Та абразивність гірських порід - раздел Философия, НАФТОГАЗОВА МЕХАНІКА Деталі Бурових Машин І Механізмів, Буровий І Породоруйнівний Інструмент В Про...
Деталі бурових машин і механізмів, буровий і породоруйнівний інструмент в процесі роботи зношується, через що змінюються їх розміри і форма. По досягненню граничної величини зношування ці деталі та інструмент стають непридатними для подальшої роботи і потребують ремонту або заміни.
Під процесом зношування розуміють поступову зміну форми і розмірів деталі чи інструменту в процесі роботи. Зношування не слід ототожнювати з поломками і руйнуванням, які відбуваються за короткий проміжок часу.
В.Д. Кузнєцов, проаналізувавши поняття, визначення і терміни в області зношування дав таке визначення:
Зношування – це таке явище, коли при витраті енергії, рівній за величиною роботі сил тертя, з поверхні твердого тіла відділяються частки і його маса зменшується.
Результат зношування, який проявляється у вигляді залишкової деформації матеріалу або відділенні часток твердого тіла називається зношеністю.
Величина зношення на одиницю роботи сил тертя називаєтьсяінтенсивністю зношування:
, (12.1)
де W – зношення; Ат – робота сил тертя, яка визначається за формулою
, (12.2)
де f – коефіцієнт тертя; Р – нормальне навантаження; L – шлях тертя.
Величина зношення за одиницю часу називається швидкістю зношування:
, (12.3)
де tд – час досліду.
Швидкість зношування залежить від цілого ряду одночасно діючих факторів, основними з яких є:
- вид і властивості поверхонь, що труться;
- режим тертя;
- властивості середовища, в якому працюють деталі чи інструмент.
Вид і властивості поверхонь можуть бути охарактеризовані шорсткістю, кривизною, твердістю матеріалів, різницею твердості пари тертя тощо.
Із збільшенням шорсткості збільшується коефіцієнт тертя і, відповідно, швидкість зношування. Це пояснюється тим, що поверхня з більшою шорсткістю має меншу контактну площу, контактні тиски зростають, інтенсифікуються втомні процеси руйнування. Коли контактні тиски стають достатніми для занурення виступів у поверхню іншого тіла, відбуваються процеси мікрорізання і процес зношування пришвидшується.
Встановленим фактом є те, що більш загострені тіла зношуються швидше, ніж затуплені.
Режим тертя залежить від питомого тиску, швидкості відносного переміщення, характеру прикладеного навантаження, частоти взаємодії тощо. Із збільшенням контактного тиску коефіцієнт тертя може як зменшуватися, так і зростати. Зменшення може відбуватися внаслідок прироби поверхонь, переходу від пружної виступів на поверхні тіла до пластичної. Збільшення коефіцієнта тертя відбувається через збільшення точок контактування і, як наслідок, зростання напружених об’ємів, перехід до режиму мікрорізання а також „ здирання ” захисних поверхневих плівок.
Середовище характеризується головним чином мастильною і охолоджуючою здатністю. Деталі гірничого обладнання здебільшого працюють в повітряному середовищі, промивальній рідині, середовищі вуглеводневих рідин і мастил а також різноманітних емульсій. При терті між поверхнями двох твердих тіл може утворитися шар дрібного порошку, який відіграє роль „ третього тіла ” – своєрідного мастила, і коефіцієнт тертя зменшується.
В галузі машинобудування за результатами досліджень Костецького Б.І. розрізняють такі основні види зношування металів.
1 Зношування внаслідок схоплювання першого роду має місце при малих швидкостях відносного переміщення і значних питомих тисках. Для металів характерне утворення задирів на поверхні тертя.
2 Окислювальне зношування відбувається при незначних відносних швидкостях ковзання і невеликих контактних тисках. Воно зумовлене зсувом і втомним відшаруванням окисних плівок з поверхонь, котрі труться. Окисні плівки постійно відновлюються.
3 Теплове зношування (зношування схопленням другого роду) характерне для значних питомих тисків і швидкостей ковзання. Поверхня металу зношується в умовах термічного зменшення міцності, що сприяє інтенсивному розвитку схоплення. Спостерігаються явища відпуску, рекристалізації і вторинного загартування поверхневих шарів металу.
4 Абразивне зношування зумовлене наявністю абразивного середовища в зоні тертя. Воно характеризується пластичним деформуванням, дряпанням і мікрорізанням поверхні металу абразивним середовищем.
5 Вісповидне зношування зумовлене втомними процесами при терті кочення.
Пластичне деформування, різання, дряпання металу абразивним середовищем можливе лише в тому випадку, коли частики середовища твердіші і утворюють достатньо шорстку поверхню. Якщо виходити з цих уявлень пор абразивне зношування стосовно гірничої справи, то при терті загартованих сталей по осадовій породі абразивними будуть лише кварцові пісковики і алевроліти. Стосовно твердих сплавів жодна з осадових порід не є абразивною.
