1.2.4. Определение режимных параметров бурения породы режущим долотом

Постановка задачи и исходные данные

Определить режимные параметры бурения породы с приведенным пределом прочности σ_м.б. и плотностью γ режущим долотом с числом перьев Z, диаметром D, с выдачей породы шнеком диаметром D₁ м с углом подъема спирали β с глубины до H; коэффициент трения задней грани резца о породу µ₁; коэффициент трения породы по породе µ₂.

Значения исходных данных приведены в табл. 1.7.

Таблица 1.7

Исходные данные для расчета

Вариант	σмб, МПа	γ, т/м^3	Z, шт	D, м	D1, м	β, градус	H, м	μ1	μ2
1	40	2,1	2	0,2	0,18	30	30	0,96	1,2
2	35	1,8	3	0,2	0,18	30	32	1	15
3	30	1,9	4	0,2	0,18	30	34	1	1,17
4	28	1,6	3	0,2	0,18	30	28	1	1,21
5	30	1,7	2	0,2	0,18	30	30	0,95	1,21
6	25	1,8	2	0,16	0,14	28	28	0,97	1,1
7	30	1,9	2	0,16	0,14	28	34	0,9	1,2
8	35	2	3	0,16	0,14	28	30	0,9	1,2
9	35	2	4	0,18	0,16	28	32	1	1,22
10	38	2,1	2	0,16	0,14	28	34	0,95	1,1
11	35	2	2	0,1	0,84	28	28	1	1,2
12	20	1,9	2	0,1	0,84	32	28	0,95	1,2
13	25	2	2	0,1	0,84	32	30	0,9	1,22
14	28	2	3	0,1	0,84	32	32	1	1,2
15	33	2,1	4	0,1	0,84	30	34	1	1,1
16	42	2,2	2	0,12	0,1	30	28	1	1,2
17	40	1,8	2	0,12	0,1	30	30	1	1,24
18	34	2	3	0,12	0,1	30	32	0,96	1,1
19	25	1,9	2	0,12	0,1	30	28	0,98	1,2
20	30	2	3	0,12	0,1	30	30	1	1,15
22	38	2	4	0,16	0,14	30	34	1	1,17
23	35	1,9	2	0,2	0,18	28	28	1	1,14
24	20	1,8	3	0,12	0,1	32	30	1	1,2
25	28	2	4	0,1	0,84	30	29	95	1,15
26	26	2	2	0,16	0,14	30	31	1	1,22
27	32	2,1	2	0,2	0,18	32	32	1	1

Порядок решения задачи

1. По формуле (1.17) определяем потребное осевое усилие подачи (кН) при заглублении лезвия долота h = 0,01 м и его затуплении К_з = 1,2 (σ_м.б. – в кПа):

_{Рос = 0,25 Кз D h σм.б.}

2. Момент вращения долота, необходимый для разрушения породы (кН∙м), находим по (1.18):

_{М1 = 0,125 D2 σм.б h Z (1 +µ1 K3).}

3. Минимально допустимую частоту вращения шнека (с^-1) вычисляем по (1.20):

_{по≥[g(sin β+µ1 cos β)/(2π2 µ2D 1)]0,5.}

4. Максимальную теоретическую производительность шнека (м³/ч) определяем по (1.21) при d = 0,06 м; К = 0,8; S = 0,4 м; Ψ = 0,7 и максимальной частоте его вращения n_вр =1,8 с^-1 больше 1,775 с^-1:

_{V= 9∙102 π(D12 - d2) К S Ψ nвр .}

5. Максимальную теоретическую скорость бурения (м/ч) находим по (2.19):

_{Vmax = 3600 h Z nвр.}

6. Момент (кНм), потребный для подъема породы шнеком с глубины Н (м) при соответствующих значениях К_р и К_т, вычислим по (1.22):

_{М2 = 0,125 g Кт πD1 (D12-d2) (tg β+ µ2)HγΨ/Кр.}

7. Мощность двигателя вращателя (кВт) при η = 0,87 получим по (1.23):

_{Nвp = 2π (М1 + М2) nвр/η.}