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., с.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 первому варианту является опора шарошечного долота, содержащая ступенчатую цапфу и установленную на ней посредством подшипника скольжения и замкового подшипника шарошку (см. Каталог буровых долот, ВОЛГАБУРМАШ, 2003, с.13, рис.2).
К отрицательным сторонам данной конструкции опоры бурового долота следует отнести ограниченную область применения, т.к. она не может использоваться в долотах малого диаметра, а также недостаточную ее работоспособность из-за значительных удельных нагрузок. Это связано с тем, что при наличии эксцентричных нагрузок, что характерно для консольных соединений, резко уменьшается контактная поверхность втулки с цапфой. А это ведет к усиленному износу рабочей (нижней) части цапфы.
В соответствии с изложенным техническим результатом изобретения является улучшение надежности работы опоры путем повышение эксплуатационной стойкости работы подшипника скольжения, особенно в долотах со штыревым вооружением, эффективность работы которых требует значительных осевых нагрузок.
Указанный технический результат достигается тем, что в опоре шарошечного долота, содержащей ступенчатую цапфу и установленную на ней посредством подшипников скольжения и замкового подшипника шарошку, согласно изобретению, нижняя часть цапфы под подшипник скольжения выполнена с продольными пазами, а цапфа большего диаметра - с каналами, соединенными с пазами и служащими для размещения роликов, которые установлены в совмещенных пазах и каналах с возможностью проворота и заподлицо с наружной поверхностью цапфы меньшего диаметра.
Достижению указанного технического результата способствует также и то, что:
- количество продольных пазов под ролики составляет не менее трех;
- контактирующие поверхности роликов с шарошкой и цапфой покрыты материалом, обеспечивающим коэффициент трения между шарошкой и роликами больше, чем коэффициент трения между роликами и цапфой.
Изобретение поясняется чертежами, 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 4 шарошку 5. Нижняя часть цапфы 1 меньшего диаметра выполнена с продольными пазами 6, а цапфа большего диаметра - с каналами 7. Последние соединены с пазами 6 и служат для размещения тел качения в виде роликов 8, установленных в совмещенных пазах 6 и каналах 7 с возможностью проворота и заподлицо с наружной поверхностью цапфы 1 меньшего диаметра. Количество продольных пазов 6 под ролики 8 составляет не менее трех, а контактирующие поверхности роликов 8 с шарошкой 5 и цапфой 1 покрыты материалом, обеспечивающим коэффициент трения между шарошкой 5 и роликами 8 больше, чем коэффициент трения между роликами 8 и цапфой 1.
Принцип работы опоры бурового долота заключается в следующем. В процессе бурения осевая нагрузка на долото воспринимается подшипниками 3 и 4. При этом вследствие консольности цапфы 1 наблюдается эксцентричное нагружение указанных подшипников. В первую очередь это относится к подшипнику скольжения 4, который начинает контактировать с опорной поверхностью шарошки 5 по значительно меньшей поверхности. Это приводит к росту удельных нагрузок и усиленному износу подшипника скольжения 4. С целью уменьшения этого вредного явления нагруженная часть подшипника скольжения 4 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 каналах 7 цапфы большего диаметра, а для обеспечения проворота роликов 8 предусмотрено использование материала для шарошки 5 и цапфы 1, коэффициент трения которых между парой шарошка-ролик был бы больше, чем между парой цапфа-ролик. Этим гарантируется постоянное вращение роликов 8 вокруг своей продольной оси и тем самым обеспечивается максимальное использование их рабочей поверхности.
В целом этим достигается увеличение контактной поверхности подшипника скольжения с шарошкой и как следствие этого увеличение эксплуатационного срока службы опоры долота.