RU2332551C2 - Method of rock-roller bit assembly - Google Patents
Method of rock-roller bit assembly Download PDFInfo
- Publication number
- RU2332551C2 RU2332551C2 RU2006112738/03A RU2006112738A RU2332551C2 RU 2332551 C2 RU2332551 C2 RU 2332551C2 RU 2006112738/03 A RU2006112738/03 A RU 2006112738/03A RU 2006112738 A RU2006112738 A RU 2006112738A RU 2332551 C2 RU2332551 C2 RU 2332551C2
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- rollers
- max
- small
- roller
- rock
- Prior art date
Links
Images
Landscapes
- Mounting Of Bearings Or Others (AREA)
- Automatic Assembly (AREA)
- Rolls And Other Rotary Bodies (AREA)
- Rolling Contact Bearings (AREA)
Abstract
Description
Настоящее изобретение относится к буровой технике, а именно к буровым долотам, в конструкции которых имеются многорядные роликовые опоры, и применяется в нефтяной промышленности и горном деле.The present invention relates to drilling equipment, namely to drill bits, in the construction of which there are multi-row roller bearings, and is used in the oil industry and mining.
Известен способ сборки подвижных соединений, описанный в справочнике "Трение, изнашивание и смазка": в 2-х кн. / Под ред. И.В.Крагельского, В.В.Алисина. - М.: Машиностроение, 1978. 400 с. (стр.122), в основе которого лежит зависимость ресурса от качества сборки. Ресурс оценивается на стадии сборки по статистическим параметрам кольцевых зазоров подвижных соединений, составляющих случайную величину отклонений действительных размеров, формы и расположения поверхностей сопрягаемых деталейA known method of assembling movable joints, described in the reference book "Friction, wear and lubrication": in 2 books. / Ed. I.V. Kragelsky, V.V. Alisina. - M.: Mechanical Engineering, 1978. 400 p. (p. 122), which is based on the dependence of the resource on build quality. The resource is estimated at the assembly stage by the statistical parameters of the annular gaps of the movable joints, which constitute a random value of deviations of the actual dimensions, shape and location of the surfaces of the mating parts
где Uα - квантиль нормального распределения; - дисперсия функции зазоров на этапе сборки, мкм2; - дисперсия функции скорости изнашивания, (мкм/ч)2; Т - ресурс изделия, ч; Иmax - допустимая величина износа, мкм; Хa - математическое ожидание функции зазоров, мкм; γ - математическое ожидание функции скорости изнашивания, мкм/ч.where U α is the quantile of the normal distribution; - the dispersion of the gap function at the assembly stage, μm 2 ; - variance of the wear rate function, (μm / h) 2 ; T - product resource, h; And max is the allowable amount of wear, microns; X a is the mathematical expectation of the gap function, μm; γ is the mathematical expectation of the wear rate function, μm / h.
Результатом расчета по зависимости (1) является подбор параметров кольцевых зазоров (Фиг.5) в пределах возможных перестановок симметричных деталей в пределах одной селективной группы. Обеспечение минимальных кольцевых зазоров позволяет улучшить эксплуатационное качество опор и, в частности, повысить приспособляемость роликов к циклам внешней нагрузки.The result of the calculation according to dependence (1) is the selection of the parameters of the annular gaps (Figure 5) within the possible permutations of symmetrical parts within the same selective group. Providing minimal annular gaps allows to improve the operational quality of the supports and, in particular, to increase the adaptability of the rollers to external load cycles.
