1
B ộ c ô n g t h ơ n g
Công ty cổ phần khoan và dịch vụ kỹ thuật khai thác mỏ

Báo cáo tổng kết
đề tài: nghiên cứu thiết kế chế tạo một số dụng cụ
cứu sự cố cho công nghệ khoan mẫu luồn
8420 Chủ nhiệm đề tài
KS Phạm Văn Nhâm
Hà Nội 12 - 2010

3
Mục lục
Mở đầu 1
Phần I: Mục tiêu nhiệm vụ và phơng pháp nghiên cứu
1 - Đặc điểm và tính u việt của công nghệ khoan mẫu luồn
2- Mục tiêu và nhiệm vụ
3- Phơng pháp nghiên cứu

2
3
4
Phần II: Kết quả nghiên cứu và công nghệ chế tạo
1- Kết quả nghiên cứu
2- Công nghệ chế tạo

5
11

cứu sự cố phù hợp, ít tổn thất nhất là điều cần thiết.
Với các nớc có nền công nghiệp phát triển trên thế giới nh: Canađa.
Australia, Nhật bảnđã có các dụng cụ cứu sự cố nh ta rô, dao cắt cần phù hợp
với các loại cần ống khoan riêng biệt nh BQ NQ - HQ PQ.
Tuy nhiên ngay cả các nớc trên cũng cha đáp ứng đủ yêu cầu về chủng
loại với nhu cầu của công tác cứu sự cố nh hiện nay. Hiện nay cha có các bộ ta
rô trái tháo các bộ cầnNgoài ra các dụng cụ cứu sự cố trên nhập vào Việt Nam
với giá thành rất cao nên trong giai đoạn này không phù hợp với giá thành khoan
trong nớc.
Qua tham khảo một số dụng cụ cứu sự cố của Nhật, Australia chúng tôi thấy
tính u việt của các dụng cụ này là:
Các ta rô có đờng kính rất phù hợp với cần ống khoan chỉ bắt vào đờng
kính trong của ống mà không gây h hỏng ren cần.
Bộ dụng cụ cắt cần khoan sử dụng áp lực của bơm để hiệu chỉnh độ mở của
dao cắt nên có thể đa bộ dao xuống tới vị trí cần cắt mới tiến hành cắt. Trong quá
trình cắt có thể biết đợc khả năng cắt thông qua chỉ số báo của đồng hồ bơm. 5
Đây là những cơ sở và đợc sự tạo điều kiện giúp đỡ kinh phí của Bộ Công
thơng Công ty cổ phần Khoan và Dịch vụ kỹ thuật khai thác mỏ đã triển khai
nghiên cứu và gia công thành công các dụng cụ cứu sự cố trong khoan mẫu luồn.

Phần I

Mục tiêu nhiệm vụ và phơng pháp nghiên cứu
I- Đặc điểm và tính u việt của công nghệ khoan ống mấu luồn
Đặc điểm khoan ống mẫu luồn khác các phơng pháp khoan khác là khoan
kim cơng tốc độ lớn:
- Cột cần khoan nối trực tiếp cần với cần, tạo cột cần phẳng cả bề mặt trong

- 02 bộ dao cắt cần NQ.
- 02 bộ dao cắt cần HQ.
- 02 bộ ta rô cứu cần NQ ( 01 ren phải, 01 ren trái).
- 02 bộ ta rô cứu cần NQ ( 01 ren phải, 01 ren trái).
- Tập bản vẽ và quy trình công nghệ chế tạo.
- Quy trình hớng dẫn sử dụng các bộ dụng cụ.
3- Nhiệm vụ:
- Tổng hợp, nghiên cứu tài liệu. Khảo sát các dụng cụ phụ tùng phục vụ cho
yêu cầu thiết kế.
- Lập, trình duyệt, đăng ký và thuyết minh đề tài, ký hợp đồng.
- Phân tích vật liệu của các chi tiết của bộ dụng cụ: độ cứng, thành phần
nguyên tố xác định mức thép cho phù hợp.
- Thiết kế các dụng cụ dựa trên bộ dao cắt NQ và ta rô NQ phải trong tài liệu.
- Mua sắm nguyên vật liệu. Chế tạo hoàn thiện các dụng cụ và thử nghiệm
công nghiệp.

