51. Перевірка можливості реалізації осьового навантаження на долото та швидкості обертання при турбінному способі.

3. Перевіряють можливість реалізації вибраного осьового навантаження на долото та швидкості обертання долота.

Для цього визначають момент, необхідний для реалізації вибраних параметрів режи­му буріння.

Момент, який витрачається при турбінному способі, знаходять за форму­лою:

, (3.89)

де – момент, що витрачається в турбобурі, ;

– момент на тертя в осьовій опорі, .

, (3.90)

де – навантаження, яке діє на осьову опору, Н;

– коефіцієнт тертя в осьовій опорі;

=0,075-0,085 – для гумово-металевих опор;

=0,015-0,016 – для опор кочення;

– приведений радіус тертя, м.

, (3.91)

де – гідравлічне навантаження на осьову опору, Н;

– вага обертових деталей турбобура включаючи долото, маховик, Н.

При відсутності маховика і даних про вагу обертових деталей турбобура, нехтуючи вагою долота наближено вагу обертових деталей турбобура знаходять за формулою :

, (3.92)

де – вага турбобура, Н.

, (3.93)

де – середній діаметр каналів турбіни, м;

Якщо геометричні розміри турбіни відсутні, то наближено середній діаметр каналів турбіни можна визначити за формулою :

(3.94)

– перепад тиску в турбобурі та долоті, Па.

,

де – перепад тиску в турбобурі.

Перепад тиску в турбобурі знаходять за формулою:

, (3.95)

де – постійна турбобура за перепадом тиску.

(3.96)

, (3.97)

де , – відповідно зовнішній та внутрішній радіуси поверхні тертя, м;

При відсутності даних наближено радіус тертя можна знайти за формулою:

, (3.98)

де – зовнішній діаметр турбобура, м.

Якщо:

а) , (3.99)

де – приведений (перерахований) момент турбобура.

В даному випадку розраховані режимні параметри залишаються без змін.

б) (3.100)

В даному випадку турбобур недовантажений.

Проте недовантаження турбобура призводить до збільшення його швидкості обертання (порівняно з приведеною). Тому необхідно перевірити чи не вийде вона за межі допустимої (розрахованої із умови необхідного часу контакту зуба долота з породою). Для цього визначають швидкість обертання за формулою :

, (3.101)

де – гальмівний момент турбобура, Н·м.

При відсутності стендових даних гальмівний момент наближено можна знайти ща формулою :

, (3.102)

де – приведений момент турбобура, Н·м.

У випадку, якщо розрахована швидкість менша ніж допустима ( ), то вибране осьове навантаження на долото можна залишити без змін.

Якщо розрахована швидкість більша ніж допустима ( ), то для її зменшення можна збільшити осьове навантаження на долото.

Навантаження на долото з умови нормальної роботи турбобура знаходять за формулою:

(3.103)

Якщо – беруться верхні знаки (мінус), а якщо – нижні знаки (плюс).

Розрахункову величину осьового навантаження порівнюють з допустимим навантаженням на долото [ ].

Якщо отримане значення осьового навантаження на долото з умови нормальної роботи турбобура менше ніж допустиме , то це значення вважають режимним параметром.

Якщо отримане значення більше ніж допустиме , то це свідчить про те, що повністю зменшити швидкість обертання турбобура за рахунок збільшення осьового навантаження неможливо. Для зменшення швидкості обертання необхідно зменшити витрату промивальної рідини.

Значення нової витрати визначаємо за формулою:

, (3.104)

де – ступінь зменшення (або збільшення) витрати промивальної рідини.

– витрата, яка необхідна для умови рівності моментів ( )

Ступінь зменшення витрати визначають за формулою :

(3.105)

Отримане значення витрати необхідно перевірити на достатність для видалення шламу.

в) (3.106)

Турбобур перевантажений, тобто можливостей турбобура не вистачає для реалізації розрахованих режимних параметрів. У даному випадку вживають заходи або для зменшення моменту, який витрачається на руйнування гірської породи, або збільшують енергетичні можливості (момент) турбобура. Зменшення моменту здійснюють зменшенням осьового навантаження на долото до рівності моментів. Проте значне зменшення осьового навантаження на долото може призвести до малоефективного (втомного або поверхневого замість об’ємного) руйнування гірської породи, що не бажано.

Збільшити момент вибраного турбобура можна шляхом збільшення витрати промивальної рідини. Проте у цьому випадку необхідно зробити перевірку на допустиму швидкість обертання та гідравлічні втрати тиску.

Інший варіант – збільшення кількості секцій даного турбобура, якщо дозволяє конструкція турбобура.

Якщо перелічені варіанти не задовільняють умову, то вибирають або інший тип турбобура, або інший тип гідравлічного вибійного двигуна(наприклад гвинтовий вибійний двигун), або інший спосіб буріння (наприклад роторний).