Устройство для измерения нагрузки в опорных подшипниках бурового долота

Устройство для измерения нагрузки в опорных подшипниках бурового долота

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

Изобретение относится к техническим средствам изучения процесса бурения, а именно к шарошечным долотам для стендовых исследований нагруженности опор шарошечного долота, и позволяет повысить эффективность работы долота за счет более высокой точности измерений. Это достигается размещением точечных упоров 12 в продольных пазах 8, диаметрально расположенных на стенках канала 7 относительно его оси. При работе устройства пазы препятствуют радиальному перемещению датчика вокруг своей оси. Повышается чувствительность системы и точность измерений из-за того, что точки, с которых снимаются показатели нагрузки, максимально приближены к беговой дорожке подшипника 5. 2 ил.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (я)ю Е 21 В 10/00

ГОСУДАРСТВЕННЪ|И КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЪ|ТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (61) 1714073 (21).4708100/03 (22) 19.06,89 (46) 07,12.92. Бюл. № 45 (71) Всесоюзный научно-исследовательский институт буровой техники (72) Г.Ф.Перлов и В.А.Бирман (56) Авторское свидетельство СССР

¹ 1714073, кл, Е 21 В 10/22, 1991. (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ НАГРУЗКИ В ОПОРНЫХ ПОДШИПНИКАХ БУРОВОГО ДОЛОТА (57) Изобретение относится к техническим средствам изучения процесса бурения, а,, ЫЛ,, 177973б А2 именно к шарошечным долотам для стендовых исследований нагруженности опор шарошечного долота, и позволяет повысить эффективность работы долота за счет более высокой точности измерений. Это достигается размещением точечных упоров 12 в продольных пазах 8. диаметрально расположенных на стенках канала 7 относительно его оси. При работе устройства пазы препятствуют радиальному перемещению датчика вокруг своей оси, Повышается чувствительность системы и точность измерений из-за того, что точки, с которых снимаются показатели нагрузки, максимально приближены к беговой дорожке подшипника 5, 2 ил, 1779736

Изобретение относится.к техническим средствам изучения процесса бурения, а именно к шарошечным долотам для стендовых исследований нагруженности опор шарашечного долота.

Известно долото, на цапфе лапы которого с нагруженной стороны выполнен канал, ось которого параллельна оси цапфы, но не совпадает с ней, внутри канала неподвижно размещены тензодатчики для определения радиальных нагрузок на радиальные подшипники опоры, Известно долото, включающее поворотную цапфу и датчик радиальной нагрузки с измерительным упругим элементом и точечным упором, Недостатком указанного долота является зависимость степени точности замеров от формы канала и отсутствие радиального перемещения датчика с точечным упором в канале, Целью настоящего изобретения является повышение эффективности работы долота за счет более высокой точности измерений.

Указанная цель достигается тем, что в стендовом долоте для измерения величины и распределения радиальных нагрузок в опорных подшипниках цапфа выполнена с диаметрально расположенными на стенках канала относительно его оси продольными пазами с поперечным сечением в виде части окружности. При этом в пазах размещены точечные упоры тензометрического узла с возможностью продольного перемещения.

На фиг.1 представлена секция долота для проведения стендовых испытаний; на фиг,2 дан разрез А — А на фиг.1, вариант изготовления измерительного элемента датчика в виде упругого кольца сжатия.

Долото включает секцию, состоящую из лапы 1 с поворотной цапфой 2, на которой с помощью подшипников 3 — 5 смонтирована шарашка 6. В цапфе выполнены канал 7, ось которого параллельна и смещена относительно оси цапфы, и пазы 8, диаметрально расположенные относительно канала 7, с вершинами, лежащими на оси цапфы. Датчик 9 нагрузки включает измерительный упругий элемент 10, тензодатчики 11, точечные упоры 12, шток 13, связывающий измерительный элемент с направляющим устройством 14 и перемещающим устройством 15, обеспечивающим перемещение датчика на заданную величину, Цапфа хвостовиком 16 вставляется в цилиндрическое отверстие в лапе, упираясь в нее буртом 17, Фиксация заданного углового положения цапфы в лапе осуществляется с помощью болтов 18, вставляемых в вырез

