RU2302505C1

RU2302505C1 - Cone drill bearing

Info

Publication number: RU2302505C1
Application number: RU2006107118/03A
Authority: RU
Inventors: Михаил Алексеевич Комаров (RU); Михаил Алексеевич Комаров; Николай Митрофанович Панин (RU); Николай Митрофанович Панин; Виталий Игоревич Кремлев (RU); Виталий Игоревич Кремлев; Николай Михайлович Цехмистренко (RU); Николай Михайлович Цехмистренко
Original assignee: Николай Митрофанович Панин
Priority date: 2006-03-10
Filing date: 2006-03-10
Publication date: 2007-07-10

Abstract

FIELD: rock-cutting tools, particularly cone drill bearings.

SUBSTANCE: cone drill bearing comprises hollow pin, cutter fastened to the pin through ball bearing means with separator defined by radial pin orifices. Cylindrical lock member is installed in pin interior so that the lock member may cooperate with balls of bearing means. The cone drill bearing also has additional ball-shaped rolling bodies arranged between balls of lock bearing member and between outer pin surface and inner surface of ball race of the cutter.

EFFECT: increased cone drill bearing resistance due to increased contact surface between rolling bodies and support surfaces of pin and cutter and proportional decrease of specific load to be applied to bearing members.

2 cl, 2 dwg

Description

Изобретение относится к породоразрушающему инструменту, а именно к опорам буровым шарошечных долот.The invention relates to a rock cutting tool, and in particular to bearings of rolling cutter bits.

Известна опора шарошечного долота, содержащая цапфу, на которой посредством подшипников скольжения и качения, один из которых замковый, установлена шарошка с рабочими элементами, при этом тела качения второго подшипника размещены в отверстиях плавающей втулки (см. авт. св. СССР №941534, кл. Е21В 10/22, 1982 г.).A support of a cone bit containing a pin is known on which a roller cone with working elements is mounted by means of sliding and rolling bearings, one of which is locking, with the rolling bodies of the second bearing located in the holes of the floating sleeve (see ed. St. USSR No. 941534, class E21B 10/22, 1982).

К недостаткам данной опоры следует отнести быстрый выход ее из строя, связанный со значительной осевой нагрузкой на замковый подшипник. Особо это сильно сказывается при использовании долот для разбуривания твердых и крепких пород, эффективность работы которых определяется величиной осевой нагрузки.The disadvantages of this support include its rapid failure, associated with a significant axial load on the lock bearing. This is especially true when using bits for drilling hard and hard rocks, the efficiency of which is determined by the value of the axial load.

Наиболее близкой к предложенному по технической сущности и достигаемому результату является опора шарошечного долота, содержащая полую цапфу, шарошку, закрепленную на цапфе шариковым подшипником с сепаратором в виде сообщенных с полостью и расположенных по периметру цапфы радиальных отверстий и перегородок между отверстиями, и установленный в полости цапфы с возможностью взаимодействия с шариками подшипника цилиндрический запорный элемент, авт. св. СССР №1677232, кл. Е21В 10/22, 1991 г.).The closest to the proposed technical essence and the achieved result is the support of the cone bit, containing a hollow pin, a cone mounted on the pin with a ball bearing with a cage in the form of radial holes and partitions between the holes connected with the cavity and located around the perimeter of the pin, and installed in the pin cavity with the possibility of interaction with the balls of the bearing cylindrical locking element, ed. St. USSR No. 1677232, class ЕВВ 10/22, 1991).

Данная опора имеет при одинаковом диаметре замкового шарикового подшипника более прочную цапфу благодаря увеличению ее поперечного сечения. Этому способствует и установка шариков опоры без промежуточного элемента, что увеличивает поверхность контакта шариков с шарошкой.This bearing has, with the same diameter of the ball bearing, a stronger trunnion due to an increase in its cross section. This is facilitated by the installation of balls of support without an intermediate element, which increases the contact surface of the balls with the cone.