Але в гірничій справі в поняття абразивного зношування вкладається ширший смисл, тобто зношування деталей чи інструменту при терті об будь-які породи називають абразивним.
Таким чином, абразивність гірських порід – це їх здатність зношувати метали при терті.
Абразивність порід проявляється при абразивному (переважно механічному) зношуванні є його характеристикою. Тому показники абразивності можна вважати показниками механічних властивостей гірських порід.
Університет нафти і газу... І С Васько... НАФТОГАЗОВА МЕХАНІКА...
Если Вам нужно дополнительный материал на эту тему, или Вы не нашли то, что искали, рекомендуем воспользоваться поиском по нашей базе работ:
Та абразивність гірських порід
Что будем делать с полученным материалом:
Если этот материал оказался полезным ля Вас, Вы можете сохранить его на свою страничку в социальных сетях:
Загальна систематика гірських порід
Гірські породи в залежності від геологічних процесів, в результаті яких вони утворилися, розділяють на три генетичні групи:
- магматичні або вивержені;
- осадові;
Петрографічні особливості будови гірських порід
Властивості порід залежать в першу чергу від їх складу. Раніше відзначалося, що гірські породи складаються з мінералів. Відомо близько 3000 різних мінералів. Однак до складу гірських порід входить
Неоднорідність гірських порід
Анізотропними називають тіла, в яких показники властивостей однакові в паралельних і неоднакові в непаралельних напрямах.
Тіла, що мають однакові показники в
Загальна характеристика пластових флюїдів
До пластових флюїдів відносяться нафта, природний газ та пластова вода.
Нафта − це суміш різних вуглеводневих та не вуглеводневих (гетероатомних) сполук.
Середовищі
Нафта і газ, а також пластові води вміщуються в пустотах і порах так званих порід-колекторів. Приблизно 60% світових запасів вуглеводнів вміщуються у відкладах піщано-алевролітових порід, які назив
Напруження і деформації суцільних середовищ
Суцільне середовище – це гіпотетичне середовище, яке може під дією навантажень як завгодно змінювати свою форму (деформуватись), не втрачаючи при цьому суцільно
Деформації суцільного середовища
Нехай в процесі деформації середовища його точки одержали переміщення u з компонентами ux, uy, uz
Рівняння неперервності
Це рівняння зв’язує густину з характеристиками руху суцільного середовища, що встановлюється на основі закону збереження маси (повна зміна маси у замкненому об’ємі дорівнює нулю)
Рівняння реології
Рівняння реології визначають зв’язок між компонентами тензора напружень та тензорів деформацій і швидкостей деформацій. Рівняння реології отримують, як правило, на основі дослідних даних. Параметри
Рівняння стану
Рух суцільного середовища призводить до зміни параметрів стану ( тиску р і температури Т), що впливає на його фізичні властивості (густину, реологічн
Суцільних середовищ
Включає вибір системи рівнянь та підготовку додаткових умов, яким має задовольняти розв’язок задачі на границях області її визначення. Додаткові умови, які поділяють на початкові
Рівняння теорії пружності
Для незмінних властивостей тіла рівняння теорії пружності включають рівняння руху (5.16), Коші (5.6) та узагальнений закон Гука (5.21). Для квазіпластичних процесів (
Рівняння теорії пластичності
Для незмінних властивостей тіла рівняння теорії пластичності базуються на рівняннях рівноваги (5.33), Коші (5.6) і умови пластичності (рівняння реології).
Для загального випадку навантажен
Теорії міцності
Теорії міцності обґрунтовують можливість використання результатів модельних випробувань матеріалів на міцність при простих видах навантажень у розрахунках на міцність при складному
Основні поняття теорії фільтрації
При бурінні відбувається масообмін між свердловиною і розкритими пластами, кий визначається фільтраційними, дифузійними, осмотичними та іншими процесами. Фільтрація належить до найбільш вагомих про
A – емпіричний коефіцієнт (для пісківa=0,015 –0,018 ).
Закон Дарсі узагальнюють також на випадок багатофазової течії у пористому середовищі. Для цього розповсюджують поняття швидкості фільтрації на окрему фазу vi , як
Гірських порід
Кількість фізичних властивостей гірських порід, що проявляються у взаємодії з іншими об’єктами і явищами матеріального світу, може бути як завгодно великою. Однак, для практики гірничої справи важл
Міцнісні властивості
Міцність – це здатність порід чинити опір руйнуванню під дією прикладених механічних напружень.
Вона характеризується межею міцності при стиску і розтягу, зчепл
В УМОВАХ ПРИРОДНОГО ЗАЛЯГАННЯ
Напружений стан гірських порід в земній корі зумовлений тиском розташованих вище порід і тектонічними процесами.
