Разъемное соединение бурового инструмента

Заявляемое в качестве полезной модели разъемное соединение относится к горному делу, а конкретно к буровому инструменту, применяемому при буровзрывных работах, и может быть использовано в конструкциях соединений буровых штанг с буровыми коронками, а также для соединений буровых штанг соединительными муфтами. Разъемного соединение снижает контактные напряжения нагруженной зоны соединения. Достигается это за счет того, в разъемном соединении бурового инструмента, имеющем сопрягаемые наконечник буровой штанги с эксцентричной поверхностью, расположенной между двумя центрирующими концентричными поверхностями, и соединительную часть буровой коронки или муфты с ответным центрирующим концентричным поверхностям наконечника посадочным гнездом, днище которого имеет возможность взаимодействия с торцом наконечника, диаметр первой входящей при сборке в посадочное гнездо центрирующей концентричной поверхности наконечника выполнен равным диаметру второй центрирующей концентричной поверхности и имеет лыску. Посадочное гнездо соединительной части буровой коронки или муфты выполнено с внутренним выступом для взаимодействия с частью наконечника, имеющей эксцентричную поверхность. В предлагаемом в качестве полезной модели разъемном соединении бурового инструмента на 15-30% повышена надежность и циклическая прочность соединения, что ведет к снижению материальных затрат, связанных с проведением дополнительных работ при случайном разъединении бурового инструмента.

Заявляемое в качестве полезной модели разъемное соединение относится к горному делу, а конкретно к буровому инструменту, применяемому при буровзрывных работах, и может быть использовано в конструкциях соединений буровых штанг с буровыми коронками, а также для соединений буровых штанг соединительными муфтами.

Известны конструкции разъемных соединений бурового инструмента, включающие, сопрягаемые наконечник буровой штанги с эксцентричной и центрирующей концентричной поверхностью и соответствующее его профилю посадочное гнездо буровой коронки. При этом торцовая поверхность наконечника штанги контактирует с поверхностью днища посадочного гнезда коронки (а.с. 538131).

Основным недостатком данного соединения является наличие в его конструкции заниженной площади торцовой поверхности наконечника штанги и контактирующей с ней площади поверхности днища посадочного гнезда коронки по сравнению с площадью поперечного сечения диаметра центрирующей концентричной поверхности наконечника штанги.

Наиболее близким техническим решением к полезной модели является разъемное соединение бурового инструмента, включающее сопрягаемые наконечник буровой штанги с эксцентричной, поверхностью, расположенной между двумя центрирующими концентричными поверхностями, и соединительную часть буровой коронки с ответным центрирующим концентричным поверхностям наконечника посадочным гнездом, днище которого имеет возможность взаимодействия с торцом наконечника (а.с. 708051).

Недостаток известного соединения заключается в заниженной площади торцовой поверхности наконечника штанги и контактирующей с ней площади поверхности днища посадочного гнезда коронки по сравнению с площадью поперечного сечения диаметра основной (большей) центрирующей концентричной поверхности наконечника штанги. Отмеченные в качестве недостатка конструктивные параметры существенно уменьшают так называемую активную площадь торцовой поверхности наконечника штанги и площадь поверхности днища посадочного гнезда коронки, через которые проходит основной фронт ударной волны, передаваемой через упор (контакт) торца наконечника в днище посадочного гнезда коронки. Это явление, естественно, определяет более высокую удельную нагруженность заниженной площади торцовой поверхности наконечника и площади поверхности днища гнезда коронки по сравнению с удельной нагруженностью площади поперечного сечения диаметра основной (большей) центрирующей концентричной поверхности наконечника штанги, а следовательно, и более низкую циклическую прочность наконечника штанги с заниженной площадью торцовой поверхности и, соответственно, днища посадочного гнезда коронки. От осевого разъединения соединенных наконечника и коронки удерживает сила трения, возникающая от эффекта радиального взаимозаклинивания эксцентричных поверхностей. Как только осевое растягивающее усилие превысит силу трения, наконечник и коронка разъединяются. В результате этого известное соединение обладает низкой циклической прочностью и надежностью,

Задачей полезной модели является повышение надежности и циклической прочности соединения.

Поставленная задача решается за счет снижения контактных напряжений нагруженной зоны соединения. Достигается за счет того, что в разъемном соединении бурового инструмента, имеющем сопрягаемые наконечник буровой штанги с эксцентричной поверхностью, расположенной между двумя центрирующими концентричными поверхностями, и соединительную часть буровой коронки или муфты с ответным центрирующим концентричным поверхностям наконечника посадочным гнездом, днище которого имеет возможность взаимодействия с торцом наконечника, диаметр первой входящей при сборке в посадочное гнездо центрирующей концентричной поверхности наконечника выполнен равным диаметру второй центрирующей концентричной поверхности и имеет лыску. Посадочное гнездо соединительной части буровой коронки или муфты выполнено с внутренним выступом для взаимодействия с частью наконечника, имеющей эксцентричную поверхность.

На фиг.1 показано разъемное соединение бурового инструмента перед сборкой.

На фиг.2 - разрез А-А на фиг.1.

На фиг.3 - разъемное соединение бурового инструмента в собранном виде.

На фиг.4 - разрез Б-Б на фиг.3.

