ОДНОРЯДНЫЙ ПОДШИПНИК КАЧЕНИЯ ДЛЯ ТУРБОБУРА Российский патент 2010 года по МПК E21B4/02 F16C19/00 

Область техники

Изобретение относится к подшипниковой промышленности, в частности к подшипникам гидравлических забойных двигателей (турбобуров).

Уровень техники

Гидравлические забойные двигатели вращаются под воздействием гидравлического напора бурового раствора, который, проходя через двигатель, смазывает подшипники, затем поступает в буровое долото и выбрасывается через верх бурильной колонны, вынося на поверхность обломки выбуренной породы. После этого буровой раствор фильтруют и направляют опять в скважину, образуя замкнутый цикл. Мелкие частицы разбуренной породы, которые остаются в буровом растворе, обладают твердостью большей, чем закаленная подшипниковая сталь. Блок подшипников бурового двигателя содержит от 8 до 15 рядов подшипников, каждый из которых работает в тяжелых условиях. Все это приводит к частым отказам подшипников, при этом среднее время между отказами в некоторых случаях не превышает 15-20 часов, хотя срок службы таких подшипников при работе в нормальных условиях составляет 100-200 часов (Evolution №1, 2006, стр.21-24). Срок службы современных долот доходит до 500 часов и более, таким образом, колонну труб вынимают из скважины для замены турбобура из-за поломки подшипников.

Цель изобретения - разработка конструкции подшипника, срок службы которого соизмерим со сроком службы долота и забойного двигателя.

Раскрытие изобретения

В основу изобретения положена идея уменьшения контактных напряжений в зоне контакта тел качения с дорожкой качения, полная ликвидация центробежных сил, действующих на тела качения и, при отсутствии сепаратора, отсутствие контакта тел качения друг с другом. Поставленная задача решается посредством упорно-радиального шарикового подшипника.

Краткое описание чертежей

В последующем настоящее изобретение поясняется описанием примера его выполнения со ссылкой на прилагаемые чертежи, на которых изображен продольный разрез однорядного подшипника качения для турбобура (фиг.1) в сборе; нижнее вращающееся кольцо 1 (фиг.2), вид сверху; сечение нижнего кольца 1 по линии ББ (фиг.3); верхнее неподвижное кольцо 2 (фиг.4), вид снизу; сечение неподвижного верхнего кольца по линии АА (фиг.5).

Осуществление изобретения

Предлагается подшипник качения, в качестве которого представлен шариковый подшипник. Предлагаемый подшипник качения (фиг.1) содержит кольца: подвижное 1 и неподвижное 2. Между кольцами 1 и 2 размещены тела 3 качения, контактирующие с одним из колец, в данном случае с вращающимся кольцом 1 (фиг.2) на дуге окружности от точки А до точки В, средняя линия ОО которой расположена в плоскости, перпендикулярной диаметральной плоскости подшипника, проходящей через ось вращения О'О' подшипника. Точки А и В расположены на кольце 1 в диаметральной плоскости под углом α от 6° до 36° в желобе S₁ (фиг.3), имеющим вершину К в центре вращения тела 3 качения. Тело 3 качения в количестве n штук (фиг.4) контактирует с неподвижным 2 кольцом по кольцевой дорожке CD, выполненной в выемке в кольце 2, при этом для каждого шарика имеется своя выемка D₂ и в центре выемки имеется отверстие для смазки 4 (фиг.5).

Расстояние между центрами выемок всегда больше диаметра d_ш тела качения, ширина кольцевой дорожки CD равна разнице углов β₂-β₁, при этом угол β₁ расположен на поверхности тела 3 качения и составляет от 6° до 20°, а угол β₂ расположен на поверхности тела 3 качения в пределах от 20° до 45° с вершиной К в центре вращения тела 3 качения.

С целью устранения абразивного износа дорожек качения и уменьшения трения на дорожку качения на подвижном кольце 1 и на кольцевые дорожки на неподвижном кольце 2 наносят алмазоподобное покрытие и тела качения - шарики - изготавливают из керамики на основе нитрида кремния.

Изобретение относится к подшипникам гидравлических забойных двигателей. Однорядный подшипник качения для турбобура содержит подвижное и неподвижное кольца и расположенные между ними тела качения, выполненные из разнородных материалов. На неподвижном кольце кольцевые дорожки выполнены для каждого тела качения в выемках. В центре каждой выемки выполнено отверстие для смазки. На дорожку качения подвижного кольца и на кольцевые дорожки неподвижного кольца нанесено алмазоподобное покрытие. Тела качения изготовлены из керамики на основе нитрида кремния. Обеспечивает увеличение срока службы. 5 ил.

Однорядный подшипник качения для турбобура, отличающийся тем, что содержит подвижное и неподвижное кольца и расположенные между ними тела качения, выполненные из разнородных материалов, на неподвижном кольце кольцевые дорожки выполнены для каждого тела качения в выемках, в центре каждой выемки выполнено отверстие для смазки, на дорожку качения подвижного кольца и на кольцевые дорожки неподвижного кольца нанесено алмазоподобное покрытие, тела качения изготовлены из керамики на основе нитрида кремния.