Основы теории вращательного бурения (часть 2)

Механизм разрушения пород при вращательном бурении носит характер периодического скола с резкими колебаниями усилий на лезвии инструмента от максимума до минимума. Это объясняется тем, что элементарный цикл разрушения характеризуется двумя периодами.
Первый период — период формирования перед режущей гранью главной величины давления без существенного продвижения резца. В этот период усилия на лезвии и потребляемая мощность станка увеличиваются до максимума.
Второй период — период скола главного объема элемента разрушаемой породы. При этом сопротивление породы и потребляемая мощность резко снижаются до минимума. Резец проходит некоторый участок встречи с ненарушенной породой, нанося при этом удар по породе. Сопротивление движению резца снова быстро увеличивается до максимума, и цикл разрушения повторяется. Для каждой породы характерны оптимальные величины осевого усилия и частоты вращения инструмента, при которых разрушение происходит с наибольшей эффективностью.
Теоретические расчеты сводятся к определению величин осевого усилия и глубины внедрения или скорости бурения, предполагая движение резца при разрушении породы по винтовой линии. Под действием осевого усилия инструмент внедряется в породу. Дальнейшее разрушение породы происходит под действием крутящего момента и осевого усилия.
Для вертикального перемещения резца необходимо приложить силу (Н)

где σ — критическое сопротивление породы внедрению резца; S=(D—d)δlgα — площадь участка породы, который подвергается разрушению при внедрении резца; D — диаметр резца, см; d — диаметр раствора перьев резца, см; α — угол приострения лезвия резца, градус; δ — величина внедрения, см.
Величину критического сопротивления породы внедрению резца проф. В. Г. Михайлов предлагает определять по формуле

где k=0,5÷0,7 — коэффициент, учитывающий хрупкость бурильного материала; σсм — сопротивление материала смятию, Па.

---