Способ измерения нагрузок в опорах шарошечного долота и устройство для его осуществления

(54) СПОСОБ ИЗМЕРЕНИЯ НАГРУЗОК ВОПОРАХ ШАРОШЕЧНОГО ДОЛОТА И УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЕГО ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ(57) Изобретение относится к бурению, аименно к шарошечным буровым долотам.Цель - повышение эффективности способапутем получения более достоверной информации и повышение эффективности устройства путем возможности проведения замеров по всеи площади опоры. Это достигается тем, что устройство имеет измерительный элемент 9 из упругого материала с диаметрально расположенными точечными упорами. Упоры имеют возможность продольного перемещения по каждой последующей образующей опоры 4. Для этого цапфа 2 выполнена разборной и имеет поворотный узел в виде фланца 22 с полукольцевым пазом и прижимных болтов 23, Посредством поворотного узла цапфа 2 может поворачиваться вокруг оси и закрепляться. С измерительным элементом 9 связан микрометрический узел 14. При проведении замеров благодаря возможности продольного перемещения упоров и поворота цапфы 2 вокруг оси получается более достоверная информация о величине нагрузки опоры 4. 2 с.ф.п.ф-лы, 3 ил,Изобретение относится к бурению, конкретно к шарошечным буровым долотам,Известен способ регистрации осевых нагрузок и крутящих моментов, передаваемых через корпус долота, включающий измерение нагрузок с помощью специальных датчиков. Он позволяет замерять нагрузки, воспринимаемые подшипниками опор шарашек.Известен способ определения нагрузки на опорные подшипники шарошечного долота, согласно которому измеряют нагрузку с помощью тензорезистивных датчиков. Способ осуществляется устройством для измерения нагрузок на опорные подшипники, содержащим шарошку, лапу с цапфой, в которой выполнен канал для размещения датчиков.Регистрируемые с помощью датчиков и аппаратуры сигналы характеризуют нагруженность не точки, а участка подшипника, занимаемого датчиком. Это не позвоЛяет получить точную информацию о мгновенных значениях нагрузки, действующей в различных точках подшипника.Кроме того, использование указанного способа не дает высокой достоверности замеров нагрузки на подшипник в радиальном направлении. При параллельном смещении оси канала относительно оси цапфы сигнал радиально смещенного датчика неточен, так как с увеличением радиального смещения датчика увеличивается толщина стенки, деформацию которой измеряет датчик. Если ось канала выполнить соосной с осью цапфы, понизить прочность цапфы.Целью изобретения является повышение эффективности способа путем получения более достоверной информации, а также путем возможности проведения замеров по всей площади опоры.Указанная цель достигается согласно способу измерения нагрузок в опорных под- шипниках шарошечного долота, включающему измерение нагрузок по периметру опоры цапфы с помощью тензометрического узла, осуществление которого обуславливается применением устройства оп ределен ной новой конструкции.На фиг. 1 изображена секция долота для проведения стендовых испытаний; на фиг. 2 - разрез А - А на фиг. 1 (вариант изготовления измерительного элемента датчика в виде упругого кольца сжатия); на фиг. 3 - вид Б на фиг. 1 (вариант фиксации поворотной цапфы в лапе с помощью крепежных болтов).Устройство содержит лапу 1 с цапфой 2, роликовыми подшипниками 3 и 4, замковымподшипником 5, с помоЩью которых на цапфе 2 монтируется шарошка 6. В цапфе 2 выполнен канал 7, ось которого смещена параллельно оси цапфы. Этот канал может быть выполнен цилиндрической или другой формы, он приближен к поверхности роликовой дорожки подшипника 4 (максимально при условии обеспечения необходимой прочности цапфы). Диаметр канала должен быть минимальным, чтобы исключить искажение сигнала от нагружения точки цапфы рядом расположенными роликами, но при этом в нем должен разместиться датчик 8 необходимых габаритов. Датчик 8 состоит из измерительного элемента 9 и штока 10. Измерительный элемент может быть выполнен в виде упругого тензометрического кольца 11, разрезного кольца или разрезной балки, работающей на изгиб (как один из вариантов), с установленными на нем упорами 12; имеющими полусферическую форму головки контакта со стенкой канала. Высота измерительного элемента по вершинам головки несколько больше диаметра канала (или его высоты, если он имеет нецилиндрическую форму) с тем, чтобы создать предварительное сжатие элемента, На поверхностях элемента наклеены тензодатчики 13. Шток 10, соединенный с измерительным элементом одним из известных способов, имеет микрометрическое устройство 14, обеспечивающее перемещение на задаваемую величину датчика по каналу 7 таким образом, что точечные упоры находятся на радиусе цапфы (в плоскости, включающей оси цапфы и канала). Упор 15 неподвижно закреплен на хвостовике датчика с помощью фиксатора 16 с резьбовым кольцом, входящим в резьбовое отверстие упора. Шпилька 17 вворачивается в отверстие цапфы и свободно проходит через отверстие упора, Вращением гайкй 18 осуществляется поступательное движение датчика в канале. В устройстве имеется шкала 19 перемещения. Ось резьбового отверстия в упоре выполняется в плоскости, включающей ось цапфы и канала.Возможны другие конструкции устройства, фиксирующего и перемещающего датчик, в частности с использованием шагового двигателя (фиг. 1 и 3).Лапа 1 имеет цилиндрическое отверстие, в которое вставляется хвостовик 20 цапфы. Хвостовик имеет бурт 21, которым цапфа упирается в спинку лапы. Конструкция поворотного узла представлена на фиг, 3. Хвостовик цапфы выполнен в виде флан 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 ца с полукольцевым пазом 22, в который вставляются крепежные болты 23. Болты завинчиваются в резьбовые гнезда, предусвысокой достоверности величины и характера распределения радиальных нагрузок в подшипнике как в осевом, так и радиальном направлениях, а также зависимости распределения нагрузки от заэсров в подшипнике.так как обеспечивается замер нагружения подшипника в точке, а не в плоскости.Формула изобретения 1. Способ измерения нагрузок в опорахшарошечного долота, включающий измерение нагрузки по периметру опоры цапфы с помощью тензометрического узла, о т л и - ч а ю щ и й с я тем, что, с целью повышения эффективности способа путем получения более достоверной информации; замер нагрузки производят перемешиванием тензометрического узла вдоль каждой последующей образующей опоры микро- метрическим узлом.2, Устройство для измерения нагрузок вопорах шарошечного долота, содержащее цапфу, установленную на цапфе посредством опоры шарошку, канал в цапфе, ось которого смещена параллельно оси цапфы, и тензометрический узел, установленный в каналецапфы, отл ичающеесятем,чт с целью повышения эффективности устройства путем обеспечения возможности проведения замеров по вСей площади опоры, оно снабжено измерительным элементом из упругого материала с диаметрально расположенными точечными упорами, установленными в канале с возможностью продольного перемещения, микрометрическим узлом, соединенным посредством штока с измерительным элементом, и поворотным узлом в виде фланца с полукольцевым пазом, и прижимных болтов, расположенных в полукольцевом пазу, причем фланцы поворотного узла прикреплены к цапфе, а точечные упоры установлены с возможностью взаимодействия с внутренними стенками канала вдоль радиуса цапфы, выполненной разборной,501714073 г.2 оставитель В. Бирманехред М.Моргентал Корректор С, Шев унько акто оизводственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул.Гагарина, 101 каз 668 Тираж ПодписноеВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ ССС113035, Москва, Ж, Раушская наб 4/5