Шарошечное долото

 

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 беговых 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 выполнены с натягом по цилиндрической по- 5 верхности или с конической поверхностью , чем и обеспечивается автокомпенсация износа,, 2 з.п0 ф-лы, 3 ил0 (Л

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИН (S>)S Е 21 В 10/22, ((»j» .т Ыйт1- iy) !";;I; "" ° .(». !JIi Q„, ИБД!Г 1, 1 =- .

° ((1(ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К А ВТОРСНОМ,Ф СВИДЕТЕЛЬСТВУ потл„

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТНРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР (21) 4740036/03 (22) 15.05.89 (46) 23.12.91. Бюл. ¹ 47 (71) Московский институт нефти и газа им „ H.È. Губкина (72) В.Ф. Петров, М.А. Сляднев и Н.N. Михин (53) 622.24,051.55(088„8) (56) Авторское свидетельство СССР № 889823, кл. Е 21 В 10/22, 1979.

Авторское свидетельство СССР

¹- 237070, кл. E 21 В 10/08, 1970. (54) ШАРОШЕЧНОЕ ДОЛОТО (57) Изобретение относится к буровой технике, а именно к шарошечньтм долотам. Цель изобретения — повышение стойкости долота за счет компенсации износа замкового подшипника, Шароп1ечное долото содержит полую цапфу 2, установленную на цапфе шарошку, подшипник скольжения, замковый подшипник, размещенный в полой цапфе и скрепленньпт с шлрошкой хвостовика 1 с винтовьтм элементом (гайкой 8), и установИзобретение относится к машиностроению, точнее к буровой технике, и клслется конструкции шарошечного доВ серийных тплрошечтн>тх долотах замковт te поти(тппттики содержлт шлрттки, введенные и llpocTj !II!ñòâî между коль,те и пти пыточклми, и I!10 тттеттными на

:;;ï.(t«. 11 ил и1лро11и е, При злкл 1 1.1влнтттт

",(л11!!тK; 1(11 11Р<»сTP;I (1Г т1(т» и ж. ч (вт»1точ

1{ (: 1 Ч» (1 » K I CI ((11Р(: 1: тllттl, ТОЧ11ОЕ K О—

„„SU„„1700189 А1

2 ленный 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 6. Подшипник скольжения выполнен с гарантированным натягом. Замковый подшипник выполнен с сепаратором, закрепленным на планшайбе 6. Износ поверхт остей беговьтх дорожек 3, 5, планшайбы 6 и тел качения компенсируется перемещением планшайбы 6 под действием упругого элемента 7. Тем самым автоматически

10 предотвращается осевое смещение шарошки относительно цапфы 2. Это улучшает стойкость долота, так как в такой кон- С струкции подшипники скольжения выполнены с натягом по цилиндрической поверхности или с конической поверхностью, чем и обеспечивается автокомпенсация износа. 2 з.п. ф-лы, 3 ил, пь пичество шариков в зависимости от их диаметра так, чтобы суммарный зазор между шариками был бы в пределах допустимого. Это ухудшает точность сборки подвижного сопряжения шарошки с цлпфой, способствует набеганию шариков друг на друга и увеличивает осевое смещение шарошки относительно цапфы., Те» самым ускоряется выход долота иэ строя,Известно шарошечное долото с полой, цлптт,отт, попой (основной) I!10poIUKoA и замковой IIIRpoIIIKoH с хвостовиком, который тизеде73 н полость цапфы, а головка замковой шлрошки соединена с оснон13ой шлрошкой при TIQMQE!EH шлицев или кулачков с возможностью передачи крутящего момента и независимого ттеремещения вдоль оси цапфы, Недогтатками этого долота являются отсутствие тел качения в замковом узле,) оказывающее отрицательное влияние на передачу относительных движений звеньев долота; наличие составного п3арошечного узла, образованного шлицевым соединением, и необходимость удержания основной шарошки путем прижатия ее к лапе„ Это способствует бь)строму износу торцовых поверхностей основной шарошки и появлению зазоров в местах сое;. динений шарошек, через которые возмож-2т3 но попадание абразива к поверхностям трения„ Тем самым ухудшается работоспособность долота.

Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому изобретению 25 является устройство шарошечного долота . имеющего двухъярусную опору, у которой внутренний ярус выполнен н виде плавающей подпружиненной цапфы, вставленной в полость лапы так, что 0 коническая часть цапфы упирается в сопряженную с ней поверхность шарошки, а цилиндрическая через шайбу и шар подпирается пружиной и запирается на лапе резьбовой пробкой. На внешнем ярусе установлен замковый подшипник, представленный шариками, введенными в пространство между выточками ня шарошке и цапфе без сепарации.

Недостаток известного долота состоит в .том, что осевое смещение шарошки относительно полой цапфы выбирается путем выталкивания шароп!ки в направлении удаления от лапы, При этом конус плавающей цапфы прижимается к сопряженной поверхности шлрошки с таким усилием, которое необходимо для того, чтобы шарики замкового подшипника плотно прижались к стенкам беговых дорожек на ттолой цапфе и ня IIIapoI!I" 5О ке. Такое выбирлние осевого перемещения не позволяет плявяю711е13 цяпфе выполнять роль подшипника скольжения, так клк онл будет вращаться Вместе с шлрошкой ит)и боттьп!их усилиях и Отходит!7> Г) т )! .= 3. т1РI! 13;1 JII>7х, 8 110 ñ J1c TIH PI I

Г ll, 7 1» 1))яр !))кл > «!)яс т v<. I 033 JIIIIT)ñòü >

;731ГНО:и !. .: В та!!В! )I;,171J11,73î;! IIQTlp!373JII1—

::,711 + 1" Р,) Р 71! ПIП);1 1 i.31 1! 1337!!)с кони)!е Гк Г) Й ИОI)е 7)х11Г) (т!3 13131!)7)! 1 бутIВ т 131!тенсивным и неравномерным.

