Динамические процессы в резьбовых соединениях штанг при вращательно-ударном способе бурения тема автореферата и диссертации по механике, 01.02.06 ВАК РФ

На правах рукописи

Саруев Алексей Львович

ДИНАМИЧЕСКИЕ ПРОЦЕССЫ В РЕЗЬБОВЫХ СОЕДИНЕНИЯХ ШТАНГ ПРИ ВРАЩАТЕЛЬНО-УДАРНОМ

СПОСОБЕ БУРЕНИЯ

Специальность 01.02.06 - Динамика, прочность машин, приборов

и аппаратуры

АВТОРЕФЕРАТ диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

Томск - 2005

Работа выполнена в Томском политехническом университете

Научный руководитель:

доктор технических наук, профессор Лукьянов В.Г.

Официальные оппоненты: доктор технических наук,

профессор Хорев И.Е.

кандидат технических наук, доцент Гудимов С.Н.

Ведущая организация:

Восточный научно- исследовательский горнорудный институт (ОАО «ВостНИГРИ), г. Новокузнецк

Защита состоится « 25 » мая 2005 г. в 15 часов на заседании диссертационного совета Д 212.269.01 при Томском политехническом университете по адресу: 634050, Томск, пр. Ленина, 30

С диссертацией можно ознакомиться в научно-технической библиотеке Томского политехнического университете по адресу: г. Томск, ул. Белинского, 53-а

Автореферат разослан «_» апреля 2005 г.

Ученый секретарь диссертационного совета

-ч

4/ш

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность темы. В настоящее время в России добывают подземным способом более 40% руд цветных и редких металлов При этом для разведки и отбойки руд все чаще находят применение подземные скважины малого диаметра (40-70 мм). Сравнительный анализ различных способов бурения таких скважин в породах средней крепости и выше показал, что одним из эффективных является вращательно-ударный способ, при котором используются буровые установки с ударным узлом вне скважины. В этом случае энергия удара в виде волны деформации передается от машины по составным буровым штангам к породоразрушаемому инструменту.

Недостаточная работоспособность штанг и соединительных узлов приводит к необходимости увеличения производства и расхода буровой стали и вызывает большие потери времени на замену вышедших из строя штанг. В связи с этим необходимо такая конструкция соединительного узла, которая позволила бы увеличить работоспособность колонны штанг и повысить производительность труда при бурении скважин.

Для выбора рациональных параметров элементов соединений штанг необходима методика расчета максимальных напряжений, возникающих в них при одновременном нагружении става крутящим моментом, осевым усилием подачи и продольными ударами. Поэтому данная работа, направленная на изучение динамических процессов в резьбовых соединениях буровых штанг и разработку научно обоснованной методики расчета максимальных напряжений в них при врашательно-ударном бурении подземных скважин малого диаметра, весьма актуальна.

Цель работы - исследование динамических процессов и разработка методики расчета максимальных напряжений в элементах резьбовых соединений при вращательно-ударном способе бурения.

Методы исследований. Работа включает аналитические и экспериментальные исследования динамических процессов в резьбовых соединениях штанг. Аналитические исследования проведены на основе апробированных методов теории упругости и волновой теории удара. При выполнении экспериментальных работ применялся метод тензометрирования.

Научные положения, выносимые на защиту:

1. Аналитические выражения распространения силовых импульсов через резьбовые соединения буровых штанг, позволившие провести компьютерные исследования влияния параметров соединений на эффективность передачи импульсов по колонне штанг.

2. Разработанная методика экспериментальных исследований динамических процессов и напряжений в элементах соединений штанг при вращательно-ударном нагружении.

3 Деформации изгиба в штангах, муфтах или ниппелях возникают от продольной волны деформации сжатия, так как витки резьбы муфты и ниппеля раз-

рос :--ч>$мч,чл..,ч»»И'\Я

С.Нетербурт

ам^к

гружаются ударным импульсом от статической осевой растягивающей нагрузки не одновременно но всей длине контактной линии сопряженных витков резьбы соединения ш ганг.

4. Вращательно-ударное нагружение резьбовых соединений штанг сопровождается процессом довинчивания, при котором происходит перераспределение напряжений, в частности, касательные напряжения в ниппелях снижаются в

3-4 раза по сравнению с напряжениями, создаваемыми в них только крутящим 1 моментом и осевым усилием подачи этой же бурильной машины.

5. Разработанная на основе результатов исследований динамических процессов методика расчета максимальных напряжений в резьбовых соединениях штанг при вращательно-ударном бурении скважин малого диаметра, позволяет уже на стадии проектирования бурильной колонны оценить величину наибольшего эквивалентного напряжения в элементах соединений штанг.

Научная новизна:

1 Установлено, что основной причиной потерь энергии ударного импульса являются силы неупругого сопротивления, возникающие в процессе относительного смещения штанг и соединительных элементов при вращательно-ударном нагружении. Для улучшения условий передачи энергии силовых импульсов через резьбовое соединение необходимо увеличивать жесткость резьбовых частей штан! и контактов витков резьбы, снижать жесткость соединительного элемента.

2. Получены новые представления о динамике элементов резьбовых соединений штанг при одновременном действии крутящего момента, осевого усилия подачи и удара.

3. Разработана методика расчета максимальных напряжений в резьбовых соединениях штанг при вращательно-ударном бурении подземных скважин малого диаметра.

4. Посфоены номограммы, по которым можно выбирать параметры новых ударных узлов с учетом амплитуд напряжений сжатия в штанге при продольном ударе.

5 Обоснованы преимущества бурильных колонн с ниппельными соединениями по сравнению с муфтовыми.

Достоверность научных положений, выводов и рекомендаций обусловлена использованием законов механики, апробированных методов теории упругости и волновой теории удара при анализе распространения деформации по бурильной колонне и подтверждается достаточным объемом экспериментов, выполненных с различными резьбовыми соединениями буровых штанг на оборудовании, укомплектованном современной аппаратурой, использованием статистических методов обработки опытных данных, воспроизводимостью их при повторных измерениях, удовлетворительной сходимостью результатов теореш-ческих и экспериментальных исследований.

Личный вклад автора. Автором полностью самостоятельно проведены теоретические исследования распространения силовых импульсов через резьбовые соединения буровых штанг, которые позволили выполнить компьютерные 4

исследования влияния основных параметров соединений на эффективность передачи энергии и амплитуды силовых импульсов по колоннам штанг и разработать рекомендации по их проектированию. Автором разработана методика и проведены экспериментальные исследования динамических процессов в элементах резьбовых соединений штанг. Проведен сравнительный анализ характера динамических напряжений при прохождении силовых импульсов через муфтовые и ниппельные соединения буровых штанг, принятые автором к экспериментальным исследованиям.

Лично автором разработана методика расчета максимальных напряжений в элементах резьбовых соединений штанг для вращательно-ударного бурения подземных скважин малого диаметра.

Практическая значимость результатов проведенных исследований.

1. Разработаны научно обоснованные рекомендации по проектированию рациональных параметров резьбовых участков штанг и соединительных элементов для вращательно-ударного бурения подземных скважин малого диаметра.

2. Построены номограммы для оценки влияния основных характеристик ударных узлов бурильных машин на величину амплитудных значений нормальных напряжений в буровых штангах.

3 Разработана методика расчета максимальных напряжений в элементах резьбовых соединений штанг для бурения скважин малого диаметра машинами с вращательно-ударным механизмом вне скважины.

Реализация результатов работы. Разработанная автором методика расчета максимальных напряжений в резьбовых соединениях штанг при враща-тельно-ударном способе бурения скважин малого диаметра внедрена в Томской горнодобывающей компании и в ООО «Горный инструмент» (г. Новокузнецк, Кемеровской области), что подтверждено соответствующими актами.

Апробация работы. Результаты диссертационной работы докладывались и обсуждались на:

II Международной научной конференции студентов, аспирантов и молодых ученых им. акад. М.А. Усова. «Проблемы геологии и освоения недр» - г Томск, 1998,

Всероссийской научно-технической конференции студентов, аспирантов и молодых ученых «Совершенствование методов поиска и разведки, технологии добычи и переработки полезных ископаемых». - г. Красноярск, 1999,

VI Международной научно-практической конференции «Перспективы развития горнодобывающей промышленности». - г. Новокузнецк, 1999;

III, IV, VIII Международном научном симпозиуме им акад. М.А. Усова «Проблемы геологии и освоения недр - г. Томск, 1999, 2000, 2004.

Региональной конференции геологов Сибири, Дальнего Востока и Северо-Востока России - г. Томск, 2000;

Международной научно-технической конференции «Проблемы научно-технического прогресса в бурении скважин». - Томск, 2004.

Публикации. По теме диссертации опубликовано 20 печатных работ.

Структура и объем работы. Диссертация выполнена на 140 страницах набранного на компьютере текста. Она состоит из «Введения», 4 глав, «Заключения», списка использованной литературы из 138 наименований и содержит 58 рисунков, 4 таблицы и 2 приложения.

СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Во введении изложена актуальность темы и представлена общая характеристика диссертации. Сформулированы цель, научная новизна и практическая значимость работы

В первой главе проведен анализ экспериментальных работ по изысканию рациональных способов бурения подземных скважин малого диаметра и применяемых конструкций резьбовых соединений штанг.

Научно обоснованное проектирование надежных резьбовых соединений может основываться лишь на результатах исследований законов распределения осевых сил и крутящих моментов по виткам резьбы. Широкое распространение в горном машиностроении получила резьба круглого, так называемого «веревочного» профиля, изучением особенностей которой занимались проф J1.T. Дворников и его ученики. В частности, было проведено сравнение контактных и поперечных деформаций в резьбовых соединениях буровых штанг при прохождении ударной волны. Отмечено превалирующее влияние контактной деформации витков по сравнению с поперечной деформацией резьбовых деталей.

Существенный вклад в исследование динамических процессов в колонне штанг при вращательно-ударном способе бурения подземных скважин малого диаметра внесли О.Д. Алимов, Е.В. Александров, В.Д. Андреев, А.И. Бажал, А И Белов, Ю Д. Бессонов, В.Ф. Горбунов, С.Н. Гудимов, JI.T. Дворников, И.Е. Ерофеев, К.И. Иванов, В.В Каменский, Г.М. Кашкаров, Г.М. Крюков, В.К. Манжосов, Н.Ф. Медведев, А.Ф Панамарчук, Г.Г. Попов Г.С. Пучинян, С.Г Пучинян, A.C. Сердечный, Б.Н. Серпенинов, А.П. Слистин, В.Б Соколинский, И.Г. Шелковников, В.И. Чирьев, А.Г. Цуканов, Е.Ф. Эпштейн и др За рубежом этими вопросами занимались Ф К Арндт, С. Такаока, К. Ферхарст, Г Фишер, И. Хоукс, П Чакраварти и др.

Исходя из аналитического обзора литературы были сформулированы следующие задачи работы:

1 Разработать методику экспериментальных исследований напряжений в элементах резьбовых соединений штанг при ударных нагрузках

2. Провести анализ изменения статических напряжений сжатия-растяжения в элементах соединительных узлов при довинчивании их в процессе нанесения ударов и действия крутящего момента.

3. Исследовать касательные напряжения в элементах резьбовых соединений при нанесении ударов и действии крутящего момента.

4 Исследовать напряжения изгиба в резьбовых соединениях цлаиг при ударных нагрузках 6

5. Разработать методику расчета максимальных напряжений в резьбовых соединениях штанг при вращательно-ударном способе бурения.

Во второй главе изложена методика экспериментальных исследований, где дан анализ методов измерения напряжений в соединениях буровых штанг, обоснован выбор измерительной аппаратуры для регистрации волн деформации, приведена методика и определение потерь энергии на трение при прохождении силовых импульсов через резьбовые соединения штанг.

Разнообразие факторов, влияющих на работу соединения, определяет сложность аналитического определения сил упругого и неупругого сопротивления при динамических нагрузках. Поэтому характер изменения указанных сил исследован при квазистатическом нагружении четырех типов соединений буровых штанг (табл. 1) на специальном стенде, который позволял снимать гистере-зисные диаграммы. Проведены исследования силы неупругого сопротивления от величины приложенного крутящего момента.

Параметры штанг и соединительных элементов _ Таблица 1

№ п/п Тип соединения Размеры муфт и ниппелей, мм Размеры штанг, мм Тип резьбы

диаметр длина наружн. диам. внутр. диам. длина

1 Ниппельное, А 25,5 122 33,5 24 1300 Круглая КП 25x12

2 Муфтовое, Б 42 120 32 8 1200 Круглая КП 31x12

3 Муфтовое, В 52 170 40 16 1000 Круглая КП 38x12

4 Муфтовое, Г 60 140 25 8 1600 Упорная КП 36x6

Экспериментами установлено, что при повышении крутящего момента интенсивность роста средней силы неупругого сопротивления Рнс для соединений типа В и Г значительно выше, чем для соединений А и Б. В ниппельном соединении поперечная деформация резьбовых участков штанг направлена от соединительного элемента, а в муфтовых - к соединительному элементу, в результате чего контактное давление и Рнс в резьбе ниппельного соединения после определенного значения крутящего момента снижаются, а в муфтовом соединении с увеличением приложенного к нему крутящего момента контактное давление и Рнс постоянно возрастают. Упругие характеристики для рассматриваемых соединений, построенные по гистерезисным диаграммам, также существенно зависят от величины крутящего момента.

Изучено влияние крутящего момента на характер изменения контактной жесткости для четырех типов соединений буровых штанг.

С помощью известных методов математической статистики определены доверительные интервалы математического ожидания, необходимое и достаточное число опытов.

В третьей главе приведены результаты исследований динамических процессов и напряжений в резьбовых соединениях штанг при вращательно-ударном способе бурения скважин малого диаметра.

Закономерности работы соединений буровых штанг и их влияние на передачу энергии силового импульса можно проанализировать на основе теоретического описания процесса прохождения импульса через муфтовое соединение (рис. 1).

Удар бойком по хвостовику става штанг равносилен приложению импульса P(t) в сечении х = 0. Длина участка става h (до муфты) и L - 12 (после муфты) предполагается больше длины импульса P(t), чтобы не учитывать влияние концов стержней на работу рассматриваемого соединения.

U, U3 ¿V

P(t)

Х'О

У////У/////2

Аг

с.е

У/////.М/77Л

Рис. I. Принципиальная схема передачи силового импульса через муфтовое соединение буровых штанг

Тогда изучение прохождения импульса через соединение буровых штанг можно свести к решению системы четырёх уравнений в частных производных второго порядка с соответствующими начальными и граничными условиями для каждого из четырех участков (элементов), на которые условно разделили соединение (рис. 1). При составлении уравнений примем следующие обозначения времени начала прохождения силового импульса через отельные участки соединения штанг:

^ = 0 - начало приложения импульсной нагрузки Р(0 к торцу штанги в точке х = 0;

= 0 - начало передачи импульса в резьбовую часть штанг, расположенную внутри муфты;

^ = 0 - начало передачи импульса из штанги через контакты витков резьбы в муфту (г3 Ь);

= 0 - начало выхода импульса из соединения в ненарезанную часть второй штанги.

Уравнение для первой штанги от ударного торца до муфты:

д\ _ 2 д2щ . 0<х, </,, а2=—-—и а 1 > 11 и ~ " д1: ох: Р

дщ

= 0:

-ЕА^ ' ах

■Р( О-

Уравнение для резьбовых частей штанг внутри муфты:

~ - Г

д2и.

? д2и~, = а -¿

«2,,=о=о;

ди2

Ж

С , _ .я дхТ рА2 Щ) рА2

ди2 дщ д^ ди

ч 2 г)

0<х2 </2;

(,=0

= 0;

-КА ^А -ЕА ^ ЬА2 дх,

Уравнение для муфты:

дщ

~> д2щ С

Л

дх2 рАъ рЛ3

-о-

О <Х2<12;

ди

8х%

ди2 дщ

дх2 ' 2 2

= Х4 >0;

д1

дх?

и

41/„=0

=0; ^

I ■

0; ^

ди

Эх,

(1)

(2)

(3)

Уравнение для части второй штанги, расположенной после соединения:

(4)

'<=° ' 4 ех4

В приведенных выше уравнениях использовались обозначения: и/, и2, и3, и4 - смещения сечений (участков) штанг и муфты; АI, А 2, А з, А4 - площади поперечных сечений участков штанг и муфты; а Ир- соответственно скорость звука и плотность материала штанги и

муфты;

С - жесткость взаимодействия «штанга - муфта», рассчитанная на единицу длины;

/? - эквивалентный коэффициент вязкого трения, рассчитанный на единицу длины.

Для решения уравнений использовано преобразование Лапласа. В результате получено выражение для определения форм и численных значений параметров силового импульса на выходе из соединения штанг

РймД/) = 0 при о < / < —; ипри Г > —

а' а

а

4> + Л + А-

Л , '

/>„ Г

и

/

а '

а ) Аг + А^

ТТ^

а

где

•ад =

_ - функция Бесселя первого рода.

,=0 /с!Г(Л + 2)

Энергия силового импульса определяется при этом по известной формуле

лл 0

Полученные аналитические зависимости позволили провести компьютерные исследования влияния параметров резьбовых соединений на эффективность передачи силовых импульсов по колонне буровых штанг. Разработанная с этой целью программа приведена в диссертации.

Значения эквивалентного коэффициента вязкого трения и коэффициента жесткости взаимодействия «штанга-муфта», рассчитанные на единицу длины, были определены экспериментально на основе полученных на специальном стенде упруго-демпфирующих характеристик резьбовых соединений буровых штанг.

Прохождение ударного импульса через соединение вызывает последовательное снятие нагрузки в контактах витков круглой резьбы Кь К2, К} и т. д. (рис. 2,а). При этом силовой импульс раскладывается на изменение сил, действующих на штангу и на соединительный элемент (муфту). Причем, сумма абсолютного изменения этих сил равна силе импульса Ру„ = Р1 + Р2 (рис. 2,6). Деформация штанги увеличивается на величину дб^ а деформация муфты уменьшается на эту же величину д32=д5,=д5 относительно первоначальной деформации от действия крутящего момента.