Недостатком опоры является значительные удельные нагрузки, действующие на элементы качения опоры, и как следствие этого быстрый износ беговой дорожки и элементов. Все это снижает работоспособность опоры, а следовательно, и долота в целом.The disadvantage of the support is the significant specific loads acting on the rolling elements of the support, and as a result of this, rapid wear of the treadmill and the elements. All this reduces the efficiency of the support, and therefore the bit as a whole.

В соответствии с изложенным технической задачей изобретения является повышение стойкости опоры путем снижения износа шариковой беговой дорожки.In accordance with the stated technical object of the invention is to increase the stability of the support by reducing wear on the ball treadmill.

Поставленная техническая задача решается тем, что опора шарошечного долота, содержащая полую цапфу, шарошку, закрепленную на цапфе шариковым подшипником с сепаратором, образованным радиальными отверстиями на цапфе, и установленный в полости цапфы с возможностью взаимодействия с шариками подшипника цилиндрический запорный элемент, согласно изобретению снабжена дополнительными элементами качения, расположенными между шарами замкового подшипника и между наружной поверхностью цапфы и внутренней поверхностью шариковой беговой дорожкой шарошки, при этом дополнительные элементы качения и шарики замкового подшипника расположены в одной плоскости, проходящей перпендикулярно оси цапфы.The stated technical problem is solved in that the support of the cone bit containing a hollow pin, a cone fixed to the pin with a ball bearing with a cage formed by radial holes on the pin, and installed in the cavity of the pin with the possibility of interaction with the balls of the cylinder, the cylindrical locking element according to the invention is equipped with additional rolling elements located between the balls of the lock bearing and between the outer surface of the journal and the inner surface of the ball treadmill th cone, with additional rolling elements and balls of the lock bearing located in the same plane, perpendicular to the axis of the journal.

Решению поставленной технической задачи способствует также и то, что:The solution of the technical task also contributes to the fact that:

- дополнительные элементы качения выполнены в виде шариков и расположены в одной плоскости с шариками замкового подшипника, проходящей перпендикулярно оси цапфы.- additional rolling elements are made in the form of balls and are located in the same plane with the balls of the locking bearing, perpendicular to the axis of the journal.

Такое выполнение опоры позволяет уменьшить контактные напряжения между телами качения и стенками беговых дорожек благодаря увеличению контактной поверхности между ними и тем самым повысить ее стойкость.This embodiment of the support allows to reduce contact stress between the rolling bodies and the walls of the treadmills due to the increase in the contact surface between them and thereby increase its resistance.

Изобретение поясняется чертежом, на котором фиг.1 изображает общий вид опоры долота в разрезе; фиг.2 - разрез А-А на фиг.1.The invention is illustrated in the drawing, in which figure 1 depicts a General view of the support of the bit in section; figure 2 - section aa in figure 1.

Опора бурового шарошечного долота включает цапфу 1 с полостью 2 и закрепленную на цапфе 1 шарошку 3. Между цапфой 1 и шарошкой 3 расположен шариковый подшипник 4 с сепаратором, выполненным в цапфе 1 в виде сообщенных с полостью 2 и расположенных по периметру цапфы радиальных отверстий 5 и перегородок 6 между ними. В полости 2 цапфы 1 расположен запорный элемент 7 в виде цилиндра с возможностью взаимодействия с шариками подшипника 4 своей наружной поверхностью. Запорный элемент 7 крепится в полости 2 любым известным способом, например сваркой, посадкой натягом и т.д. Предложенная опора снабжена дополнительными элементами качения, которые выполнены в виде шариков 8. Дополнительные элементы качения 8 устанавливаются между шарами замкового подшипника 4 и между наружной поверхностью цапфы 1 и внутренней поверхностью шариковой беговой дорожки 9 шарошки 3. При этом дополнительные элементы качения в виде шариков 8 устанавливаются в одной плоскости с шариками замкового подшипника 4, проходящей перпендикулярно оси цапфы 1.The support of the cone bit includes a pin 1 with a cavity 2 and a cone 3 fixed on the pin 1. A ball bearing 4 is located between the pin 1 and the cone 3 with a cage made in pin 1 in the form of radial holes 5 and located along the perimeter of the pin and 5 partitions 6 between them. In the cavity 2 of the pin 1 is a locking element 7 in the form of a cylinder with the possibility of interaction with the balls of the bearing 4 with its outer surface. The locking element 7 is mounted in the cavity 2 by any known method, for example by welding, interference fit, etc. The proposed support is equipped with additional rolling elements, which are made in the form of balls 8. Additional rolling elements 8 are installed between the balls of the lock bearing 4 and between the outer surface of the axle 1 and the inner surface of the ball treadmill 9 of the roller cone 3. In this case, additional rolling elements in the form of balls 8 are installed in the same plane with the balls of the lock bearing 4, passing perpendicular to the axis of the journal 1.

