Автoры: Панин Никoлай Митрoфанoвич, Кoнoнoв Виктoр Михайлoвич, Сoрoкин Владимир Федoрoвич.
Изoбретение oтнocитcя к oпoре пoрoдоразрушающего инcтрумента, применяемого в горной промышленноcти. Техничеcкий результат - повышение работоcпоcобноcти опоры. Данная опора cкольжения cодержит цапфу и шарошку, контактирующие поверхноcти которых армированы твердоcплавными вcтавками, раcположенными cо cмещением по окружноcти на cоcедних рядах. Твердоcплавные вставки расположены, по меньшей мере, в три ряда, причем крайние ряды твердосплавных вставок расположены в одной плоскости, проходящей параллельно оси цапфы. При этом один из рядов твердосплавных вставок, расположенный между крайними рядами, выполнен в плане или синусообразной, или зигзагообразной формы, или с переменной шириной, при этом контактирующие поверхности твердосплавных вставок внутренних и наружных рядов выполнены конгруэнтной формы. 4 ил.
Изобретение относится к опоре породоразрушающего инструмента, применяемого в горной промышленности.
Известна опора шарошечного инструмента, которая по поверхностям скольжения армирована вставками из износостойкого материала, расположенными в один ряд (см. авт. св. СССР 389247, кл. Е21В 25/38, 1969 г.).
Недостатком этой опоры является то, что на стыках соседних вставок образуются канавки, которые в процессе работы при совмещении канавок сопряженных деталей, подвергаются усиленному износу, что снижает работоспособность опоры.
Наиболее близкой к предложенной по технической сущности и достигаемому результату является опора скольжения шарошечного инструмента, содержащая цапфу и шарошку, контактирующие поверхности которых армированы твердосплавными вставками, расположенными со смещением по окружности на соседних рядах (см. авт. св. СССР 546711, кл. Е21В 25/38, 1977 г.).
К недостаткам данной конструкции опоры шарошечного инструмента следует отнести то, что в нагруженной части опоры после уже небольшого износа контакт между шарошкой и цапфой происходит не по всей ширине опоры скольжения, а только между контактирующими твердосплавными вставками сопряженных деталей, что составляет примерно 50% всей опорной поверхности. Это связано с тем, что износ опоры в местах отсутствия износостойких вставок происходит более ускоренно и после некоторого времени работы эти участки не контактируют с сопряженной деталью. В результате этого происходит перекос шарошки и возникают динамические нагрузки, ведущие к усиленному износу опоры инструмента.
В соответствии с изложенным технической задачей изобретения является улучшение эффективности работы опоры и инструмента в целом путем исключения ударных нагрузок, действующих на опору.
Поставленная техническая задача решается тем, что в опоре скольжения шарошечного инструмента, содержащей цапфу и шарошку, контактирующие поверхности которых армированы твердосплавными вставками, расположенными со смещением по окружности на соседних рядах, согласно изобретению твердосплавные вставки расположены, по меньшей мере, в три ряда, при этом крайние ряды твердосплавных вставок расположены в одной плоскости, проходящей параллельно оси цапфы.
Решению поставленной задачи способствует также и то, что:
- один из рядов твердосплавных вставок, расположенный между крайними рядами, имеет в плане или зигзагообразную или синосообразную форму или переменную ширину, при этом контактирующие поверхности твердосплавных вставок внутренних и наружных рядов выполнены конгруэнтной формы.
Такое выполнение опоры долота обеспечивает равномерное распределение нагрузки по всей линии контакта сопрягаемых деталей, уменьшает ударные нагрузки на опору и тем самым повышает стойкость опоры и инструмента в целом.
Изобретение поясняется чертежом, где на фиг.1 изображено поперечное сечение опоры, на фиг.2, 3 и 4 - варианты выполнения твердосплавных вставок опоры.
Опора скольжения шарошечного инструмента включает цапфу 1 и шарошку 2, контактирующие поверхности которых армированы износостойкими, например, твердосплавными вставками 3, расположенными со смещением по окружности на соседних рядах 4. Число рядов 4 твердосплавных вставок 3 должно быть, по меньшей мере, три. При этом крайние ряды твердосплавных вставок 3 расположены в одной плоскости, проходящей параллельно оси цапфы 1, т.е. симметрично относительно оси, проходящей перпендикулярно цапфе 1. Суммарная длина всех твердосплавных вставок 3 в каждой продольной плоскости может быть меньше или соответствует длине опоры скольжения. Предусмотрен вариант расположения вставок 3 в среднем ряду по зигзаго- 5 или синусообразной форме 6 или же выполнения их с переменной шириной 7. При этом контактирующие поверхности твердосплавных вставок 3 внутренних и наружных рядов 4 имеют конгруэнтную форму при любой форме выполнения твердосплавных вставок 3.
Такое выполнение опоры скольжения позволяет обеспечить полное перекрытие контактирующих поверхностей цапфы 1 и шарошки 2 по всей его ширине и по всей длине окружности износостойкими элементами (твердосплавными вставками 3). Этим обеспечивается то, что шарошка 2 и цапфа 1 всегда контактируют твердосплавными вставками 3.
Принцип работы опоры долота заключается в следующем. Под действием осевой нагрузки и крутящего момента, передаваемого от привода, расположенного на поверхности или в подземной выработке, породоразрушающие элементы шарошки 2 внедряются в породу и разрушают ее. Разрушенная порода удаляется с забоя скважины промывочной жидкостью или сжатым воздухом, которые подаются через очистную систему инструмента. В процессе работы инструмента осевая нагрузка воспринимается подшипником скольжения. При этом благодаря армировке подшипника скольжения износостойкими вставками 3 по предложенной схеме, когда краевые участки шарошки 2 в зоне нагружения контактируют с цапфой 1 только армированными или неармированными участками, исключаются случаи перекоса шарошки 2 и одностороннего износа подшипника скольжения. Это объясняется тем, что в указанном случае коэффициенты скольжения на краевых участках подшипника скольжения одинаковы, в то время как в известных устройствах (прототипе) на краевых участках подшипника контакт с одной стороны происходит между армированными участками, а с противоположной стороны между армированным и неармированным участком. Учитывая, что коэффициенты скольжения между этими парами различны, происходит «отставание» одной части подшипника относительно другой, что ведет к одностороннему износу и как следствие этого к быстрому выходу опоры из строя. Устранению этого недостатка способствует также и то, что предложенная форма выполнения средних рядов с переменной шириной 7 или зигзаго- 5 или синусообразной 6 формы исключает образование между рядами 4 твердосплавных вставок 3 кольцевых канавок, служащих концентраторами аномального износа опоры скольжения.
Предложенная схема армировки опоры скольжения исключает это явление и позволяет повысить работоспособность опоры и всего инструмента в целом.
Формула изобретения
Опора скольжения шарошечного инструмента, содержащая цапфу и шарошку, контактирующие поверхности которых армированы твердосплавными вставками, расположенными со смещением по окружности на соседних рядах, отличающаяся тем, что твердосплавные вставки расположены в продольной плоскости, по меньшей мере, в три ряда, причем крайние ряды расположены в одной плоскости и имеют одинаковую длину по окружности, а один из рядов твердосплавных вставок, расположенный между крайними рядами, имеет в плане или зигзагообразную, или синусообразную форму, или переменную ширину, при этом контактирующие поверхности твердосплавных вставок внутренних и наружных рядов выполнены конгруэнтной формы.