В момент прохождения силового импульса через соединение резьбовая часть штанги получает дополнительное усилие сжашя Р,, которое равно

Р, =д5,С„ (6)

а сила, действующая на муфту, уменьшается на величину

Можно записать

Р, =д8,С,.

(7)

или

С, С2 Ру„-Рг_Р2

с.

с.

Откуда

Р =Р

гул 1 г

(В)

Условием полного освобождения муфты от усилия предварительной затяжки является равенство Р2 ~()г

а)

* ■ ■■

Г " 1 < «

Рис. 2 Осциллограммы силовых импульсов в резьбовом соединении штанг

а) места наклейки тензорезисторов (1,2 и 3) На деталях соединения;

б) осциллограммы, зафиксированные тензорезисторами-

1 - в штанге до резьбовой части, Ру„\

2 - у торца штанги, Рг,

3 - в средней части муфты,

де и де - увеличение деформации резьбовой части штанги и муфты в процессе довинчивания и действия сил неупругого сопротивления

Следовательно, для полного освобождения соединительного элемента от усилия затяжки необходимо, чтобы максимальное усилие в ударном импульсе

было

Л

ру„ - <2,

с,

с

4 2

+ 1

(9)

Необходимо отметить, что после прохождения ударного импульса через резьбовое соединение штанг, последнее не возвращается полностью в исходное

И

напряженное состояние из-за наличия сил неупругого сопротивления в витках резьбы и процесса довинчивания в момент прохождения импульсов.

Как показали экспериментальные исследования, статическая составляющая усилия в резьбовой части штанг увеличивается пропорционально амплитуде ударного импульса и приложенному к соединению крутящему моменту, а динамическая составляющая в резьбовой части штанг уменьшается. Причем, после прохождения примерно 30 силовых импульсов процесс довинчивания прекращается.

При несоосном расположении торцевых поверхностей бойка и хвостовика става буровых штанг во время удара возникают напряжения изгиба. Нецентральный удар происходит из-за технических недостатков, связанных с неточностью изготовления торцов хвостовика и поршня, с износом поршневой пары, хвостовика и зажимного патрона, а также рядом других причин, вызывающих кинематические зазоры в сопряжении двух деталей.

Известно, что напряжения изгиба оказываются наиболее опасными в начале става штанг. Последнее объясняется тем, что импульсы изгиба распространяются медленнее импульсов сжатия, соответственно скорость их распространения в материале штанг составляет 3000м/с и 5100 м/с. Это значит, что импульс изгиба действует одновременно с импульсом сжатия на одни и те же сечения штанг и их соединений лишь на первых метрах става штанг.

Установлено, что напряжения изгиба в ниппеле, муфте и штангах возникают также от продольной волны напряжения сжатия, т к. виток резьбы ниппеля или муфты разгружается ударным импульсом сжатия от осевой растягивающей нагрузки не одновременно по всей длине контакта винтовой линии. Этот вывод подтверждается осциллограммами, снятыми в различных точках по длине става штанг.

Опытами установлено, что усилие подачи практически не влияет на величину напряжения изгиба в элементах резьбовых соединений штанг при нецентральном ударе бойка по хвостовику. Усилие подачи влияет лишь на величину статических напряжений изгиба, возникающих в результате потери устойчивости става в скважине, увеличения числа и сокращения длины полуволн изгиба става.

Эксперименты показали, что напряжения изгиба в ниппеле и муфте с круглым и упорным профилями резьбы с повышением скорости удара бойка по ставу штанг линейно увеличиваются (рис 3).

Пунктирными линиями на рис 3 показаны расчетные зависимости напряжений изгиба.

При расчете на прочность соединений буровых штанг важно знать, как изменяются касательные напряжения в элементах соединений при одновременном действии крутящего момента, усилия подачи и ударных импульсов.

Рис. 3. Зависимости напряжений изгиба в ниппеле (1) и муфтах с круглым (2) и упорным профилями резьбы от предударной скорости бойка

Уменьшение касательных напряжений в ниппеле и муфте при нанесении удара бойка по штанге объясняется тем, что при прохождении силового импульса сжатия через соединительный узел, витки ниппеля или муфты разгружаю 1ся от статической осевой силы. В этот момент в сечениях ниппеля и муфты касательные напряжения уменьшаются на определенную величину. В рассматриваемый момент времени происходит довинчивание штанг, в результате чего увеличиваются статические контактные нагрузки в торцах соединяемых штанг и доля передаваемого через них внешнего крутящего момента. Поэтому внешний крутящий момент той же самой величины после прохождения ударного импульса сжатия через соединительный узел не может довести статические касательные напряжения в ниппеле и муфте до первоначальной величины. В резьбовой части шташи касательные напряжения увеличиваются за счет увеличения момента фения, возникающего на торцах штанг от дополнительной осевой силы, вызванной действием ударной нагрузки и внешнего крутящего момента.

11а рис. 4,а показаны осциллограммы касательных напряжений в ниппеле, возникающих при одиночных продольных ударах бойка по штанге. Эти осцил-» лограммы записаны при различных скоростях удара и крутящем моменте, рав-* ном 196 Н-м. Видно, что сечения ниппеля разгружаются от статических каса-

тельных напряжений в момент прохождения силового импульса сжатия через ^ соединительный узел при различных скоростях удара бойка на различную величину.

На рис. 4,6 показаны осциллограммы касательных напряжений в ниппеле, возникающих при нанесении серии единичных ударов бойка по штанге о постоянной скоростью 5,1 м/с и крутящем моменте, равном 196 Н'м. При нанесении серии ударов бойком по штанге с постоянной скоростью статические касательные напряжения уменьшаются. Примерно через 5 ударов с тензорезисторов по-

ступает сигнал на экран электронного осциллографа в виде прямой линии (рис 4 б) Это говорит о том, что ниппель при прохождении нескольких ударных импульсов сжатия через соединительный узел разгрузился от статических касательных напряжений на определенную величину, в данном случае касательные напряжения снизились в 3 раза.

Рис 4 Осциллограммы касательных напряжений, возникающих в ниппеле при одновременном действии постоянного крутящего момента Т = 196 Н ■ м и нанесения ударов: а) одиночные удары: 1, 2, 3 и 4 - соответственно Уу1) = 2,8; 3,8; 5,1 и 5,9 м/с; б) серия единичных ударов при одной предударной скорости бойка Уу„ = 5,1 м/с

В четвертой главе приведена методика расчета максимальных напряжений в элементах соединений штанг при вращательно-ударном способе бурения.

Методика разработана на основе анализа литературных данных и результатов проведенных автором конкретных исследований напряжений в различных резьбовых соединениях штанг.

При вращательно-ударном способе бурения в штангах и в их резьбовых соединениях возникают нормальные и касательные напряжения, а так же напряжения изгиба.

Амплитудные значения нормальных напряжений в буровых штангах при продольных ударах любым многоступенчатым бойком можно определить по формуле Ф. К Арндта Например, для бойка двухступенчатой цилиндрической формы

/ГШ Г ГО'Н/юг'

/пас

ПО)

С =4б-4б. (12)

В приведенных зависимостях:

д. - сечение первой ступени бойка, мм2;

А - сечение штанги, мм2;

шт

- сечение второй ступени бойка, мм2;

у - предударная скорость бойка, м/с;

ашт - скорость звука в материале штанги, м/с; £„,„, - модуль упругости материала штанги. Н/мм2 В том случае, если предударная скорость бойка неизвестна, например, при проектировании новых ударных узлов, формулу Ф. К. Арндта можно привести к виду

где Р(,- давление сжатого воздуха в сеги, Н/мм2;

Ау - сечение полости ствола ударного узла, мм2;

5Д - ход бойка, мм;

щ - масса бойка, кг;

К1 - коэффициент потерь энергии, учитывавший степень наполнения цилиндра сжатым воздухом, механические потери, а также изменение температуры сжатого воздуха при оптимальных режимах работы пневматического ударного узла, который для приближенных расчетов можно принимать 0,5-0,55.

Для упрощения расчетов параметров новых пневматических ударных узлов и максимальных напряжений сжатия, создаваемых ими в буровых штангах, построены номограммы.

Для расчета на прочность элементов резьбовых соединений необходимо знать максимальные напряжения, действующие в соединительном узле. При нанесении ударов и постоянном действии крутящего момента происходи! довинчивание штанг, в результате чего изменяются напряжения в соединительном узле, что раньше в расчетах на прочность элементов резьбовых соединений не учитывалось.

Известно, что разрушение резьбовых участков буровых штанг и соединительных элементов при вращательно-ударном нагружении чаще всего носит усталостный характер. Поэтому наибольшее расчетное значение эквивалентного напряжения не должно превышать допускаемого напряжения [а], определяемо-

го как частное от деления предела выносливости о на нормируемый коэффициент запаса прочности [п}

а < [ст1 = 2л.

