Подшипник опоры гидравлического забойного двигателя

 

Изобретение относится к области буровой техники, а именно к подшипникам скольжения опор гидравлических забойных двигателей. Подшипник опоры гидравлического забойного двигателя содержит корпус цилиндрической формы с опорными поверхностями. Корпус выполнен разъемным в виде двух наружных обойм, имеющих полости, и снабжен внутренней цельной обоймой, имеющей опорный уступ, а также вкладышами-секторами. В сборе внутренняя и наружная обоймы образуют две кольцевые полости, в которых размещены вкладыши-сектора, предпочтительно по три в каждой полости. Вкладыши-сектора выполнены из антифрикционного чугуна или углеродно-керамических сплавов на основе окиси алюминия, а обоймы - из нержавеющей стали. Опорный уступ внутренней обоймы расположен напротив разъема двух наружных обойм. Технический результат заключается в получении простой и надежной конструкции радиально-упорного подшипника повышенной износостойкости, с возможностью работы при высоких аномальных температурах, с низким коэффициентом трения трущихся поверхностей. 3 з.п. ф-лы, 1 ил.

Изобретение относится к области буровой техники, конкретно к подшипникам скольжения, используемым в гидравлических забойных двигателях (ГЗД) в качестве радиальных и осевых опор.

Известна радиальная опора, выполненная из двух втулок - стальной каленой и стальной обрезиненной, одна из которых зажата в корпусе, а другая на валу. Обрезиненная втулка имеет кольцевой канал с ребрами, через который идет весь поток промывочной жидкости (З. Шумова, И. Собкина. Справочник по турбобурам. M.: Недра, 1968).

Недостатком известной конструкции является то, что обрезиненную втулку трудно разместить в тесном радиальном габарите, кольцевой канал получается узким, возникает перепад давления, под действием которого шлам внедряется в резину и изнашивает стальную втулку.

Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату к предлагаемому техническому решению является подпятник-подшипник скольжения гидравлического забойного двигателя (далее ГЗД), содержащий корпус цилиндрической формы с опорными поверхностями. Корпус имеет проточку под заливку резиной и резиновую обкладку (см. ТУ ГОСТ 4671-76 тип.2 с.2 “Детали резиновые и резинометаллические для опор ГЗД”).

Недостатками устройства прототипа является низкая стойкость при бурении нефтяных скважин при работе на воде или глинистом растворе с добавлением нефти при температуре до 110°С, сложность изготовления, значительные потери в паре трения резина по металлу (0,15-0,17), возможность восприятия только осевых нагрузок.

Задачей создания изобретения является разработка простой и надежной конструкции подшипника опоры гидравлического забойного двигателя, одновременно воспринимающего осевые и радиальные нагрузки, повышенной износостойкости, с возможностью работы при более высоких аномальных (более 110°С) с более низким коэффициентом прения трущихся поверхностей (0,05-0,16).

Поставленная задача решается с помощью признаков указанных в первом пункте формулы изобретения общих с прототипом, таких как подшипник опоры гидравлическою забойною двигателя, содержащий корпус цилиндрической формы с опорными поверхностями, и отличительных существенных признаков таких, как корпус выполнен разъемным в виде двух наружных обойм, имеющих полости и снабжен внутренней, цельной обоймой, имеющей опорный уступ, а также вкладышами-секторами из антифрикционного материала, при этом в сборе внутренняя и наружная обойма образуют две кольцевые полости, в которых размещены вкладыши-сектора.

Вышеперечисленные признаки дают следующий технический результат.

Выполнение корпуса из двух наружных обойм разъемным облегчает его сборку и разборку, а также крепление в корпусе. Наличие полостей в наружной обойме и цельной внутренней обоймы позволяет рационально разместить в конструкции вкладыши-сектора. Выполнение вкладышей из антифрикционного материала снижает трение трущихся поверхностей.

Наличие выточек и уступа в конструкции внутренней обоймы позволяет воспринимать и перераспределять нагрузки между элементами подшипника.

