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, pиc.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, одной стороны, сложность конструкции, связанную с несимметричной формой выполнения цапфы, а с другой стороны, - с высокой удельной нагрузкой на подшипник скольжения из-за его эксцентричного нагружения, что снижает срок службы долота и ведет к росту стоимости буровых работ.
В соответствии с изложенным техническим результатом изобретения является упрощение конструкции и повышение работоспособности опоры бурового долота.
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, установленной на цапфе с возможностью проворота и выполненной с продольными пазами под тела качения, установленные в пазах заподлицо с наружной поверхностью втулки.
Достижению указанного технического результата способствует также и то, что
- опора снабжена шариковой обоймой, размещенной между торцом хвостовика втулки и дном кольцевой расточки под него в цапфе большего диаметра;
- тела качения выполнены в виде роликов.
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 шарошку 5, закрепленную на цапфе 1 посредством замкового подшипника 3 и подшипника скольжения 4. Подшипник скольжения 4 выполнен в виде съемной втулки 9 с продольными пазами 6 на наружной поверхности под тела качения, выполненные в виде роликов 8. Хвостовик втулки 9 размещается в кольцевой расточке 7, выполненной в цапфе 1 большего диаметра и выполняющей роль сепаратора для роликов 8. Втулка 9 установлена на цапфе 1 с возможностью проворота. При этом ролики 8 устанавливаются в продольных пазах втулки 9 по всей окружности с возможностью проворота и заподлицо с наружной поверхностью цапфы меньшего диаметра. Между хвостовиком втулки 9 и дном кольцевой расточки 7 размещается шариковая обойма 10.
Принцип работы опоры бурового долота заключается в следующем. В процессе бурения осевая нагрузка 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 подшипник скольжения 4 по всей окружности выполняется с продольными пазами 6, в которых размещают с возможностью проворота ролики 8, которые могут быть изготовлены из любого наиболее подходящего для конкретных условий бурения материала. Установка втулки 9 на цапфе с возможностью проворота значительно повышает работоспособность подшипника скольжения благодаря использованию в работе всех роликов 8, вращающихся вместе с втулкой 9. Этому способствует и проворот самих роликов 8 вокруг своей продольной оси. Для исключения перекоса роликов 8 их концевые участки размещают в кольцевой расточке 7 цапфы большего диаметра, что позволяет передавать изгибающие нагрузки на цапфу большего диаметра при сохранении контакта с цапфой меньшего диаметра. Наличие шариковой обоймы 10 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.
Предложенная опора имеет более простую конструкцию и более технологична в изготовлении и одновременно позволяет снизить удельное давления на цапфу и, как следствие этого, увеличить эксплуатационный срок службы опоры и долота в целом.