ОПОРА ШАРОШЕЧНОГО ДОЛОТА Российский патент 2008 года по МПК E21B10/22 

Изобретение относится к породоразрушающему инструменту, а именно к опорам буровых шарошечных долот.

Известна опора шарошечного долота, содержащая цапфу, на которой посредством подшипников скольжения и качения, один из которых замковый, установлена шарошка с рабочими элементами (см. справочник «Буровые долота». Палий П.А. и Корнеев К.Е., М.: Недра, 1971 г., с.175, рис.V1.29).

К недостаткам данной опоры следует отнести быстрый выход ее из строя. Это связано с ослаблением опоры каналом под палец замкового подшипника. Особенно это сильно сказывается при использовании долот малого диаметра, предназначенных для разбуривания твердых и крепких пород, эффективность работы которых определяется в первую очередь величиной осевой нагрузки.

Известна опора шарошечного долота, содержащая цапфу, шарошку, закрепленную на цапфе замковым подшипником в виде цангового кольца, одна торцевая часть которой установлена в кольцевой расточке шарошки, а другая - с возможностью взаимодействия с упором цапфы (см. авт. св. СССР № 446619, кл. E21B 10/22, 1975).

В данной опоре благодаря исключению канала под палец замкового подшипника заметно увеличена прочность цапфы, а следовательно и работоспособность всего долота.

Однако известная конструкция опоры также не лишена определенных недостатков. Основным недостатком ее является уменьшение рабочей поверхности опоры, т.к. в данной опоре цанговое кольцо выполняет функцию только замкового элемента.

Все это снижает работоспособность опоры, а следовательно и долота в целом.

Наиболее близким к предложенному по технической сущности и достигаемому результату является опора шарошечного долота, содержащая цапфу, шарошку, закрепленную на цапфе замковым подшипником в виде цанговой втулки, один или оба торцевых участка которой выполнены в виде сепаратора под подшипники качения, при этом одна торцевая часть цанговой втулки установлена в кольцевой расточке шарошки, а другая - с возможностью взаимодействия с упором цапфы (см. а.с. СССР № 570686, Кл. Е21В 10/22, опубл. 13.09.1977).

Основным недостатком ее является уменьшение рабочей поверхности опоры.

В соответствии с изложенным технической задачей изобретения является повышение стойкости опоры путем увеличения опорной поверхности и ее стойкости, в первую очередь подшипника скольжения.

Поставленная техническая задача решается тем, что в опоре шарошечного долота, содержащей цапфу, шарошку, закрепленную на цапфе замковым подшипником в виде цанговой втулки, один или оба торцевых участка которой выполнены в виде сепаратора под подшипники качения, при этом одна торцевая часть цанговой втулки установлена в кольцевой расточке шарошки, а другая - с возможностью взаимодействия с упором цапфы, согласно изобретению средняя часть цанговой втулки выполнена в виде подшипника скольжения, причем упор на цапфе для цанговой втулки образован ее Г-образным концевым участком, размещенным в кольцевой проточке цапфы, а средняя часть цанговой втулки выполнена с продольными пазами на внутренней и наружной поверхности, при этом пазы расположены в шахматном порядке и заполнены твердой смазкой и/или износостойким материалом.

Решению поставленной технической задачи способствует также и то, что смазка и износостойкий материал расположены в продольных пазах втулки поочередно.

Такое выполнение опоры позволяет увеличить ее работоспособность.

Изобретение поясняется чертежами, где фиг.1 изображает общий вид опоры долота в разрезе; фиг.2 - другие варианты выполнения опоры; фиг.3 - цанговую втулку в разрезе, фиг.4 - сечение А-А на фиг.3 и фиг.5 - узел А на фиг.2.

Опора бурового шарошечного долота включает цапфу 1 (см. фиг.1 и 2) и шарошку 3, закрепленную на цапфе 1 посредством замкового подшипника, выполненного в виде цанговой втулки 2. Один концевой участок втулки 2 установлен в кольцевой расточке 4 на внутренней поверхности шарошки 3, а другой ее концевой участок установлен с возможностью взаимодействия с упором цапфы 1. Упор цапфы 1 для цанговой втулки 2 может быть выполнен в виде пружинного кольца 5, установленного в кольцевой проточке 6 цапфы 1. По другому варианту упор образован Г-образным разрезным концевым участком 7 цанговой втулки 2, размещенным в кольцевой проточке 6 цапфы 1 (см. фиг.3). Еще одним вариантом использования в качестве упора для цанговой втулки 2 может быть использован шариковый подшипник качения 8, наружный диаметр которого соответствует внутреннему диаметру шарошки 3. При использовании в опоре подшипников качения 8, один или оба торцевых участка цанговой втулки 2, в зависимости от того, используется один или два подшипника качения 8, выполняются с пазами 9, образующими для них сепараторы. При этом средняя часть цанговой втулки 2 выполнена в виде подшипника скольжения 10 с продольными пазами 11 и 12 на ее внутренней и наружной поверхности, расположенными в шахматном порядке. Продольные пазы 11 и 12 цанговой втулки 2 заполнены твердой смазкой и/или износостойким материалом, причем смазка и износостойкий материал могут быть расположены в продольных пазах 11 и 12 поочередно.