Монтаж опоры осуществляется при открытой полости 2 цапфы 1 путем совмещения радиальных отверстий 5 в цапфе 1 с беговой дорожкой 11 шарошки 3. После этого через радиальные отверстия 5 закатываются шары подшипника 4 и дополнительные элементы качения, выполненные в виде шариков 8 или игольчатых роликов 9, причем установка шаров подшипника 4 и дополнительных элементов качения осуществляется поочередно. После установки последнего элемента качения радиальные отверстия 5 запираются запорным элементом 7, а затем в цапфе 1 фиксируется сам запорный элемент 7 любым известным способом, например сваркой, резьбовым соединением, специальной посадкой.The mounting of the support is carried out with the open cavity 2 of the pin 1 by combining the radial holes 5 in the pin 1 with the treadmill 11 of the roller cutter 3. After that, the bearing balls 4 and additional rolling elements made in the form of balls 8 or needle rollers 9 are rolled through the radial holes 5 installation of the balls of the bearing 4 and additional rolling elements is carried out alternately. After installing the last rolling element, the radial holes 5 are locked by the locking element 7, and then the locking element 7 is fixed in the axle 1 by any known method, for example by welding, threaded connection, special fit.

Опора долота работает следующим образом. В процессе работы шарошечного долота на забое скважины шарики подшипника 4 и дополнительные элементы качения 8, располагаясь соответственно в отверстиях 5 цапфы 1 и между шарами подшипника 4, будут вращаться вокруг своей оси, способствуя вращению шарошки 3 и удержанию ее от осевого перемещения относительно цапфы 1. Благодаря установке между шарами шарикоподшипника 4 дополнительных элементов качения 8 значительно увеличивается контактная поверхность между телами качения и стенками беговой дорожки 9, что ведет к снижению удельного давления и уменьшению износа всех элементов опоры.The support bit works as follows. In the process of operation of the cone bit at the bottom of the bore, the bearing balls 4 and additional rolling elements 8, located respectively in the holes 5 of the pin 1 and between the balls of the bearing 4, will rotate around their axis, contributing to the rotation of the cone 3 and keeping it from axial movement relative to the pin 1. Due to the installation of additional rolling elements 8 between the balls of the ball bearing 4, the contact surface between the rolling bodies and the walls of the treadmill 9 is significantly increased, which leads to a decrease in specific pressure reduced wear of all elements of support.

Все это позволяет повысить стойкость опоры и тем самым улучшить технико-экономические показатели буровых работ в первую очередь за счет применения форсированных режимов бурения.All this allows you to increase the stability of the support and thereby improve the technical and economic performance of drilling operations primarily through the use of forced drilling modes.

Claims

1. The support of the cone bit containing a hollow pin, a cone fixed to the pin with a ball bearing with a cage formed by radial holes on the pin, and installed in the pin cavity with the possibility of interaction with the balls of the bearing, a cylindrical locking element, characterized in that it is equipped with additional rolling elements located between the balls of the castle bearing and between the outer surface of the journal and the inner surface of the ball cone of the cone.

2. Support roller cone according to claim 1, characterized in that the additional rolling elements are made in the form of balls and are located in the same plane with the balls of the lock bearing, perpendicular to the axis of the journal.