Шарошечное долото Советский патент 1991 года по МПК E21B10/22 

Изобретение относится к машиностроению, точнее к буровой технике, и касается конструкции шарошечного до- тюта

В серийных тарошечных долотах зам- ковы подшипники содержат шарики, введенные в пространство между коль- 1р) ыпи выточками, ьыпо тнешптмп на , пфг и па шлрпшкг При -закатывании

) - I фОГТрЛЧГт ю M- fY ВЫТОЧ- ,1 lt р MII г МО I llpl , ПП Ь rOMI OO KO

личество шариков в зависимости от их диаметра так, чтобы суммарный зазор между шариками был бы в пределах допустимого о Это ухудшает точность сборки подвижного сопряжения шарошки с цапфой, .способствует набеганию шариков друг на друга и увеличивает осевое смещение шарошки относительно цапфы Тем самым ускоряется выход долота из строя

Известно шарошечное долото с полой цапАоп, полой (основной) шарошкой и

00

со

замковси шарошкой с хвостовиком, который введен в полость цапфы, а голпв ка замковой шарошки соединена с основной шарошкой при помощи шлицев или кулачков с возможностью передачи крутящего момента и независимого перемещения вдоль оси цапфы ,

Недостатками этого долота являются отсутствие тел качения в замковом узл оказывающее отрицательное влияние на передачу относительных движений звеньев долота; наличие составного шарошечного узла, образованного шлицевым соединением, и необходимость удержания основной шарошки путем прижатия ее к лапе„ Это способствует быстрому износ торцовых поверхностей основной шарошки и появлению зазоров в местах соег динений шарошек, через которые возмож но попадание абразива к поверхностям трения„ Тем самым ухудшается работоспособность долота.

Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому изобретению является устройство шарошечного долота } имеющего двухъярусную опору, у которой внутренний ярус выполнен Б виде плавающей подпружиненной цапфы, вставленной в полость лапы так, что коническая часть цапфы упирается в сопряженную с ней поверхность шарошки, а цилиндрическая через шайбу и шар подпирается пружиной и запирается на лапе резьбовой пробкой0 На внешнем ярусе установлен замковый подшипник, представленный шариками, введенными в пространство между выточками на шарошке и цапфе без сепарации.

Недостаток известного долота сое- тоит в том, что осевое смещение шарошки относительно полой цапфы выбирается путем выталкивания шарошки в направлении удаления от лапьи При этом конус плавающей цапфы прижимается к сопряженной поверхности шарошки с таким усилием, которое необходимо для того, чтобы шарики замкового подшипника плотно прижались к стенкам беговых дорожек на полой цапфе и на шарош кес Такое выбирание осевого перемещения не позволяет плавающей цапфе выполнять роль подшипника скольжения, так как она будет вращаться вместе с шарошкой при больших усилиях и отходить от иго при малых. В последнем глг. чле теряет устойчивость, lU CKoui-i л тчпгсчгцшлъним направлю-

(II 1ГОр ,Ч 1Т1 Я И ИЗНОС КП

) 0

5 0

д д

5

5

нической поверхности цапфы Пудрт интенсивным и неравномерным,,

Наличие подшипников качения в двухъярусном исполнении сопряжено с необходимостью выполнять круговые выемки под беговые дорожки на наружной поверхности полой цапЛы и на сопряженной с ней поверхностью шарошки„ Это уменьшает прочность долота и не позволяет осуществлять подвижное сопряжение шарошки с цапфой с гарантированным натягом, обеспечивающим автокомпенсацию износа„

Из-за того, что шарики в замковом подшипнике не сепарированы и собирается подшипник так же, как и в серийных шарошечных долотах, где суммарный зазор между шариками в тангенциальном направления остается большим, происходит значительное затормаживание шарошки относительно цапфы0

Целью изобретения является повышение стойкости долота за счет компенсации износа замкового подшипника и уменьшения в нем зазоров, а также исключения возможности набегания шариков друг на друга в замковом подшипнике 0

