Мета роботи полягає у конструкторсько-технологічному забезпеченні підвищення довговічності тришарошкових доліт з вставним твердосплавним породоруйнівним оснащенням. Для досягнення мети були поставлені наступні завдання - встановити критерії працездатності тришарошкових бурових доліт з опорою Р-К-Р і підшипниками ковзання "п'ята-підп'ятник" оснащених вставним твердосплавним оснащенням, що можуть бути застосовані при вдосконаленні конструкції та технології виготовлення доліт; - розкрити механізм крихкого руйнування цементованих шарошок бурових доліт, що дозволив би вдосконалити їх конструкцію; - розробити конструкторсько-технологічні заходи щодо підвищення надійності з'єднання "зубок-шарошка" ЗМІСТ Вступ 5 Розділ 1 1 Сучасний стан забезпечення стійкості до руйнування шарошкових бурових доліт 12 1.1 Сучасні напрямки підвищення довговічності бурових доліт 12 1.2 Довговічність цапфи лапи і елементів відкритих опор доліт тришаро-шкових бурових доліт 13 1.2.1 Аналіз шляхів підвищення працездатності упорного підшипника ковзання "п'ята-підп'ятник" відкритої опори 14 1.2.2 Забезпечення контактної витривалості цапф лап 15 1.2.3 Обґрунтування критеріїв використання конструкторсько-технологічних способів підвищення довговічності лап тришарошкових бурових доліт.. 19 1.3 Підвищення тріщиностійкості шарошок бурових доліт 20 1.4 Довговічність вставного породоруйнівного оснащення тришарошкових бурових дол іт 24 1.4.1 Критерії міцності кріплення вставного оснащення шарошок 25 1.4.2 Підвищення довговічності вставного твердосплавного оснащення оптимізацією фізико-механічних, конструкторсько-технологічних параметрів з'єднання "зубок-шарошка" 27 1.4.3 Забезпечення надійності вставного породоруйнівного оснащення на етапі підготовки і реалізації процесу пресування 29 1.4.4 Підвищення якості конструкторських параметрів отворів у шарошці під посадку твердосплавних зубків 31 1.4.5 Розробка нових конструкцій хвостовиків твердосплавних зубків 33 1.5 Висновки та задачі досліджень 34 Розділ 2 2 Методи та засоби теоретичних та експериментальних досліджень 35 2.1 Обґрунтування методів дослідження 35 2.2 Опис матеріалів дослідних зразків та методів їх обробок 35 2.2.1 Обладнання і методика проведення зміцнення високотемпературною термомеханічною обробкою 36 2.2.2 Обладнання і методика проведення хіміко-термічного зміцнення 37 2.3 Методика лабораторних досліджень фізико-механічних властивостей та структури матеріалів 38 2.3.1. Металографічні дослідження 38 2.3.2. Методика дослідження величини зерна 39 2.3.3. Методика дослідження припалів від шліфування порожнини шарошки... 40 2.4 Методика досліджень конструкторських параметрів елементів шарошкових доліт 40 2.4.1 Встановлення геометричних та конструкторських параметрів цапфи лапи 40 2.4.2 Обладнання і методика дослідження геометричних параметрів отворів в шарошках і зубків під вставне оснащення 41 2.5 Обладнання і методика виготовлення нової конструкції п'яти на торці цапфи лапи 42 2.6 Методика і обладнання для дослідження параметрів формоутворення поверхонь елементів шарошкових бурових доліт 43 2.6.1 Методика і обладнання для дослідження параметрів формоутворення бігових доріжок опори 43 2.6.2 Обладнання і методика процесу формоутворення отворів у шарошці під вставне породоруйнівне оснащення 44 2.7 Інженерна методика побудови оптимального маршруту виготовлення лапи бурового долота 45 2.8 Методика і обладнання для досліджень експлуатаційних показників і елементів шарошкових бурових доліт 48 2.8.1 Лабораторні та стендові дослідження опор доліт 48 2.8.2 Стендові дослідження бурових доліт 51 2.8.3 Експлуатаційні випробовування доліт 52 2.9 Висновки до розділу 52 Розділ 3 З Розробка теоретичних основ і конструкторсько-технологічних рішень для підвищення довговічності тришарошкових бурових доліт з опорою Р-К-Р і підшипниками ковзання 54 3.1 Вплив конструкторських та технологічних параметрів підшипників ковзання опори Р-К-Р на експлуатаційні показники бурових доліт із твердосплавним вставним оснащенням 54 3.2. Підвищення довговічності елементів підшипників ковзання опори 60 3.2.1 Підвищення працездатності пари тертя "п'ята-підп'ятник" вдосконаленням конструкції цього вузла 60 3.2.2. Експериментальне обґрунтування ефективності конструкції опори з новою парою тертя "п'ята-підп'ятник" 62 3.3. Забезпечення якості лапи тришарошкового долота на стадії проектування та виготовлення 69 3.4. Висновки до розділу 79 Розділ 4 4 Підвищення стійкості до руйнування шарошок бурових доліт 80 4.1 Підвищення стійкості шарошок бурових доліт до руйнування під дією ударних навантажень 80 4.2 Підвищення тріщиностійкості шарошок оптимізацією параметрів виготовлення заготовки і термічного оброблення 85 4.3 Вплив структури сталі 14ХНЗМА-В на опір руйнуванню при ударних навантаженнях 87 4.4 Забезпечення стійкості до руйнування шарошок бурових доліт 88 4.5 Висновки до розділу 92 Розділ 5 5 Підвищення довговічності та ефективності вставного твердосплавного оснащення шарошок бурових доліт 93 5.1 Підвищення довговічності вставного твердосплавного оснащення оптимізацією фізико-механічних, конструкторсько-технологічних параметрів з'єднання "зубок-шарошка" 93 5.1.1 Вплив фізико-механічних властивостей матеріалів тіла шарошки і зубка на надійність кріплення вставного оснащення 93 5.1.2 Вплив твердості та структури сталі шарошки на довговічність вставного породоруйнівного оснащення 103 5.1.3 Забезпечення якості конструкції отворів під посадку твердосплавних зубків 108 5.1.4 Розробка рекомендацій щодо забезпечення надійності вставного породоруйнівного оснащення на етапі підготовки і реалізації процесу пресування твердосплавних вставок у шарошку 111 5.2 Розробка нових конструкцій хвостовиків твердосплавних зубків 117 5.2.1 Розробка конструкцій хвостовиків твердосплавних зубків, що дозволяють знизити жорсткість з'єднання "зубок-шарошка" 117 5.2.1.1 Розробка конструкції породоруйнівної вставки з комбіневаним хвостовиком 117 5.2.1.2 Стендові випробовування бурових доліт оснащених породоруйнів-ними вставними зубками з комбінованим хвостовиком 120 5.2.2 Розробка хвостовика для підвищення вильоту черпакоподібного породоруйнівного оснащення шарошок бурових доліт 126 5.2.3 Вдосконалення конструкції хвостовика твердосплавних зубків оснащення доліт типу ТКЗ для забезпечення економії твердо сплавних матеріалів при їх виготовленні 130 5.3 Висновки до розділу 135 Висновки 137 Список використаних джерел 139 Додатки 155