шах | ^ |

Наиболее опасным является симметричный цикл нагружения, при котором ак=о ! Эмпирические формулы для зависимости между пределом выносливости о ( и пределом прочности ов приведены в справочной литературе. В частности, при 0 < 800 МПа (углеродистая сталь) и 0 < \200 МПа (легированная В в

сталь) рекомендуется определять предел выносливости 0 ( по эмпирической

формуле о, =0,35ов+70

Ориентировочные коэффициенты нормируемого запаса прочности [и] принимают с учетом условий изготовления деталей и качества расчета: достоверность данных о нагрузках и напряжениях, соответствие расчетной схемы действительному распределению нагрузок и т. д. На практике значения коэффициента запаса прочности намечают на основании опыта конструирования, доводки и эксплуатации деталей.

Разработанная методика расчета позволяет уже на стадии проектирования бурильной колонны определить величину максимальных напряжений в элементах муфтовых и ниппельных соединений штанг при вращательно-ударном бурении скважин малого диаметра (40-70 мм) в зависимости от энергетических параметров ударного узла, крутящего момента и усилия подачи на забой, создаваемых бурильной установкой.

Заключение

В работе изложены результаты исследований динамических процессов в резьбовых соединениях штанг и разработана научно обоснованная методика их расчета для вращательно-ударного способа бурения скважин малого диаметра, что является существенным вкладом в решение задачи повышения качества техники бурения в горнодобывающей промышленности.

Основные научные и практические результаты заключаются в следующем:

1. Полученные на основе волновой теории удара теоретические зависимости позволили провести компьютерные исследования влияния параметров резьбовых соединений на эффективность передачи силовых импульсов по колонне буровых штанг. Установлено, что основной причиной потерь энергии импульсов являются силы неупругого сопротивления, возникающие при относительном смещении штанг и соединительных элементов. Для повышения коэффициента передачи амплитуды силы и энергии импульсов необходимо принимать минимально возможное значение жесткости соединительного элемента (муфты или

ниппеля), увеличивать жесткость резьбовой части штанг и контактную жесткость резьбового соединения.

2. Разработана методика и проведены экспериментальные исследования динамических процессов в различных современных резьбовых соединениях штанг при вращательно-ударном нагружении, которые не только подтвердили изложенные в диссертации теоретические предпосылки и расчеты, но и позволили провести анализ существенных изменений напряженного состояния элементов резьбовых соединений после прохождения через них серии импульсов и одновременном действии внешнего крутящего момента и осевого усилия подачи бурового инструмента на забой скважины.

3. Установлено, что бурение скважин вращательно-ударным способом сопровождается процессом довинчивания в резьбовых соединениях штанг, в результате чего увеличиваются статические нормальные напряжения в элементах соединений, а касательные напряжения в соединительных элементах снижаются в 3-4 раза по сравнению с напряжениями, создаваемыми в них только крутящим моментом и осевым усилием подачи той же бурильной машины.

4 Расчет амплитудных значений волн напряжений изгиба в элементах соединений со стандартными параметрами круглой резьбы, принятой для буровых штанг, можно вести по формуле С. Такаока, заменив в ней числовой коэффициент с 0,26-0,42 на 0,12-0,14.

5. Построены номограммы, по которым удобно выбирать параметры новых ударных узлов с учетом амплитуд напряжений сжашя, формируемых в штанге при продольном ударе бойка.

6. Разработанная на основе результатов исследований динамических процессов методика расчета максимальных напряжений в резьбовых соединениях штанг при вращательно-ударном способе бурения позволяет уже на стадии проектирования бурильной колонны оценить величину наибольших эквивалентных напряжений в элементах соединений шганг.

7. При разработке новых соединительных узлов целесообразно, чтобы жесткость буровых штат была в 1,5-1,6 раза больше жесткости соединительных элементов. Ниппель и муфту необходимо изготавливать без буртиков. На каждой половине ниппеля (муфты) целесообразно нарезать 3-4 витка резьбы

8. Разработанная автором методика расчета максимальных напряжений в резьбовых соединениях штанг при вращательно-ударном способе бурения скважин малого диаметра внедрена в Томской горнодобывающей компании и в ООО «Горный инструмент» (г. Новокузнецк, Кемеровской области), что подтверждено соответствующими актами.

Основные положения диссертации изложены в следующих работах;

1. Саруев A.JI., Ефремова H.A., Крец В.Г. Волны в вязкоупругих деформированных средах. Проблемы геологии и освоения недр: Материалы докладов Второй Международной научной конференции студентов, аспирантов и молодых ученых им акад. М,А. Усова. - Томск: НТЛ, 1998. - С. 91-92.

2. Саруев А.Л. Результаты экспериментальных исследований передачи силовых импульсов по ставам буровых штанг. Совершенствование методов поиска и разведки, технологии добычи и переработки полезных ископаемых: Тез. докл Всероссийской научно-технической конференции студентов, аспирантов и молодых ученых. КГАЦМиЗ. - Красноярск: КГАЦМиЗ, 1999. - С. 31.

3 Саруев A.JT., Саруев Л.А., Лукьянов В Г. Создание и производственные испытания ниппельного става штанг малого диаметра для вращательно-ударного бурения веера скважин из подземных выработок. Материалы докладов Шестой Международной научно-практической конференции «Перспективы развития горнодобывающей промышленности» 26-27 мая 1999. - Новокузнецк: СибГИУ, 1999. - С. 197-199.

4. Саруев А.Л., Лукьянов В.Г. Сравнительная оценка работоспособности соединений буровых штанг при вращательно-ударном нагружении Проблемы научно-технического прогресса в бурении reo лого-разведочных скважин: Тез докл. Всероссийской научно-технической конференции. - Томск: ИПФ ТПУ, 1999 - С. 46-47.

5. Саруев А.Л., Лукьянов В.Г Исследование потерь энергии на трение в резьбовых соединениях буровых штанг с помощью гистерезисных диаграмм Проблемы научно-технического прогресса в бурении геологоразведочных скважин- Тез. докл. Всероссийской научно-технической конференции - Томск- ИПФ ТПУ, 1999 - С. 56-57.

6 Саруев А Л., Ли Хэн Шу. Разработка и создание новых гидроперфораторов и става штанг для бурения веера скважин малого диаметра из подземных выработок Проблемы геологии и освоения недр. Труды Третьего Международного научного симпозиума им. акад. М.А. Усова. - Томск: ИПФ ТПУ, 1999. - С. 304-305

7 Саруев А.Л., Бойченко A.A., Егоров В.В. Бурение пород с пульсирующей подачей инструмента. Проблемы геологии и освоения недр: Труды Третьего Международного научного симпозиума им. акад. М.А. Усова - Томск: ИПФ ТПУ, 1999.-С. 298-299.

8. Саруев А Л., Егоров В.В., Дворецкий Д.М. Анализ передачи импульсов по ставам буровых штанг. Проблемы геологии и освоения недр: Труды Третьего Международного научного симпозиума им. акад. М.А. Усова - Томск: ИПФ ТПУ, 1999.-С 300.

9 Саруев А.Л , Пицюра А.Г., Дворецкий Д М. Вращательно-ударное бурение нисходящих скважин малого диаметра. Проблемы геологии и освоения недр-Труды Третьего Международного научного симпозиума им акад М.А Усова -Томск: ИПФ ТПУ, 1999. - С. 307-308.

10 Саруев АЛ, Ли Хэн Шу Результаты математического моделирования процесса передачи силовых импульсов через резьбовые соединения буровых штанг Проблемы геологии и освоения недр: Труды Третьего Международного научного симпозиума им акад. М.А. Усова. - Томск: ИПФ ТПУ, 1999 - С 308309.

11.Саруев А.Л., Королев В.А., Лазарев Д.Ф. Исследование касательных напряжений в резьбовых соединениях штанг при вращательно-ударном бурении разведочных скважин. Проблемы геологии и освоения недр: Труды Четвертого Международного научного симпозиума им акад. М.А. Усова. - Томск: НЛТ, 2000. - С. 429.

12.Саруев А.Л., Москвин И.П., Петреченко Р.Ф., Сравнительный анализ эффективности муфтового и ниппельного соединений штанг при вращательно-ударном бурении веера скважин малого диаметра. Проблемы геологии и освоения недр' Труды Четвертого Международного научного симпозиума им. акад. М.А. Усова. - Томск: НЛТ, 2000. - С. 434.

13-Саруев А.Л. Анализ нагрузок на элементы резьбовых соединений штанг при вращательно-ударном бурении разведочных скважин из подземных выработок. Проблемы геологии и освоения недр: Труды Четвертого Международного научного симпозиума им. акад. М А. Усова. - Томск. НЛТ, 2000. - С. 436-437.

14.Саруев А.Л. Исследование напряжений изгиба в резьбовых соединениях штанг в процессе вращательно-ударного бурения скважин. Проблемы геологии и освоения недр: Труды Четвертого Международного научного симпозиума им. акад. М.А. Усова. - Томск: НЛТ, 2000. - С. 437.