73. Phơng pháp nghiên cứu:
Mục tiêu của đề tài là nghiên cứu và chế tạo các dụng cụ cứu sự cố cho cần
NQ và HQ nên dựa trên kích thớc cơ bản của cần để tính toán kích thớc cụ thể.
Kích thớc của cần khoan nh sau:
Cần HQ:
- Đờng kính ngoài: 88,90 mm.
- Đờng kính trong: 77,80 mm.
Cần NQ:
- Đờng kính ngoài: 69,90 mm.
- Đờng kính trong: 60,30 mm.
Dựa trên tính năng tác dụng của từng dụng cụ và tham khảo các dụng cụ cứu kẹt

của bộ ta rô là bắt chặt vào cần khoan và không làm hỏng ren của cần khoan.
Từ những yêu cầu trên nên với đờng kính đỉnh ren cần NQ là 66 chúng tôi
chọn đờng kính lăn răng của ta rô lớn nhất là 63,5
+0,05
mm, chiều dài lăn răng đạt
từ 120 125 mm, độ côn 1: 8 theo quy chuẩn ta rô cứu ống chống của Liên Xô cũ.
Ta rô phải lăn răng phải ( chạy răng theo chiều kim đồng hồ ), phay 04 rãnh
thoát phoi sâu 3
+0,1
mm, bớc răng Z = 4.

9
Ta rô trái lăn răng trái ( chạy răng theo chiều ngợc chiều kim đồng hồ ),
phay 04 rãnh thoát phoi sâu 3
+0,1
mm, bớc răng Z = 4.

Với ta rô NQ phải đầu không lăn răng tiện ren cần NQ để sử dụng cần NQ,
với ta rô NQ trái tiện ren của Zamốc 50 trái của cần trái 50. Giữa phần lăn răng
và phần lắp cần khoan kích thớc của ta rô phải nhỏ hơn đờng kính trong của cần
và dài hơn chiều dài ren cần. Tổng chiều dài của ta rô không quá 210 mm.
Sau khi hoàn thiện phần gia công tinh, tiến hành nhiệt luyện ta rô đạt độ cứng
62 65 HRC.
+ Bộ ta rô HQ:
Giữa cần NQ và HQ tính năng nh nhau, chỉ khác nhau về đờng kính. Với
cần HQ đờng kính đỉnh ren cần là 84 chúng tôi chọn đờng kính lăn răng của ta
rô lớn nhất là 82,5
+0,05
mm, chiều dài lăn răng đạt từ 120 125 mm, độ côn 1: 8
theo quy chuẩn ta rô cứu ống chống của Liên Xô cũ.

Dựa trên catalô giới thiệu sản phẩm của Hãng Boartlongyear và kích thớc của
cần khoan chúng tôi cùng thống nhất lựa chọn:
* Bộ dao cắt NQ :
Bộ dao cắt gồm có các bộ phận: đầu cắt, lỡi cắt, trục dẫn dao, lò xo nén và
ống trụ chứa trục dẫn, đầu ống trụ nối trục dẫn tiện ren nối với đầu nối lắp vào cần
khoan.
+ Lỡi cắt: Công dụng của lỡi cắt để cắt đứt cần khoan khi bị kẹt, cấu tạo của dao
cũng nh dao tiện thông thờng. Do điều kiện làm việc của lỡi cắt khác với máy
tiện tại nơi ngời thợ không nhìn bằng mắt thờng đợc để tránh hiện tợng vấp
dao dẫn đến mẻ sứt dao, sử dụng loại dao liền ( đợc làm bằng một loại vật liệu ).
Vật liệu để chế tạo lỡi cắt phải có độ cứng, tính chịu nhiệt ( khả năng giữ đợc độ
cứng ở nhiệt độ cao ), tính chịu mài mòn ( khả năng chống lại sự mài mòn ), và độ
dai cao ( chịu đợc tải trọng va đập ). Vì vậy lỡi cắt dùng chung cho cả hai loại