55 на бурте 17 и вворачиваемых в резьбовое отверстие в лапе, а угол поворота цапфы определятся с помощью шкалы на цапфе и указателя "нулевого" положения цапфы на лапах, Измерительный упругий элемент может представлять собой разрезную балку изгиба, упругое тензометрическое кольцо или упругое разрезное кольцо. Точечные упоры с полусферической головкой могут запрессовываться в тело элемента или неподвижно закрепляться в нем любым другим способом, при этом высота элемента по вершинам щупа должна несколько превышать расстояние между вершинами пазов настолько, чтобы обеспечить предварительную деформацию элемента без нагружения долота. С целью перемещения датчика в канале измерительный элемент соединяют со штоком так, чтобы жесткость элемента в месте соединения не превышала жесткости элемента в других местах. При таком соотношении значений упругости по длине измерительного элемента замеряемые деформации сжатия и растяжения (в каждой рабочей точке подшипника) будут соответствовать их реальным значениям. Направляющее устройство, предотвращающее радиальное смещение датчика относительно своей оси, может представлять собой вставки 19 на хвостовике 20 датчика, вставки имеют полусферическую форму головок и входят в пазы 8 с возможностью перемещения в них. Пазы можно изготовить сверлением в цапфе двух диаметрально расположенных на равном расстоянии от оси отверстий. Радиус головки вставок несколько меньше радиуса отверстий. Измерительный элемент соединяется с направляющим и перемещающим устройствами таким образом, чтобы оси упоров и направляющих вставок находились в одной плоскости.

В этой же плоскости цапфы должно изготавливаться резьбовое отверстие под шпильку 21 устройства перемещения датчика. Упор 22 неподвижно установленный на хвостовике, шпилька 21 и гайка 23 осуществляют перемещение датчика в канале, измеряемое с помощью шкалы на хвостовике.

Сборка секции долота осуществляется следующим образом.

Хвостовик 16 на цапфе 2 устанавливают в отверстие лапы (на фиксируя его), на цапфе с помощью подшипников 3 — 5 монтируют шарошку 6, Точечные упоры 12 предварительно собранного датчика вставляют в пазы 8 канала 7, слегка деформировав измерительный элемент lg, с помощью штока 13 перемещают измерительный элемент

1779736

Преимуществом данной конструкции долота является то, что точка, с которой снимаются показатели нагружения, максимально приближается к беговой дорожке подшипника, не нарушая прочности сечения, в котором производятся замеры (что не позволяло использовать известное долото).

При этом повышаются чувствительность и точность измерений, исключается искажение сигналов в измеряемой точке заданного сечения цапфы от деформации точек в рядом расположенных сечениях, кроме того, 2Р

Фиг r

Составитель В.Бирман

Техред М.Моргентал Корректор Е. Папп

Редактор Л.Савина

Заказ 4419 Тираж Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., 4/5

Производственно-издательский комбинат "Патент", r. Ужгород, ул,Гагарина, 101 вдоль канала, вставляют вставки 19 в пазы канала, устанавливают на хвостовике 20 и шпильке 21 упор 22, навернув на шпильку гайку 22, неподвижно закрепляют упор на хвостовике.

Цапфу 12 вставляют в лапе таким образом, чтобы риски на лапе и шкале поворота цапфы, соответствующие "нулевому" положению ее, совпадали с плоскостью, включающей оси точечных упоров и пазов в цапфе.

Это положение цапфы фиксируется болтами

18. После установки секции долота или целиком долота на стенд, подключения и настройки измерительно-регистрирующей аппаратуры можно приступить к замерам. пазы упрощают конструкцию устройства, препятствующего радиальному перемещению датчика вокруг своей оси.

Таким образом долото, повышая точ5 ность измерения нагружения радиальных подшипников, способствует изучению зависимостей распределения нагрузок в них и целиком в опоре шарошки от режимных параметров бурения, значения первоначаль10 ных зазоров в подшипниках, их влияния на контактную прочность элементов подшипника, созданию равнопрочной опоры, состоящей из нескольких подшипников.

Указанное способствует созданию бо15 лее надежных конструкций долот.

Формула изобретения

Устройство для измерения нагрузки в опорных подшипниках бурового долота по авт.св. М 1714073, о т л и ч а ю щ е е с я тем, 20 что, с целью повышения эффективности работы устройства за счет более высокой точности измерений, цапфа выполнена с диаметрально расположенными на стенках канала относительно его оси продольными

25 пазами с поперечным сечением в виде части окружности, причем точечные упоры тензометрического узла размещены в пазах с возможностью продольного перемещения.