15 Саруев А.Л., Лукьянов В.Г Совершенствование методики детальной разведки ртутных месторождений бурением вееров скважин из горизонтальных выработок. Материалы региональной конференции геологов Сибири, Дальнего Востока и Северо-Востока России. Том 1. Томск' ПЦ «Гала Пресс», 2000 - С. 473-474.

16. Саруев А.Л., Лукьянов В.Г. О рациональных типах соединений буровых штанг Материалы региональной конференции геологов Сибири, Дальнего Востока и Северо-Востока России. Том 1 Томск: ПУ «Гала Пресс», 2000. - С. 474.

17. Саруев А.Л. Энергозатраты на трение в резьбовых соединениях буровых штанг. Материалы региональной конференции геологов Сибири, Дальнего Востока и Северо-Востока России Том 1. Томск: ПЦ «Гала Пресс», 2000. - С. 490.

18 Саруев А.Л. Методика расчета максимальных напряжений в резьбовых соединениях штанг при вращательно-ударном бурении подземных геологоразведочных скважин малого диаметра. Проблемы научно-технического прогресса в бурении скважин- Сб. докл. Международной научно-технической конференции. - Томск: ТПУ, - 2004. - С. 204-206.

19. Саруев А.Л. Анализ процесса довинчивания и нормальных напряжений в резьбовых соединениях буровых штанг при действии крутящего момента и ударных нагрузок Проблемы геологии и освоения недр: Труды Восьмого Международного научного симпозиума им. акад. М.А. Усова - Томск: ТПУ, - 2004. -С. 679-680.

20. Саруев А.Л. Экспериментальные исследования напряжений изгиба в соединениях буровых штанг при вращательно-ударном бурении. Проблемы геологии и освоения недр' Труды Восьмого Международного научного симпозиума им. акад. М.А. Усова. - Томск. ТПУ, - 2004. - С. 680-681.

РНБ Русский фонд

2005-4

41992

Подписано к печати 8.04.05. Формат 60x84/16. Бумага "Классика". Печать RISO. Усл.печ.л. 1,11. Уч.-изд.л. 1,0. Заказ 437. Тираж 100 экз.

шкттк%г~т. 634050, г. Томск, пр. Ленина, 30.

ВВЕДЕНИЕ.

ГЛАВА 1. Состояние вопроса и постановка задач исследований.

1.1. Методика детальной разведки на рудниках цветной металлургии и экспериментальные работы по изысканию рациональных способов бурения подземных разведочных скважин.

1.2. Конструкции резьбовых соединений штанг для вращательно-ударного бурения веера скважин малого диаметра.

1.3. Анализ результатов исследований соединений буровых штанг с резьбой «веревочного» профиля.

ГЛАВА 2. Методика экспериментальных исследований процесса прохождения импульса через резьбовое соединение штанг.

2.1. Анализ экспериментальных методов измерения напряжений в ставах штанг и соединениях.

2.2. Выбор измерительной аппаратуры для регистрации волн деформации в элементах става штанг.

2.3. Определение доверительного интервала для математического ожидания и необходимого количества опытов.

2.4. Методика и определение потерь энергии на трение в резьбовых соединениях штанг.

ГЛАВА 3. Динамические процессы и напряжения в резьбовых соединениях штанг при вращательно-ударном способе бурения скважин малого диаметра.

3.1. Аналитические исследования уравнения распространения силовых импульсов через резьбовые соединения буровых штанг

3.2. Результаты экспериментальных исследований динамических процессов и напряжений при вращательно-ударном нагружении резьбовых соединений штанг.

3.3. Анализ амплитудных значений волн нормальных напряжений в элементах муфтовых и ниппельных соединений штанг при вращательно-ударном бурении скважин.

3.4. Экспериментальные исследования напряжений изгиба в элементах резьбовых соединений буровых штанг.

3.5. Результаты экспериментальных исследований касательных напряжений в соединительных элементах штанг при одновременном действии крутящего момента, усилия подачи и ударных нагрузок.

ГЛАВА 4. Методика расчета максимальных напряжений в элементах соединений штанг при вращательно-ударном способе бурения.

4.1. Определение нормальных напряжений в буровых штангах при продольных ударах поршнями-бойками ступенчатой формы с использованием номограмм.

4.2. Анализ повышения статических напряжений растяжения-сжатия в элементах соединений штанг в процессе довинчивания при одновременном воздействии силовых импульсов, крутящего момента и осевого усилия подачи.

4.3. Последовательность расчета максимальных напряжений в элементах резьбовых соединений буровых штанг.

4.4. Пример расчета максимальных напряжений в элементах ниппельного соединения буровых штанг.

Актуальность работы

Повышение производительности труда при бурении скважин достигается многими факторами, одним из которых является коммерческая скорость бурения, которая зависит от прочности и надежности работы бурильной колонны и конструкции соединительных узлов буровых штанг.

В настоящее время в России добывают подземным способом более 40% руд цветных и редких металлов. При этом на отдельных рудниках цветной металлургии проводят десятки тысяч метров подземных горных выработок [68, 115]. Причем, из общего объема проходки 60% и более составляет промышленная доразведка. Внушительные объемы эксплуатационной доразведки необходимы в тех случаях, когда месторождение имеет сложное геологическое строение. К таким, например, относится Хайдарканское ртутное месторождение, где кроме проведения многочисленных разведочных выработок ежегодно приходится бурить 60-70 тыс. м. подземных разведочных скважин. Ранее на рудниках Хайдаркана были проведены экспериментальные работы по изысканию рациональных способов бурения веера подземных геологоразведочных скважин малого диаметра (40-60 мм.) [35]. Сравнительный анализ различных способов бурения таких скважин в породах средней крепости и выше при исключительно сложном геологическом строении месторождения показал, что одним из перспективных является вращательно-ударный способ бурения.

При вращательно-ударном бурении скважин малого диаметра используются буровые установки с ударным узлом вне скважины. В этом случае энергия удара в виде волны деформации сжатия передается от машины по составным буровым штангам к породоразрушающему инструменту.

С целью повышения скорости бурения скважин в крепких горных породах созданы конструкции мощных ударных узлов. Однако повышение энергии удара ограничивается прочностью бурового инструмента. Недостаточная работоспособность штанг и соединительных узлов приводит не только к необходимости увеличения производства и расхода буровой стали, но и вызывает большие потери времени на замену вышедших из строя штанг. В связи с этим необходимо разработать такую конструкцию соединительного узла, которая позволила бы увеличить работоспособность колонны штанг и повысить производительность труда при бурении скважин.

Следует также учесть, что прохождение ударного импульса через резьбовые соединения штанг с учетом касательных напряжений и деформаций изгиба вызывает сложную интерференцию волн напряжений. Теоретические расчеты не приводят к достоверным результатам ввиду сложности учета всех факторов, определяющих количественную и качественную картину волн напряжений в элементах соединительных узлов буровых штанг. Для выбора рациональных параметров элементов соединений штанг необходима методика расчета максимальных напряжений, возникающих в них при одновременном нагружении става крутящим моментом, осевым усилием подачи и продольными ударами. Поэтому данная работа, направленная на изучение динамических процессов в резьбовых соединениях буровых штанг и разработку научно обоснованной методики расчета максимальных напряжений в них при вращательно-ударном способе бурения скважин малого диаметра, весьма актуальна.

Цель работы. Разработка методики расчета максимальных напряжений в элементах резьбовых соединений штанг при вращательно-ударном способе бурения.

Методика выполнения исследований. Основным методом был принят экспериментально-теоретический. Теоретические исследования выполнены с помощью апробированных методов теории упругости и волновой теории удара. При выполнении экспериментальных работ был использован метод тензометрирования с применением теории математической статистики для обработки опытных данных.

Задачи исследований

1. Разработать методику экспериментальных исследований напряжений в элементах резьбовых соединений штанг при ударных нагрузках.

2. Провести анализ изменения статических напряжений сжатия-растяжения в элементах соединительных узлов при довинчивании их в процессе нанесения ударов и действия крутящего момента.

3. Исследовать касательные напряжения в элементах резьбовых соединений при нанесении ударов и действии крутящего момента.

4. Исследовать напряжения изгиба в резьбовых соединениях штанг при ударных нагрузках.

5. Разработать методику расчета максимальных напряжений в резьбовых соединениях штанг при вращательно-ударном способе бурения.

НАУЧНЫЕ ПОЛОЖЕНИЯ, выносимые на защиту:

1. Полученные на основе волновой теории удара аналитические выражения распространения силовых импульсов через резьбовые соединения буровых штанг, которые позволили провести компьютерные исследования влияния параметров соединений на эффективность передачи импульсов по колонне штанг.

2. Методика экспериментальных исследований динамических процессов и напряжений в элементах соединений штанг при вращательно-ударном нагружении.

3. Деформации изгиба в штангах, муфтах или ниппелях возникают от продольной волны деформации сжатия, так как витки резьбы муфты и ниппеля разгружаются ударным импульсом от статической осевой растягивающей нагрузки не одновременно по всей длине контактной линии сопряженных витков резьбы соединения штанг.

