Испытательный стенд для определения момента трения подшипника качения бурового шарошечного долота

Рассмотрена методика определения момента трения подшипников бурового шарошечного долота, конструкция которых не содержит сепараторов и характеризуются повышенными зазорами. Для определения момента трения в данных условиях предложена простая конструкция испытательного стенда, которая включает груз и противовес, соединенные между собой нитью, перекинутой через подшипник качения. Приведены расчеты, которые позволяют определить приведенный момент трения подшипника качения в условиях испытательного стенда. В итоге показано, что доступная конструкция стенда и несложные вычисления позволяют определить приведенный момент трения покоя нестандартных многорядных подшипников опор бурового шарошечного долота. Предлагаемые конструкция стенда и методика расчета момента трения востребованы для оценки ресурса подшипников бурового шарошечного долота, конструкция которых не содержит сепараторов и характеризуется повышенными зазорами.

Симисинов Д. И., Волков Е. Б., Афанасьев А. И., Зубов В. В. Испытательный стенд для определения момента трения подшипника качения бурового шарошечного долота // Горный информационно-аналитический бюллетень. – 2022. – № 11-2. – С. 106–113. DOI: 10.25018/0236_1493_2022_112_0_106.

Исследование выполнено в соответствии с государственным заданием Минобрнауки России на выполнение НИР для ФГБОУ ВО «Уральский государственный горный университет».

Симисинов Денис Иванович¹ — канд. техн. наук, доцент, зав. кафедрой, e-mail: 7sinov@mail.ru, ORCID ID: 0000-0001-6095-0073,
Волков Евгений Борисович¹ — канд. техн. наук, зав. кафедрой, e-mail: gmf.tm@m.ursmu.ru, ORCID ID: 0000-0002-8313-3137,
Афанасьев Анатолий Ильич¹ — д-р техн. наук, профессор, e-mail: gmf.tm@m.ursmu.ru, ORCID ID: 0000-0002-7869-9208,
Зубов Владимир Владимирович¹ — канд. техн. наук, доцент, e-mail: v.zubov.r66@yandex.ru, ORCID ID: 0000-0003-0659-9870,
¹ Уральский государственный горный университет.

Симисинов Д.И., e-mail: 7sinov@mail.ru.

1. Жидовцев H. A. Кершенбаум В. Я., Гинзбург Э. С., Бикбулатов И. К., Бородина E. H. Долговечность шарошечных долот. — М.: Недра, 1992. — 272 с.

2. Schroder J., Pasquale M., Richards A., Yorty J. Bearing innovations extend roller-cone bit life // Oil and Gas Journal. 2016, vol. 114, no. 6, pp. 50—55.

3. Regotunov A. Sukhov R., Bersenyov G. About transition processes in blasthole drilling at quarries // E3S Web of Conferences. 2020, vol. 177, article 01008. DOI: 10.1051/e3sconf/202017701008.

4. Ясашин В. А., Сериков Д. Ю., Панин Н. М. Резервы повышения работоспособности шарошечных долот с твердосплавным вооружением // Строительство нефтяных и газовых скважин на суше и на море. — 2001. — № 4. — С. 16—18.

5. Гринько А. А., Сысоев Н. И., Гринько Д. А. Повышение эффективности резания ударно-вращательных буровых долот // Горный информационно-аналитический бюллетень. — 2020. — № 9. — С. 102—115. DOI: 10.25018/0236-1493-2020-9-0-102-115.

6. Торгашов А. В., Гинзбург Э. С., Вышегородцева Г. И., Новиков А. С. Современное состояние отечественного долотостроения в свете задач импортозамещения // Управление качеством в нефтегазовом комплексе. — 2015. — № 2. — С. 9—11.

7. Закиров Н. Н. Технико-технологические основы долговечности работы шарошечных долот. — Тюмень: ТИУ, 2018. — 142 с.

8. Huang Zhiqiang, Li Gang Failure analysis of roller cone bit bearing based on mechanics and microstructure // Journal of Failure Analysis and Prevention. 2018, no. 18, pp. 342–349. DOI:10.1007/s11668-018-0419-3.

9. Slipchuk A., Kuk A. Evaluation of the permissible moment in a roller cone drill bit providing the prescribed reliability of work // Ukrainian Journal of Mechanical Engineering and Materials Science. 2018, vol. 4, no. 1, pp. 116—124. DOI: 10.23939/ujmems2018.01.116.

10. Блинков О. Г., Сердюк Н. И. Герметизирующие устройства опор шарошечных долот для высокооборотного бурения // Территория Нефтегаз. — 2017. — № 3. — С. 12—16.

11. Heras I., Aguirrebeitia J., Abasolo M. Friction torque in four contact point slewing bearings: Effect of manufacturing errors and ring stiffness // Mechanism and Machine Theory. 2017, vol. 112, pp. 145—154. DOI: 10.1016/j.mechmachtheory.2017.02.009.

12. Ciornei M. C., Alaci S., Ciornei F. C., Romanu I. C. A method for the determination of the coefficient of rolling friction using cycloidal pendulum // IOP Conference Series. Materials Science and Engineering. 2017, vol. 227, no. 1, article 012027. DOI: 10.1088/1757-899X/227/ 1/012027.

13. Kim K. S., Lee D. W., Lee S. M., Lee S. J., Hwang J. H. A numerical approach to determine the frictional torque and temperature of an angular contact ball bearing in a spindle system // International Journal of Precision Engineering and Manufacturing. 2015, 16, no. 1, pp. 135—142. DOI:10.1007/s12541-015-0017-1.

14. Королев А. В., Туренко А. П. Зависимость момента трения качения упорного подшипника от внешней нагрузки // Actualscience. — 2016. — Т. 2. — № 12. — С. 137—138.

15. Вахрушев С. И., Цыпленков Р. Г., Дмитриев С. Э. Исследование влияния смазочных материалов на износ узлов трения подшипников качения // Наука и военная безопасность. — 2017. — № 1. — С. 78—81.

16. Петров Н. И., Лаврентьев Ю. Л. Сравнение различных методик расчета тепловыделения в радиально-упорных шарикоподшипниках // Вестник Самарского университета. Аэрокосмическая техника, технологии и машиностроение. — 2018. — Т. 17. — № 2. — С. 154—163.

17. Симисинов Д. И., Афанасьев А. И., Шестаков В. С., Валиев Н. Г. Исследования нагруженности замкового подшипника цапфы трехшарошечного бурового долота // Горный журнал. — 2020. — № 12. — С. 64—66. DOI: 10.17580/gzh.2020.12.14.

18. Закиров Н. Н. Технологические аспекты повышения надежности и долговечности деталей бурового оборудования // Известия вузов. Нефть и газ. — 2016. — № 4. — С. 259—263.

19. Сухов Р. И., Реготунов А. С., Гращенко Д. А. Развитие метода получения информации о состоянии массива горных пород в процессе бурения технологических скважин // Горный информационно-аналитический бюллетень. — 2019. — № S37. — С. 446—454. DOI: 10.25018/0236-1493-2019-11-37-446-454.

20. Гладышев Ю. Г., Никулин П. А., Алексанов П. А., Лянзбург В. П., Виноградов Д. С. Патент РФ № 172555, 12.07.2017. Устройство для измерения момента трогания шарикоподшипника.

21. Тихомирова С. А., Васильев В. О., Хрусталева Н. В., Каткова Л. Е., Шарыгин Л. Н. Патент РФ № 2659101, 28.06.2018. Способ определения момента трения в подшипниках качения.