В теории режущих долот с зубчато-дисковым вооружением для более общих решений целесообразно установить связь их параметров и показателей работы с режимами бурения и контактной прочностью породы. Скорость вращения зубчато-дисковых шарошек nш и время контакта зубьев с забоем зависят, как это видно из формулы (2.33) от тех же параметров, что и скорость бурения.
Для условий проходки взрывных скважин зависимость скорости бурения Vб, как выходной величины от режимных параметров и условий работы бурового станка:
, (2.42)
где
Р – осевая нагрузка на забой; 
– угловая
скорость вращения бурового инструмента; Рк – контактная прочность
горной породы; d – диаметр долота; Dк – конструкция (тип) долота; Q
– количество воздуха, подаваемого в скважину для очистки от буровой мелочи,
образующейся при бурении.
В процессе бурения разрушение породы происходит в поверхностном слое забоя скважины при местных контактных напряжениях, поэтому сопротивление породы целесообразно оценивать показателем контактной прочности Рк.
Теоретически установлена математическая модель скорости бурения взрывных скважин [33]:
, (2.43)
где 
- безразмерный коэффициент, характеризующий условия
протекания процесса бурения и определяемый опытным путем.
С учетом формул (2.33) и (2.37) имеем:
.
(2.44)
Формула (2.44) позволяет исследовать изменение параметра nш в зависимости от условий проходки скважины, режимов бурения и физико-механических свойств горных пород.
Изложенное выше позволяет дать следующую обобщающую технологическую оценку долот нового типа. Принятая их кинематика обеспечивает:
- низкую скорость вращения зубчато-дисковых шарошек, что позволило применить опору скольжения вместо сложных опор качения (и комбинированных) у шарошечных долот;
- увеличение ресурса резцов (по сравнению с режущими долотами, у которых резцы неподвижны, жестко закреплены на корпусе) и временный (переменный) контакт резцов с горной породой.
Буровые долота режущего типа с зубчато-дисковыми шарошками имеют ряд существенных технологических преимуществ по сравнению с буровыми инструментами других видов и конструкций.
Использование опор скольжения обусловливает простоту технологии изготовления этих долот и позволяет резко снизить требования по точности и чистоте механической обработки деталей, упростить их термическую обработку, сборку долот.
Разборность долот позволяет заменять изношенные детали и полнее использовать остальные, а также применять взаимозаменяемые вращающиеся резцы различных моделей, отличающиеся числом и формой зубьев, способом их армировки и т.д.
При бурении (в результате вращательного и поступательного движений) резцы обычного режущего долота перемещаются по винтовым траекториям и весь свой путь походят в постоянном контакте с забоем. Общий путь трения каждого резца различен и пропорционален радиусу его расположения на корпусе долота. Следствием этого является неравномерный износ резцов, возрастающий от центра долота к его периферии, и их неравномерная стойкость.
У долот с зубчато-дисковыми шарошками, расположенными в диаметральной плоскости долота, все зубья проходят равный путь контакта с породой и поэтому изнашиваются равномерно.
По сравнению с лопастными или зубчатыми долотами, режущие элементы которых неподвижны относительно корпуса и находятся в постоянном контакте с забоем скважины, резцы (штыри или пластины) режущих зубчато-дисковых долот при вращении имеют переменный контакт зубьев с породой, характеризуются лучшими условиями охлаждения и температурным режимом, более равномерным износом и, как следствие, повышенной износостойкостью при бурении более крепких пород. Кроме того, по сравнению с обычными режущими долотами долота с зубчато-дисковыми шарошками (ДЗДШ), благодаря особенностям конструкции, обладают в два раза большим ресурсом резцов, приходящимся на единицу длины профиля забоя (при равных параметрах долот и резцов). В дальнейшем эту оценку ресурса целесообразно расширить, учесть своеобразным коэффициентом, сравнив его с коэффициентами эффективности резания Кэ и запаса режущей кромки Кз.
Выявленные кинематические особенности долота типа ДЗДШ указывают на эффективность взаимодействия его вооружения с породным забоем скважины и целесообразность силовых режимов бурения, отличающихся повышенными скоростями вращения долота с ростом крепости горных пород.
Долота ДЗДШ занимают промежуточное положение между лезвийными (режущими) и шарошечными долотами. От лезвийных (режущих) долот они отличаются большим ресурсом резцов и переменным (непостоянным) контактом зубьев горной породой, а от шарошечных долот – кинематикой, наличием простейшей опоры скольжения, разборностью и ремонтопригодностью.
2.5. Конструкции опытных моделей режущих долот с зубчато-дисковыми шарошками. Испытания и оценка в условиях разрезов угольной промышленности
Выполненный комплекс НИОКР был направлен на разработку нескольких конструкций долот с дисковыми и зубчато-дисковыми шарошками с целью проведения сравнительных испытаний экспериментальных и опытных образцов, определения их работоспособности, выбора долот, в наибольшей степени соответствующих условиям разработки вскрыши угольных месторождений и пригодных для изготовления опытно-промышленных партий.
Уважаемый посетитель!
Чтобы распечатать файл, скачайте его (в формате Word).
Ссылка на скачивание - внизу страницы.