ОПОРА ШАРОШЕЧНОГО ДОЛОТА
CONE 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., Москва, Недра, 1971 г., c.165, рис.V1.11).
К недостаткам данной опоры долота следует отнести быстрый выход подшипника скольжения, что особо сильно сказывается при бурении на форсированных режимах.
Наиболее близкой к предложенной по технической сущности и достигаемому результату является опора шарошечного долота, содержащая ступенчатую цапфу и шарошку, установленную на цапфе посредством замкового подшипника и подшипника скольжения в виде втулки с телами качения (см. патент РФ №2365733, кл. Е21В 10/22, 2008 г.).
К недостаткам данной опоры долота следует отнести сложность конструкции, что ведет к росту стоимости самих долот и буровых работ в целом, и сравнительно быстрый выход ее из строя из-за возникновения эксцентричных нагрузок на подшипник скольжения.
В соответствии с изложенным техническим результатом изобретения является упрощение конструкции и повышение срока ее службы.
Указанный технический результат достигается тем, что в опоре шарошечного долота, содержащей ступенчатую цапфу и шарошку, установленную на цапфе посредством замкового подшипника и подшипника скольжения в виде втулки с телами качения, согласно изобретению цапфа большего диаметра выполнена с кольцевой расточкой под хвостовик втулки, которая установлена с возможностью осевого перемещения, зафиксирована на цапфе от проворота и выполнена со стороны опорной части с продольными пазами под тела качения, установленные в пазах втулки с возможностью проворота и заподлицо с ее наружной поверхностью.
Достижению указанного технического результата способствует также и то, что
- опора снабжена шариковой обоймой, размещенной между торцом втулки и дном кольцевой расточки под нее в цапфе большего диаметра;
- тела качения выполнены в виде роликов, длина которых больше расстояния между торцом цапфы и дном шарошки;
- количество продольных пазов под ролики составляет не менее трех.
Изобретение поясняется чертежми, 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 ступенчатую цапфу 1, выполненную за одно целое с лапой 2, и закрепленную на цапфе 1 посредством замкового подшипника 3 и подшипника скольжения шарошку 5. Подшипник скольжения выполнен в виде съемной втулки 9 с продольными пазами 6 на наружной поверхности под ролики 8, количеств которых должно быть не менее трех. Ролики 8 устанавливаются в пазах 6 втулки 9 с возможностью вращения и заподлицо с ее наружной поверхностью. При этом длина роликов 8 больше расстояния между торцом 4 цапфы 1 и дном 7 шарошки 5. Хвостовик втулки 9 размещается в кольцевой расточке 10, выполненной в цапфе 1 большего диаметра. Втулка 9 фиксируется на цапфе 1 от проворота любым известным способом, например посредством шлицевого соединения (не показано), но с возможностью осевого перемещения. При этом ролики 8 должны располагаться в нагруженной зоне цапфы. Между торцом втулки 9 и дном кольцевой расточки 10 размещается шариковая обойма 11
Принцип работы опоры бурового долота заключается в следующем. В процессе бурения осевая нагрузка воспринимается подшипниками 3 и 9. При этом вследствие консольности цапфы 1 наблюдается эксцентричное нагружение указанных подшипников. В первую очередь это относится к подшипнику скольжения, который начинает контактировать с опорной поверхностью шарошки 5 по значительно меньшей поверхности. Это приводит к росту удельных нагрузок и усиленному износу втулки 9 с нагруженной стороны. С целью уменьшения этого вредного явления нагруженная часть втулки 9 выполняется с несколькими (не менее трех) продольными пазами 6, в которых размещают с возможностью проворота ролики 8, которые могут быть изготовлены из любого наиболее подходящего для конкретных условий бурения материала. Для исключения перекоса роликов 8 их концевые участки размещают в кольцевой расточке 10 цапфы большего диаметра. 9. Благодаря такой схеме размещения роликов 8 обеспечивается передача изгибающих нагрузок от роликов 8 на цапфу 1 большего диаметра при одновременном сохранении контакта с цапфой меньшего диаметра. Наличие шариковой обоймы 11 позволяет более равномерно распределять осевую составляющую нагрузки и снизить трение между втулкой 9 и цапфой 1. Это в свою очередь снижает нагрев опоры и тем самым увеличивает срок ее службы.
В целом этим достигается снижение удельного давления на цапфу и, как следствие этого, увеличение эксплуатационного срока службы опоры долота.
Благодаря же более простой конструкции обеспечивается снижение стоимости опоры и долота в целом, а следовательно, и снижение стоимости буровых работ.