Однако эта зависимость не учитывает влияния на ресурс конструктивных особенностей роликовых опор, кинематику взаимодействия сопрягаемых деталей, а способ групповой взаимозаменяемости при достижении точности замыкающего звена многозвенной размерной цепи не гарантирует получения стабильного результата при эксплуатации долот. По этим причинам ресурс роликовых опор, рассчитанный по действительным диаметральным размерам прошедших селекцию роликов и беговым дорожкам шарошки и цапфы лапы долота [1], дает завышенные расчетные оценки 293 ч, по сравнению с 30 ч, полученными в результате обработки статистики экспериментальных данных стендовых испытаний долот.However, this dependence does not take into account the impact on the resource of the structural features of the roller bearings, the kinematics of the interaction of the mating parts, and the group interchangeability method when achieving the accuracy of the closing link of the multi-link dimensional chain does not guarantee a stable result when operating bits. For these reasons, the resource of roller bearings, calculated according to the actual diametrical dimensions of the rollers and treadmills of the roller cutter and the pin paw axle [1], gives an estimated value of 293 hours, compared with 30 hours obtained from processing statistics of experimental data of bench testing of bits .
Недостатком этого способа является то, что без учета вышеперечисленных факторов, влияющих на статистические параметры процесса взаимодействия сопрягаемых деталей, не представляется возможность использовать зависимость (1) и на ее основе разработать алгоритм выбора оптимальных параметров сборки роликовых опор.The disadvantage of this method is that without taking into account the above factors affecting the statistical parameters of the process of interaction of the mating parts, it is not possible to use the dependence (1) and based on it to develop an algorithm for choosing the optimal parameters for the assembly of roller bearings.
Также известен способ компьютерной селекции, который уменьшает влияние случайного фактора на параметр диаметральных зазоров при сборке многорядных роликовых опор. Данный способ заключается в следующем: лапы и шарошки нумеруют, в опорах лап и шарошек замеряют диаметральные и линейные размеры, заносят их в ЭВМ и с помощью специальной программы подбирают для каждого номера шарошек лапу с одинаковой разностью крайних радиальных и линейных зазоров [2].Also known is a method of computer selection, which reduces the influence of a random factor on the parameter of diametrical clearances when assembling multi-row roller bearings. This method consists in the following: the paws and cones are numbered, the diametric and linear dimensions are measured in the supports of the paws and cones, they are entered in a computer and, using a special program, the paws with the same difference of extreme radial and linear gaps are selected for each cone number [2].
Недостатком этого способа является то, что не учитываются вероятностные характеристики размерного ряда комплектов роликов, которые оказывают существенное влияние на кольцевые зазоры. Следовательно, данный способ не исключает доминирование случайного фактора разброса действительных размеров роликов, принадлежащих малой и большой роликовым дорожкам. Это связано с тем, что комплект, собранный из роликов одной селективной группы, дает разброс диаметрального зазора ωАΔ=0,06 мм, определяемого по следующей зависимостиThe disadvantage of this method is that it does not take into account the probabilistic characteristics of the size range of sets of rollers, which have a significant effect on the annular gaps. Therefore, this method does not exclude the dominance of a random factor in the dispersion of the actual sizes of the rollers belonging to the small and large roller tracks. This is due to the fact that a kit assembled from rollers of one selective group gives a spread in the diametrical clearance ω AΔ = 0.06 mm, determined by the following relationship
где δAi - допуск диаметрального размера i-ой селективной группы роликов, равный 0,004 мм; N - количество роликов в комплекте (в среднем 15 шт.).where δ Ai is the tolerance of the diametric size of the i-th selective group of rollers, equal to 0.004 mm; N - the number of rollers in the kit (on average 15 pcs.).
Влияние этого случайного фактора на качество роликовых опор, собранных компьютерным способом, не учитывалось.The influence of this random factor on the quality of roller bearings assembled by computer was not taken into account.
Кроме того, способ компьютерной сборки не учитывает случайные составляющие взаимных расположений роликов относительно зубков шарошки и комплектов роликов между собой, которые оказывают влияние на точность расчета ресурса опоры.In addition, the computer assembly method does not take into account the random components of the relative positions of the rollers relative to the cone teeth and the sets of rollers among themselves, which affect the accuracy of calculating the resource of the support.
Техническим результатом настоящего изобретения является сокращение влияния случайных факторов на значения кольцевого зазора и уменьшение погрешности расчетных значений ресурса опор.The technical result of the present invention is to reduce the influence of random factors on the values of the annular gap and to reduce the error of the calculated values of the resource supports.
