Долото для обертального буріння

Изобретение относится к инструменту для вращательного бурения шпуров и скважин и может быть использовано в угольной промышленности при проходке горных выработок буровзрывным способом. Известно долото для вращательного бурения, которое содержит хвостовик с двумя калибрующими выступами, выполненную за одно целое с хвостовиком рабочую головку с двумя центральными и двумя периферийными перьями с установленными на перьях алмазно-твердосплавными пластинами и двумя износостойкими калибрующими вставками, расположенными по одной на боковой наружной поверхности каждого периферийного пера [1]. Оснащение периферийных перьев износостойкими вставками повышает стойкость известных долот, однако поскольку при этом используются алмазно-твердосплавные пластины круглой формы, а допуск на раз мерный износ по наружному диаметру невелик, то суммарная стойкость данных долот также невысока. Задачей данного изобретения является повышение стойкости долота за счет стабилизации его наружного диаметра. Поставленная задача решается тем, что в долоте для вращательного бурения, содержащем хвостовик с двумя калибрующими выступами, выполненную за одно целое с хвостовиком рабочую головку с двумя центральными и двумя периферийными перьями с установленными на перьях алмазно-твердосплавными пластинами и двумя износостойкими калибрующими вставками, расположенными по одной на боковой наружной поверхности каждого периферийного пера, согласно изобретению периферийные перья оснащены алмазно-твердосплавными пластинами с лысками, обращенными к периферии, при этом величина обращенной к периферии лыски составляет 0,5-0,9 от диаметра алмазнотвердосплавной пластины. Кроме того, предпочтительным является установление переднего угла алмазно-твердосплавных пластин периферийных перьев меньше переднего угла пластин центральных перьев на 5-10°. Сущность изобретения поясняется фиг. 1, 2, 3. На фиг. 1изображена проекция резца в основной плоскости (вид спереди); на фиг. 2 - вид сбоку; на фиг. 3 - вид сверху; на фиг 4 - вид по стрелке А на фиг. 3. Долото содержит хвостовик 1 и выполненную за одно целое с хвостовиком рабочую головку 2 (фиг. 2). Рабочая головка 2 имеет два центральных 3 и два периферийных 4 пера, оснащенных алмазно-твердосплавными пластинами 5. На наружной боковой поверхности каждого периферийного пера 4 установлено по одной износостойкой калибрующей вставке 6 (фиг. 2, 3). Алмазно-твердосплавные пластины 5, размещенные на периферийных перьях, имеют лыски 7, обращенные к периферии (фиг. 2). Величина обращенной к периферии лыски 7 составляет 0,5-0,9 от диаметра алмазно-твердосплавной пластины. Передний угол алмазнотвердосплавных пластин 5 периферийных перьев 4 меньше переднего угла пластин центральных перьев 3 на 5-10°. Долото работает следующим образом. В процессе бурения на долото передаются осевая нагрузка и крутящий момент, под действием которых алмазнотвердосплавные пластины 5 разрушают породу. За счет того, что периферийные перья 4 долота оснащены алмазно-твердосплавными пластинами 5, имеющими лыски 7, обращенные к периферии, формирование шпура осуществляется одновременно двумя точками пластин, контактирующи х со стенками шпура, что повышает стойкость долота. Поскольку величина обращенной к периферии лыски составляет 0,5-0,9 от диаметра алмазно-твердосплавной пластины 5, а передний угол алмазно-твердосплавных пластин 5 периферийных перьев 4 меньше переднего угла пластин центральных перьев 3 на 5-10°, то периферийные пластины хорошо вписываются в форму эллипса, соответствующего приработанной форме пластин, что способствует стабилизации наружного диаметра долота. В результате его стойкость повышается. При создании заявляемого инструмента были разработаны и изготовлены различные варианты конструкции резца, позволившие определить оптимальные размеры конструктивных элементов и обосновать существенность заявляемого диапазона изменения ширины лыски на алмазно-твердосплавной пластине 5, имеющей 13,5 мм, а также вели чины отклонения переднего угла алмазнотвердосплавных пластин 5 периферийных перьев 4 по отношению к пластинам центральных перьев 3. Испытания проводились в Институте сверхтвердых материалов АН УССР на специальном стенде при вращательном бурении шпуров в абразивном песчанике крепостью 120 М Па при частоте вращения 300 об/мин и постоянном усилии подачи равном 5000 Н. Критерием эффективности работы долот являлась их износостойкость, определявшаяся по интенсивности изменения наружного диаметра долота. В каждом эксперименте осуществлялось бурение пяти шпуров диаметром 43 мм и длиной 1,5 м. Результаты испытаний долот Ø43 мм при различных соотношениях ширины лыски на периферийных пластинах и диаметра пластин представлены в табл. 1. Результаты испытаний долот Ø43 мм при различных соотношениях передних углов на периферийных и центральных перьях представлены в табл. 2. Как видно из таблицы, наибольшую стабильность диаметра обеспечивают долота, имеющие лыски на алмазно-твердосплавных пластинах периферийных перьев при соотношении ширины лыски к диаметру пластины в пределах 0,5 - 0,9. Дальнейшее увеличение ширины лыски (до диаметра пластинки АТП) приводит к снижению стой кости долот, что, очевидно, связано с пониженной износостойкостью пластин в центральной части. Уменьшение ширины лыски до 0,4 также снижает износостойкость долот, поскольку влияние малой лыски в этом случае несущественно. Как видно из результатов экспериментов, наибольшая износостойкость долот достигается в случае, если передний угол алмазно-твердосплавных пластин периферийных перьев меньше переднего угла пластин центральных перьев на 510°. Тем не менее износостойкость долот во всех случаях выше, чем у прототипа, не имеющего лыски.