4. Бурение скважин малого диаметра установками с бурильной головкой ударного действия сопровождается процессом довинчивания в резьбовых соединениях штанг, при котором происходит перераспределение напряжений, в частности, касательные напряжения в ниппелях снижаются в 3-4 раза по сравнению с напряжениями, создаваемыми в них только крутящим моментом и осевым усилием подачи этой же бурильной машины.

5. Методика расчета максимальных напряжений в резьбовых соединениях штанг, разработанная на основе результатов исследований динамических процессов при вращательно-ударном бурении скважин малого диаметра, позволяющая уже на стадии проектирования бурильной колонны оценить величину наибольшего эквивалентного напряжения в элементах соединений штанг.

Апробация работы. Основные положения диссертации докладывались и обсуждались на научных конференциях в гг. Томске, Красноярске, Новокузнецке, а также на научных семинарах в Томском политехническом университете. По теме диссертации опубликовано 20 статей и тезисов докладов.

Структура и объем работы. Диссертация выполнена на 140 страницах набранного на компьютере текста. Она состоит из «Введения», 4 глав, «Заключения», списка использованной литературы из 138 наименований, и содержит 58 рисунков, 4 таблицы и 2 приложения.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

В работе изложены результаты исследований динамических процессов в резьбовых соединениях штанг и разработана научно обоснованная методика их расчета для вращательно-ударного способа бурения скважин малого диаметра, что является существенным вкладом в решение задачи повышения качества техники бурения в горнодобывающей промышленности.

Основные научные и практические результаты заключаются в следующем:

1. Полученные на основе волновой теории удара теоретические зависимости позволили провести компьютерные исследования влияния параметров резьбовых соединений на эффективность передачи силовых импульсов по колонне буровых штанг. Установлено, что основной причиной потерь энергии импульсов являются силы неупругого сопротивления, возникающие при относительном смещении штанг и соединительных элементов. Для повышения коэффициента передачи амплитуды силы и энергии импульсов необходимо принимать минимально возможное значение жесткости соединительного элемента (муфты или ниппеля), увеличивать жесткость резьбовой части штанг и контактную жесткость резьбового соединения.

2. Разработана методика и проведены экспериментальные исследования динамических процессов в различных современных резьбовых соединениях штанг при вращательно-ударном нагружении, которые не только подтвердили изложенные в диссертации теоретические предпосылки и расчеты, но и позволили провести анализ существенных изменений напряженного состояния элементов резьбовых соединений после прохождения через них серии импульсов и одновременном действии внешнего крутящего момента и осевого усилия подачи бурового инструмента на забой скважины.

3. Установлено, что бурение скважин вращательно-ударным способом сопровождается процессом довинчивания в резьбовых соединениях штанг, в результате чего увеличиваются статические нормальные напряжения в элементах соединений, а касательные напряжения в соединительных элементах снижаются в 3-4 раза по сравнению с напряжениями, создаваемыми в них только крутящим моментом и осевым усилием подачи той же бурильной машины.

4. Расчет амплитудных значений волн напряжений изгиба в элементах соединений со стандартными параметрами круглой резьбы, принятой для буровых штанг, можно вести по формуле С. Такаока, заменив в ней числовой коэффициент с 0,26-0,42 на 0,12-0,14.

5. Построены номограммы, по которым удобно выбирать параметры новых ударных узлов с учетом амплитуд напряжений сжатия, формируемых в штанге при продольном ударе бойка.

6. Разработанная на основе результатов исследований динамических процессов методика расчета максимальных напряжений в резьбовых соединениях штанг при вращательно-ударном способе бурения позволяет уже на стадии проектирования бурильной колонны оценить величину наибольших эквивалентных напряжений в элементах соединений штанг.

7. При разработке новых соединительных узлов целесообразно, чтобы жесткость буровых штанг была в 1,5-1,6 раза больше жесткости соединительных элементов. Ниппель и муфту необходимо изготавливать без буртиков. На каждой половине ниппеля (муфты) целесообразно нарезать 3-4 витка резьбы.

8. Разработанная автором методика расчета максимальных напряжений в резьбовых соединениях штанг при вращательно-ударном способе бурения скважин малого диаметра внедрена в Томской горнодобывающей компании и в ООО «Горный инструмент» (г. Новокузнецк, Кемеровской области), что подтверждено соответствующими актами.

1. Абдукаримов Т.В.Сравнение теоретических данных с экспериментальными результатами испытаний резьбовых соединений. - Изв. АН Уз.ССР, Сер. техн. наук, 1982. - №3. - С. 61-62;

2. Алгоритм расчета ударных систем бурильных машин на ЭВМ. / Алимов О.Д., Манжосов В.К., Еремьянц В.Э., Мартыненко Л.М. Изв. вузов. Горный журнал, - 1976. - №1. - С. 93-98;

3. Александров Е.В., Соколинский В.Б. Прикладная теория и расчеты ударных систем. М.: Наука, - 1969. - 199 е.;

4. Алимов О. Д. Исследование машин для бурения шпуров в породах средней и высокой крепости: Автореф. дис. докт. техн. наук. Томск, 1959.-32 е.;

5. Алимов О.Д., Дворников Л.Т. Бурильные машины. М.: Машиностроение, 1976. - 295 е.;

6. Алимов О.Д., Лисовский А.Ф. Влияние параметров ударного импульса на эффективность разрушения горной породы. Физико-технические проблемы разработки полезных ископаемых, - 1973. - №5. - С. 62-64;

7. Алимов О.Д., Манжосов В.К., Еремьянц Н.Э., Мартыненко Л.М. Расчет ударных систем с неторцевым соударением элементов. Фрунзе: И., -1979.- 102 е.;

8. Андреев В.Д., Иванов К.И. Распространение энергии ударного импульса по инструменту применительно к бурению глубокихвзрывных скважин перфораторами с независимым вращением бура. В кн.: Взрывное дело, 1966. - № 58/15. - С. 219-226;

9. Антонов И.С. Определение усилия в винтах при ударе. Вестник машиностроения, 1982. - №7. - С. 27-29;

10. Антонов И.С. Основы расчета резьбовых соединений при ударном и циклическом нагружении: Автореф. дис. д-ра. техн. наук. Курган., 1999.-33 е.;

11. Астафьев В.Д. О теоретическом определнии продолжительности соударения элементов ударных механизмов. М.: Институт горного дела им. Скочинского А. А., 1956. - 19 с.;

12. Бабаянц Г.М., Попов Б.А., Николаев И.И., Гаспарян С.Г. Создание пневматических перфораторов нового поколения // Горный журнал. -2003.-№2.-С. 52-54;

13. Бабенков И.С., Хесин Г.Л., Иванов К.И. Передача импульсов напряжений из бурового инструмента в породу. В кн.: Взрывное дело. - 1964.-№56/13.-С. 33-43;

14. Белов А.И. Исследование динамики бурильных машин ударного действия и разработка гидравлического вибродемпфирующего устройства. Автореф. дис. канд. техн. наук. Томск., 1982. - 19с.;

15. Батуев Г.С., Голубков Ю.В., Ефремов А.К., Федосов A.A. Инженерные методы исследования ударных процессов. М., Машиностроение, 1977. -240 е.;

16. Башкатов Д.Н., Сулакшин С.С., Драхлис С.Л. и др. Справочник по бурению скважин на воду. М.: Недра, 1989. - 560 е.;

17. Бегагоен И.А., Дядюра А.Г., Бажал А.И. Бурильные машины. М.: Недра, 1972.-368 е.;

18. Беляев Н.М. Сопротивление материалов. М.: Наука, 1976. - С. 169170;

19. Биргер И.А. Расчет резьбовых соединений. М.: Оборонгиз, 1959. -252 е.;

20. Биргер И.А., Иосилевич Г. Б. Резьбовые соединения. М.: Машиностроение, 1973. - 256 е.;

21. Бойков В.В., Финкель Е.М., Куткин И.А. Исследование напряжений в буровых перфораторных штангах. В кн.: Вопросы конструирования и производства машин. - Кемерово. - 1969. - С. 167-180;

22. Бойков В.В., Осипов Л.Д., Ермолаев В.В. Сравнительные испытания буровых штанг, подвергнутых дифференциальной обработке и поверхностной закалке // Горный журнал. 1967. - №5. - С. 43-45;

23. Вентцель Е.С., Овчаров Л.А. Теория вероятностей и ее инженерные приложения. М.: Наука. Гл. ред. физ.-мат. лит. - 1988. - 142 е.;

24. Вибрация конструкций при сухом трении между элементами. Под ред. В.Г. Подольского, Харьковский ПромстройНИИпроект, Харьков: Изд-во. «Прапор», 1970. С. 85-106;

25. Видунов Н.Т., Кондра Г.С. Вероятностно-статистический анализ погрешностей измерений. М.: Недра, 1969. - 153 е.;

26. Гавра Д.Л. Основы номографии с примерами из машиностроения. М. -Л.: Машгиз, 1962. - 163 е.;

27. Гаджумян P.A. Практические расчеты в разведочном бурении. М: Недра, 1986.-253 е.;

28. Гланц A.A., Алексеев В.В. Справочник механика геологоразведочных работ. М.: Недра, 1987. - 445 е.;