Розглянемо випадок, коли напружений стан масиву порід зумовлений лише граві
Механізм проявлення гірського тиску
Розкриття масиву гірських порід свердловиною суттєво змінює їх напружений стан, оскільки тиск у свердловині, як правило, менший за боковий тиск порід. Стінки свердловини тривал
Термічні напруження в гірських породах
В загальному випадку температура промивальної рідини, що заповнює свердловину, відрізняється від температури гірських порід, розкритих нею. Охолодження чи нагрівання стінок свердловини спричиняють
Гідродинамічні коливання тиску
Гідродинамічні коливання тиску у свердловині також є причиною зміни напруженого стану гірських порід в приствольній зоні. Тиск у свердловині стає більшим за гідростатичний при роботі бурових насосі
Умови стійкості стінок свердловини
Втрата стійкості і руйнування гірських порід, з яких складені стінки свердловини, є небажаним ускладненням при бурінні. Це може статися у випадку, коли напруження в породі досягнуть граничного стан
Порід на стінках свердловини
Гірські породи в умовах природного залягання, а також при розкритті їх свердловиною взаємодіють головним чином з рідким середовищем.
Механізм дії рідкого середовища на тверді тіла вивчався
Прояв в’язкісних властивостей гірських порід
В’язкісні (реологічні) властивості гірських порід проявляються на великих глибинах. Особливо відчутно їх прояв у глинистих, галоїдних і сірчанокислих породах.
В загальному випадку деформац
Продуктів руйнування
Точка А перетину кривих на рис. 9.1 відповідає розміру частин 0,5 ÷1,0 мм.
В зв’язку з цим Шрейнер Л.А. показав, що у випадку використання закону подіб
Долота з породою
За принципом взаємодії з гірською породою усі механічні породоруйнуючі інструменти для буріння свердловин можна розділити на три класи: ріжуче-сколююючі, дроблячі і дробляче-сколююч
Фізичні явища при руйнуванні гірських порід
Руйнування твердих тіл, в тому числі і гірських порід, відбувається або в результаті відриву (від нормальних розтягуючи напружень), або сколювання, зсуву, зрізу (від дотичних напружень). При розтяг
Напружений стани гірських порід при втискуванні
Розглянуті вище схеми взаємодії елементів озброєння доліт з породою показали, що руйнування породи відбувається послідовним деформуванням окремих ділянок поверхні вибою при одночасній дії нормальни
Втискування сферичного індентора
Деформування порід при втискуванні жорсткого сферичного індентора і плоского циліндричного штампа багато в чому схожі, хоча є і суттєві відмінності.
Втискування інденторів різної форми
Фрезовані зубці шарошкових доліт мають практично плоску прямокутну поверхню контакту. Через складність розв’язку задачі про розподіл тиску під прямокутним штампом, отримано розв’язок для нескінчено
Втискуванні інденторів
Розгляньмо, як руйнується гірська порода при втискуванні різних інденторів.
Як встановлено у 10.4, в процесі втискування плоского індентора в породу граничний стан може бути досягну
Напружень в гірських породах
Із схем взаємодії елементів озброєння з гірською породою (див. розділ 8.1) видно, одночасно з нормальним навантаженням діє і значне дотичне навантаження. Розглянемо, як впливає дотичне навантаження
Класифікація гірських порід
За результатами експериментального дослідження властивостей гірських порід при втискуванні штампа у значну кількість зразків гірських порід було створено кілька класифікаційних шкал
Деформування і руйнування гірських порід
При бурінні свердловин мають місце виключно динамічні процеси. Якщо для опису статичних процесів достатня система рівнянь рівноваги сил і моментів, то для динамічних процесів додатк
Динамічному втискуванні
Величина кінетичної енергії удару для ударника, що вільно падає, дорівнює його потенціальній енергії в крайньому верхньому положенні
Гірських порід
Абразивність гірської породи, як і будь-який інший показник механічних властивостей, відображає її прояв у конкретних умовах роботи. Зміна цих умов може стати причиною такої суттєвої зміни процесу
При взаємодії з гірською породою
При вивченні абразивного зношування потрібно використовувати моделі процесів і визначати показники абразивності як характеристики цих моделей. Однак, сучасний стан вивченості цього питання не дозво
БУРИМІСТЬ ГІРСЬКИХ ПОРІД
Буримість гірських порід – це їх здатність руйнуватися у вибійних умовах.
Буримість визначається сукупністю геологічних і техніко-технологічних факт
ПЕРЕЛІК РЕКОМЕНДОВАНИХ ДЖЕРЕЛ
1 Спивак А. И. Разрушение горных пород при бурении скважин / А. И. Спивак, А. Н. Попов. - М.: Недра, 1979. − 238 с.
2 Спивак А.И. Механика горных пород / А. И. Спивак. - М.: Недра, 1
Хотите получать на электронную почту самые свежие новости?
Подпишитесь на Нашу рассылку
Наша политика приватности обеспечивает 100% безопасность и анонимность Ваших E-Mail
, (12.1)
, (12.2)
, (12.3)
Новости и инфо для студентов