ОПОРА ШАРОШЕЧНОГО ДОЛОТА
DRILLING BIT BEARING STRUCTURE

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., Москва, Недра, 1971 г., с.175, рис.V1.29).
К недостаткам 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. Тем не менее работоспособность подшипников скольжения и качения неодинакова. Это связано с уменьшением контактной поверхности втулки с цапфой при значительных осевых нагрузках, связанных с консольностью расположения шарошек. Это приводит к уменьшению общей работоспособности опоры из-за усиленного износа нагруженной части подшипника скольжения.
Наиболее близким к предложенному по технической сущности и достигаемому результату является опора шарошечного долота, содержащая ступенчатую цапфу и установленную на ней посредством подшипника скольжения и замкового подшипника шарошку (см. патент РФ №2365733, кл. Е21В 10/22, 2009 г.).
К недостаткам данной опоры долота следует отнести сложность конструкции и опережающий выход подшипника скольжения по сравнению с подшипником качения из-за неодинаковых условий их работы, особенно при наличии значительных эксцентричных нагрузок.
В соответствии с изложенным техническим результатом изобретения является упрощение конструкции и улучшение эффективности работы опоры и долота в целом путем повышения работоспособности подшипника скольжения.
Указанный технический результат достигается тем, что в опоре шарошечного долота, содержащей ступенчатую цапфу и установленную на цапфе посредством подшипников скольжения и замкового подшипника шарошку, согласно изобретению цапфа под подшипник скольжения выполнена соединенными с осевым каналом цапфы продольными пазами под натяжные ролики, установленные между шарошкой и втулкой выше зоны контакта шарошки с цапфой в нагруженном положении, при этом плавающая втулка выполнена из упругого материала.
Достижению указанного технического результата способствует также и то, что контактирующие поверхности втулки с шарошкой и цапфой покрыты материалом, обеспечивающим коэффициент трения между шарошкой и втулкой больше, чем коэффициент трения между втулкой и цапфой.
Изобретение поясняется чертежом, где на фиг 1 изображен общий вид опоры в продольном разрезе; на фиг.2 - сечение А-А на фиг.1
Опора бурового шарошечного долота включает цапфу 2, выполненную за одно целое с лапой 1, и закрепленную на цапфе посредством замкового подшипника 3 и подшипника скольжения шарошку 4. Подшипник скольжения выполнен в виде плавающей втулки 5, изготовленной из упругого материала. Цапфа 2 имеет осевые 6 и радиальные 7 каналы для подачи смазки из маслонаполненной емкости (не показана), а в зоне подшипника скольжения она выполнена с продольными пазами 8 под натяжные ролики 9, установленные между шарошкой 4 и втулкой 5. Пазы 8 располагают ниже диаметральной плоскости цапфы 2 и соединяют с осевым каналом 6 цапфы 2 посредством радиальных каналов 7 для подачи смазки. Контактирующие поверхности втулки 5 с шарошкой 4 и цапфой 2 покрывают материалом, обеспечивающим коэффициент трения между шарошкой 4 и втулкой 5 больше, чем коэффициент трения между втулкой 5 и цапфой 2. Это обеспечивает постоянный проворот втулки 5 относительно цапфы 2, чем гарантируется равномерное использование всей рабочей поверхности втулки 5.
Принцип работы опоры бурового долота заключается в следующем. В процессе бурения осевая нагрузка воспринимается подшипниками 3 и 5. При этом вследствие консольности цапфы 2 наблюдается эксцентричное нагружение указанных подшипников. В первую очередь это относится к подшипнику скольжения, который начинает контактировать с цапфой 2 по значительно меньшей поверхности. Это ведет к усиленному износу подшипника скольжения. С целью уменьшения этого вредного явления плавающая втулка 5 выполняется из упругого материала, благодаря чему она под действием натяжных роликов 9 плотно обхватывает цапфу 2 в нагруженной зоне и тем самым увеличивает площадь контакта подшипника скольжения с цапфой 2. Этим достигается снижение удельного давления на цапфу и, как следствие этого, увеличение срока службы опоры долота.