На фиг.5 - буровая коронка.

На фиг.6 - вид В на фиг 5 5.

На фиг.7 - наконечник буровой штанги.

На фиг.8 - вид Г на фиг.7.

Разъемное соединение инструмента включает соединительную часть буровой коронки (или муфты) 1 с посадочным гнездом 2 и внутренним выступом 3 и наконечник 4 буровой штанги, имеющий две центрирующие концентричные поверхности 5 и 6 с одинаковыми диаметрами, соответствующими диаметру посадочного гнезда 3 коронки 1. Торец наконечника 4 имеет возможность взаимодействия с днищем гнезда 2. Между поверхностями 5 и 6 расположена эксцентричная поверхность 7, контактирующая с поверхностью выступа 3 посадочного гнезда коронки. На первой входящей при сборке в посадочное гнездо центрирующей концентричной поверхности 5 имеется лыска 8. При этом размер от образующей посадочного гнезда коронки до поверхности выступа 3 больше, чем размер от образующей наконечника до поверхности лыски. Контактирующая с эксцентричной поверхностью 7 поверхность выступа 3 может быть выполнена плоской или криволинейной. Внутренний выступ 3 посадочного гнезда может быть образован с использованием дополнительной детали, вставленной в отверстие юбки буровой коронки и закрепленной, например, сваркой или пайкой (фиг.1 и 5), или получен методом пластического деформирования стенки юбки коронки (фиг.3).

Для сборки соединения наконечник штанги 4 вводят в посадочное гнездо 2, являющееся полостью соединительной части буровой коронки 1. Наличие лыски 8 на поверхности 5 наконечника обеспечивает проход его в посадочное гнездо до упора торцом в днище гнезда (фиг.1). Затем поворачивают вокруг оси наконечник штанги в посадочном гнезде коронки (фиг: 3). При этом эксцентричная поверхность 7 наконечника взаимозаклинивается с поверхностью выступа 3 коронки, а шейка 5 участком тела входит в зацепление с выступом 3, образуя замковое зацепление.

Передача крутящего момента через соединение осуществляется как посредством активного зацепления эксцентричной поверхности 7 наконечника с поверхностью выступа 3 посадочного гнезда, так и за счет силы трения, возникающей от эффекта взаимозаклинивания этих поверхностей.

При работе разъемного соединения бурового инструмента с осевыми растягивающими, ударными и вибродинамическими нагрузками от осевого разъединения наконечника и коронки удерживает как сила трения, возникающая от эффекта взаимозаклинивания эксцентричной поверхности 7 с поверхностью выступа 3, так и дополнительное активное зацепление шейки 5 с выступом 3 (фиг.3 и 4). То есть упор внутреннего торца, образованного шейками 5 и 7, в боковой торец выступа 3, образуя замковое зацепление наконечника и коронки, активно препятствует их разъединению при действии осевых растягивающих, ударных и вибродинамических нагрузок.

Осевые ударные нагрузки при этом передаются через упор торцовой поверхности наконечника в поверхность днища посадочного гнезда коронки. Вследствие большей по абсолютной величине активной площади торцовой поверхности наконечника и контактирующей с ней поверхности днища посадочного гнезда, в сравнении с известными, возникающие в теле наконечника и корпусе коронки от действия ударной волны напряжения, также будут почти пропорционально меньшими. Это, естественно, определяет более высокую циклическую прочность нагруженной зоны соединения (торцовой части наконечника штанги в контакте с днищем гнезда коронки), что ведет к повышению циклической прочности всего соединения в целом. Разборка соединения производится в порядке, обратном сборке.

Наличие одинаковых диаметров у поверхностей 5 и 6 наконечника и у соответствующих им поверхностей посадочного гнезда коронки повышает точность центрирования соединения, увеличивает площадь торцовой поверхности наконечника и контактирующую с ней площадь поверхности днища посадочного гнезда коронки. За счет этого снижает контактные напряжения нагруженной зоны соединения, тем самым повышает его циклическую прочность. При этом наличие выступа в посадочном гнезде и лыски на первой входящей при сборке в посадочное гнездо центрирующей концентричной поверхности, обеспечивает замковое зацепление наконечника и коронки, что повышает надежность их соединения при работе с осевыми растягивающими, ударными и вибродинамическими нагрузками.

В предлагаемом в качестве полезной модели разъемном соединении бурового инструмента на 15-30% повышена надежность и циклическая прочность соединения, что ведет к снижению материальных затрат, связанных с проведением дополнительных работ при случайном разъединении бурового инструмента.

Разъемное соединение бурового инструмента, содержащее сопрягаемые наконечник буровой штанги с эксцентричной поверхностью, расположенной между двумя центрирующими концентричными поверхностями, и соединительную часть буровой коронки или муфты с ответным центрирующим концентричным поверхностям наконечника посадочным гнездом, днище которого имеет возможность взаимодействия с торцом наконечника, отличающееся тем, что диаметр первой входящей при сборке в посадочное гнездо центрирующей концентричной поверхности наконечника выполнен равным диаметру второй центрирующей концентричной поверхности и имеет лыску, причем посадочное гнездо соединительной части буровой коронки или муфты выполнено с внутренним выступом для взаимодействия с частью наконечника, имеющей эксцентричную поверхность.