Технический результат достигается тем, что ролики по большой и малой роликовым дорожкам комплектуют из разных селективных групп с оптимальной структурой сборки DsrDmaxDmin/dmaxdsrdmin, проверяют значения зазоров в комплекте с измеренными диаметральными размерами беговых дорожек, осуществляют разворот комплектов больших роликов относительно малых на расчетный угол φ, началом отсчета для разворота является метка, нанесенная на основании цапфы лапы.The technical result is achieved in that the rollers of the large and small roller tracks complement of different selective groups with optimal structure assembly D sr D max D min / d max d sr d min, check the value of gaps in complete with measured diametral dimensions of treadmills, exercise reversal sets of large rollers are relatively small by the estimated angle φ, the reference point for the turn is the mark applied on the base of the paw pin.
В предлагаемом способе сборки роликовых опор разрабатывается алгоритм, с помощью которого (методом полного перебора) из допустимого множества всех вариантов комплектования роликов выбирается такой, сборка которого обеспечивает максимальное значение расчетного ресурса. Этот алгоритм основывается на расчетной схеме ресурса подвижных соединений (1) и учитывает конструктивные особенности роликовых опор и циклический характер эксплуатационных нагрузок.In the proposed method for assembling roller bearings, an algorithm is developed using which (by exhaustive search) from the admissible set of all options for picking rollers, one is selected whose assembly ensures the maximum value of the estimated resource. This algorithm is based on the design scheme of the resource of movable joints (1) and takes into account the design features of roller bearings and the cyclic nature of operational loads.
Отсутствие сепаратора в роликовой опоре не нарушает цикличности процесса взаимодействия роликов, что доказывает выполнение условия цикличности. Это обстоятельство указывает на свойство повторяемости траекторий роликов, взаимодействующих с роликовыми дорожками за каждый полный оборот шарошки. При постоянной скорости вращения долота это условие обеспечивает свойство стабильности эксплуатационных циклов тяжелонагруженных роликовых опор.The absence of a separator in the roller support does not violate the cyclicity of the interaction process of the rollers, which proves the fulfillment of the cyclic condition. This circumstance indicates the property of repeatability of the trajectories of the rollers interacting with the roller tracks for each complete revolution of the cone. At a constant speed of rotation of the bit, this condition provides the property of stability of the operating cycles of heavily loaded roller bearings.
С учетом этого свойства повторяемости траекторий роликов алгоритм расчета ресурса двухрядных роликовых опор представлен зависимостьюGiven this property of repeatability of roller paths, the algorithm for calculating the resource of two-row roller bearings is represented by the dependence
гдеWhere
Uα - квантиль нормального распределения с α уровнем достоверности; - функционал дисперсии зазоров роликовой опоры, рассчитанный в зоне упругопластических деформаций в зависимости от структурной составляющей сборки m и угловой переменной расположения двух комплектов роликов между собой φ, мкм2; - дисперсия функции скорости изнашивания роликовой опоры, (мкм/ч)2; Т - ресурс опоры, ч; Иmax - максимально допустимый зазор между роликами, обеспечивающий работу долота без заклинивания опор, мкм; сa,i - коэффициент вариации функции сборочных зазоров с учетом способа сборки; Хa - значение рассеивания замыкающего звена комплектов роликов относительно действительных размеров роликовых дорожек шарошки, рассчитанное по методу полной взаимозаменяемости, мкм (фиг.1); сγ,j(m, φ) - коэффициент вариации функционала скорости изнашивания роликовой опоры в зависимости от структурной составляющей сборки m и угловой переменной расположения комплектов роликов и комплектования рядов зубков в шарошке φ (фиг.2), устанавливающий связь внешних циклов нагрузок с внутренней структурой сборки роликовых опор; m - структурная составляющая сборки соединений комплектов роликов большой и малой роликовых дорожек, которая определяется группой подстановок роликов, установленных в определенной последовательности с различными значениями действительных диаметральных размеров, например, 〈DsrDminDmax〉/〈dsrdmindmax〉; К(φ) - структурный коэффициент внутренней структуры сборки роликов большой и малой роликовых дорожек опоры, который равен отношению числа благоприятных исходов n+ к числу неблагоприятных n- при заданном φ; γ - математическое ожидание скорости изнашивания, определяется по измеренной величине износа роликов за время ресурсных