Устройство для измерения нагрузки на опорные подшипники шарошечного долота

 

Изобретение относится к измерительным устройствам, применяемым при стендовых исследованиях буровых шарошечных долот. Устройство состоит из цапфы 1, шарошки 3, установленной на цапфе на подшипниках качения 4,5,6. В цапфе выполнено осевое отверстие 7, в котором установлен опорный тензометрический стержень 9. В гнездах стержня размещены тензометрические балки 10. На балки 10 опираются нажимные штыри 13,14,15 прямоугольного сечения, размещенные в радиальных прямоугольных отверстиях 16,17,18 с нагруженной стороны цапфы. Количество отверстий и нажимных штырей равно числу нагруженных тел качения. Поверхность нажимных штырей, взаимодействующая с телами качения, имеет профиль беговой дорожки цапфы. При обкатывании долота по забою усилия от тел качения через нажимные штыри передаются на тензометрические балки. Сигнал от тензометрических балок регистрируется осциллографом. 1 з.п. ф-лы, 3 ил.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК

E 21 В 10/22

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К А BTOPCHOMY СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР (21) 4211956/22-03 (22) 20.03.87 (46) 23.04.89. Бюл. № 15 (71) Московский институт нефти и газа им. И. М. Губкина и Производственное объединение «Куйбышевбурмаш» (72) A. Ф. Брагин, В. А. Бондарчук, Г. В. Жуков, Ю. И. Басанов, Я. Н. Дрогомирецкий и В. А. Пяльченков (53) 622.24.051.55 (088.8) (56) Авторское свидетельство СССР № 794151, кл. Е 21 В 10/22, 1977.

Посташ С. А. и др. Измерение усилий в подшипниках опоры долота, PHTC.— Машины и нефтяное оборудование, 1975, № 7, с. 29 — 31. (54) УСТРОИСТВО ДЛЯ ИЗМEPEHИЯ НАГРУЗКИ НА ОПОРНЫЕ ПОДШИПНИКИ

ШАРОШЕЧНОГО ДОЛОТА (57) Изобретение относится к измерительным устройствам, применяемым при стенÄÄSUÄÄ 1474251 А ) довых исследованиях буровых шарошечных долот. Устройство состоит из цапфы 1, шарошки 3, установленной на цапфе на подшипниках качения 4, 5, 6. В цепфе выполнено осевое отверстие 7, в котором установлен опорный тензометрический стержень 9. В гнездах стержня размещены тензометрические балки 10. На балки 10 опираются нажимные штыри 13, !4, 15 прямоугольного сечения, размещенные в радиальных прямоугольных отверстиях 16, 1!, 18 с нагруженной стороны цапфы. Количество отверстий и нажимных штырей равно числу нагр)женных тел качения. Поверхность нажимных штырей, взаимодействующая с телами качения, имеет профиль беговой дорожки цапфы. При обкатывании долота по забою усилия от тел качения через нажимные штыри передаются на TpHçoìåòðè÷åcêèå балки.

Сигнал от тензометрических балок регистрируется осциллографом. з.п. ф-лы, 3 ил.

1474251

Изобретение относится к области стендовых исследований породоразрушающего инструмента, в частности к устройствам для определения нагрузки на рабочие элементы опоры шарошечного долота.

Целью изобретения является повышение точности измерений.

На фиг. 1 изображено устройство, осевой разрез; на фиг. 2 — сечение А — А на фиг. 1; на фиг. 3 — сечение Б — Б на фиг. 1.

Устройство состоит из цапфы 1, лапы 2 серийного шарошечного долота и шарошки 3

10 грузок на опору секции шарошечного долота, Через шарик 22 тензометрическая балка 20 контактирует с подпятником 23. У шарошечных долот с опорами без упорного подшипника шарик контактирует с телом шарошки.

На опорном стержне 9 имеется продольный

45 установленной на цапфе на подшипниках 4—

6 качения. В цапфе выполнено ступенчатое осевое отверстие 7, в котором при помощи винтов 8 закреплен опорный стержень 9 с 15 упругими элементами в виде тензометрических балок 10 прямоугольного сечения. Тензометрические балки свободно размещены в гнездах 1!. На каждую балку с наклеенными тензодатчиками 12 опираются нажимные штыри 13 — 15 прямоугольного сечения, которые по скользящей посадке размещены в радиальных прямоугольных отверстиях 16 — 18, выполненных в нагруженной зоне беговых дорожек цапфы. Количество отверстий и нажимных штырей равно числу нагруженных тел качения.

Для измерения радиальных составляющих нагрузок на шарики замкового подшипника 5 радиальные отверстия 17 и нажимные штыри 14 имеют ступенчатую форму.

Поверхность нажимных штырей, взаимодействующая с телами качения, имеет профиль беговой дорожки цапфы и прошлифована с учетом стрелы прогиба тензометрических балок 10 в пределах упругой деформации от действующих на них усилий. Эта поверхность нажимных штырей является частью беговых дорожек. Прямоугольная форма радиальных отверстий и нажимных штырей исключает проворот последних во время работы устройства.

В торце цапфы 1 в гнездах 19 размещена 40 тензометрическая балка 20 с наклеенными тензодатчиками 21 для измерения осевых на2 паз 24 для отводов тензодатчиков 21 и 12.

Палец 25 замкового подшипника выполнен с резьбой, что обеспечивает сборку и разборку шарошки.

Устройство работает следующим образом.

При обкатывании нагруженной секции шарошечного долота по забою усилия от работающих тел качения подшипников 4 — 6 и шарошки 3 через нажимные штыри 13 — 15 и шарик 22 передаются на тензометрические балки 10 и 20. Балки под воздействием усилий деформируются в пределах упругой деформации. Деформация преобразуется тензометрическими датчиками 12 и 21 в электрический сигнал, регистрируемый осциллографом. Так как жесткость каждой балки практически не меняется, то величина ее деформации и, следовательно, сигнала тензометрических датчиков зависит только от величины действующего усилия.

Измерение абсолютных величин нагрузок, воспринимаемых каждым телом качения подшипников опоры серийного шарошечного долота независимо друг от друга с высокой степенью точности, позволит выявить влияние различных факторов на распределение усилий по элементам опоры долота, уточнить аналитические методы расчета и усовершенствовать конструкции шарошечн ы х долот.

Формула изобретения

1. Устройство для измерения нагрчзки на опорные подшипники шарошечного долота, содержащее лапу с цапфой, шарошку, подшипники качения, упругие элементы с тенводатчиками и нажимные штыри, отличающееся тем, что, с целью повышения точности измерений, оно снабжено опорным тензометрическим стержнем, который размещен в осевом отверстии, выполненном в цапфе, причем в нагруженной зоне беговых дорожек цапфы выполнены радиальные отверстия, в которых установлены нажимные штыри в количестве, равном числу нагруженных тел качения.

2. Устройство по п. 1, отличающееся тем, что поверхность нажимных штырей, взаимодействующая с телами качения, имеет профиль беговой дорожки цапфы.

1474251

F1

ФLlg.

Составитель 1О. Палащенк

Редактор В. Бугренкова Техред И. Верее Еоррелтор Y. ()

Заказ 848127 Тираж 514 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета llo изобрстениям и открьн ивам нрн ГЕНТ СССР

1 1 3035, Москва, Ж вЂ” 35. Ра1 инская наб., д. -l 5

Производственно-издательский комбинат «Патент», г. Ужгород. ул. Гагар,ннн 1 1