Основы теории вращательного бурения (часть 1)

Для бурения шпуров в породах мягких, реже средней крепости и крепких, но малоабразивных применяют вращательные бурильные машины (электрические или пневматические). В последние годы разработаны вращательные бурильные машины с гидроприводом.
При вращательном бурении разрушение горных пород производит резец (рис. 11), который под действием осевого усилия Р внедряется в породу, вращаясь производит разрушение ее по площади забоя шпура и с каждым оборотом перемещается поступательно под действием силы Q.

Толщина снимаемой стружки h. Таким образом, резец движется по винтовой поверхности (сочетание поступательного и вращательного движения).
Скорость бурения резцовым инструментом подсчитывается по формуле v=nmδ, где n — частота вращения, св-1; m — число лезвий резца; δ — толщина срезаемого слоя породы, м.
Исследованиями процесса резания породы при вращательном бурении, проведенными в ИГД им. А. А. Скочинского, установлено, что между толщиной срезаемого слоя породы и частотой вращения резца существует линейная зависимость вида δ=δ0—аn, где — величина внедрения резца при n=0; а — эмпирический коэффициент, равный тангенсу угла наклона прямой к оси х.
Подставив значение δ, получим:

где а — угол приострения лезвия резца, градус.
Дифференцируя уравнение по n, получаем:

Приравняв dv/dn к нулю, определим оптимальную частоту вращения:

Подставив nопт, получим:

Максимальная производительность бурения vmах прямо пропорциональна числу одновременно действующих лезвий резца при постоянном удельном давлении лезвия на породу.
Из уравнения для nопт следует:

В конечном виде

---