29. Гольдсмит В. Удар. Теория и физические свойства соударяемых тел. -М.: Стройиздат. 1965. - 448 е.;

30. Гудимов С.Н. Повышение производительности бурения и износостойкости твердосплавных коронок вращательно-ударного способа бурения шпуров: Автореф. дис. канд. техн. наук. Фрунзе, 1988.-20 е.;

31. Горбунов В.Ф. Исследование рабочих процессов и вибрации пневматических молотков: Автореф. дис. на соиск. учен, степени д-ра техн. наук Томск, 1964. - 32 е.;

32. Горбунов В.Ф., Саруев JI.A. Результаты испытаний бурового става для скважин малого диаметра // Изв. вузов. Горный журнал. 1968. - №12. -С. 71-74;

33. Горбунов В.Ф., Цуканов А.Г., Чирьев В.И. К вопросу о динамическом состоянии става штанг при единичном продольном ударе. В кн.: Гидромеханика закрученных потоков и динамика удара. - Кемерово, 1970.-С. 81-86;

34. Дворников JI.T. Исследование режимов бурения шпуров в горных породах машинами вращательного и вращательно-ударного действия: Автореф. дис. д-ра техн. наук. Томск, 1974. - 61 е.;

35. Дворников J1.T., Пучинян Г.С. О параметрах резьбы веревочного профиля и распределние нагрузки по виткам. Изв. вузов. Горный журнал. - 1972. - №1. - С. 78-83;

36. Дворников JI.T., Пучинян Г.С. Распределение нагрузки по виткам резьбы в соединениях буровых штанг. Физико-технич. проблемы разработки полезных ископаемых. 1973. - №1. - С. 88-90;

37. Дворников J1.T., Пучинян Г.С. Решение задачи Н.Е. Жуковского в замкнутой форме для общего случая нагружения резьбовых деталей осевыми силами и крутящими моментами // Изв. АН Кирг.ССР. 1974. -№4;

38. Дворников JI.T., Пучинян Г.С., Пучинян С.Г. О рациональной форме резьбовых деталей // Изв. вузов. «Машиностроение», 1983. №9. - С. 142-143;

39. Дворников Л.Т., Пучинян Г.С., Пучинян С.Г. К вопросу о выравнивании нагрузки по виткам резьбы // Изв. АН Кирг.ССР. 1983. - №3. - С. 7-13;

40. Дворников Л.Т., Тагаев Б.Т. К вопросу о влиянии формы бойков ударных механизмов на эффективность разрушения горных пород. -Фрунзе: Илим, 1981, №6. С. 16-21;

41. Дерягин Б.В. Что такое трение. М.: Изд. АН СССР, 1963;

42. Дейвис P.M. Волны напряжений в твердых телах (Пер. с англ.) М.: И.-Л., 1961.-С. 38-45;

43. Джонсон К. Механика контактного взаимодействия: Пер. с англ. М.: Мир, 1989. - 510 е., ил.;

44. Ермолаев В.В., Зубакин A.M., Ермолаева З.В. О методе расчета долговечности бурового инструмента с позиций линейной механики разрушения. В кн.: Проблемы повышения стойкости бурового инструмента. - Новокузнецк, 1975. - С. 82-84;

45. Ерофеев И.Е., Черкасов И.П., Пешков Г.Н. и др. Вращательнго-ударное бурение нисходящих скважин малого диаметра на Лениногорском полиметаллическом комбинате // Цветная металлургия. 1977. - №23. -С. 12-14;

46. Жуковский Н.Е. Распределение давлений на нарезках винта и гайки. Полное собрание сочинений, Т. 8, М.-Л., ОНТИ, 1937;

47. Иванов К.И. и др. Буровой инструмент с резьбой веревочного профиля для бурения глубоких взрывных скважин. «Атлас рабочих чертежей»,1967.-62 е.;

48. Иванов К.И. Техника бурения при разработке месторождений полезных ископаемых / К.И. Иванов, М.С. Варич, В.И. Дусев, В.Д. Андреев. М.: Недра, 1974.-408 с.;

49. Кадымов Я.Б., Листенгартен Б.А. Метод расчета систем автоматического регулирования, включающих звенья с распределенными параметрами, при заданном быстродействии. Автоматика и телемеханика, 1967. - №11. - С. 191-196;

50. Калиткин H.H. Численные методы. М., 1978. - 512 е.;

51. Кальницкий Я.Б. Основные направления в конструировании буровых машин. В кн.: Проблемы разработки рудных месторождений с применением скважинных зарядов уменьшенного диаметра. - Фрунзе,1968.-С. 91-93;

52. Каплунов Д.Р., Ломоносов Г.Г. Основные проблемы освоения недр при подземной разработке рудных месторождений // Горный журнал. -1999.-№1.-С. 42-44;

53. Карпов В.И. Полупроводниковые компенсационные стабилизаторы напряжения и тока. М.: Энергия - 1967. - 176 е.;

54. Клячкин Н.Л. Расчет групповых резьбовых соединений. Приволжское книжное издательство, Ульяновское отделение, 1972. 367 е.;

55. Клячкин Н.Л. Расчет резьбовых и сварных соединений. Изд. Саратовского ун-та, 1985. - 70 е.;

56. Клячкин Н.Л., Старосельский A.A. Распределение давления по виткам гайки, сопряженной с растянутым и скрученным винтом. Изв. вузов. Машиностроение, №7. - 1959;

57. Козловский Е.А., Кардыщ В.Г., Мурзаков Б.В. и др. Справочник инженера по бурению геологоразведочных скважин. М.: Недра, 1984. -Т. 1.512 е., Т. 2.-438 е.;

58. Корн Г., Корн Т. Справочник по математике для научных работников и инженеров. М., Наука, 1968. - 237 е.;

59. Криштал М.А. О современных методах измерения внутреннего трения.- Заводская лаборатория, 1972, №8. - С. 973-981;

60. Куклин С.А. Обоснование рациональных форм твердосплавких вставок (инденторов) для бурения шпуров машинами ударного действия: Автореф. дис. канд. техн. наук. Новокузнецк., 1998. - 19 с.;

61. Кутузов Б. Н., Зайченко С. Г. Задача исследования амплитуд колебаний сжатого и вращающегося стержня в нелинейной постановке. Изв. вузов. Горный журнал, 1975. - №6. - С. 76-79;

62. Лачинян Л.А. Разработка научных основ проектирования, эксплуатации и создания новых конструкций бурильных колонн для геологоразведочного бурения: Автореф. дис. д-ра техн. наук. М, 1979.- 34 е.;

63. Лачинян Л.А., Угаров С.А. Конструирование, расчет и эксплуатация бурильных геологоразведочных труб и их соединений. М.: Недра, 1975.-232 е.;

64. Лукомский Я.М. Теория корреляции и ее применение к анализу производства. М.: Госстатиздат. - 1961. - 375 е.;

65. Марышев В.А., Имаралиев А. И. Горнопроходческие работы на рудниках Хайдаркана. // Горный журнал. 2002. - №10. - С. 44-46;

66. Медведев И.Ф. Режимы бурения и выбор буровых машин. М.: Недра, 1986.-223 е.;

67. Методика и результаты исследований передачи ударных импульсов по ставу буровых штанг: Отчет/ Томский политехи, ин-т им. С.М. Кирова;

68. Руководитель работы J1.A. Саруев, № ГР 79034538; Инв. №Б-762970 -Томск, 1979. 95 е.;

69. Мичкарев В.П., Нацвии А.Н., Поляков А.К. Геологическое и технико-экономическое обоснование методики детальной разведки на ртутных месторождениях Южной Ферганы. // Разведка и охрана недр. 1966. -№7. - С. 34-38;

70. Мичкарев В.П., Тютюньков Ф.Г. Подземное бурение разведочных скважин перфораторами на Хайдарканском руднике. М.: ЦНИИцветмет, 1965. - 28 е.;

71. Моржаков A.B., Ермолаев В.В., Топкаев А.Н. и др. Промышленные испытания буровых перфораторных штанг // Горный журнал. 1972. -№4. - С. 74;

72. Напряжение в элементах резьбовых соединений при довинчивании буровых штанг в процессе нанесения ударов / В.Ф. Горбунов, С.И. Шубович, A.C. Сердечный и др. В кн.: Проблемы создания и внедрения самоходных бурильных установок. - Фрунзе, 1974. - С. 193;

73. Никонова И.П. Экспериментальное исследований передачи продольного удара в системе боек-штанга-среда. Автореф. дис. канд. техн. наук. Новосибирск., 1975. - 20 е.;

74. Никонова И.П., Покровский Г.Я., Серпенинов Б.Н. Влияние формы импульса на передачу удара в системе боек-штанга-среда. В кн.: Передача удара и машины ударного действия. Новосибирск, 1976, - С. 20-30;

75. Пеллинец B.C. Измерение параметров удара. JI. - 1969. - 37 е.;

76. Перфильева Н.В. Динамическая модель механического контактирования условно-неподвижных соединений: Автореф. дис. д-ра техн. наук. Томск, 2003. - 40 е.;

