ДВИЖЕНИЕ РЕЗЦА В ТВЕРДОЙ ГОРНОЙ ПОРОДЕ ПРИ ВРАЩАТЕЛЬНОМ БУРЕНИИ
В соответствии с представлениями В. С. Владиславлева [4] метод резания поверхности забоя при вращательном бурении заключается в предварительном внедрении резца в упругопластичную породу под действием нормальной к поверхности забоя нагрузки и затем сдвигания резца под действием касательной силы, параллельной плоскости забоя.
Формула для определения механической скорости бурения мягких пород при использовании коронки с одним резцом имеет вид
г = 2 nDPniab. (7.42)
где D — средний диаметр коронки; Р—осевая нагрузка, приходящаяся на резец; /; — частота вращения инструмента; а—коэффициент жесткости породы под резцом; а—ширина резца.
168
|
v = 2nPDn/(ab + 2лд Ь oD) |
|
vt = 2nPDnja6. |
|
^тах ^ Я/7/6. |
|
Траектория движения резца при наличии вертикальной силы трения |
|
|
|
Где у, х—вертикальное и горизонтальное смещение резца; д—коэффициент трения резца о породу; Ъ—длина резца; а—критическое напряжение, возникающее в породе при ее разрушении. При х->оо имеем Р=уЬ стг Отсюда следует, что вся внешняя нагрузка в этом случае будет уравновешена вертикальной силой трения резца о впередилежащий слой породы, а сила горизонтального трения будет стремиться к нулю. Итак, в соответствии с (7.43) траектория движения резца—это экспонента. Механическая скорость бурения с учетом вертикальной силы трения определится следующим выражением: |
|
(обозначения те же, что в предыдущих формулах). Если породоразрушающий инструмент оборудован несколькими резцами, то формула (7.44) преобразуется к следующему виду: |
|
Vi = 2nPDn/(ab + 2nib с D/i) |
|
где i—число резцов. Из формулы (7.45) следует, что скорость бурения по мере увеличения числа резцов и при сохранении той же нагрузки возрастает, приближаясь к некоторому пределу |
|
Однако увеличивать число резцов можно только до значений |
|
В случае, если i = nD/8, коронка превратится в сплошное кольцо и осуществлять бурение не будет. Расстояние между резцами должно быть таким, чтобы поток промывочной жидкости мог удалять с забоя породу. |