ОПОРА ШАРОШЕЧНОГО ДОЛОТА
SUPPORT OF DRILLING CONE BIT

Изобретение относится к породоразрушающему инструменту, а именно к опорам буровых шарошечных долот преимущественно малого диаметра.
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 недостаткам данной опоры долота следует отнести то, что она не может быть использована в долотах малого диаметра (93 мм и менее).
Наиболее близкой к предложенному по технической сущности и достигаемому результату является опора шарошечного долота, содержащая лапу с наклонной цапфой и шарошку, установленную на цапфе посредством подшипников скольжения и размещенного между ними шарикового замкового подшипника (см. Каталог буровых долот, ВОЛГАБУРМАШ, 2003, с.15).
Данная опора нашла широкое применение в долотах малого диаметра. К недостаткам данной конструкции опоры бурового долота следует отнести малый ресурс ее работы. Это связано с неравномерным распределением нагрузки на подшипники скольжения, что часто приводит к перекосу шарошки и заклиниванию шарикового замкового подшипника.
В соответствии с изложенным техническим результатом изобретения является повышение ресурса работы опоры и долота в целом путем исключения заклинивания замкового подшипника за счет обеспечения равномерного нагружения подшипников скольжения.
1
2
1
2
Поставленная техническая задача решается тем, что в опоре шарошечного долота, содержащей лапу с наклонной цапфой и шарошку, установленную на цапфе посредством подшипников скольжения и размещенного между ними шарикового замкового подшипника, согласно изобретению опорные поверхности S иSподшипников скольжения, расположенные по разные стороны от шарикового замкового подшипника, связаны соотношением S/S=0.9-1.1
Изобретение поясняется чертежом, на котором на фиг.1 и 2 изображены два варианта выполнения опоры.
1
2
1
2
1
2
1
2
1
2
Опора бурового шарошечного долота включает лапу 1, цапфу 2 и шарошку 3 с шариковым подшипником качения 4 и подшипниками скольжения 5 и 6, расположенными с разных сторон замкового подшипника 4. Шарошка 3 закреплена на цапфе 2 посредством шарикового замкового подшипника 4. Подшипник скольжения 5, расположенный у торца цапфы 2, выполнен с опорной поверхностью S, аподшипник скольжения 6, расположенный у основания цапфы 2, выполнен с опорной поверхностью S. При этом опорные поверхности подшипников скольжения 5 и 6 связаны между собой соотношениемS/S=0.9-1.1.Такое соотношение достигается изменением длин l и lсоответственно подшипников скольжения 5 и 6 при изменении их диаметра. Так, при использовании ступенчатой формы опоры длина lподшипника скольжения 5, расположенного у торца цапфы 2 и имеющего меньший диаметр, должна быть больше длины lподшипника скольжения 6, расположенного у основания цапфы 2 (см. фиг.1). При выполнении цапфы одного диаметра длины l и lподшипников скольжения 5 и 6 выбираются также равными (см. фиг.2).
1
2
Принцип работы опоры долота заключается в следующем. Под действием осевой нагрузки и крутящего момента, передаваемого с поверхности через колонну бурильных труб, породоразрушающие элементы шарошки 3 внедряются в породу и разрушают ее. Разрушенная порода удаляется с забоя скважины промывочной жидкостью или сжатым воздухом, подаваемыми через промывочную систему долота. В процессе бурения осевая нагрузка, действующая вдоль оси цапфы, воспринимается замковым подшипником 4, а радиальная - в основном через подшипники скольжения 5 и 6 и частично шариковым подшипником 4. При этом благодаря их равной опорной поверхности S и Sзначительно уменьшается вероятность заклинивания замкового подшипника 4, возникающая из-за перекоса шарошки 3.
Благодаря такой схеме расположения замкового подшипника 4 между подшипниками скольжения 5 и 6 для него создаются наиболее благоприятные условия работы при восприятии осевых нагрузок, действующих вдоль оси цапфы 2. Эти нагрузки при перекосе шарошки 3, вызванной неравномерным нагружением подшипников скольжения 5 и 6, вызывают усиленный износ и даже скол шариков замкового подшипника 4. С этой точки зрения обеспечение равномерного распределения нагрузки между подшипниками скольжения 5 и 6 является решающим фактором для повышения работоспособности опоры шарошечного долота.