RU2375546C1

RU2375546C1 - Support of boring rock-breaking tool

Info

Publication number: RU2375546C1
Application number: RU2008138610/03A
Authority: RU
Inventors: Николай Митрофанович Панин (RU); Николай Митрофанович Панин; Виталий Анатольевич Ясашин (RU); Виталий Анатольевич Ясашин; Дмитрий Юрьевич Сериков (RU); Дмитрий Юрьевич Сериков; Юрий Артемьевич Палащенко (RU); Юрий Артемьевич Палащенко
Original assignee: Николай Митрофанович Панин
Priority date: 2008-09-30
Filing date: 2008-09-30
Publication date: 2009-12-10

Abstract

FIELD: mining.

SUBSTANCE: invention is related to supports of rock-breaking tool of roller cutter type, namely to supports of drill bits, calibrators and expanders. Support includes journal, roller cutter installed in it, and slide bearing with cemented layer and dead holes. Specific feature of support consists in the fact that it is equipped with floating bearing installed on journal and arranged in the form of at least two concentrically installed bushes with dead holes. These holes in bush with larger diametre are arranged on internal surface, and in bush with smaller diametre - on external surface. At the same time distance between bottom of dead channels and according surface of bushes is not less than permissible value of slide bearing wear. In assembled condition bushes are fixed relative to each other to prevent mutual slipping.

EFFECT: improved wear resistance and serviceability of both support and the whole rock-breaking tool.

4 cl, 3 dwg

Description

Изобретение относится к породоразрушающему инструменту шарошечного типа, а именно к опорам буровых долот, калибраторов и расширителей.The invention relates to rock cutting tool type cone type, and in particular to the supports of drill bits, calibrators and reamers.

Известна опора шарошечного инструмента, содержащая цапфу с цементованным слоем на беговых дорожках и установленную на ней посредством замкового подшипника шарошку (см. Буровые долота», Палий П.А. и Корнеев К.Е., М.: Недра, 1971, с.152- 153).Known support cone tool containing a pin with a cemented layer on the treadmills and mounted on it by means of a lock bearing cone (see Drill bits ", Paly PA and Korneev K.E., M .: Nedra, 1971, p.152 - 153).

Недостатком такой опоры является малая износостойкость нагруженных поверхностей подшипников скольжения цапфы, подвергающихся постоянным динамическим нагрузкам в процессе бурения. Как известно, наибольшей твердостью и, как следствие этого, износостойкостью обладает опора с цементированным слоем при концентрации углерода от 0,85 до 1,05%. Однако такая концентрация углерода содержится только на наружной поверхности цапфы, а на глубине 1 мм она составляет около 0,2%. Это значительно ухудшает физико-механические свойства термообработанного слоя и ведет к ускоренному износу цапфы по мере уменьшения толщины цементованного слоя.The disadvantage of this support is the low wear resistance of the loaded surfaces of the journal bearings, subjected to constant dynamic loads during drilling. As is known, the support with a cemented layer at a carbon concentration of 0.85 to 1.05% has the greatest hardness and, as a consequence of this, wear resistance. However, such a concentration of carbon is contained only on the outer surface of the journal, and at a depth of 1 mm it is about 0.2%. This significantly impairs the physicomechanical properties of the heat-treated layer and leads to accelerated pin wear as the thickness of the cemented layer decreases.

Наиболее близкой к предложенной по технической сущности и достигаемому результату является опора бурового породоразрушающего инструмента, включающая цапфу с подшипниками скольжения с цементованным слоем и глухими радиальными отверстиями и установленную на ней шарошку (см. авт. св. СССР №791897, кл. Е21В 10/22, 1980 г.).Closest to the proposed technical essence and the achieved result is the support of a rock cutting tool, including a pin with plain bearings with a cemented layer and blind radial holes and a cone mounted on it (see ed. St. USSR No. 791897, class. ЕВВ 10/22 , 1980).

В данной опоре цапфа имеет необходимую концентрацию углерода на значительно большую глубину, что повышает износостойкость цементованного слоя. К недостаткам данной опоры следует отнести значительную вероятность скола острых кромок в зоне контакта глухих отверстий с наружной поверхностью цапфы и попадание сколотых твердых частиц в полость между шарошкой и цапфой. Попадание таких частиц между трущимися поверхностями приводит к усиленному износу опоры и быстрому выходу ее из строя, что уменьшает работоспособность опоры, а следовательно, и всего инструмента.In this support, the trunnion has the required carbon concentration to a much greater depth, which increases the wear resistance of the cemented layer. The disadvantages of this support include the significant likelihood of cleavage of sharp edges in the area of contact between the blind holes and the outer surface of the journal and the penetration of cleaved solid particles into the cavity between the cutter and the journal. The ingress of such particles between the rubbing surfaces leads to increased wear of the support and its quick failure, which reduces the operability of the support, and therefore the entire tool.

