Мощность, затрачиваемая на разрушение горной породы

Разрушение породы забоя происходит при перемещении резца под действием силы вращения С_х:

(87)

(88)

Отсюда крутящий момент М_кр (Н·а), с которым вращается резец, находим из следующей формулы:

(89)

где D/2 – радиус расположения резца от оси породоразрушающего инструмента.

Известно, что между крутящим моментом и мощностью существует связь:

(90)

где N – мощность, ω – угловая скорость.

Отсюда мощность, затрачиваемая на разрушение породы одним резцом, равна:

(91)

Суммарная мощность у резцов, расположенных на различных расстояниях от центра, определяется следующим образом:

(92)

Из формулы (91) следует, что затраты мощности на разрушение горной породы и трение инструмента о забой растут пропорционально величине C_х и расстоянию от оси инструмента – D/2. В свою очередь величина С_х связана с величиной осевой нагрузки на резец С_х = КР, где К – коэффициент трения.

Особенно значителен рост мощности от частоты вращения. Формула (91) не учитывает затрат мощности на трение боковых лезвий резца о стенки скважины и трение резца о разрушенную породу. Однако эти затраты относительно невелики и составляют менее 10% от мощности, рассчитанной по формуле (92) Для расчетов забойной мощности, измеряемой в кВт, удобнее пользоваться формулой:

где Р – осевая нагрузка на коронку, Н; n – частота вращения коронки об/мин; D_ср – средний диаметр коронки, м; η – коэффициент трения резцов коронки о породу забоя.

Силы трения, действующие на резец, изнашивают наиболее интенсивно режущую заостренную его часть. В результате изменяется геометрия резца, и для его внедрения на проектную глубину h требуется приложить большее усилие, чем это следует из формулы (83).

Углубка коронки за оборот равна:

(93)

где т – число основных резцов в линии резания, h – углубка основного резца в породу.

Механическая скорость бурения υ_м (м/с) будет равна:

(94)

Механическая скорость бурения при своевременной очистке забоя от шлама пропорциональна глубине внедрения единичного резца, числу основных резцов в линии «резания», частоте вращения коронки в единицу времени.

ЛЕКЦИЯ 13

Дата добавления: 2014-01-07