испытаний, мкм/ч.U α is the quantile of the normal distribution with α level of confidence; - the functional dispersion of the gaps of the roller bearings, calculated in the zone of elastoplastic deformations depending on the structural component of the assembly m and the angular variable location of the two sets of rollers between each φ, μm 2 ; - variance of the function of the wear rate of the roller bearings, (μm / h) 2 ; T - resource support, h; And max - the maximum allowable gap between the rollers, ensuring the operation of the bit without jamming the supports, microns; с a, i - coefficient of variation of the function of assembly gaps, taking into account the assembly method; X a - the dispersion value of the closing link of the sets of rollers relative to the actual dimensions of the roller tracks of the roller cutter, calculated by the method of complete interchangeability, microns (figure 1); with γ, j (m, φ) is the coefficient of variation of the functional of the wear rate of the roller bearing depending on the structural component of the assembly m and the angular location variable of the sets of rollers and the acquisition of rows of teeth in the roller cutter φ (Fig. 2), which establishes the relationship between the external load cycles and the internal assembly structure of roller bearings; m is the structural component of the assembly of the joints of the sets of rollers of the large and small roller tracks, which is determined by the group of substitutions of the rollers installed in a certain sequence with different values of the actual diametrical dimensions, for example, 〈D sr D min D max 〉 / 〈d sr d min d max 〉 ; K (φ) is the structural coefficient of the internal structure of the assembly of rollers of the large and small roller tracks of the support, which is equal to the ratio of the number of favorable outcomes n + to the number of unfavorable n - for a given φ; γ is the mathematical expectation of the wear rate, determined by the measured value of the wear of the rollers during the life tests, μm / h.
Ресурс опоры оценивается по значению корней Тmax и Тmin уравнения (3) с учетом групповых свойств The resource of the support is estimated by the value of the roots T max and T min of equation (3), taking into account group properties
После подстановки значений переменных параметров обменного взаимодействия групп роликов большой и малой роликовых дорожек К(φ), а также воздействия группы зубков с группой роликов cγ, j(m, φ) в целевую функцию (3) рассчитывается ресурс по разработанной программе MS Excel. В таблице выборочно представлены значения расчетного ресурса Тр многорядной роликовой опоры в зависимости от угла поворота комплектов роликов относительно друг друга φ и структуры комплектов роликов большой и малой роликовой дорожки опоры m.After substituting the values of the variable parameters of the exchange interaction of the roller groups of the large and small roller tracks K (φ), as well as the effect of the tooth group with the roller group c γ, j (m, φ) in the objective function (3), the resource is calculated using the developed MS Excel program. The table selectively presents the values of the estimated life T p of a multi-row roller support depending on the angle of rotation of the sets of rollers relative to each other φ and the structure of the sets of rollers of the large and small roller tracks of the support m.
На Фиг.1 показана схема комплектования роликов большой и малой роликовых дорожек с учетом одного из вариантов структуры m; на Фиг.2 показана схема разворота комплекта больших роликов по отношению к комплекту малых на угол φ; на Фиг.3 и Фиг.4 представлены гистограммы, построенные по значениям зазоров в комплектах роликов с учетом структуры и без учета структуры (серийная технология) соответственно; на Фиг.5 показаны замыкающие звенья диаметральных и радиальных размерных цепей комплектов роликов, где и - диаметральный зазор в большой и малой роликовой дорожке; и - кольцевой зазор в комплектах роликов большой и малой роликовых дорожек.Figure 1 shows the scheme of completing the rollers of the large and small roller tracks, taking into account one of the variants of the structure m; figure 2 shows a reversal diagram of a set of large rollers with respect to a set of small rollers at an angle φ; figure 3 and figure 4 presents a histogram constructed by the values of the gaps in the sets of rollers with the structure and without structure (serial technology), respectively; figure 5 shows the locking links of the diametric and radial dimensional chains of sets of rollers, where and - diametrical clearance in the large and small roller track; and - annular clearance in the roller sets of the large and small roller tracks.