Особенность использования вида материала нашла отражение в пункте 2 формулы изобретения, а именно вкладыши выполнены из антифрикционного чугуна или углеродно-керамических сплавов на основе окиси алюминия, а обоймы из нержавеющей стали.

Конструктивная особенность выполнения внутренней обоймы отражена в пункте 3 формулы изобретения, а именно опорный уступ внутренней обоймы расположен напротив разъема двух наружных обойм.

Предпочтительное количество вкладышей нашло отражение в пункте 4 формулы изобретения, а именно в каждой полости наружных обойм размещено предпочтительно по три вкладыша-сектора.

Изобретение иллюстрируется чертежом.

Подшипник состоит из наружной 1 и внутренней 2 обойм, в которых размешены шесть секторных вкладышей 3 из антифрикционного материала. Внутренняя обойма 2 цельная, имеет две опорные рабочие поверхности 4 для восприятия осевых нагрузок и две поверхности 5 для восприятия радиальных нагрузок. Внутренняя обойма подшипника устанавливается на вал шпинделя (не показан) и крепится усилием сжатия по торцовым поверхностям натягом резьбовых соединений и таким образом вращается вместе с валом шпинделя. Наружная обойма 1, разъемная, состоит из двух частей (двух одинаковых взаимозаменяемых деталей), каждая из которых, имеет одну поверхность 6 воспринимающую радиальную нагрузку. Наружная обойма 1 крепится в корпусе шпинделя (не показан) за счет натяга резьбы сжатием но горновым поверхностям и неподвижна но отношению к корпусу. В сборе внутренняя 2 и наружная 1 обоймы образуют две кольцевые полости, в которых размещены секторные вкладыши 3 по 3 штуки в каждой полости или 6 штук в одном подшипнике. На чертеже: D - диаметр посадки подшипника по корпусу; d - диаметр посадки подшипника на вал шпинделя ГЗД.

Подшипник работает следующим образом. Наружная пружина 1, установленная неподвижно в корпусе шпинделя ГЗД, а внутренняя обойма 2 установлена неподвижно на валу шпинделя ГЗД.

Обоймы наружная 1 и внутренняя 2 в сборе образуют полости, в которых размещены вкладыши-сектора 3.

Нагрузка на долото (не показано) передается через внутреннюю обойму 2 вала шпинделя ГЗД на вкладыши 3 наружной обойме 1, через поверхности трения 4, 6, неподвижно закрепленной в корпусе: радиальные нагрузки от вала передаются корпусу 1 через внутреннюю обойму 2 на вкладыши 3 через поверхности трения 5, 7.

Износостойкость подшипников данной конструкции, в зависимости от материала вкладышей-секторов, по данным расчетов и проведенным испытаниям составляет 300 и более часов. Благодаря своей универсальной конструкции подшипник способен воспринимать как осевые, так и радиальные нагрузки. Предлагаемый вариант конструкции подшипника значительно упрощает конструкцию шпинделя ГЗД в целом, повышает его ремонтопригодность.

Формула изобретения

1. Подшипник опоры гидравлического забойного двигателя, содержащий корпус цилиндрической формы с опорными поверхностями, отличающийся тем, что корпус выполнен разъемным в виде двух наружных обойм, имеющих полости, и снабжен внутренней цельной обоймой, имеющей опорный уступ, а также вкладышами-секторами из антифрикционного материала, при этом в сборе внутренняя и наружная обоймы образуют две кольцевые полости, в которых размещены вкладыши-сектора.

2. Подшипник по п.1, отличающийся тем, что вкладыши выполнены из антифрикционного чугуна или углеродно-керамических сплавов на основе окиси алюминия, а обоймы - из нержавеющей стали.

3. Подшипник по п.1, отличающийся тем, что опорный уступ внутренней обоймы расположен напротив разъема двух наружных обойм.

4. Подшипник по п.1 или 2, отличающийся тем, что в каждой полости наружных обойм размещено предпочтительно по три вкладыша-сектора.

РИСУНКИ

Рисунок 1