Відкриті опори тришарошкових бурових доліт що призначені для буріння міцних та особливо міцних порід працюють у надзвичайно важких умовах за дії значних статичних і динамічних навантажень та абразивного й корозивного середовища. Це суттєво знижує контактну довговічність елементів підшипни­ків, через що збільшуються люфти, зростає перекошування осей цапфи та шарошки, зростає імовірність передчасної відмови долота.

Параметри мікроструктури та фізико-механічних показників елементів опор доліт достатньо обґрунтовані та ефективно застосовуються у долотобуду­ванні [1]. Тим не менше, на практиці часто виникають ситуації, що потребують ґрунтовного вивчення.

Досліджено працездатність опор секцій долота діаметром 244,5 мм, які відпрацьовували в стендових умовах, що відтворювали умови експлуатації.

Аналізом встановлено, що фізико-механічні параметри тіл кочення (куль­ки і ролики, особливо ролики великого периферійного підшипника опори), не завжди забезпечують належні експлуатаційні показники. На фоні загального зносу тіл кочення зафіксовано крихке руйнування. У окремих випадках ролики та кульки виявилися розколеними на фрагменти. Слабкими елементами опор є торці цапф лап та елементи буртів бігових доріжок підшипників кочення. Ці елементи зазнають значного зносу, а при зростанні люфтів в опорі фіксували деформації та крихке руйнування. Відтак, фрагменти зруйнованих тіл кочення та інших елементів підшипників спричинювали пришвидшення заклинювання й відмову опор доліт. Зауважимо, що раціональні значення твердості тіл кочення є у межах HRC 58…61. При менших значеннях зростає зношування, а при вищих – інтенсифікується крихке руйнування. Зокрема, ролики зазнають руйнування в основі та в поперечному перерізі. Ще одним аспектом є проблема випадкового поєднання твердості бігових доріжок цапфи лапи і тіл кочення. Це як правило не регламентується при складанні секцій доліт. Встановлено, що при твердості великої бігової доріжки роликового підшипника кочення HRC 60…61, а роликів HRC 54…56, останні швидко зношуються, особливо у основі, отримуючи заок­руглення, відтак опора заклинює через перекошування роликів в постелі бігової доріжки. Коли ж твердість великої бігової доріжки роликового підшипника HRC 56…58, а роликів HRC 60…62, частим є брінелювання чи відшарування це­ментованого шару чи загальний знос бігової доріжки. Тут важливим є критерій градієнта зміни міцності зміцнених шарів бігової доріжки у глибину. Чим плав­ніший перехід (для кожної плавки сталі встановлюється експериментально), тим менша схильність до відшарування цементованого шару. Найкращі експлу­атаційні показники зафіксовано при контакті тіл кочення й бігових доріжок, у яких тіла кочення мають однакову, або ж більшу твердість на HRC 1…3.

Висновок: При проектуванні складальних операцій опор секцій доліт застосовувати селективний підхід, враховуючи не тільки геометричні парамет­ри тіл кочення в групах (у одній селективній групі допускати розсіювання значень твердості не більше HRC 1), але й твердості тіл кочення та бігових доріжок які входять у контакт.

Загартований цементований шар бігових доріжок має мати однорідну мікроструктуру й однакову товщину в перерізі, а мікроструктура зміцнених шарів та серцевини має задовольняти вимоги сформульовані у [1].

Застосування селективних тіл кочення повинно відповідати також селективним групам цапф лап, які мають мати однакові в групі фізико-механічні показники на опорних поверхнях.