Наличие подшипттиков качения 11 двухъярусном испохIнении сопряжетто Г необходимостью выполнять круговые выемки под беговые дорожки на наружной поверхности полой цяпй)ы и на сопряженной с ней поверхностью шарошки.

Это уменьшает прочность долота и не позволяет осуществлять подвижное сопряжение шаро1пки 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 цапфы.

Целью изобретения является TEO33bI!!Ieние стойкости долота за счет компенсяции износа замкового подшипника и уменьшения н не!3 зазоров, я также искл1очения возможности набегания шари- ков друг на друга в замковом подшипнике.

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

На фиг„ 1 и 2 показаны соответственно продольный (по оси цапфы) и поперечный разрезы шяроп7ечного долота с зя)3ковнм узлом, представленным шарикямн, рлзделе73ными выступами планшлйбы; нл д)иг„ 3 — вариант ныполне1 (10 1,<1 п

111<Я T I<;! Itlttllt t t11К Л <.КОЛЬЖЕ TTTTTT С КОI! 11 1С Г

К о<1 11 о 11 < . P X I t < t C т l, T

Шлр< пн tttt

3 (фиг„ 1, 2) для размещения шариков

4 замкового подшипника„ Ответная беговая дорожка сделана в полости цапфы.10

Шарики разделяются выступами 11 планшайбы 6, насаженной на хвостовик и прижимающей шарики к поверхностям беговых дорожек 3 и 5 под действием пружины 7. Пружина 7 поджимается и 15 удерживается от перемещения в осевом направлении гайкой 8, навернутой на хвостовик и жестко скрепленной с ним.

На хвостовике сделан продольный канал

9 для ввода п<ариков в пространство 20 между беговыми дорожками 3 и 5 (фиг.1)

Планшайба выполнена с пальцем 10 (фиг. 2), который вводится в канал 9 при посадке ее на хвостовик. Палец 10 удерживает планшайбу от вращения вок25

pyr оси хвостовика и не препятствует перемещению ее вдоль оси. Подвижное сопряжение шарошки с цапфой выполняется по цилиндрической с натягом поверхности 18 (фиг. 1) или конической поверхности 19 (фиг. 3). Сопрягаемые поверхности образуют подшипники скольжения и поэтому снабжаются антифрикционным вкладышем или покрытием. Опорные поверхности 20 (фиг. 1) также вы- 35 полняются с антифрикционным покрытием.

Сборка долота осуществляется следующим образом. Шарошка с подготовленными подшипниками скольжения насаживается на цлпфу 2 так, чтобы хвосто- 40 вик 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 45 беговыми дорожками 3 и 5. Установкой планшайбы 6 с выступами 11 осуществляется сепарирование и запирание шариков, число которых должно равняться числу выступов„ Затем на хвостовик насажи- 50 вается пружина 7, которая прижимается к планшайбе с помощью гайки 8, навернутой на хвостовик до полного выбора осевого зазора с предварительным поджатием, с целью автоматического выбора >5 зазора по мере изнашивания соприкасающихся поверхностей. После этого гайка

8 стопорится штифтом или другими средствами стопорения резьбовых соедине11 И<1 ° 5Л < t.

В собранном п<ароп<ечном долоте шари— ки разделены выступами планп1а1<бы, которая благодаря пальцу 10 вращается вместе с хвостовиком шарошки во время работы долота. В таком вращении планшайба увлекает за собой шарики, которые катятся по беговой дорожке 5, оставаясь между выступами планшайбы.

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 mapomки относительно цапфы. Это улучш<.ет 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 шарошки. 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 шарашечного долота позволяет осуществлять оптимальные варианты замкового подшипника путем выбора такого количества шариков, при котором достигается равнопрочность всех деталей долота. Такое долото можно разбирать и заменять вы12П0189

77 шедшие пз строя детали„ Число шариков может быть от трех и больше. В зави.-.имости от числа шариков и толщины выступов на планшайбе выбирается ра диус шариков.

Простота сборки и разборки долота позволяет не только заменять вьш едшие из строя детали, но и увеличивать срок службы долота, экономить мате- 1р риал на изготовление новых долот, Применение подшипников скольжения с автокомпенсацией износа при отсутствии осевого смещения и равномерное движение шарошки за счет увеличения ее мо- 15 мента инерции повышает коэффициент полезного действия, долговечность ив целом стойкость долота, ормулаиз обретения

1. Нарошечное долото, содержащее полую цапфу, установленную на цапфе шарошку, подшипник скольжения, замковый подшипник, размещенный в полой

Иапфе хвостовик с винтовым элементом и востановленный на хвостовике с возможностью взаимодействия с винтовым элементом упругий элемент, о т л и— ч а ю щ е е с я тем, что, с целью повышения стойкости полота за счет компенсации изноеа 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.

2„ Долото по и. 1, о т л и ч а ющ е е с я тем, что подшипник скольжения выполнен с гарантированным натягом, 3. Долото по пп. 1, 2, о т л и ч аю щ е е с я тем, что замковый подIIJHIIHHK выполнен с сепаратором, закрепленным на планшайбе.

Составитель Т. Ясенева

Техред Л. Олийнык

Корректор A.0áðó÷àð

Редактор В„ Бугренкова

Заказ 4450 Тираж Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГК11Т СССР

113035, 11осква, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, у». Гагарина, 101