В связи с изложенным, техническим результатом изобретения является повышение работоспособности опоры и, как следствие этого, - породоразрушающего инструмента в целом.In connection with the above, the technical result of the invention is to increase the operability of the support and, as a consequence of this, the rock cutting tool as a whole.

Указанный технический результат достигается тем, что в опоре бурового породоразрушающего инструмента, включающей цапфу с подшипниками скольжения с цементованным слоем и глухими радиальными отверстиями и установленную на ней шарошку, согласно изобретению, она снабжена установленным на подшипнике скольжения плавающим подшипником в виде, по меньшей мере, двух концентрично установленных втулок с глухими отверстиями, выполненными у втулки с большим диаметром на внутренней поверхности, а у втулки с меньшим диаметром - на наружной поверхности, при этом расстояние между дном каналов и соответствующей поверхностью втулок - не менее допустимой величины износа подшипника скольжения, причем втулки между собой зафиксированы от взаимного проворота.The specified technical result is achieved by the fact that in the support of a drilling rock cutting tool, including an axle with plain bearings with a cemented layer and blind radial holes and a cone mounted on it, according to the invention, it is equipped with a floating bearing mounted on a plain bearing in the form of at least two concentrically mounted bushings with blind holes made for bushings with a larger diameter on the inner surface, and for bushings with a smaller diameter - on the outer surface minute, while the distance between the channel bottom surface and the corresponding sleeves - at least the allowable amount of wear of sliding bearing, wherein the sleeve between a secured against mutual rotationally.

Достижению указанного технического результат способствует также и то, что:The achievement of the technical result also contributes to the fact that:

- отверстия на одной втулке смещены в плане относительно глухих отверстий другой втулки;- the holes on one sleeve are offset in plan relative to the blind holes of the other sleeve;

- что глухие отверстия на втулках заполнены твердой смазкой;- that the blind holes on the bushings are filled with solid lubricant;

- плавающий подшипник снабжен дополнительной втулкой, размещенной между его основными втулками и жестко соединенной с ними, при этом дополнительная втулка выполнена из более мягкого материала по сравнению с основными втулками.- the floating bearing is equipped with an additional sleeve located between its main bushings and rigidly connected to them, while the additional sleeve is made of a softer material compared to the main bushings.

Изобретение поясняется чертежами, на которых фиг.1 изображает общий вид опоры (без шарошки), фиг.2 - сечение А-А на фиг.1 и фиг.3 - сечение Б-Б на фиг.1.The invention is illustrated by drawings, in which figure 1 depicts a General view of the support (without cone), figure 2 - section aa in figure 1 and figure 3 - section bb in figure 1.

