ОПОРА ШАРОШЕЧНОГО ДОЛОТА Российский патент 2012 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., Москва, Недра, 1971 г., с.165, рис.V1.11).

К недостаткам данной опоры долота следует отнести быстрый выход подшипника скольжения, что особо сильно сказывается при бурении на форсированных режимах.

Наиболее близкой к предложенной по первому варианту является опора шарошечного долота, содержащая ступенчатую цапфу и установленную на ней посредством подшипника скольжения и замкового подшипника шарошку (см. Каталог буровых долот, ВОЛГАБУРМАШ, 2003, с.13, рис.2).

К отрицательным сторонам данной конструкции опоры бурового долота следует отнести ограниченную область применения, т.к. она не может использоваться в долотах малого диаметра, а также недостаточную ее работоспособность из-за значительных удельных нагрузок. Это связано с тем, что при наличии эксцентричных нагрузок, что характерно для консольных соединений, резко уменьшается контактная поверхность втулки с цапфой. А это ведет к усиленному износу рабочей (нижней) части цапфы.

В соответствии с изложенным техническим результатом изобретения является улучшение надежности работы опоры путем повышение эксплуатационной стойкости работы подшипника скольжения, особенно в долотах со штыревым вооружением, эффективность работы которых требует значительных осевых нагрузок.

Указанный технический результат достигается тем, что в опоре шарошечного долота, содержащей ступенчатую цапфу и установленную на ней посредством подшипников скольжения и замкового подшипника шарошку, согласно изобретению, нижняя часть цапфы под подшипник скольжения выполнена с продольными пазами, а цапфа большего диаметра - с каналами, соединенными с пазами и служащими для размещения роликов, которые установлены в совмещенных пазах и каналах с возможностью проворота и заподлицо с наружной поверхностью цапфы меньшего диаметра.

Достижению указанного технического результата способствует также и то, что:

- количество продольных пазов под ролики составляет не менее трех;

- контактирующие поверхности роликов с шарошкой и цапфой покрыты материалом, обеспечивающим коэффициент трения между шарошкой и роликами больше, чем коэффициент трения между роликами и цапфой.

Изобретение поясняется чертежами, где на фиг.1 изображен общий вид опоры в продольном разрезе; на фиг.2 - сечение А-А на фиг.1.

Опора бурового шарошечного долота включает ступенчатую цапфу 1, выполненную за одно целое с лапой 2, и закрепленную на цапфе 1 посредством замкового подшипника 3 и подшипника скольжения 4 шарошку 5. Нижняя часть цапфы 1 меньшего диаметра выполнена с продольными пазами 6, а цапфа большего диаметра - с каналами 7. Последние соединены с пазами 6 и служат для размещения тел качения в виде роликов 8, установленных в совмещенных пазах 6 и каналах 7 с возможностью проворота и заподлицо с наружной поверхностью цапфы 1 меньшего диаметра. Количество продольных пазов 6 под ролики 8 составляет не менее трех, а контактирующие поверхности роликов 8 с шарошкой 5 и цапфой 1 покрыты материалом, обеспечивающим коэффициент трения между шарошкой 5 и роликами 8 больше, чем коэффициент трения между роликами 8 и цапфой 1.

Принцип работы опоры бурового долота заключается в следующем. В процессе бурения осевая нагрузка на долото воспринимается подшипниками 3 и 4. При этом вследствие консольности цапфы 1 наблюдается эксцентричное нагружение указанных подшипников. В первую очередь это относится к подшипнику скольжения 4, который начинает контактировать с опорной поверхностью шарошки 5 по значительно меньшей поверхности. Это приводит к росту удельных нагрузок и усиленному износу подшипника скольжения 4. С целью уменьшения этого вредного явления нагруженная часть подшипника скольжения 4 выполняется с несколькими (не менее трех) продольными пазами 6, в которых размещают с возможностью проворота ролики 8, которые могут быть изготовлены из любого наиболее подходящего для конкретных условий бурения материала. Для исключения перекоса роликов 8 их концевые участки размещают в каналах 7 цапфы большего диаметра, а для обеспечения проворота роликов 8 предусмотрено использование материала для шарошки 5 и цапфы 1, коэффициент трения которых между парой шарошка-ролик был бы больше, чем между парой цапфа-ролик. Этим гарантируется постоянное вращение роликов 8 вокруг своей продольной оси и тем самым обеспечивается максимальное использование их рабочей поверхности.

В целом этим достигается увеличение контактной поверхности подшипника скольжения с шарошкой и как следствие этого увеличение эксплуатационного срока службы опоры долота.

Изобретение относится к породоразрушающему инструменту, а именно к опорам буровых шарошечных долот, содержащих выполненную за одно целое с лапой ступенчатую цапфу и шарошку, закрепленную на цапфе посредством подшипников скольжения и замкового подшипника качения. Особенностью предложенной опоры является то, что нижняя часть цапфы под подшипник скольжения выполнена с несколькими продольными пазами, а цапфа большего диаметра - с каналами, соединенными с пазами и служащими для размещения роликов. Ролики установлены в пазах каналах с возможностью проворота и заподлицо с наружной поверхностью цапфы меньшего диаметра. Наружная поверхность роликов покрыта материалом, обеспечивающим коэффициент трения между шарошкой и роликами больше, чем коэффициент трения между роликами и цапфой. Такое выполнение опоры позволяет уменьшить удельные нагрузки на подшипник скольжения и тем самым увеличить срок его службы, а следовательно, и опоры в целом. 2 з.п. ф-лы, 2 ил.

1. Опора шарошечного долота, содержащая ступенчатую цапфу и установленную на ней посредством подшипника скольжения и замкового подшипника шарошку, отличающаяся тем, что нижняя часть цапфы под подшипник скольжения выполнена с продольными пазами, а цапфа ступени большего диаметра - с каналами, соединенными с пазами и служащими для размещения роликов, установленных в пазах каналов с возможностью проворота и заподлицо с наружной поверхностью цапфы ступени меньшего диаметра.

2. Опора шарошечного долота по п.1, отличающаяся тем, что количество продольных пазов под ролики составляет не менее трех.

3. Опора шарошечного долота по п.1, отличающаяся тем, что контактирующие поверхности роликов с шарошкой и цапфой покрыты материалом, обеспечивающим коэффициент трения между шарошкой и роликами больше, чем коэффициент трения между роликами и цапфой.