Дипломная работа

а
б 
Рисунок 3.5
 – 
Граничные условия нагружения долота:
 а
- вращение долота, 
б
- вращение
шарошек 
По условию задачи каждая из шарошек имеет возможность свободного
вращения на оси. Для моделирования данного условия использовалась
функция Joint. При активации данной функции связываются перемещения и
углы поворота узлов, находящихся на сопрягаемых поверхностях. В данном
случае был выбран Jointтипа Revolute [57], в котором свободным от
перемещений является только вращение вокруг оси Z локальной системы
координат Joint’а. Моделирование данного условия представлено на рисунке
3.5
б
, на примере сопряжения цилиндрических поверхностей оси и
подшипника одной из шарошек. Моделирование остальных сопряжений
проведено аналогичным образом.
Для изготовления элементов долота приняты следующие материалы:
корпус выполнен из стали 14ХНЗМА-Ш, подшипниковая опора – из стали
50ХН, сферические шарошки – 16ХНЗНМА-Ш, вооружение фрез –
металлокерамический
твердый
сплав
ВК8В.
Свойства
данны
х
материалов
[60 ] приведены в таблице 3.1.

---

58
Таблица 3.1 – Свойства материалов, применяемых для изготовления
долота [60]
Свойства
Обозна-
чение
Материал
Корпус
Ось
Шарошки
14ХНЗМА-Ш
50ХН
16ХНЗНМА-Ш
Предел текучести, МПа

т
885
885
835
Предел кратковременной прочности,
МПа

в
980
1080
930
Модуль упругости, МПа
Е
2,14
∙
10
-5
2,15
∙
10
-5
2,16
∙
10
-5
Коэффициент Пуассона
v
0,25
0,27
0,26
Исследования прочностных свойств буровых инструментов [61-63]
показали, что большая часть нагрузки, передаваемой от бурового става к
долоту в период его работы (учитывая постоянное изменение характеристик
забоя скважины - наличие сплошностей, неровностей, трещин и др.), может
передаваться на забой через три, две, а в некоторых случаях и один
породоразрушающий элемент. В результате этого возникает неравномерное
распределение нагрузки по элементам бурового инструмента.
Исходя из этого, для исследования прочностных характеристик
разборного бурового инструмента со сферическими шарошками,
достаточным будет смоделировать два случая нагружения долота. Первый –
когда вся нагрузка равномерно распределяется на три сферические шарошки,
второй – вся нагрузка приходится на одну сферическую шарошку, что
представлено на рисунке 3.6.

---

59