11
cần NQ và HQ đợc chế tạo từ thép gió - đây là thép hợp kim dụng cụ chứa từ 6
18% vonfram và từ 3 5% crome cũng nh một số nguyên tố điều chất khác.
Hình dáng hình học nghĩa là các góc của dao sẽ quyết định khả năng làm
việc của nó. Để đảm baỏ tuổi thọ của dao cao và giảm lực đẩy chúng tôi chọn theo
hớng dẫn gia công dao tiện theo điều kiện thi công: góc nghiêng lỡi cắt của dao
là 27
0
, góc cắt gọt là 85
0
, góc trớc 27
0
, và góc sau chính dao 6
0
. Gia công theo
dỡng và hoàn thiện nhiệt luyện đạt độ cứng 52 55 HRC.

nớc bơm.
Một đầu tiện đờng kính 26,9mm dài 217 mm để dịch chuyển trong đầu cắt,
để lỡi cắt dịch chuyển nhẹ nhàng phải tiện côn đầu trục. Với độ mở của lỡi cắt từ
8 10 mm, chiều rộng của một lỡi cắt 24 mm phải tiện côn với góc 10
0
.
Sau gia công nhiệt luyện đạt 45 48 HRC.
+ ống dẫn: Là ống thép tròn đợc chế tạo bằng thép 40X. Đờng kính ngoài 54
một đầu tiện ren trong M47,5 x 3.2 nối với đầu cắt. Một đầu tiện ren M42,2 x 8 nối
đầu nối cần khoan. Tổng chiều dài 278 mm.
Đờng kính trong của ống đạt 46 để trục dẫn dịch chuyển. Trên thân ống
khoan 04 lỗ 5,5 cách nhau 90
0
và cách mối nối với đầu cắt 167 mm. Các lỗ này
để thoát nớc khi đã hoàn thành việc cắt đứt cần khoan.
Sau gia công nhiệt luyện đạt 45 48 HRC.
+ Lò xo: Với sự chuyển dịch của trục dẫn từ 45 50mm, chiều dài của lò xo
101mm, chọn đờng kính thép cuốn lò xo 3,5 mm thì số vòng hữu hiệu của lò xo
là 14 vòng, hai vòng vô hiệu hai đầu mài phẳng.
Lò xo đợc cuốn nóng bằng thép 60C2, ram đạt độ cứng 47 50 HRC. Sau
ram kiểm tra bằng cách nén vuông góc trục lò xo khi các bớc chập xít lại, giữ
nguyên thời gian 18 24 giờ. Độ biến dạng của kích thớc 101 mm cho phép từ 0,5
- 1mm.
+ Vòng đệm phẳng: Đợc chế tạo từ thép 40X có tác dụng đỡ chặn lò xo.
* Bộ dao cắt HQ :

13
Về cấu tạo bộ dao cắt cần HQ giống nh bộ dao cát cần NQ chỉ khác nhau
về kích thớc theo đờng kính trong của cần HQ và độ mở của lỡi cắt.
Cả hai bộ dao cắt cần NQ và HQ dùng chung một loại lỡi cắt nên kích

ram kiểm tra bằng cách nén vuông góc trục lò xo khi các bớc chập xít lại, giữ
nguyên thời gian 18 24 giờ. Độ biến dạng của kích thớc 101 mm cho phép từ 0,5
- 1mm.