77. Перфильева Н.В. Динамическая модель упругого механического контакта в пределах трения покоя. Новосибирск: Наука, 2003. - 152 е.;

78. Першин В.П. Ударная усталость деталей горных машин. Автореф. дис. канд. техн. наук. Новосибирск, 1978. - 20 е.;

79. Петренко Н.С., Кручинина Е.В. Пути повышения стойкости буровых штанг // Горный журанл. 1965. - №2. - С. 38-40;

80. Плетнев Л.Д., Алексеев В.Ф., Микитась А.П., Глущенко B.C. Новые шахтные бурильные установки // Горный журнал. 1999. - №10. - С. 45-46;

81. Пономарев С.Д. и др. Расчеты на прочность в машиностроении. Т. 11, Машгаз. М., 1958.- 511 е.;

82. Пучинян Г.С. Исследования распределения и нагрузки в резьбовых соединениях и винтовых механизмах, применяемых в горном деле при бурении шпуров и скважин малого диаметра: Автореф. дис. канд. техн. наук. Фрунзе., 1968. - 24 е.;

83. Пучинян С.Г. Исследование и создание методики расчета сложнонагруженных резьбовых соединений: Дис. канд. техн. наук. -Фрунзе, 1989.- 162 е.;

84. Результаты экспериментальных исследований потерь энергии ударного импульса по длине скважин / Горбунов В.Ф., Саруев J1.A., Кашкаров Г.М., Манин A.A. В кн.: Механизация работ на рудниках, вып. I. -Кемерово. 1974. - С. 132-135.;

85. Рожков В.П. Разработка теоретических основ и совершенствование бурения геологоразведочных скважин алмазным породоразрушающим инструментом: Дис. докт. техн. наук. Красноярск, 1999. - 348 е.;

86. Рожков В.П. Определение рациональных режимов ударно-вращательного бурения алмазными коронками // Совершенствование техники и технологии бурения скважин на твердые полезные ископаемые. Межвуз. НТС. Вып. 20. Екатеринбург: УГГА, 1997. - С. 39-46;

87. Рожков В.П. О рациональном соотношении частоты ударов и частоты вращения алмазной коронки при вращательно-ударном бурении // Разрушение горных пород при бурении скважин. Тезисы докл. четвертой н.-т. конф. М.: 1996. - С. 141-146;

88. Рожков В.П., Нейштетер И.А., Сулакшин С.С., Дельва В.А., Куприенко В.И. О зависимости механической скорости бурения алмазными коронками от энергии ударов при ударно-вращательном бурении // Изв. вузов. Геология и разведка недр. 1978, №12. - С. 143-145;

89. Рындин В.П. Измерение энергии и частоты ударов бурильных машин // Вестник Кузбасского государственного технического университета. -Кемерово, 2001. №2. - С. 24-26;

90. Рындин В.П. Энергия ударных импульсов в штанге бурильной машины // Вестник Кузбаского государственного технического университета. -Кемерово, 2004. №4. - С. 22-23;

91. Рындин В.П. Отраженные импульсы при вращательно-ударном бурении // Вестник Кузбасского государственного технического университета. Кемерово, 2004. - №2. - С. 48-49;

92. Саруев А.Л., Бойченко A.A., Егоров В.В. Бурение пород с пульсирующей подачей инструмента. Проблемы геологии и освоения недр: Труды Третьего Международного научного симпозиума им. акад. М.А. Усова. Томск: ИПФ ТПУ, 1999. - С. 298-299;

93. Саруев А.Л., Егоров В.В., Дворецкий Д.М. Анализ передачи импульсов по ставам буровых штанг. Проблемы геологии и освоения недр: Труды Третьего Международного научного симпозиума им. акад. М.А. Усова. Томск: ИПФ ТПУ, 1999. - С. 300;

94. Саруев А.Л., Пицюра А.Г., Дворецкий Д.М. Вращательно-ударное бурение нисходящих скважин малого диаметра. Проблемы геологии и освоения недр: Труды Третьего Международного научного симпозиума им. акад. М.А. Усова. Томск: ИПФ ТПУ, 1999. - С. 307-308;

95. Саруев А.Л., Москвин И.П., Петреченко Р.Ф., Сравнительный анализ эффективности муфтового и ниппельного соединений штанг при вращательно-ударном бурении веера скважин малого диаметра. Проблемы геологии и освоения недр: Труды Четвертого

96. Международного научного симпозиума им. акад. М.А. Усова. Томск: Изд-во НЛТ, 2000. - С. 434;

97. Саруев А.Л., Лукьянов В.Г. О рациональных типах соединений буровых штанг. Материалы региональной конференции геологов Сибири, Дальнего Востока и Северо-Востока России. Том 1. Томск: ПЦ «Гала Пресс», 2000. С. 474;

98. Саруев А.Л. Энергозатраты на трение в резьбовых соединениях буровых штанг. Материалы региональной конференции геологов Сибири, Дальнего Востока и Северо-Востока России. Том 1. Томск: ПЦ «ГалаПресс», 2000. С. 490;

99. Сартбаев Т.Т., Имаралиев А.И. Хайдаркан: Прошлое и настоящее. // Горный журнал. 2002. - №10. - С. 13-15;

100. Сердечный A.C. Управление амплитудой и длительностью ударного импульса: Автореф. дис. д-ра техн. наук. Новосибирск, 1997. - 31 е.;

101. Смирнов Н.В., Дунин-Барковский И.В. Курс теории вероятностей и математической статистики для технических приложений. М.: Наука,- 1956.- 511 е.;

102. Советов Г.А. Анализ конструктивных элементов зарубежного инструмента для ударных видов бурения // Сб. «Горный породоразрушающий инструмент». Киев. - 1966. - 279 е.;

103. Степанов М.Н. Статистические методы обработки результатов механических испытаний: Справочник. М.: «Машиностроение», 1985.- 232 е., ил.;

104. Трощенко В.Т., Сосоновский Л.А. Сопротивление усталости металлов и сплавов (справочник). Киев.: Наук, думка, 1987.-Т. 1,2.- 1303 е.;

105. Филиппов П.А. , Циикер J1.M. Технология и комплексная механизация подземных горных работ на Шерегешском руднике // Горный журнал. -2001.-№7.-С. 5-6;

106. Фишер Г. Определение импульсов напряжений при ударном бурении. -В кн.: Разрушение и механика горных пород. М.: Госгортехиздат, -1962, С. 278-300;

107. Флавицкий Ю.В., Хомяков К.С. Определение импульсов напряжения при продольном соударении упругих тел. М.: ИГД им. A.A. Скочинского, 1964. 31 е.;

108. Харкевич A.A. Теория электроакустических преобразователей: Волновые процессы. М.: Наука, 1973. 400 е.;

109. Хоукс И., Чакраварти П.К. Поведение волны деформации в штангах станков ударного бурения. В кн.: Разрушение и механика горных пород. - М.: Госгортехиздат, 1962. - С. 311-337;

110. Шелковников И.Г. Использование энергии удара в процессах бурения. М.: Недра, 1977.- 160 е.;

111. Шелковников И.Г. О работе резьбовых соединений при вращательно-ударном бурении // Изв. вузов. Горный журнал. 1964. - №2. - С. 107113;

112. Щепкин Ю.П. Адаптация высокопроизводительного бурового оборудования к условиям Жезказганских подземных рудников // Горный журнал. 2002. - №5. - С. 67-70;

113. Шушкевач В.А. Основы электротензометрии. Минск: Вышейш школа, 1975. - 352 е.;

114. Цуканов А.Г. О потерях энергии удара в удлиненных штангах. Изв. вузов. Горный журнал. - 1965. - №10. - С. 92-95;

115. Элияшевский И.В., Орсуляк Я.М., Сторонский М.Н. Типовые задачи и расчеты в бурении. М., Недра, 1974. - 504 е.;

116. Эпштейн Е.Ф., Бессонов Ю.Д. Влияние размеров колонковых труб и резьбовых соединений на коэффициент полезного действия передачи энергии удара. Экспресс-информ, Сер. «Техника и технология геологоразведочных работ». М.: ОНТИ ВИЭМС, 1969. - №56. - 30 е.;

117. Яковлев JI.T. Погрешности контрольно-измерительных приборов и датчиков. М.-К.: 1961;

118. Anderson F. 43Years of Progress in drillsteel thread design. Enginneering and Mining Journal, 1960;

119. Arndt F. К. Der Schlagablauf in Kolben und Stenge beim Schlagenden Bohren-Glückauf, 1960. Heft 24. - S. 1516-1524;

120. Hjalsten A. New thread design makes possible guick uncouplings of drill rods «Engng and Gontract Ree», 1967, №6;

121. Sembritzki G. Zum Spannungs-zustang in Bohrstangen beim Schlagenden Bohren. Bergbauwessenschaften, 1968, Bol. 15, №12, S. 457-463;

122. Takaoka S., Haymizu H. stadies on percussive deep hol drilling of rock. Journal of Mining Institute of Japan, 1956. vol. 72, № 819. sept.