Указанная цель достигается тем, что шарошечное долото, содержащее полую цапфу и шарошку, установленную на цапфе посредством подшипника и закрепленную шариковым замковым подшипником с беговой дорожкой на цапфе, , . расположенной в полости цапсЬы хвостовик, связанный с упругим и винтовым элементами, снабжено планшайбой с беговой дорожкой замкового подшипника, хвостовик выполнен с беговой дорожкой замкового подшипника и закреплен на шарошке, а ответная беговая дорожка замкового подшипника на цапфе расположена во внутренней полости цапфы, причем планшайба установлена на хвостовике между замковым подшипником и упругим элементом, установленным с возможностью взаимодействия с винтовым элементом, при этом подшипник выполнен в виде подшипника скольжения цилиндрической с натягом или конической формы„

На (Ьиг„ 1 и 2 показаны соответственно продольный (по оси цапфы) и поперечный разрезы шарошечного долота с замковым узлом, представленным шариками, разделенными выступами планшайбы; на Лиг,. J - вариант выполне

нпя подшипника скопьжопня с коничог-- Kof r поверхностью,,

Шярошгчное долото содержит шарошку с хвостовиком 1, полую цапфу 2, в по- лости которой установлен хвостовик, На хвостовике выполнена беговая дорожка

3(фиг„ 1, 2) для размещения шариков

4замкового подшипника,, Ответная беговая дорожка 5 сделана в полости цапфы Шарики разделяются выступами 11 планшайбы 6, насаженной на хвостовик и прижимающей шарики к поверхностям бе- говьгх дорожек 3 и 5 под действием пружины 7„ Пружина 7 поджимается и удерживается от перемещения в осевом направлении гайкой 8, навернутой на хвостовик и жестко скрепленной с нима

На хвостовике сделан продольный канал 9 для ввода шариков в пространство между беговыми дорожками 3 и 5 (фиг.1) Планшайба выполнена с пальцем 10 (фиго 2), который вводится в канал 9 при посадке ее на хвостовик„ Палец 10 удерживает планшайбу от вращения вокруг оси хвостовика и не препятствует перемещению ее вдоль оси0 Подвижное сопряжение шарошки с цапфой выполняется по цилиндрической с натягом поверхности 18 (фиг,, 1) или конической по- верхности 19 (фиг„ 3)„ Сопрягаемые поверхности образуют подшипники скольжения и поэтому снабжаются антифрикционным вкладышем или покрытием.Опорные поверхности 20 (фиг 1) также вы- полняются с антифрикционным покрытием0

Сборка долота осуществляется следующим образом о Шарошка с подготовленными подшипниками скольжения насаживается на цапфу 2 так, чтобы хвостовик вошел в полость цапфы до совмещения беговых дорожек 3 и 5„ Затем долото ставится так, чтобы ось хвостовика стала вертикально, и через канал 9 вводятся шарики 4 в пространство между беговыми дорожками 3 и 5„ Установкой планшайбы 6 с выступами 11 осуществляется сепарирование и запирание шариков число которых должно равняться числу выступов о Затем на хвостовик насажи- вается пружина 7, которая прижимается к планшайбе с помощью гайки 8, навернутой на хвостовик до полного выбора осевого зазора с предварительным под- жатием, с целью автоматического выбора зазора по мере изнашивания соприкасающихся поверхностей„ После этого гайка 8 стопорится штифтом или другими средствами стопорения резьбовых соедине5

0 5

0 0 5

0 5

ний. Lia-ifM в замковый узел -закладывается смазочный материал, после чего внутренние полости долота закрываются крышкой 12„

В собранном шарошечном долоте шарики разделены выступами планшайбы, которая благодаря пальцу 10 вращается вместе с хвостовиком шарошки во время работы долота о В таком вращении планшайба увлекает за собой шарики, которые катятся по беговой дорожке 5, оставаясь между выступами планшайбы0 Благодаря пружине и возможности планшайбы перемещаться в осевом направлении шарики прижимаются с усилием к сопрягаемым поверхностям, воспринимая нагрузку от шарошки к цапфе и наоборот Износ поверхностей беговых дорожек, планшайбы и тел качения компенсируется перемещением планшайбы под действием пружины, тем самым автоматически предотвращается осевое смещение шарошки относительно цапфы. Это улучшает стойкость долота, так как в такой конструкции подшипники скольжения выполнены с натягом по цилиндрической поверхности или с конической поверхностью, чем и обеспечивается автокомпенсация износа.