Опора породоразрушающего инструмента включает цапфу 1 с подшипниками скольжения 2, количество которых выбирается в зависимости от диаметра инструмента. На подшипниках скольжения 2 цапфы 1 установлены плавающие подшипники 3 в виде, по меньшей мере, двух цилиндрических втулок 4 и 5 (см. фиг.2) с глухими отверстиями 6, глубина которых выбирается таким образом, чтобы расстояние между дном отверстий 6 и поверхностью соответствующей цилиндрической втулки 4 и 5 было не менее допустимой величины износа подшипника скольжения 2. Выполнение втулок 4 и 5 с глухими отверстиями 6 обеспечивает без изменения существующей технологии химико-термической обработки сквозную цементацию всего изнашивающегося слоя на глубину, кратно превышающую глубину цементации при существующей технологии. Цилиндрические втулки 4 и 5 установлены концентрично и зафиксированы от взаимного проворота любым известным способом, например, путем установки на торцах втулок 4 и 5 шпонок 7. При этом глухие отверстия 6 выполнены у втулки 4 с большим диаметром на внутренней поверхности, а у втулки 5 с меньшим диаметром - на наружной поверхности, причем в собранном виде глухие отверстия 6 одной втулки смещены в плане (в развертке) относительно глухих отверстий другой втулки и расположены в шахматном порядке. Для улучшения условий смазки глухие отверстия 6 на обеих втулках 4 и 5 могут быть заполнены твердой смазкой, например графитом. Выполнение плавающего подшипника 3 в виде двух втулок 4 и 5, поверхности которых с глухими отверстиями 6 обращены одна к другой, обеспечивает контакт с цапфой 1 и шарошкой (не показана) гладкими поверхностями, толщина цементированного слоя которых выбрана такой, чтобы исключить вскрытие глухих отверстий 6, а следовательно, и вероятность скола острых кромок в зоне контакта глухих отверстий 6 с наружной поверхностью втулок 4 и 5 и попадание сколотых твердых частиц в полость между шарошкой и цапфой 1, что имеет место в прототипе. Попадание же частиц с высокой твердостью между трущимися поверхностями цапфы 1 и шарошки приводит к усиленному износу опоры и быстрому выходу ее из строя, что уменьшает работоспособность опоры и инструмента в целом. Не менее важно и то, что предложенная конструкция опоры обеспечивает большую по сравнению с прототипом контактную поверхность плавающего подшипника с шарошкой и цапфой 1, что значительно снижает удельные нагрузки на опору скольжения 2 и тем самым увеличивает срок ее службы.The support of the rock cutting tool includes a pin 1 with sliding bearings 2, the number of which is selected depending on the diameter of the tool. On the sliding bearings 2 of the pin 1, floating bearings 3 are installed in the form of at least two cylindrical bushings 4 and 5 (see FIG. 2) with blind holes 6, the depth of which is selected so that the distance between the bottom of the holes 6 and the surface of the corresponding the cylindrical sleeve 4 and 5 was not less than the allowable wear of the sliding bearing 2. The implementation of the bushings 4 and 5 with blind holes 6 provides, without changing the existing technology of chemical-heat treatment, through cementing of the entire wear layer on a depth multiple of the cementation depth with existing technology. The cylindrical sleeves 4 and 5 are mounted concentrically and fixed from mutual rotation by any known method, for example, by installing dowels 7 on the ends of the sleeves 4 and 5. In this case, blind holes 6 are made for the sleeve 4 with a large diameter on the inner surface, and for the sleeve 5 s smaller diameter - on the outer surface, and when assembled, the blind holes 6 of one sleeve are offset in plan (in the development) relative to the blind holes of the other sleeve and are staggered. To improve lubrication conditions, blind holes 6 on both bushings 4 and 5 can be filled with solid lubricant, such as graphite. The implementation of the floating bearing 3 in the form of two bushings 4 and 5, the surfaces of which with blind holes 6 facing one another, provides contact with the pin 1 and the cone (not shown) with smooth surfaces, the thickness of the cemented layer of which is chosen so as to prevent opening of the blind holes 6 and, therefore, the probability of cleavage of sharp edges in the contact zone of blind holes 6 with the outer surface of the bushings 4 and 5 and hit chipped solid particles in the cavity between the cutter and the pin 1, which takes place in the prototype. The ingress of particles with high hardness between the rubbing surfaces of the axle 1 and the cone leads to increased wear of the support and its quick failure, which reduces the operability of the support and the tool as a whole. No less important is the fact that the proposed design of the support provides a larger contact surface of the floating bearing with a roller cone and a pin 1 compared to the prototype, which significantly reduces the specific load on the sliding support 2 and thereby increases its service life.

Предусмотрен вариант выполнения плавающего подшипника с дополнительной втулкой 8, размещенной между его основными втулками 4 и 5 и жестко соединенной с ними, при этом дополнительная втулка 8 выполнена из более мягкого материала по сравнению с материалом основных втулок 4 и 5. В качестве такого материала может быть использована бронза, латунь, частицы которых могут выполнять функции смазки.An embodiment of a floating bearing is provided with an additional sleeve 8 located between its main bushings 4 and 5 and rigidly connected to them, while the additional bush 8 is made of a softer material compared to the material of the main bushings 4 and 5. As such material, it can be used bronze, brass, particles of which can serve as lubricants.

Предложенная схема выполнения плавающего подшипника 3 гарантирует цементацию его рабочих поверхностей с заданными параметрами при одновременном обеспечении контакта подшипника скольжения 3 с цапфой 1 и с шарошкой гладкими поверхностями. Это повышает работоспособность как опоры, так и породоразрушающего инструмента в целом.The proposed design of the floating bearing 3 guarantees the cementation of its working surfaces with the specified parameters while ensuring contact of the sliding bearing 3 with the pin 1 and the roller cone with smooth surfaces. This increases the efficiency of both the support and the rock cutting tool as a whole.

Claims

1. The support of a rock cutting tool, including a pin with a sliding bearing with a cemented layer and blind holes and a cone mounted on it, characterized in that it is equipped with a floating bearing mounted on a sliding bearing, made in the form of at least two concentric mounted bushings with blind holes made on the sleeve with a larger diameter on the inner surface, and for the sleeve with a smaller diameter on the outer surface, the distance between the bottom of the channels and the corresponding uyuschey sleeves surface - not less than the allowable value of wear of the plain bearing, wherein the sleeve between a secured against mutual rotationally.

2. The support of a rock cutting tool according to claim 1, characterized in that the blind holes on one sleeve are offset in plan relative to the blind holes of the other sleeve.

3. Support drilling rock cutting tool according to claim 1, characterized in that the blind holes on the bushings are filled with solid lubricant.

4. The support of a rock cutting tool according to claim 1, characterized in that the floating bearing is provided with an additional sleeve located between its main bushings and rigidly connected to them, while the additional sleeve is made of a softer material compared to the main bushings.