14
+ Vßng ®Öm ph¼ng: §−îc chÕ t¹o tõ thÐp 40X cã t¸c dông ®ì chÆn lß xo.
2- C«ng nghÖ chÕ t¹o:
15
2
1
Cắt phôi: ỉ = 72. L= 208. Thép 9XC.
Tiện khoả mặt, tiện ỉ65, L = 134, khoan lỗ, móc lỗ ỉ28,5 s
uốt:
Độ đồng tâm ỉ ngoài và ỉ trong
= 0,1.
- Máy tiện.
- Máy khoan.
- Thuớc cặp.
- Mũi khoan
Trang bị công nghệ
Ta rô NQ phải - Sơ đồ nguyên công - Yêu cầu kỹ thuật
STT
Tiện đầu 2:
Tiện ỉ71,2,
tiện ren trong M66 x 8 dài 50.
3
4

4
3
Tiện đầu 2:
Tiện ỉ89, Tiện ren phải M84,4 x8 sâu 50.
STT
Ta rô HQ phải - Sơ đồ nguyên công - Yêu cầu kỹ thuật
Trang bị công nghệ
- Máy tiện.
- Máy khoan.
- Thu ớc cặp.
- Mũi khoan
Cắt phôi: ỉ90, L= 208.
1
2
Tiện khoả mặt, tiện ỉ75 , khoan lỗ, móc lỗ ỉ28,5.
Độ đồng tâm ỉ ngoài và ỉ trong
= 0,1.

18
Z=4
B-B
7
Nhiệt luyện: 62
ữ 65 HRC.
6
Kiểm tra: Panme, thuớc cặp.
5
Phay răng phải: Z=4
Trang bị công nghệ
Ta rô HQ phải - Sơ đồ nguyên công - Yêu cầu kỹ thuật

STT
Ta rô NQ trái - Sơ đồ nguyên công - Yêu cầu kỹ thuật
Trang bị công nghệ
Phay răng trái: Z=4
5
Kiểm tra: Panme, thuớc cặp.
6
Nhiệt luyện: 62
ữ 65 HRC.
7
Z=4
B-B

21
2
1
Cắt phôi: ỉ = 90. L= 208.
Tiện khoả mặt, tiện ỉ75 , khoan lỗ, móc lỗ ỉ28,5.
Độ đồng tâm ỉ ngoài và ỉ trong
= 0,1.
- Máy tiện.
- Máy khoan.
- Thuớc cặp.
- Mũi khoan
Trang bị công nghệ
Ta rô HQ trái - Sơ đồ nguyên công - Yêu cầu kỹ thuật
STT
Tiện đầu 2:
Tiện ren trái M54x4,23 độ côn 1:8
3

.
1
Trang bị công nghệ
Đàu cắt NQ - Sơ đồ nguyên công - Yêu cầu kỹ thuật
STT
Đảo đầu: Tiện khoả mặt, tiện ỉ54, tiện góc 21:
2
Tiện hoàn chỉnh đầu còn lại:
Tiện ren (M47,5x3,2); khoan lỗ ỉ24, tiện móc lỗ ỉ27:
(prôfin ren theo mẫu)
3
- Máy tiện.
- Thuớc cặp.
- Dao tiện.
- Mũi khoan ỉ24.
0,5x45
0,5x45
Tiện khoả mặt, tiện ỉ54, ỉ48,5 dài 44:
2
- Máy tiện.
- Thuớc cặp.
- Dao tiện.
19

24
4
Khoan 3 lỗ ỉ6,5 cách đều 120:
STT
Đàu cắt NQ - Sơ đồ nguyên công - Yêu cầu kỹ thuật
Trang bị công nghệ

- Thu ớc cặp.
- Dao tiện.
- Mũi khoan ỉ39.
Đảo đầu: Tiện khoả mặt, tiện ỉ54, khoan lỗ ỉ44, tiện móc lỗ
ỉ46; tiện lỗ ỉ47,5; tiện ren (M47,5x3,2):
3
Tiện hoàn chỉnh đầu còn lại: Tiện lỗ, vát mép, tiện ren (M42,2x8):
4
- Máy tiện.
- Thu ớc cặp.
- Dao tiện.