По сравнению с прототипом предлагаемое долото является более прочным и устойчивым в работе, потому что сопрягаемые поверхности шарошки и цапфы не имеют кольцевых выточек, как в прототипе,а шарошка становится более жесткой благодаря хвостовику со скрепленными с ним деталями. Причем в отличие от прототипа, где выбор осевого люфта осуществляется выталкиванием шарошкио В предлагаемой конструкции это делается путем подтягивания шарошки к лапе долота. Долото становится более стойким и плавным в движении, так как момент инерции шарошек относительно своих осей вращения будет больше, чем у шарошки в прототипе, ослабленной к тому же выточками. Кроме того, сепарация шариков в замковом подшипнике исключает заклинивание шарошки относительно цапфы. В прототипе такого практически осуществить нельзя.

Предлагаемая конструкция шарошечного долота позволяет осуществлять оптимальные варианты замкового подшипника путем выбора такого количества шариков, при котором достигается рав- нопрочность всех деталей долота. Такое долото можно разбирать и заменять вышедшие чз строя детапи„ Число шариков МОЖРТ быть от трех и бопызге. В зяви- гигюгти or числа шариков и толщины выступов на планшайбе выбирается ра- 5 диус шариков.

Простота сборки и разборки долота Позволяет не только заменять вышедшие Из строя детали, но и увеличивать Срок службы долота, экономить мате- ю риал на изготовление новых долот. Применение подшипников скольжения с автокомпенсацией износа при отсутствии осевого смещения и равномерное движение шарошки за счет увеличения ее мо- 1 мента инерции повышает коэффициент полезного действия, долговечность и в целом стойкость долота.

Формула изобретения

1. Шарошечное долото, содержащее полую цапфу, установленную на цапфе Шарошку, подшипник скольжения, замковый подшипник, размещенный в полой Цапфе хвостовик с винтовым элементом

и установленный на хвостовике г вт- можногтью взаимодействия с винтовым элементом упругий элемент, о т л и -- чающееся тем, что, г целью повышения стойкости долота яа счет компенсации износа замкового подшипника, оно снабжено размещенной на хвостовике планшайбой, установленной с возможностью взаимодействия с замковым подшипником и с упругим элементом, хвостовик скреплен с шарошкой, причем беговые дорожки замкового подшипника выполнены на внутренней поверхности цапфы, хвостовике и на планшайбе.

20 Долото по п,, отличающееся тем, что подшипник скольжения выполнен с гарантированным натягом.

3„ Долото по пп. 1, 2, отличающееся тем, что замковый подшипник выполнен с сепаратором, закрепленным на планшайбе.

Изобретение относится к буровой технике, а именно к шарошечным долотам о Цель изобретения - повышение стойкости долота за счет компенсации износа замкового подшипника. Шарошечное долото содержит полую цапфу 2, установленную на цапфе шарошку, подшипник скольжения, замковый подшипник, размещенный в полой цапфе и скрепленный с шарошкой хвостовика 1 с винтовым элементом (гайкой 8), и установленный на хвостовике 1 с возможностью взаимодействия с винтовым элементом упругий элемент, планшайбу 6, установленную с возможностью взаимодействия с замковым подшипником и с упругим элементом 7 Беговые дорожки 3, 5 замкового подшипника выполнены на внутренней поверхности цапфы 2, хвостовике 1 и на планшайбе 60 Подшипник скольжения выполнен с гарантированным натягом. Замковый подшипник выполнен с сепаратором, закрепленным на планшайбе 6„ Износ поверхностей бего- вых дорожек 3, 5, планшайбы 6 и тел качения компенсируется перемещением планшайбы 6 под действием упругого элемента 7„ Тем самым автоматически предотвращается осевое смещение шарошки относительно цапфы 2„ Это улучшает стойкость долота, так как в такой конструкции подшипники скольжения выпол- нены с натягом по цилиндрической по- 5 верхности или с конической поверхностью, чем и обеспечивается автокомпенсация износа,, 2 з.п0 ф-лы, 3 ил0 (Л

4 ,3

2

18

20

10

11

Фиг. 2

3 /О Ч 2