Елементи вдосконалення теорії шарошкових доліт зі сферичними зубцями

Анотація

Розглядається розв`язання задачі визначення у першому наближенні часу взаємодії зубця зі сферичним різальним елементом тришарошкового долота з породою та максимальної динамічної сили удару. Цей розв`язок базується на відмові від класичного уявлення про миттєвість акту співудару. На відміну від контактної теорії взаємодії пружних тіл за Герцем, використана залежність між силою та їх зближенням з врахуванням пластичної деформації наприкінці фази максимального заглиблення зубця у породу. Розглянуто зубці шарошкових доліт типів Ш і В. Форма вибою після попереднього заглиблення в породу прийнята такою, що має сферичні пагорби між лунками. Приймається, що деформації під час ударів зубця виникають лише у зоні пагорбів, при цьому масами об`ємів матеріалу породи та зубця, які деформуються, можна знехтувати. Введено поняття зведеної маси частини породи, яка руйнується, і частини маси бурильної колони, яка розподіляється на дану шарошку, а також маси шарошки. Окремо розглядається можливість визначення часу і максимальної сили удару на етапах заглиблення в породу та виходу зубця із взаємодії з нею. На етапі виходу зубця враховано пластичну деформацію матеріалу породи та її пружну віддачу. Вказані параметри визначено як без врахування моменту інерції шарошки, так із його врахуванням. Показано, що при косому ударі зубця по пагорбу з врахуванням моменту інерції шарошки потрібно знати коефіцієнт тертя породи і зубця та початкову швидкість шарошки. При цьому окремо розглядається нормальна та дотична складові сили вказаного удару зубця по пагорбу, з яких під дією дотичної складової відбувається сколювання породи. Запропоновано аналітичні залежності з визначення модуля нормальної і дотичної складової сил ударної взаємодії, а також їх максимальне значення. Схема запропонованої контактно-пластичної взаємодії зубця шарошки з рейковим вибоєм проілюстрована одним рисунком.