Монтаж опоры долота осуществляется следующим образом. В первом варианте, когда в качестве упора используется шариковый подшипник качения 8, сначала на цапфе 1 устанавливается цанговая втулка 2. Затем в пазах 9 втулки 2 устанавливается роликовый подшипник качения 8, расположенный у основания цапфы 1, а после этого собирается шариковый подшипник качения 8, который фиксирует цанговую втулку 2 от перемещения вдоль оси цапфы 1. Далее на цапфу 1 надевают шарошку 3, которая сжимает лепестки цанговой втулки 2, а после совмещения лепестков с кольцевой расточкой 4 на внутренней поверхности шарошки 3 последняя фиксируется относительно цапфы 1 от осевого перемещения. Аналогично собирается опора и при использовании в качестве упора пружинного разрезного кольца 5, так же устанавливаемого в кольцевой проточке 6 цапфы 1. При этом для удобства монтажа шарошки 3 наружная поверхность кольца 5 выполняется конической формы 13 вершиной, направленной в сторону торца цапфы 1, причем кольцо 5 имеет наружный диаметр, равный диаметру внутренней поверхности шарошки 3, что упрощает и конструкцию опоры. В то же время возможен вариант выполнения шарошки 3 с кольцевой расточкой, диаметр которой соответствует наружному диаметру кольца 5 в свободном состоянии (см. фиг.5). Такой вариант выполнения опоры несколько усложняет конструкцию, но при этом повышает надежность фиксации шарошки 3 на цапфе, т.к. в этом случае кольцо 5 одновременно выполняет и функцию замкового подшипника для шарошки 3. В этом случае кольцо 5 в продольном сечении так же имеет коническую форму. При использовании в качестве упора Г-образного торца цанговой втулки 2 отпадает необходимость установки дополнительного элемента для фиксации втулки 2. Последовательность же других операций остается такой же, как и в предыдущих случаях.

Выполнение цанговой втулки 2 в виде сепаратора под подшипники качения исключает контакт тел качения между собой и тем самым уменьшает износ подшипников качения 8. Выполнение же средней части цанговой втулки 2 в виде подшипников скольжения позволяет увеличить контактную поверхность шарошки 3 с цапфой 1 и тем самым снизить контактное напряжение между ними и увеличить срок службы опоры.

Изобретение относится к породоразрушающему инструменту, а именно к опорам буровых шарошечных долот. Позволяет увеличить контактную поверхность шарошки с цапфой и тем самым снизить контактное напряжение между ними и увеличить срок службы опоры. Опора содержит цапфу, шарошку, закрепленную на цапфе замковым подшипником в виде цанговой втулки, одна торцевая часть которой установлена в кольцевой расточке шарошки, а другая - с возможностью взаимодействия с упором цапфы. Один или оба торцевых участка цанговой втулки выполнены в виде сепаратора под подшипник качения, а средняя часть цанговой втулки - в виде подшипника скольжения с продольными пазами на ее внутренней и наружной поверхности, расположенными в шахматном порядке и заполненными смазкой и/или износостойким материалом. При этом упор на цапфе для цанговой втулки выполнен в виде шарикового замкового подшипника, в виде пружинного кольца, установленного в кольцевой проточке цапфы, или образован Г-образным концевым участком, размещенным в кольцевой проточке цапфы. 1 з.п. ф-лы, 5 ил.

1. Опора шарошечного долота, содержащая цапфу, шарошку, закрепленную на цапфе замковым подшипником в виде цанговой втулки, один или оба торцевых участка которой выполнены в виде сепаратора под подшипники качения, при этом одна торцевая часть цанговой втулки установлена в кольцевой расточке шарошки, а другая - с возможностью взаимодействия с упором цапфы, отличающаяся тем, что средняя часть цанговой втулки выполнена в виде подшипника скольжения, причем упор на цапфе для цанговой втулки образован ее Г-образным концевым участком, размещенным в кольцевой проточке цапфы, а средняя часть цанговой втулки выполнена с продольными пазами на внутренней и наружной поверхности, при этом пазы расположены в шахматном порядке и заполнены твердой смазкой и/или износостойким материалом.2. Опора шарошечного долота по п.1, отличающаяся тем, что смазка и износостойкий материал расположены в продольных пазах втулки поочередно.