Многорядная осевая опора вертикального вала забойного двигателя

 

Изобретение относится к осевым опорам для забойных гидравлических двигателей, используемых при бурении скважин. Изобретение направлено на упрощение конструкции при сохранении функциональных свойств. Опора включает корпус, вертикальный ступенчатый вал, на ступенях которого установлены кольца с размещенными между ними упорными подшипниками качения, в корпусе концентрически размещены цилиндрические втулки, которые одними концами упираются в кольца, а другими - в эластичный элемент, размещенный в подпятнике, установленном в корпусе. 1 ил.

Изобретение относится к области горной промышленности, в частности к техническим средствам, которые используются для бурения скважин с использованием гидравлического забойного двигателя.

Известна многорядная осевая опора для вертикального вала, включающая гребенчатый подпятник, смонтированный в нем вал с имеющими верхнюю и нижнюю обоймы подшипниками, разделенными пятами, состоящими из разделительных и опорных втулок и эластичных элементов [1].

Недостатком этой опоры является небольшой срок службы за счет неравномерности распределения нагрузки по подшипникам вследствие нестабильности свойств резины ее эластичных элементов, а также вследствие различного качества крепления резины к металлическому остову.

Наиболее близкой по техническому решению является многорядная осевая опора для вертикального вала. Известная осевая опора включает гребенчатый подпятник, смонтированный в нем вал с имеющими верхнюю и нижнюю обоймы подшипниками, разделенными пятами, самоустанавливающиеся втулки, кольцевые поршни и эластичные элементы [2].

Недостатком этой опоры является сложность изготовления и громоздкость конструкции. Наличие гребенчатой пяты и самоустанавливающихся втулок уменьшает площадь обоймы подшипника, тем самым уменьшает его грузоподъемность, и вынуждает при достижении заданной грузоподъемности наращивать количество рядов. Это приводит к увеличению длины опоры. Кроме того, гребенчатая пята сама по себе увеличивает длину опоры.

Задачей настоящего изобретения является упрощение конструкции и сокращение длины опоры при сохранении грузоподъемности.

Поставленная задача достигается тем, что многорядная осевая опора вертикального вала забойного двигателя, включающая подпятник, упорные подшипники качения, втулки, эластичный элемент, согласно изобретению при выполнении вертикального вала ступенчатым опора снабжена корпусом и установленными на ступенях вала кольцами с размещенными между ними упорными подшипниками качения, при этом в корпусе опоры концентрически размещены выполненные цилиндрическими втулки, упертые одними концами в кольца, а другими - в эластичный элемент, размещенный в установленном в корпусе подпятнике.

Сущность заявляемого устройства заключается в том, что все ряды упорных подшипников качения через цилиндрические втулки опираются на один подпятник. Общая осевая нагрузка распределяется между упорными подшипниками качения пропорционально площади контакта торцов цилиндрических втулок с эластичным элементом подпятника.

Упорные подшипники качения имеют разный диаметральный размер и поэтому разную грузоподъемность. Площади контакта торцов цилиндрических втулок определяются соотношениями: и т.д., где f₁, f₂ - площади контакта торцов втулок; F - площадь эластичного элемента; G₁; G₂ - паспортная грузоподъемность отдельного подшипника; ΣG - суммарная паспортная грузоподъемность всех подшипников.

Эластичный элемент заключен в замкнутый объем, вследствие чего работает по принципу жидкости на всестороннее сжатие и обеспечивает тем самым распределение осевой нагрузки по упорным подшипникам качения пропорционально площади контакта цилиндрических втулок, имеющих разную длину.

Материалом эластичного элемента может быть резина, полиуретан, пластмассы, а также при высоких нагрузках - мягкие металлы, такие как свинец, олово и др.

На чертеже представлена многорядная осевая опора вертикального вала.

Опора включает корпус 1, ступенчатый вал 2, кольца 3, установленные на ступенях вала 2. Между кольцами 3 расположены упорные подшипники качения 4. В корпусе 1 концентрически размещены цилиндрические втулки 5, которые одними концами контактируют с эластичным элементом 6, а другими - уперты в кольца 3. Эластичный элемент 6 расположен в подпятнике 7, установленном в корпусе 1.

Распределение нагрузки по рядам происходит следующим образом.

При нагружении ступенчатого вала 2 опоры усилие передается вначале на один какой-либо упорный подшипник качения 4, например на нижний. При этом соответствующая втулка 5 будет внедряться в эластичный элемент 6. Так как эластичный элемент 6 замкнут в ограниченном пространстве, он будет деформироваться и войдет в контакт со всеми остальными втулками. При этом давление в эластичном элементе 6 установится пропорционально общей осевой нагрузке на опору и распределится между рядами упорных подшипников качения 4 пропорционально площадям контакта торцов втулок 5.

Предлагаемая конструкция многорядной осевой опоры более компактна, проста в изготовлении и более надежна в эксплуатации.

Источники информации 1. Гусман М.Т. и др. Расчет, конструирование и эксплуатация турбобуров. - М., 1976, с.264-268.

2. А.с. СССР 964290, М.кл. F 16 С 43/04; Е 21 В 4/02, 1982 - прототип.

Формула изобретения

Многорядная осевая опора вертикального вала забойного двигателя, включающая подпятник, упорные подшипники качения, втулки, эластичный элемент, отличающаяся тем, что при выполнении вертикального вала ступенчатым опора снабжена корпусом и установленными на ступенях вала кольцами с размещенными между ними упорными подшипниками качения, при этом в корпусе опоры концентрически размещены выполненные цилиндрическими втулки, упертые одними концами в кольца, а другими - в эластичный элемент, размещенный в установленном в корпусе подпятнике.

РИСУНКИ

Рисунок 1