Разъёмное кольцо (стопорное кольцо) против крестообразного штифта (штифта)? Решающее противостояние долот для погружного бурения (DTH)
Системы соединения долот с разрезным кольцом и крестообразным штифтом существенно различаются по конструкции, пригодности к условиям эксплуатации и техническому обслуживанию. Эти различия напрямую определяют предпочтительный тип соединения для конкретных условий бурения. Ниже представлено техническое сравнение и краткое изложение их основных преимуществ и недостатков, основанное на инженерной практике:
Основные технические отличия (1) Принципы структурного проектирования
Тип с разъёмным кольцом (стопорным кольцом): двухкомпонентная конструкция, состоящая из двух осесимметричных полуколец. Двойная локализация достигается за счёт ступенчатых интерфейсов: наружный диаметр меньшего конца точно входит во внутреннюю кольцевую полость переднего соединения ударника, а торец большего конца сопрягается с направляющей втулкой, образуя жёсткое основание соединения.
Тип с крестообразным штифтом (штифт-шплинт): в сверле и ударнике предусмотрены предварительно просверленные отверстия под штифт, в которые вставляется поперечный штифт для обеспечения механической фиксации. Некоторые модели оснащены фиксатором типа «штифт + пружина + резиновый стержень»; жёсткое соединение штифта предотвращает вырывание.
(2) Характеристики установки и обслуживания
Разъёмное кольцо: сборка требует последовательной установки полуколец и шлицевого зацепления; разборка производится в обратном порядке. Оптимизированные конструкции молотков могут ускорить монтаж/демонтаж, но процедура остаётся более сложной, чем у поперечных штифтов.
Тип с крестообразным штифтом: очень простое управление — достаточно просто вставить или вынуть штифт. Однако, если штифт заржавеет, деформируется или сломается фиксирующий узел, соединение может заклинить, что затруднит разборку и значительно усложнит обслуживание.
(3) Сравнение механических характеристик
Разъёмное кольцо: большая площадь контакта обеспечивает более равномерное распределение нагрузки. Новые конструкции ступенчатых колец сокращают общую длину долота и снижают массу, что повышает производительность удара и снижает риск концентрации напряжений.
Тип с крестообразным штифтом: воспринимает преимущественно сдвигающие нагрузки; энергия удара передаётся непосредственно на долото через штифт. Это создаёт чёткую концентрацию напряжений на штифте, который подвержен износу, деформации и даже разрушению.
Пригодность к вариантам применения При бурении твердых пород крестообразный тип демонстрирует три основных преимущества:
Стабильность соединения: жёсткое штифтовое соединение выдерживает высокие ударные нагрузки и крутящий момент, предотвращая срыв долота. Разъёмное соединение повышает риск ослабления соединения в экстремальных условиях.
Эффективность передачи энергии: более короткий путь передачи сдвигающей нагрузки означает, что энергия удара достигает долота более непосредственно; эффективность разрушения породы может быть примерно на 15–20 % выше, чем у долота с разъемным кольцом.
Сохранение точности: благодаря строгому контролю допусков отверстий отклонение от вертикальности может удерживаться в пределах около 0,5°, что превосходит показатели разъемного кольцевого типа, который может вызывать дефекты смещения из-за сил реакции.
Рекомендации по выбору инженерных долот При выборе долота следует учитывать несколько факторов:
Геологические условия: для твердых пород предпочтительнее использовать поперечный штифт; для пород средней и мягкой твердости приемлемо использовать разъемное кольцо.
Совместимость оборудования: Соответствует ли конструкция молотка шагам разъемного кольца или совмещению отверстий под штифт.
Контроль затрат: Системы с перекрестными штифтами, как правило, требуют более высоких затрат на обслуживание и замену, но их преимущества в плане эффективности могут сократить продолжительность проекта.
Рекомендуется провести пробное бурение на месте, чтобы собрать данные и динамически оптимизировать выбор на основе точности отверстий, показателей энергопотребления и срока службы компонентов.