Сущность изобретения состоит в том, что комплект роликов по большой и малой беговым дорожкам собирается с минимальными значениями зазоров и разность этих значений между собой также должна быть минимальной. В комплект роликов входят ролики из разных селективных групп с определенной структурной последовательностью DsrDmaxDmin/dmaxdsrdmin. Затем комплект роликов большой роликовой дорожки разворачивают относительно комплекта роликов малой роликовой дорожки на расчетный угол φ.The essence of the invention lies in the fact that the set of rollers on the large and small treadmills is assembled with minimum values of the gaps and the difference between these values should also be minimal. The set of rollers includes rollers from different selective groups with a certain structural sequence D sr D max D min / d max d sr d min . Then the set of rollers of the large roller track is deployed relative to the set of rollers of the small roller track at the calculated angle φ.
Анализ гистограмм (Фиг.3 и Фиг.4) позволяет установить следующее свойство сборки комплектов: распределения случайных величин зазоров в комплектах с упорядоченной структурой в большей мере подчиняются закону нормального распределения, чем распределения случайных величин зазоров в комплектах, лишенных упорядоченной структуры. Это свойство учитывается в моделировании процесса сборки при выборе табулированного параметра квантиля нормального распределения Uα.Analysis of the histograms (Figure 3 and Figure 4) allows us to establish the following property of assembly sets: the distribution of random gaps in sets with an ordered structure is more subject to the law of normal distribution than the distribution of random gaps in sets lacking an ordered structure. This property is taken into account in modeling the assembly process when choosing the tabulated quantile parameter of the normal distribution U α .
Ряды распределения случайной величины зазоров в комплектах роликов с учетом структуры были проверены с помощью критерия согласия Колмагорова. Итак, мы имеем для двух рядов распределения соответственно: 1-К(λ)=0,922 и 1-К(λ)=0,949. На основании вышесказанного можно сделать вывод, что нормальное распределение можно считать согласованным с наблюдаемыми рядами распределения.The distribution series of the random gap in the roller sets, taking into account the structure, was checked using the Kolmagorov agreement criterion. So, we have for two series of distribution, respectively: 1-K (λ) = 0.922 and 1-K (λ) = 0.949. Based on the foregoing, we can conclude that the normal distribution can be considered consistent with the observed series of distribution.
Структурная последовательность определяет условия контактного взаимодействия зубков шарошки с роликами и роликов между собой. Между собой ролики должны взаимодействовать таким образом, чтобы уменьшить или исключить перекос осей шарошки и лапы в опоре, что позволяет равномерно нагрузить ролики в опоре по большой и малой роликовым дорожкам.The structural sequence determines the conditions of contact interaction of the cone teeth with rollers and rollers with each other. Between themselves, the rollers should interact in such a way as to reduce or eliminate the skewness of the axes of the cone and paws in the support, which allows you to evenly load the rollers in the support along the large and small roller tracks.
Проведенные стендовые испытания по предложенному способу сборки показали положительный результат. Долото, собранное по новому способу сборки, показало увеличение ресурса на 20% и уменьшение износа роликов в два раза по сравнению с долотом, собранным по серийной технологии.Conducted bench tests on the proposed method of assembly showed a positive result. A bit assembled using a new assembly method showed a 20% increase in life and a half-wear of the rollers compared to a bit assembled using serial technology.
Источники информацииInformation sources
1. Трение, изнашивание и смазка: Справочник. В 2-х кн. / Под ред. И.В.Крагельского, В.В.Алисина. - М.: Машиностроение, 1978. 400 с. (стр.122).1. Friction, Wear, and Lubrication: A Guide. In 2 kn. / Ed. I.V. Kragelsky, V.V. Alisina. - M.: Mechanical Engineering, 1978. 400 p. (p. 122).
