Прибор для определения износа твердых сплавов при работе в условиях динамических нагрузок Советский патент 1937 года по МПК G01N3/56 

в существующих методах испытаний механических свойств твердых сплавов, производимых для выявления их пригодности к применению в различных отраслях промышленности, обычно отсутствует определение сопротивляемости твердых сплавов динамическим нагрузкам (определение ударной вязкости). Между тем, во многих случаях, в частности, при бурении скважин, твердые сплавы, облицовывающие бурильный инструмент, при работе подвергаются, главным образом, воздействию динамических нагрузок, обусловленных скалыванием разбуренной породы и вибрацией колонны бурильных труб. Таким образом, существующие методы статических испытаний, не заключающие в себе всех элементов нагрузок, имеющих место в рабочих условиях, являются недостаточными и не дают возможности исчерпывающего определения пригодности того или иного сплава для целей бурения.

Предлагаемый прибор для определения износа твердых сплавов в условиях динамических нагрузок дает возможность определения этого важнейшего для бурения свойства ударной

вязкости твердых сплавов. Кроме того, на предлагаемом приборе имеется возможность попутного определения рациональности формы и размеров сортамента кусковых твердых сплавов, идущих для армировки долотьев.

В предлагаемом приборе предусмотрено изменение отдельных параметров режима испытаний (нагрузка, частота ударов, линейная скорость относительного перемещения твердого сплава по породе и пр.) в пределах, соответствующих действительным условиям бурения.

Предлагаемый прибор дает возможность в лабораторных условиях в короткий срок испытывать на вязкость (ударную хрупкость) твердые сплавы, подвергая образцы их ударам о различные материалы (металл, горные породы и пр.).

Величина силы удара и их частота могут быть регулируемы в широких пределах. В целях приближения условий испытаний к естественным условиям работы твердого сплава при бурении скважин материал, подвергаемый ударам, может передвигаться с определенной скоростью, так что

ней части кожуха вибратора накладываются грузы для создания требуемого давления и закрепляются гайкой. Затем немного открывается прецизионный вентиль, пока вибратор не начнет работать с малым числом ударов. После этого включается электрический двигатель и, по достижении столом нормальной скорости вращения, открывается насколько нужно прецизионный вентиль. С указанного момента и засекается время начала испытания.

После определенного времени испытания (согласно методике) одновременно выключается электрический двигатель и закрывается подача воздуха, после чего извлекается наконечник с твердым сплавом и повторно взвешивается.

По потере в весе (и внешнему виду) судят о вязкости (ударной хрупкости) твердого сплава.

Предмет изобретения.

1.Прибор для определения износа твердых сплавов при работе в условиях динамических нагрузок, отличающийся применением стола, получающего вращательное движение с постоянной окружной скоростью с одновременным радиальным перемещением, с целью подведения непрерывно новых участков помещенного на нем обрабатываемого материала под вибрирующую от пневматического вибратора оправку с испытуемым твердым сплавом.

2.Форма выполнения прибора по п. 1, отличающаяся тем, что, с целью вращения стола с постоянной окружной скоростью, основание 4 стола устроено передвижным вместе с фрикционным щкивом 0-72, сцепленным с фрикционным диском 33, получающим вращение от двигателя.

53

55

фиг.

10-/2 приходит в зацепление с различными диаметрами фрикционного диска 33, отчего угловая скорость шкива изменяется. Так как необходимые линейные перемещения стола относительно рамы и фрикционного шкива Ю-72 относительно диска 33 различны (100 и 60 мм), то фрикционный шкив получает еще принудительное перемещение вдоль конца валика малого червяка при помощи рычага-вилки 49, имеющей отнощение плеч 10:6. Рычаг-вилка имеет возможность поворачиваться на небольшой угол вокруг пальца 50, укрепленного на длинной стороне рамы. Один конец рычага шарнирно укреплен в раме, средняя часть (собственно вилка) соединена с фрикционным щкивом, а другой конец перемещается вместе с основанием 4 при помощи упора 5/, укрепленного в основании.

Таким образом, сохраняется постоянная скорость той окружности породы, которая в данный момент подвержена ударам твердого сплава.

На раму опираются приваренные к ней три ноги 52 и 33, верхние концы которых сварены с направляющим цилиндром 48. В последнем свободно перемещается в вертикальном направлении кожух вибратора, состоящий их двух частей - нижней 4В и верхней 42. Сквозь квадратное отверстие, имеющееся в дне нижней части ножуха, вставляются в вибратор хвостовик 30 с оправкой 24, к которой привариваются образцы испытуемых твердых сплавов. Верхняя часть кожуха несет на себе тарелку, на которую кладутся грузы 54 и 55, при помощи коих регулируется требуемая сила удара.

Под тарелкой верхней части кожуха вибратора укреплен ниппель, на который надевается подающий воздух шланг. Другой конец шланга надет на ниппель, соединенный с прецизионным вентилем, со шкалой и стрелкой указателя. Вентиль установлен на передней стенке рамы. Вращением вентиля регулируется расход воздуха, а следовательно, и зависящая от него частота ударов. Для сглаживания возможных колебаний давления воздуха воздушная линия соединяется с магистралью не непосредственно, а через воздушный буфер-отбойник, изготовленный из отрезка обсадной трубы. Давление в буфере фиксируется манометром, укрепленным в верхней крышке.

Порода /7 укрепляется на верхнем столе на войлочной прокладке посредством нажимного кольца 38, притягиваемого гайками 45, навинчиваемыми на болты 35. Породу окружает кожух /6, препятствующий распылению частиц раздробленной породы и проникновению на основание 4 воды, подаваемой к наконечнику с твердым сплавом при испытании.

На передней стенке рамы установлен выключатель электрического двигателя.

Дпя извлечения породы из кожуха основание 4 выводится ходовым винтом из-под предварительно приподнятого вибратора. Порода извлекается при помощи экстрактора. Для выведения фрикционного диска из сцепления с фрикционным шкивом, при передвижении основания 4 для извлечения породы, служит эксцентрик 55, поднимающий конец вилки 37 с противовесом 40; эксцентрик 58 укреплен на длинной стороне рамы. Так же при перемещении основания 4 для извлечения породы необходимо вынуть палец 50 из проушин, приваренных к раме, и ушка рычага-вилки 49.

Для проведения испытаний порода укладывается в кожух, накрывается кольцом и затягивается гайками.

Передвижением основания подводится под ось вибратора наибольшая или наименьшая окружность рабочей зоны породы. При помощи эксцентрика вводится в соприкосновение фрикционный диск с фрикционным шкивом, разделенные при передвижении стола.

В проушины рамы и ушко рычагавилки вставляется палец, извлеченный при перемещении стола для установки породы.

Оправка 24 с твердым сплавом, предварительно взвешенным на аналитических весах, вставляется в хвостовик вибратора и опускается вместе с ним до соприкосновения твердого сплава с породой, а на тарелку верх ВТОрСйолг

- Ф m a ejbCTRv i

я я. ;Xf в«фее., фиг.

остомян л 51987 фиг