ОПОРА ШАРОШЕЧНОГО ДОЛОТА
ROCK BIT SUPPORT

Изобретение относится к породоразрушающему инструменту, а именно к опорам буровых шарошечных долот.
Известна опора шарошечного долота, содержащая цапфу, на которой посредством подшипников скольжения и качения, один из которых - замковый, установлена шарошка с рабочими элементами (см. справочник «Буровые долота», Палий П.А. и Корнеев К.Е., М.: Недра, 1971 г., с.175, рис.V1.29).
К недостатку данной опоры долота следует отнести быстрый выход ее из строя из-за отсутствия смазки подшипников, что особо сильно сказывается при бурении на форсированных режимах.
Известна также опора шарошечного долота, содержащая лапу с наклонной цапфой, и шарошку, установленную на цапфе посредством подшипника скольжения в виде втулки и замкового подшипника (см. Каталог буровых долот, ВОЛГАБУРМАШ, 2003, с.13, рис.2).
В данном долоте благодаря использованию плавающего подшипника удалось повысить работоспособность опоры. К отрицательным сторонам данной конструкции опоры бурового долота следует отнести недостаточную несущую способность подшипника скольжения при значительных эксцентричных нагрузках.
Наиболее близкой к предложенному по технической сущности и достигаемому результату является опора шарошечного долота, содержащая наклонную цапфу, выполненную с осевым и радиальными каналами для подачи смазки, и шарошку, установленную на цапфе посредством подшипника скольжения в виде плавающей втулки и замкового подшипника (см. патент РФ №2351740, кл. Е21В 10/22, 2009 г.).
К недостаткам данной опоры долота следует отнести опережающий выход подшипника скольжения по сравнению с подшипником качения из-за неодинаковых условий их работы при наличии значительных эксцентричных нагрузок.
В соответствии с изложенным техническим результатом изобретения является улучшение эффективности работы опоры и долота в целом путем улучшения условий работы подшипника скольжения.
Указанный технический результат достигается тем, что в опоре шарошечного долота, содержащей наклонную цапфу, выполненную с осевым и радиальными каналами для подачи смазки, и шарошку, установленную на цапфе посредством подшипников скольжения в виде плавающей втулки и замкового подшипника, согласно изобретению цапфа под подшипник скольжения выполнена у основания с коническим буртом, а на противоположном конце цапфы закреплена втулка с коническим торцом, причем вершины конических поверхностей обращены одна к другой и расположены на оси цапфы, при этом конические поверхности выполнены с одинаковым углом конусности, а плавающая втулка выполнена на концах с ответными коническими участками, длина которых составляет (0.1-0.2) от длины втулки.
Такое выполнение опоры долота позволяет даже при значительных эксцентричных нагрузках на шарошку обеспечить значительный контакт подшипника скольжения с цапфой и тем самым повысить его стойкость и опоры в целом.
Изобретение поясняется чертежом, на котором изображен общий вид опоры долота в разрезе.
Опора бурового шарошечного долота включает наклонную цапфу 2, выполненную за одно целое с лапой 1 и закрепленную на цапфе 2 посредством замкового подшипника 3 и подшипника скольжения в виде плавающей втулки 5, шарошку 4. Лапа 1 и цапфа 2 выполнены с каналами 11 и 12 для подачи смазки из маслонаполненной емкости (не показана). Цапфа 2 под подшипник скольжения выполнена у основания с коническим буртом 13, а на противоположном конце цапфы закреплена втулка 6 с коническим торцом, причем вершины обеих конических поверхностей обращены одна к другой, имеют одинаковый угол конусности и расположены на оси цапфы 2. При этом плавающая втулка 5 выполнена на концах с ответными коническими участками 9 и 10, длина которых составляет (0.1-0.2) от длины втулки 5, причем противоположные образующие 7-8 и 9-10 указанных конических поверхностей расположены параллельно одна к другой.
Принцип работы опоры бурового долота заключается в следующем. В процессе бурения осевая нагрузка воспринимается опорными элементами шарошечного долота, а именно замковым подшипником 3 и подшипником скольжения 5. При этом вследствие консольности цапфы 2 наблюдается эксцентричное нагружение подшипников. В первую очередь это относится к подшипнику скольжения, который начинает контактировать с цапфой 2 по значительно меньшей поверхности. С целью уменьшения этого вредного явления плавающая втулка 5 выполняется с удлиненными коническими участками, контактирующими с ответными коническими участками конического бурта 13 и втулки 5. Благодаря выполнению противолежащих конических поверхностей 7-8 и 9-10 параллельными обеспечивается постоянный контакт плавающей втулки 5 с цапфой 2, коническим буртом 13 и втулкой 6. Это значительно снижает удельные нагрузки на подшипник скольжения и тем самым повышает срок его службы, а следовательно, и опоры в целом.