Шарошка бурового долота

Изобретение относится к породоразрушающему инструменту, а именно к конструкции шарошек буровых долот. Уменьшение процесса фреттинга в контакте зубок-шарошка и увеличение ресурса работы долота путем предотвращения трещинообразования и обеспечения устойчивого сцепления твердосплавной вставки в корпусе шарошки бурового долота, достигается тем, что шарошка бурового долота включает корпус с венцами, армированными твердосплавными вставками с цилиндрическим хвостовиком и рабочей головкой. Отверстия под хвостовик зубка в шарошке имеет рельеф поверхностей, обеспечивающий сцепление номинально неподвижного соединения зубок-шарошка.

Полезная модель относится к породоразрушающему инструменту, а именно к конструкции шарошек буровых долот.

Известно буровое шарошечное долото с твердосплавным вооружением, в котором в районе донышка отверстий под запрессовку твердосплавных зубков предусмотрено нанесение слоя мягкого материала, например, меди, что способствует снижению усталостных напряжений в процессе бурения. (см. патент US номер 4823893 кл. E21B 10/46, 1989 г.). Здесь же предлагается близкое по технической сущности решение изменения формы боковой поверхности отверстия в области контакта с фасонной фаской зубка.

Недостатком этого долота является сложность технологии изготовления, которая частично уменьшает подвижность зубка, но не решает проблему фреттинга в контакте зубок-шарошка, поэтому не в полной мере увеличивается ресурс шарошки.

Наиболее близкой к предложенной по технической сущности и достигаемому результату является шарошка бурового долота, включающая корпус конической формы с отверстиями под зубки. Внутренняя поверхность отверстий подвергается обработке обеспечивающей остаточные напряжения сжатия вблизи отверстий (см. патент US номер 6598689, кл. E21B 10/16, 2003 г.).

В данной шарошке отверстия под твердосплавные вставки подвергаются дробеструйной обработке или лазерной термической обработке, которая частично решает проблему предотвращения трещинообразования на поверхности шарошек. Однако, не учитывается микрорельеф поверхности образующийся после обработки, поэтому остается проблема фреттинга твердосплавной вставки в теле шарошки, которая не позволяет значительно увеличить ресурс шарошки.

В связи с изложенным техническим результатом полезной модели является уменьшение процесса фреттинга в контакте зубок - шарошка и увеличение ресурса работы долота путем предотвращения трещинообразования и обеспечения устойчивого сцепления твердосплавной вставки в корпусе шарошки бурового долота.

Поставленный технический результат достигается тем, что в шарошке бурового долота, включающей корпус конической формы с венцами, вооруженными твердосплавными вставками с рабочей головкой и хвостовиком, на поверхности отверстий в шарошке долота под хвостовик твердосплавной вставки нанесен микрорельеф с шагом 12-20 мкм и глубиной 10-14 мкм, который обеспечивает контактную приспособляемость зубка в теле шарошки при эксплуатации.

Полезная модель поясняется чертежом, где на фиг.1 представлен общий вид шарошки в продольном разрезе; на фиг.2 - вид сечения фрагмента шарошки с отверстием под вставку, на поверхности которого нанесен микрорельеф.

Шарошка бурового долота содержит корпус конической формы 1 с венцами 2, армированными твердосплавными вставками 3 с хвостовиком 4 и рабочей головкой 5. Отверстия 6 под хвостовик твердосплавной вставки в шарошке имеют рельеф 7 поверхностей 8.

Принцип работы устройства заключается в следующем. На рабочие головки 5 твердосплавных вставок 3 при работе долота действуют периодические силы со стороны разрушаемой породы. Эти силы вызывают деформации твердосплавных вставок и шарошки, приводящие, в частности, к взаимному проскальзыванию по части поверхностей 8 между хвостовиками 4 твердосплавных вставок и отверстиями 6 в шарошке.

Микрорельеф поверхности 7 отверстия 6, нанесенный в соответствии с условиями возникновения контактной приспособляемости [3, 4] с шагом 12-20 мкм и глубиной 10-14 мкм обладает параметрами, позволяющими исключить или существенно уменьшить площадь, по которой возникает взаимное проскальзывание и само проскальзывание.

Такое выполнение шарошки обеспечивает надежное крепление твердосплавных вставок 3, увеличивает ресурс шарошки и повышает ее разрушающую способность.

Источники информации

1. Патент США 4823893, кл. E21B 10/46, 1989 г. James F. Cantrel Metal insert mounting.

2. Патент США 6598689, кл. E21B 10/46, 2003 г. Harlan Slaughter Robert Jr., Fakhroldin Mohammad Jadbabaei Roller cone for drill bit having improved resistance to fatigue cracking.

3. Goryacheva I.G. Mechanics of discrete contact // Tribology International. 2006. V.39. 5. P.381-386.

4. Клебанов Я.М. Александрова М.Ю. Контактная приспособляемость при кулоновском трении упругих тел. // Проблемы машиностроения и надежности машин. 2012 4. С.56-63.

Шарошка бурового долота, содержащая корпус конической формы с венцами, вооруженными твердосплавными вставками с рабочей головкой и хвостовиком, отличающаяся тем, что на поверхность отверстий в шарошке долота под хвостовик твердосплавной вставки наносят микрорельеф шагом 12-20 мкм и глубиной 10-14 мкм, который обеспечивает контактную приспособляемость зубка в теле шарошки.