Типы опор

Система опоры

Существует два типа опор: качения (роликовая) и скольжения (фрикционная). Фрикционные опоры бывают только маслонаполненные: так как из-за жестких допусков в местах контактов попадание каких-либо твердых частиц (из шлама или бурового раствора) приведет к их быстрому износу. Опоры качения бывают открытые.

Опора долота начинает испытывает нагрузки при возникновении контакта вооружения и калибра с породой. Эту нагрузки можно разделить на радиальную и осевую силы. На цапфу (main journal) действует радиальная (основная) нагрузка, а на упорную шайбу (thrust face) или, в некоторых случаях, на шариковые подшипники – осевая.

На рисунке изображена опора качения. Ее главное отличие от опоры скольжения заключается в том, что нагрузка на цапфу передается через комплект роликов. В зависимости от размера долота могут быть один, два или три ряда этих роликов.

Ниже находяится пример опоры скольжения или фрикционной опоры. Главная отличительная особенность от роликовой опоры – нагрузка передается сразу на цапфу долота через широкую плоскостную поверхность.

При бурении поверхность цапфы на опоре качения испытывает точечные циклические нагрузки от каждого ролика. После многократных таких циклов это может привести к усталостному разрушению металла, особенно при работе с высокой нагрузкой.

Такой выход из строя опоры называют дроблением опоры. Проектировщики долот стараются не допустить таких ситуаций, улучшая свойства смазки, повышая прочность поверхности цапфы термической обработкой, уменьшая допуски для минимизации ненадлежащего движения деталей в опоре, подбором новых материалов.

Наоборот, в опоре скольжения передача нагрузки на цапфу никогда не прекращающается. Тем не менее, ограничением для этой конструкции является скорость «скольжения», но она воспринимает большую нагрузку.

Опоры скольжения могут выйти из строя от истирания: абразивного износа, возникающем между движущимися поверхностями, что усугубляется от экстремально высокой точечной нагрузки на микросскопическом уровне.

Скорость скольжения – это относительная скорость (не скорость вращения об/мин) между внутренней части вращающейся шарошки и неподвижной цапфой. Так, долота небольшого диаметра с опорой скольжения выдерживают относительно высокую скорость вращения без повреждения от высоких температур, которые возникли бы на долотах большего диаметра[5].

Вследствии, опора качения используется для долот диаметром свыше 12 ¼”, а опоры скольжения ниже этого диаметра. На долотах диаметром 12 ¼” могут быть установлены оба типа опоры.

Дата добавления: 2015-05-26