Буровое шарошечное долото

 

БУРОВОЕ ШАРОШЕЧНОЕ ДОЛОТО, содержащее секции с цапфами, на каждой из которых посредством шарикового замкового подшипника, расположенного у основания цапфы, среднего конического и концевого роликовых подшипников установлена шарошка, отличающееся тем, что, с целью повьшения стойкости опоры долота за счет оптимального распределения нагрузки между подшипниками, концевой роликовый подшипник выполнен коническим, причем угол наклона осей роликов концевого подшипника к оси цапфы меньше, чем у среднего а расстояния от оси долота до точек пересечения осей роликов подшипников с осью цапфы связаны с диаметром долота D зависимосимостью -- 0,03 - 0,015; S ,05-0,10, где ац и а - расстояния от оси долота до точек пересечения осей роликов соответственно концевого и среднего подшипников, с осью цапфы.

СОЮЭ СОВЕТСНИХ

РЕСПУБЛИН (51) 4

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССР

flO ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТ

К ABTOPCHGMV СВИДЕТЕЛЬСТВУ

003 -0015

D и t — — 005-0 1О ас

П У

У (21) 3704546/22-03 (22) 27.02.84 (46) 30.07.85. Бюл. N - 28 (72) Г.И.Матвеев, В.П.Браженцев, П.И.Сопин и В.Л.Богданов (71) Всесоюзный ордена Трудового

Красного Знамени научно-исследовательский институт буровой техники (53) 622.24.051.55 (088.8) (56) Патент США И 212604 1, кл. 308-8.2, опублик. 1938.

Авторское свидетельство СССР

Ф 184202, кл. E 21 В 10/22, 1965. (54)(57) БУРОВОЕ ШАРОШЕЧНОЕ ДОЛОТО, содержащее еекции с цапфами, на каждой из которых посредством шарикового замкового подшипника, расположенного у основания цапфы, среЯнего конического и концевого роликовых подшипников установлена шарошка, о т— л и ч а ю щ е е с я тем, что, с

„„Я0„„1 37О1ОВ A целью повышения стойкости опоры долота за счет оптимального распределения нагрузки между подшипниками, концевой роликовый подшипник выполнен коническим, причем угол наклона осей роликов концевого подшипника к оси цапфы меньше, чем у среднего, а расстояния от оси долота до точек пересечения осей роликов подшипников с осью цапфы связаны с диаметром долота D зависимосимостью где а„ и ас — расстояния от оси долота до точек пересечения осей роликов соответственно концевого и среднего подшипников, с осью цапфы.

1170108

Изобретение относится к буровой технике, а именно к конструкции породоразрушающего инструмента — шарошечного долота, предназначенного для бурения скважин и нефтяной, газовой 5 и горнорудной промьппленности.

Целью изобретения является повышение стойкости опоры бурового шарошечного долота за счет оптимального распределения нагрузки между подшипниками в процессе бурения.

На фиг. 1 схематически изображено буровое шарошечное долото.

Долото состоит из секций 1, сварен. ных между собой в один корпус.Для эф- 15 фективной очистки забоя долото имеет комбинированную систему гидромониторной промывки, включающую центральную насадку 2 и по меньшей мере две периферийные насадки 3. 20

Вооружение шарошек 4 выполнено твердосплавными зубками 5 известных форм с увеличенной высотой рабочих головок или стальными фрезерованными зубьями, армированными зерновым 25 . твердым сплавом.

Конструкция опоры выполнена в виде совокупности шарикового замкового подшипника 6, расположенного у основания цапфы 7, и двух конических ро-. gg ликовых подшипников 8 и 9, расположенных в средней части цапфы и на конце °

Шарики вводятся в опору через отверстие замкового пальца 10 на спинке лапы. Оси роликов среднего и концевого конических подшипников пересекают ось цапфы на расстояниях от оси долота Ф и

Долото работает следующим образом, и

При бурении на корпус долота со стороны вращающейся колонны бурильных труб или шпинделя забойного двигателя передается крутящий момент и осевая йагрузка. Подводимая к долоту мощность передается от корпуса 1 на шарошки 4, .которые перекатываясь по забою скважины, разрушают породу с помощью зубков 5. Частицы породы выносятся из скважины на поверхность промывочной жидкостью, поступающей через центральную насадку 2 и две периферийные насадки 3. Реакция забоя прижимает шарошку 4 к опорным поверхностям цапфы 7, через тела качения шарикового 6 и двух конических роликовых 8 и 9 подшипников.

В лабораторных условиях на буровом станке ЗИФ-1200 были проведены экспериментальные исследования предлагаемой конструкции долота, выполненные в шести вариантах,при этом конструкция замкового подшипника во всех вариантах оставалась неизменной, пе— ременными были диаметр, количество и угол конуса роликов конических подшипников.

Режимнь;е параметры: частота вращения 127 об/мин, осевая нагрузка на долото 10 тс.

В качестве забоя использовалась сталь Ст.3. В образцах варианта 2 заклинки роликов опоры при вращении шарошек не наблюдалось. Износ в виде выкрашивания на цапфе начинался с концевого подшипника, затем ча среднем коническом и на шариковом подшипниках.

В вариантах 3,4,5 наблюцался равномерный износ всех подшипников ойоры. В варианте 6 после 3-5 ч работы происходила поломка конических роликов поперек, после чего начинался форсированный износ опор и заклинка шарошек на цапфах.

Таким образом,,новая конструкция опоры в вариантах 3,4,S показала высокую работоспособность (см.таблицу и фиг. 2) .

В варианте 1 из-за малых углов контакта. развивались высокие напряжения под действием составляющей нагрузки вдоль оси цапфы, что приводило к заклинкам, а в отдельных случаях к поломкам шарошек, В варианте 6 наблюдалась преждевременная поломка роликов из-за недостаточной их прочности на изгиб, поскольку в отсутствие сепараторов происходят перекосы роликов в процессе работы подшипников, которые подвергаются циклическим напряжениям изгиба.

11 7010) . 4

Вариант

Параметры ас/D

0,10 -0,01

-0,05

-0,06 а,/О

О, 15

0,09

0,03

0,04

20,8

3184182

17,5

5,9

7,1

Стойкость,ч

Примечание.

0,39 0,11

0,46 О, 19 вколото

140 мм с серий- ной опорой

Со знаком "плюс" значение а„ и а берется в том случае, если точка пересечения осей роликов и оси цапфы расположена за осью долота по отношению к данной секции, и со знаком "минус", когда эта точка вместе с данной секцией находится по одну сторону от оси долота. опоя

paz.1

Составитель А. Сергачев

Редактор Н.Швьдкая Техред O.Неце Корректор М. Самборская

Заказ 4682/29 Тираж 540 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д.4/5

Филиал ППП "Патент", r.Óæãoðîä, ул.Проектная.4