Конструкции опор шарошечных долот и их классификация

Опора является важным элементом долота, во многом определяющим его моторесурс. Назначение опоры - передача нагрузки вооружению шарошек через цапфу и подшипники. При конструировании опор учитывают следующие особенности подшипников

· Роликоподшипник имеет высокую несущую способность. Требует значительно больше места для размещения в опоре. Наблюдаются случаи заклинивания роликов в беговых дорожках при износе опоры;

· Шарикоподшипник имеет малую несущую способность. При износе и перекосах шарошки заклиниваний не наблюдается. Сравнительно быстро нагревается и может служить источником выхода из строя соседних элементов опоры;

· Подшипник скольжения имеет самую высокую несущую способность.

При высоких скоростях вращения возникают очаги перегрева, что может вызвать выход из строя всей опоры.

Конструктивно опоры могут быть открытыми или маслонаполненными герметизированными.

Опора шарошки предназначена для фиксирования положения шарошки на цапфе с возможностью вращения и передачи осевой нагрузки и крутящего момента от корпуса долота к вооружению с минимальными внутренними потерями энергии и включает от двух до пяти подшипников.

В опорах используются следующие подшипники:

1) качения радиальные с цилиндрическими роликами 1 (рисунок 7.7). Подшипник не имеет ни колец, ни сепараторов.

Функции внутреннего кольца выполняет цапфа 2, а наружного – сама шарошка 4. Положение роликов на цапфе определяется бортами, которые выполняются на цапфе (рисунок 7.7, а) или в шарошке (рисунок 7.7, б). В шифре опоры подшипник обозначается буквой Р;

2) качения шариковые радиально-упорные (рисунок 7.7, позиция 3). Если подшипник двойного действия, т.е. воспринимает нагрузку вдоль оси подшипника в обоих направлениях, то он называется замковым. В шифре опоры обозначается буквой Шз. В опорах возможно выполнение двухрядных замковых подшипников (см. рисунок 7.7). Замковый подшипник собирается через отверстие в лапе и цапфе, которое после сборки закрывается пальцем. После сборки палец приваривается к лапе;

3 ) скольжения радиальные (рисунок 7.7). Поверхность скольжения на цапфе 1 армирована твердым сплавом. Малый подшипник армируется по всей поверхности цапфы, а большой подшипник – только с нижней стороны цапфы (на рисунке 7.8 показано пунктиром). В шарошке 5 поверхности скольжения выполнены запрессованными в нее втулками 2 и 3. Втулка 2 большого радиального подшипника выполняется в виде гильзы с внутренним слоем из композиционного материала. Эти подшипники в шифре опоры обозначаются буквой С;

Рисунок 7.7 - Радиальные роликовые и замковый шариковые подшипники

опор шарошек. Подшипники скольжения в составе опоры типа АУ

Рисунок 7.8 - Подшипники скольжения в составе опоры типа АУ

4) скольжения упорные (см. рисунок 7.8, позиция 4) на цапфе представлены наплавкой твердого сплава на торцовой поверхности, а в шарошке запрессованным в нее подпятником. Возможна наплавка торца борта замкового подшипника, по которому скользит внутренний торец шарошки (на рисунке 7.8 не показан). Эти подшипники в шифре опоры обозначаются буквой Су.

Особенностью подшипников качения является то, что они не имеют ни сепараторов, ни колец, а беговые дорожки выполняются непосредственно в шарошке и на цапфе. В долотах малых диаметров подшипники скольжения могут быть образованы неармированными поверхностями шарошки и цапфы.

Запись шифра опоры ведется последовательно от периферии к оси долота, например, РШз ССу и читается: опора включает подшипники радиальный роликовый, замковый шариковый, радиальный скольжения со специальным покрытием цапфы и упорный скольжения со специальным покрытием цапфы.

Шариковый подшипник имеет малую несущую способность, но он хорошо работает в условиях перекоса шарошки и незаменим для замкового подшипника качения.

Роликовый подшипник имеет среднюю несущую способность (рисунок 7.9)

Рисунок 7.9 – Роликовый подшипник – составные части.

Основной недостаток – при износе тел качения и беговых дорожек в условиях перекоса шарошек имеет тенденцию к самозаклиниванию в результате поворота ролика.

Подшипники скольжения имеют высокую несущую способность и наименьшие габаритные размеры. Но эти подшипники нельзя эксплуатировать при повышенных частотах вращения из-за выделения большого количества тепла и опасности изнашивания схватыванием поверхностей трения.

Таблица 7.2 - Типы опор, их классификационные характеристики и область применения.

Рисунок 7.10 – Роликовый подшипник.

Рисунок 7.11 – Фрикционный подшипник – составные части.

Смазочные материалы.

Задачи: защита трущихся поверхностей, снижение трения.

Требования: при высокой температуре - стабильность, высокая прочность пленок смазки – нагрузка.