2. А.с. 2184203, Россия. Способ сборки шарошечного долота. Морозов Л.В., Ремнев В.В., Павлов М.Ю. Опубл. в б.и. №18, 2000.2. A.S. 2184203, Russia. Assembly method of roller cone bit. Morozov L.V., Remnev V.V., Pavlov M.Yu. Publ. in B.I. No. 18, 2000.
Claims (1)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2006112738/03A RU2332551C2 (en) | 2006-04-17 | 2006-04-17 | Method of rock-roller bit assembly |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2006112738/03A RU2332551C2 (en) | 2006-04-17 | 2006-04-17 | Method of rock-roller bit assembly |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2006112738A RU2006112738A (en) | 2007-11-10 |
RU2332551C2 true RU2332551C2 (en) | 2008-08-27 |
Family
ID=38957842
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2006112738/03A RU2332551C2 (en) | 2006-04-17 | 2006-04-17 | Method of rock-roller bit assembly |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2332551C2 (en) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2612415C1 (en) * | 2015-12-22 | 2017-03-09 | Общество с ограниченной ответственностью Научно-производственное предприятие "БУРИНТЕХ" (ООО НПП "БУРИНТЕХ") | Method of selective assembly of insert bit |
-
2006
- 2006-04-17 RU RU2006112738/03A patent/RU2332551C2/en not_active IP Right Cessation
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2612415C1 (en) * | 2015-12-22 | 2017-03-09 | Общество с ограниченной ответственностью Научно-производственное предприятие "БУРИНТЕХ" (ООО НПП "БУРИНТЕХ") | Method of selective assembly of insert bit |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
RU2006112738A (en) | 2007-11-10 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
US8480308B2 (en) | Tapered roller bearing, tapered roller bearing apparatus, and automotive pinion shaft supporting apparatus utilizing same tapered roller bearing apparatus | |
CN107729597B (en) | Tool for checking main shaft bearing raceway | |
CN1922412A (en) | Tapered roller bearing | |
CN101900162A (en) | Tapered roller bearing, tapered roller bearing device | |
EP2751436A1 (en) | Spacer for rolling bearing, notably used in a wind turbine | |
CN109753723B (en) | Radial rolling bearing fatigue life calculation method | |
RU2332551C2 (en) | Method of rock-roller bit assembly | |
CN1924380A (en) | Tapered roller bearing and automotive pinion shaft supporting apparatus utilizing same tapered roller bearing | |
CN110674585A (en) | High-rotating-speed rolling bearing-rotor system local damage fault simulation method | |
EP1510706A2 (en) | Tapered roller bearing for automobile transmission | |
CN104011410A (en) | Roller bearing | |
CN103807287B (en) | Monoblock type lasso four-point contact ball geometric design method | |
EP3569883A1 (en) | Double-row self-aligning roller bearing | |
RU161497U1 (en) | RADIALLY THrust BALL BEARING UNIQUE BEARING | |
CN107679330B (en) | Real-time evaluation method for rock breaking performance loss degree of TBM cutter head system | |
JP2003176826A (en) | Rolling bearing | |
CN211288484U (en) | Yaw bearing of S-shaped positioning rotary diameter structure | |
DE102021128876A1 (en) | Equivalent stress for roller bearing 2 | |
RU2330929C2 (en) | Rock bit installation method | |
US20050047699A1 (en) | Tapered roller bearing for automobile transmission | |
RU161502U1 (en) | RADIALLY THrust BALL BEARING UNIQUE BEARING | |
CN217603169U (en) | Rope wheel guiding device suitable for lifting equipment | |
RU2359102C2 (en) | Support of bore cone bit | |
CN209398741U (en) | A kind of ball bearing | |
CN113139255B (en) | Method for calculating fatigue life of bearing of ball column combined turntable |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20080418 |