El principio de rotura de roca de las brocas cónicas de rodillo
En primer lugar, el movimiento de la broca cónica del rodillo en el fondo del pozo.
El movimiento de la broca cónica del rodillo en el fondo del pozo consta de tres partes: "revolución" del cono alrededor del eje de la broca. La broca "gira" en sentido antihorario sobre su propio eje; mientras la broca gira, también realiza un movimiento alternativo hacia arriba y hacia abajo (vibración) debido al contacto alterno de dientes individuales y dientes dobles en el fondo del pozo. Por lo tanto, cuando la broca de cono de rodillo real funciona en el fondo del pozo, es una combinación de los movimientos mencionados anteriormente, y la roca se rompe a través de los efectos de aplastamiento y corte por impacto generados por el movimiento combinado.
2. El impacto y el efecto aplastante de la broca cónica del rodillo.
El cono tiene una cierta velocidad al rodar. Los dientes impactan la roca bajo la acción de la carga dinámica, provocando el impacto. Volumen de roca a romper y formando un hoyo. Este efecto excede la presión estática, es decir, la carga axial de la broca sobre la roca incluye la presión estática y la carga de impacto. La trituración por impacto es la principal forma en que la broca cónica del rodillo rompe la roca.
El efecto del impacto está relacionado con la velocidad del impacto, es decir, a mayor velocidad del impacto, mayor será el efecto del impacto. Por lo tanto, la relación entre la velocidad de impacto y los parámetros estructurales de la broca cónica es la siguiente:
Ingeniería de trituración de rocas
Donde: r es el radio del cono; velocidad angular del cono; z es el número de dientes de la corona dentada más externa del cono; β es el ángulo de inclinación horizontal del eje del cono;
Se puede ver en la fórmula anterior que cuanto mayor es el diámetro del cono, mayor es la velocidad de rotación, menor es el número de dientes de la corona, mayor es la velocidad de impacto y mayor el efecto aplastante del impacto.
Según la ley del impulso:
Ingeniería de trituración de rocas
En la fórmula: p es la fuerza de impacto de los dientes sobre la capa de roca (piedra) ; m es la parte inferior que participa en la vibración longitudinal. La masa de la sarta de perforación es equivalente al alargamiento elástico o la longitud de compresión del portamecha dentro de medio ciclo de vibración longitudinal. T0 es el momento en que los dientes golpean la roca;
M en la fórmula anterior se puede determinar mediante la siguiente fórmula: M=
En la fórmula: t es el período de vibración longitudinal; c es la velocidad de la onda de deformación elástica (equivalente) a la velocidad de la onda sonora que se propaga en el acero, su valor es 5100 m/s); f es el área de la sección transversal del collar de perforación; γ es la gravedad específica del acero; g es la aceleración de la gravedad;
Sustituyendo la fórmula vmax y la fórmula M en la fórmula P, se obtienen las siguientes reglas:
Ingeniería de trituración de rocas
Se pueden extraer las siguientes conclusiones de la fórmula anterior :
(1) La fuerza de impacto es inversamente proporcional a T0. Para rocas frágiles elásticas, T0 es muy pequeño, por lo que se puede obtener una fuerza de impacto grande. Para rocas plásticas, T0 es mayor y sólo se puede obtener una fuerza de impacto menor. Por lo tanto, el impacto tiene poco efecto en la trituración de rocas plásticas;
(2) La fuerza del impacto solo está relacionada con el área de la sección transversal del collar de perforación inferior y no tiene nada que ver con la longitud del collar de perforación presurizado, por lo que se debe aumentar la fuerza de impacto, se debe seleccionar un collar de perforación más grande;
(3) La fuerza de impacto es directamente proporcional al radio del cono de la broca e inversamente proporcional al cuadrado del número de dientes de la fila exterior. Por lo tanto, aumentar el diámetro del cono y reducir el número de dientes puede aumentar la energía del impacto.
Además, para la roca dura, para aumentar el efecto de aplastamiento por impacto, el cono a menudo se convierte en un solo cono que no se desliza.
3. Efecto de corte de la broca de cono de rodillo
El efecto de corte tiene principalmente tres aspectos: uno es el efecto de corte cuando los dientes se clavan en la roca; producido cuando la broca gira Efecto de corte; en tercer lugar, debido al deslizamiento del cono durante la rotación, cuanto mayor es la cantidad de deslizamiento, mayor es el efecto de corte;
Hay tres formas de aumentar la cantidad de deslizamiento de las ruedas: usando rodillos elevados, con eje de dial y rodillos cónicos compuestos.
Sobre denso: La punta del cono excede la línea central de la broca.
Eje móvil: se refiere a la traslación horizontal del eje del cono durante una distancia determinada.
Cono compuesto: Un cono está formado por dos o más conos con diferentes conos. La distancia entre las partes superiores del cono se llama distancia superior del cono. Cuanto mayor es la distancia superior del cono, mayor es la cantidad de deslizamiento del cono.