи диссертационной работы
2. ФЕНОМЕНОЛОГИЧЕСКИЕ АСПЕКТЫ УПРОЧНЕНИЯ ОБЪЕМНОЙ ВИБРАЦИОННОЙ ОБРАБОТКОЙ ЭЛЕМЕНТОВ ПОДШИПНИКОВЫХ ОПОР
2.1. Сущность объемной вибрационной обработки
2.2. Влияние объемной вибрационной обработки на качество поверхностного слоя обрабатываемых деталей
2.3. Выбор оптимальных технологических режимов вибрационной обработки опор шарошечных долот
Выводы по разделу
3. МОДЕЛИРОВАНИЕ ПРЕДЕЛЬНОГО СОСТОЯНИЯ ОПОРЫ ДОЛОТА
3.1. Формулировка и задание внешних факторов
3.2. Методика определения контактных напряжений в опоре долота
3.3. Интерпретация результатов моделирования
3.4. Оценка адекватности модели предельного состояния по эксплуатационным данным
Выводы по разделу

4. ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНОЕ ИССЛЕДОВАНИЕ ЭФФЕКТА УПРОЧ-НЕНИЯ ОПОРЫ НА ЭТАПЕ ПРИРАБОТКИ И УСТАНОВИВШЕГОСЯ
ИЗНОСА
4.1. Цель и объект эксперимента
4.2. Описание конструкции стенда для абразивного изнашивания
4.3. Подготовка образцов к эксперименту
4.4. Методика проведения и обработки результатов проведения
экспериментальных исследований
Выводы по разделу
5. ПОДТВЕРЖДЕНИЕ ПОЛУЧЕННЫХ РЕЗУЛЬТАТОВ ПРОМЫСЛОВЫМИ ИСПЫТАНИЯМИ БУРОВОГО ИНСТРУМЕНТА
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
ПРИЛОЖЕНИЯ

Актуальность работы. Отечественные долота по степени внедрения новейших конструкторских и технологических разработок и качеству изготовления продолжают значительно уступать долотам, выпускаемым ведущими зарубежными производителями. Такие фирмы, как «Хьюз Кристенсен», «Секьюрити ДБС», «Смит», «Рид» и др., являются ведущими в инновации технических решений, направленных на повышение надежности долот.
Отечественному долотостроению удается конкурировать с инструментом, производимым западными фирмами за счет сравнительно низких цен на буровой инструмент. Достижение качества изготовления долот на уровне ведущих мировых производителей невозможно без полного перевооружения производства. Отсюда вытекает задача повышения долговечности отечественных долот с минимальными производственными затратами.
Многолетняя практика применения трехшарошечных буровых долот при бурении на рудные полезные ископаемые и анализ их состояния после отработки приводят к заключению, что долговечность долот в большинстве случаев лимитируется износостойкостью опоры. Опора долота работает в тяжелых условиях и подвергается абразивному, окислительному, тепловому, осповидному, усталостному износу и пластическому деформированию.
Несмотря на то, что предлагается множество различных способов повышения долговечности долот, широкого применения в долотостроении они не находят. Как правило, это связано с их низкой эффективностью или недостаточной подтвержденностью эффективности, отсутствием учета специфики технологии изготовления и высокой стоимостью их реализации.
При объемах бурения свыше 7 млн. м в год и высокой стоимости долот предоставляется возможность получения существенного экономичестойкости серийных 6,5 часа. Проведено металлографическое исследование цапфы лапы:
- шероховатость поверхности - Я240;
- глубина цементованного слоя: с поверхности светлая прерывистая полоса, напоминающая наклепанный слой (толщина до 0,02 мм ), следующий за светлой полосой слой - цементованный - тростит отпуска со среднеигольчатым мартенситом, аустенит 5 2-4 и глобулярные карбиды 8 1;
- микроструктура сердцевины: феррит с перлитом,
- твердость цементованного слоя 46...48 НЯС, микроструктура цементованного слоя 478 V, микротвердость наклепанного слоя 388-480У, микротвердость светлых участков 688 V;
- твердость буртов: с поверхности 44,0-53,5 НЯС, кроме бурта в основании цапфы 55,5-57,0 НЯС, сердцевины 40-4 ПЖС;
- твердость сердцевины тела цапфы 36-38 1ЖС.
Отмечается неудовлетворительная микроструктура цементованного слоя. Наличие в структуре тростита, говорит о том, что во время упрочнения щетками возможно произошел отпуск стали (1>350°С - температура образования тростита отпуска). Это подтверждается низкой твердостью наклепанного слоя. Внешний осмотр цапфы показал:
- бурт в основании цапфы с нагруженной стороны в одном месте скололся, а в другом месте начал выкрашиваться;
- замковый бурт с нагруженной стороны начал завальцовываться. Характер износа шариковых беговых дорожек одинаковый. Питтинг, задиры и истирания упрочненного слоя распространены на поверхности беговых дорожек с нагруженной стороны и полностью смещены в сторону основания цапфы (рис. 1.17);
- упрочненный слой на роликовой дорожке с нагруженной стороны стерся. Результаты апробирования защитного покрытия и одновременного