СТЕНД ДЛЯ ИССЛЕДОВАНИЙ ПРОЦЕССОВ БУРЕНИЯ ГОРНЫХ ПОРОД

Предложенная полезная модель относится к области буровой техники и может быть использована для комплексного исследования параметров обработки горных пород породоразрушающим инструментом.
Известен исследовательский комплекс для изучения процессов резания (патент на полезную модель № RU 109292, G01N 3/58), включающий многокоординатный станок для токарной и фрезерной обработки с программным управлением, устройство для автоматической смены инструмента, трехкомпонентный динамометр, установленный вне основной зоны обработки, прибор для автоматического измерения состояния режущей кромки инструмента, установленный вне основной зоны резания. По конструктивному решению он достаточно близок к заявляемой полезной модели, однако предназначен для изучения процессов резания в металлообработке.
Известен стенд для исследования процессов бурения горных пород (патент на изобретение № RU 2005879, Е21С 1/00, Е21В 3/00 - прототип). Стенд включает буровую штангу с породоразрушающим инструментом, механизм вращения буровой штанги, стол для установки и закрепления образца горной породы с механизмом горизонтального перемещения и нагрузочный гидроцилиндр. Конструкция стенда обеспечивает точность эксперимента за счет обеспечения в процессе бурения постоянного осевого усилия. Однако данная конструкция не позволяет провести комплексные исследования процесса бурения.
Целью предложенной полезной модели является получение достаточно достоверной комплексной оценки параметров обработки образцов горных пород породоразрушающим инструментом.
Поставленная цель достигается тем, что стенд для исследования процессов бурения горных пород вращающимся инструментом, оснащенным режущими элементами, содержит радиально-сверлильный станок, оснащенный столом для закрепления образцов горной породы, а инструмент представляет собой режущий измерительный блок для обработки горных пород и измерения: крутящего момента на шпинделе с помощью тензодатчиков, установленных в корпусе режущего измерительного блока, температуры контактных поверхностей режущего элемента с помощью встроенной в него термопары, при этом измерительный блок выполнен с возможностью передачи измеренной информации в компьютерную систему сбора и обработки информации.
Сущность предложенного технического решения поясняется чертежами, где
на фиг. 1 показан общий вид стенда;
на фиг. 2 - увеличенное изображение режущего измерительного блока;
на фиг. 3 - режущий элемент со встроенной термопарой;
на фиг. 4 - схема передачи сигнала от режущего измерительного блока на компьютер.
Стенд 1 для исследований процессов бурения горных пород состоит из радиально-сверлильного станка 2, режущего измерительного блока 3, преобразователя сигнала 4; компьютера 5, стола 6 для закрепления образца горной породы 7, поддона 8. Режущий измерительный блок 3 состоит из электронного блока 9, корпуса 10 с закрепленными на нем алмазно-твердосплавными режущими элементами 11. В корпусе 10 режущего измерительного блока 3 установлены два тензодатчика 12 для контроля крутящего момента на шпинделе, а в один из режущих элементов встроена термопара 13, позволяющая измерять температуру в диапазоне от 0° до 700°.
Стенд работает следующим образом.
Образец горной породы 7 устанавливается и закрепляется на столе 6 станка 2. Режущий измерительный блок 3 закрепляется в шпинделе станка.
Смазочно-охлаждающая технологическая среда (СОТС) подается под давлением до 2 МПа через каналы, выполненные в корпусе режущего измерительного блока. Отработанная СОТС поступает в специальный герметичный поддон 8.
Наиболее важным узлом стенда является режущий измерительный блок 3, так как он выполняет функции обработки образцов горных пород и измерения основных параметров процесса обработки - крутящего момента на шпинделе и температуры контактных поверхностей алмазно-твердосплавных режущих элементов.
Измерение крутящего момента и температуры производится непосредственно в процессе обработки образца горной породы. Режущий измерительный блок обеспечивает сбор и бесконтактную передачу измерительной информации по радиоканалу в компьютерную систему сбора и обработки информации. Информация о крутящем моменте и температуре передается в преобразователь сигнала 4 и далее в компьютер 5.
Таким образом, стенд обеспечивает получение достаточно достоверных комплексных параметров обработки образцов горных пород породоразрушающим инструментом. Кроме того, стенд может быть использован для отработки методов аттестации и сертификации режущих элементов породоразрушающего инструмента.