Опора шарошечного долота Советский патент 1982 года по МПК E21B10/22 

(54) ОПОРА ШАРШЕЧЯОГО ДОЛОТА Изобретение относится к породоразрушающим инструментам, в частноети к опорам буровьах шарсяиечных долот Известна опора шаротечного долота, содержащая роликоподшипник, одна из беговых дорожек которого имее цилиндрическую форму, а другая - боч кообразную 1. Недостаток известной опоры заключ ется в значительных напряжениях на периферийных участках беговых дорожек, что приводит к преждевременному износу дорожек и тел качения и снижению долговечности работы оиоры Известна опора шарошечного долота (2), содержащая роликовый подшип ник, одна из беговых дорожек которо го имеет цилиндрическую форму, а другая - бочкообразную,при этом на периферийных участках беговых дорожек выполнены галтели по логарифмической кривой. В указанной опоре уменьшается концентрация напряжений в роликоподшипниках, возникающая при перекосах и в результате так называемого краевого эффекта 2. Однако выполнение одной из беговых дорожек бочкообразной симметрич но относительно поперечной оси подшипника значительно увеличивает кон тактные напряжения за счет уменьшения площадки контакта дорожки с роликом при отсутствии перекосов в подшипнике, что приводит к преждевременному износу элементов подшипника и снижению долговечности работы опоры. Целью изобретения является повышение долговечности работы -опоры за счет оптимального распределения контактных напряжений вдоль образующих беговых дорожек. Указанная цель достигается тем, что бочкообразная образующая беговой дорожки выполнен а нecи лмeтpичнoй относительно поперечной оси большого роликового подшипника, причем участок образующей.со стороны замкового подшипника имеет цилиндрическую часть, сопряженную с логарифмической кривой. На фиг.г. изображена опора шарошечного долота; на фиг.2 - положение ролика и дорожки шарошки без взаимного перекоса; на фиг.3 - то же, при наличии максимального перекоса в опоре. Ролики 1 (фиг.1) большого роликового подши-пника размещены между цилиндрической дорожкой 2 на цапфе ,И бочкообразной дорожкой 3 на шарошке . На периферийных участках дорох ек 2 и 3 выполнены галтели 4-7 по логарифг сической кривой. Образующая дорожки 3 шарошки выполнена несимметричной относительно поперечной оси подшипника, при этом участок образующей от оси Г-3 со стороны замкового подшипника выполнен по логарифмической кривой талте ли 6. Учаса-ок образующей от оси со стороны основания цапфы выполнен по радиусу R и по логарифмической кривой галтели 7. Величина радиуса R определяется максимальным углом перекоса Ч (фих.З и 3) . ролика 1 относительно дорожки шарошки 3. Уча ток образующей АБ выполнен по логар мической кривой, сопрягающейся с ра диусной кривой БВ и построенной на касательной к ней в точке сопряжени Б..Участок образующей ВГ выполнен по логарифмической кривой, построенной на цилиндрической части дорожки. При значительных, положительных реакциях в,радиальных подшипниках опоры шарошечного долота происходит параллельное смещение оси шарошки относительно оси цапфы или незначительный перекос этих осей. Выполнение лoгapиф шчecкoй кривой ВГ, .построенной на цилиндрической части дорожки 3, уменьшает пиковые напряжения краевого эффекта и позволяет получить на этом участке образующей прямоугольную площадку контакта ролика и дорожки, площадь которой зна чительно превышает площадь эллиптической площадки контакта при выполнении этого участка образующей по радиусуR. За счет увеличения площеади контакта контактные напряжения значительно уменьшаются, что приводит к меньшему износу элементов роликоподшипника. При значительной положительной реакции в малом радиальном подшипнике реакция в большом . роликовом подшипнике или незначительно отличается от нуля, или становится отрицательной, Ось шарошки пег екошена относительно оси цапфы по часовой стрелке При незначительной положительной реакции в большом роликовом подшипнике работает участок ВГ образующей, при отрицательной реакции участок АН, расположенный в верхней. Ненагруженной части опоры. И в том, и в другом случаях нет необходимости выполнять участок ВГ по радиусу. При значительной положительной реакции в большом роликовом подшипнике реакция в малом - незначительная или отрицательная. Ось шарошки перекошена относительно оси цапфы на максимальный угол перекоса против часовой стрелки. Ролик 1 и дорожка шарошки (фиг.2) перенесены -относительно друг друга на угол /. Участок образующей АВ воспринимает максимальные нагрузки в роликоподшипнике. Выполнение логарифмической кривой АБ на касательной к радиусной кривой В.Э увеличивает площадь контакта ролика и дорожки и устраняет . пиковые напряжения краевого эффекта. Действующие в этом случае нагрузки . на большюй роликовый подшипник в 1,75-2,2 раза превышают нагрузки при работе опоры без перекоса осей, что определяет соотношение нагрузок 1;2 при определении координат логарифмических участков дорожек у замкового подшипника и у основания цапфы, Профили 5)ование беговой дорожки шарошки выполняется на участке АГ на длине ЬПР.М. Формула изобретения Опора шарсшечного долота, содержащая замковый подшипник, малый роликовый подшипник ибольшой роликовый подшипник, одна из беговых дорожек которого имеет цилиндрическую, а другая - бочкообразную форму с их периферийными: участками, выполненными по логарифмической кривой., отличающ-аяся тем, что, с целью повышения долговечности опоры за счет оптимального распределения контактных напряжений вдоль образующих беговых дорожек, бочкообразная образующая беговой дорожки, выполнена несимметричной относительно поперечной оси большого роликового, подшипника, причем участок образующей со стороны замкового пода1ипника имеет цилиндрическую часть, сопряженную с логарифмической кривой. Источники информации, принятые во внимание при экспертизе 1. Авторское свидетельство СССР № 274024, кл, Е 21 В 10/22, 1967, 2 о Авторское свидетельство СССР № 794152, кл, Е 21 В 10/22, 1977 (прототип)с

2

фиг.

фуг-З