Опора шарошечного долота

 

Союз Советских

Социалистических

Республик

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (61) Дополнительное к авт. свид-ву— (22) Заявлено 05.11.79 (21) 2862905122-03 с присоединением заявки №вЂ” (23) Приоритет— (51) М. Кл.з

Е 21 В 10/22

Гееударстееинмй комитет

СССР (53) УДК 622.24. .051.55 (088.8) Опубликовано 15.02.82. Бюллетень №6

Дата опубликования описания 15.02.82 яе делам изобретений и открытий (72) Авторы изобретения

В. В. Алисин, А. P Логинов, М. Г. Абрамсон и В. И. По (1 (Государственный научно-исследовательский инстит)ут машиноведения им. акад. А. А. Благонравова ов (71) Заявитель (54) ОПОРА ШАРОШЕЧНОГО ДОЛОТА

Изобретение относится к породоразрушающему инструменту, а именно к опорам шарошечных долот.

Известны опоры шарошечных долот, содержащие подшипники качения, собранные по различным схемам: ролик-шарикролик, шарик-шарик-шарик, ролик-шарикшарик и т. д. (1).

Недостаток данных опор заключается в том, что подшипники собираются без сепараторов, что снижает надежность их работы.

Известна также опора шарошечного долота, включающая ролики и сепарирующие вкладыши скольжения, воспринимающие радиальные нагрузки на опору (2).

Недостатком известной опоры является то, что ролики в ней выполнены сплошными, в результате чего сцепление их с цапфой и шарошкой невелико, а следовательно, невелика и тяговая способность роликов, т. е. их способность в момент действия на опору высоких нагрузок перемещать зажатые между цапфой и шарошкой сепарирующие вкладыши-упоры. Как показывает практика стендовых испытаний долот с известной опорой шарошки, наблюдается проскальзывание роликов с последующей их полной

2 остановкой при вращающейся шарошке.

Это приводит к повышению износа элементов опоры, к скачкам при трении, вызывает дополнительный нагрев опоры, способствует неравномерному износу (огранке) роликов и т. п., что в конечном счете снижает эффективность действия вкладышей-упоров.

Цель изобретения — увеличение долговечности опоры за счет исключения заклинивания вкладышей скольжения.

Поставленная цель достигается тем, что ролики выполнены с осевым отверстием, диаметр которого выбирается из соотношения ф = 0,2 — 0,35, где D — наружный диаметр ролика в мм; d — диаметр осевого отверстия в мм.

На фиг. 1 схематически изображена предлагаемая опора шарошки; на фиг. 2 вариант исполнения отверстия в ролике этой опоры.

Шарошка 1 установлена на цапфе 2 с помощью роликов 3, в каждом из которых

2О выполнено отверстие 4, причем отношение диаметра отверстия в ролике к наружному его диаметру лежит в диапазоне 0,2 — 0,35.

Между роликами установлены сепариру ощие вкладыши-упоры 5 (вкладыши сколь905416

Формула изобретения УГ Z. фиг. А

ВНИИПИ Заказ 312/44 Тираж 623 Подписное

Филиал ППП «Патент», г. Ужгород, ул. Проектная, 4

3 жения) . Толщина Н вкладышей-упоров в радиальном направлении меньше наружного диаметра роликов на величину, обеспечивающую одновременное контактное взаимодействие вкладышей-упоров с шарошкой и цапфой при критических нагрузках на ролики для предотвращения их разрушения при дальнейшем возрастании нагрузки на опору в целом.

При работе долота на забое с нагрузками меньшими тех, которые являются критическими в отношении прочности пустотелых роликов, предлагаемая опора шарошки работает как известная, т. е. радиальная нагрузка полностью передается от шарошки к цапфе через ролики, а вкладыши-упоры разделяют ролики, выполняя роль лишь сепарирующих вставок. При возрастании ts нагрузки на опору наступает момент, когда ролики деформируются настолько, что в рабочей зоне опоры полностью убирается радиальный зазор в системе щарошка-вкладыш-цапфа. С этого момента дальнейшее при ра щение нагрузки из-за существенной разницы в жесткости между вкладышамиупорами и пустотелыми роликами практически передается вкладышами-упорами, а пустотелые ролики продолжают надежно перемещать эти вкладыши. Л

Как показали исследования, проведенные на специальном стенде, это объясняется тем, что увеличение податливости пустотелых роликов с отношением = 0,2 — 0,35

D в десятки раз превосходит уменьшение в з0 сравнении со сплошными роликами их прочности на раздавливание. Поскольку увеличение податливости сопровождается увеличением зоны контакта ролика с цапфой и шарошкой, помимо уменьшения контактных напряжений, резко увеличивается сцепление роликов с цапфой и шарошкой. Учитывая, что прочность полых роликов, т. е. нагрузка при которой вкладыши-упоры вступают в контактное взаимодействие одновременно с шарошкой и цапфой, лишь незначительно 4н уступает прочности, а следовательно, и критической нагрузке, сплошных роликов, то тяговое усилие, развиваемое при этом пустотелыми роликами выше, чем сплошная. Поэтому в предлагаемой опоре при тех же значениях нагрузки, что и в известной, ролики перемещают вкладыши-упоры уже без значительного проскальзывания и остановок, как это имеет место в известной опоре. Для сохранения высокой тяговой способности роликов при их поднашивании, отверстия в роликах должны обеспечивать повышенную их податливость в концевых сечениях, что может быть обеспечено, например, выполнением в отверстиях конических расширений к торцам роликов (фиг. 2). При установке в опорах шарошек роликов с отверстиями, имеющими конические расширения, снизился их износ и число случаев раскола из-за проявления краевых эффектов.

Стендовые и промышленные испытания долот с новой конструкцией опоры шарошки выявили, что она эффективнее известной по проходке на 15 — 22%.

1. Опора шарошечного долота, включающая ролики и сепарирующие вкладыши скольжения, воспринимающие радиальные нагрузки на опору, отличающаяся тем, что, с целью увеличения долговечности опоры за счет исключения заклинивания вкладышей скольжения, ролики выполнены с осевым отверстием, диаметр которого выбирается, исходя из соотношения = 0,2 — 0,35, где d — диаметр осевого отверстия в мм;

D — наружный диаметр ролика в мм.

2. Опора по п. 1, отличающаяся тем, что осевое отверстие имеет конические расширения к торцам роликов.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Палий П. А. и др. Буровые долота.

М., «Недра», 1971, с. 152.

2. Патент США № 3966274, кл. 308-8.2, опублик. 1976.