В настоящее время для бурения горных пород наиболее широко применяются шарошечные долота, которые представляют собой устройства с вращающимися шарошками, вооруженными зубьями. Существуют различные подходы к оценке эффективности разрушения горных пород шарошечным буровым инструментом, которые можно условно разделить на тенологические и конструктивные. Кроме того, все факторы эффективности работы долота связаны с соответствием его характеристик и процесса бурения свойствам породы в данный момент времени и усреднены. В статье проанализированы оптимальные условия работы долота при бурении горных пород различной твердости. На примере шарошечного бурового агрегата рассмотрен процесс силового взаимодействия зубчатого вооружения с горной породой в зависимости от различных факторов, таких как форма зуба, угол наклона, острота зуба, и других. Отмечено, что для шарошечного бурения хрупких и крепких пород зубья не должны иметь большие размеры, но должны быть заострены, в то время как зубья шарошек, применяемых для бурения вязких и пластичных пород, должны способствовать появлению сдвиговых напряжений. Показано, что кинематические характеристики взаимодействия зубчатого вооружения с разбуриваемой породой также оказывают существенное влияние на эффективность процесса разрушения забоя.
At the present time roller cone bits, which are devices with rotating balls armed with teeth, are the most widely used for rock drilling. There are various approaches to estimating the efficiency of rock destruction by a roller cone drill bit, which can be divided into tenological and constructive ones. Moreover, all factors of the bit efficiency are related to the correspondence of its characteristics and the drilling process to the rock properties at a given moment of time and are averaged. In this article the optimum conditions for bit performance in drilling rocks of different hardness are analyzed. On the example of roller cone drill bit the process of interaction of gear arms with rocks depending on different factors, such as a tooth shape, an angle of inclination, sharpness of a tooth and others is considered. It is marked that teeth for hard and brittle formations should not have large size, but they should be sharpened, while teeth used for ductile and plastic formations should contribute to shear stresses. It is shown that kinematic characteristics of interaction between the teeth and the drilled rock also have a significant influence on the efficiency of the bottom hole fracture process.