牙轮钻头滑动轴承.pdf

(19)中华人民共和国国家知识产权局*CN103306607A*(12)发明专利申请(10)申请公布号(10)申请公布号CNCN103306607103306607A(43)申请公布日2013.09.18(21)申请号201310272732.1(22)申请日2013.07.01(71)申请人西南石油大学地址610500四川省成都市新都大道8号(72)发明人伍开松邓涛吴霁薇杨迎新(74)专利代理机构北京众合诚成知识产权代理有限公司11246代理人龚燮英(51)Int.Cl.E21B10/22(2006.01)权权利要求书1页利要求书1页说明书3页说明书3页附图4页附图4页(54)发明名称牙轮钻头滑动轴承(57)摘要本发明涉及一种牙轮钻头滑动轴承，包括牙轮和钻头轴颈；牙轮的外侧壁设有牙轮齿；钻头轴颈匹配装设于牙轮内；牙轮的内部还设有内腔，内腔为轴剖面呈球冠形的腔体结构；钻头轴颈为一体式结构，其外轴颈为与内腔相匹配的球冠形结构；轴承还包括设于内腔和外轴颈之间的浮动片；浮动片为球冠形壳体结构且还均匀设置具有储油减震作用的小孔；浮动片的内表面与外轴颈之间呈球面接触滑动，浮动片的外表面与内腔之间呈球面接触滑动。本发明结构简单，其通过在球冠形结构的外轴颈和牙轮的内腔之间加设球冠形结构的浮动片，能够有效降低滑动轴承的相对转速，减缓滑动轴承的磨损，提高了滑动轴承的疲劳使用寿命。CN103306607ACN10367ACN103306607A权利要求书1/1页1.一种牙轮钻头滑动轴承，包括牙轮和钻头轴颈；所述牙轮的外侧壁设有牙轮齿；所述钻头轴颈匹配装设于所述牙轮内；其特征在于：所述牙轮的内部还设有内腔，所述内腔为轴剖面呈球冠形的腔体结构；所述钻头轴颈为一体式结构，其外轴颈为与所述内腔相匹配的球冠形结构；所述轴承还包括设于所述内腔和外轴颈之间的浮动片；所述浮动片为球冠形壳体结构且还均匀设置具有储油减震作用的小孔；所述浮动片的内表面与所述外轴颈之间呈球面接触滑动，所述浮动片的外表面与所述内腔之间呈球面接触滑动。2.如权利要求1所述的牙轮钻头滑动轴承，其特征在于：所述钻头轴颈还包括内轴颈；所述内轴颈呈圆柱体结构。3.如权利要求2所述的牙轮钻头滑动轴承，其特征在于：所述内轴颈和外轴颈之间还设有滚道。4.如权利要求3所述的牙轮钻头滑动轴承，其特征在于：所述牙轮还包括台阶面、柱形孔和滚槽；所述台阶面设于所述牙轮的外端面；所述柱形孔与所述内轴颈相匹配，设于所述台阶面和滚槽之间；所述滚槽沿所述柱形孔内壁圆周设置且与所述滚道相匹配。5.如权利要求4所述的牙轮钻头滑动轴承，其特征在于：所述台阶面上匹配设置有密封件。6.如权利要求3或4所述的牙轮钻头滑动轴承，其特征在于：在所述滚道和滚槽配合形成的空间内设有多个滚珠。7.如权利要求1所述的牙轮钻头滑动轴承，其特征在于：所述浮动片由减摩性和耐磨性较好的特殊材料制成。8.如权利要求1所述的牙轮钻头滑动轴承，其特征在于：所述牙轮齿具有多个，相邻的所述牙轮齿之间还设有截面大致呈V型的凹槽。2CN103306607A说明书1/3页牙轮钻头滑动轴承技术领域[0001]本发明涉及一种滑动轴承，尤其涉及一种牙轮钻头滑动轴承。背景技术[0002]随着钻井新技术的不断增多，如水平井钻井技术，分支井和丛式井技术，带螺杆钻具和涡轮钻具的钻井技术，以及深井和超深井钻井技术等，都要求钻头滑动轴承能够满足大钻压，高转速和高寿命的要求，因此研制新型结构的钻头滑动轴承势在必行。[0003]目前，国内外的牙轮钻头、复合钻头中的轴承普遍采用线接触的大径向滑动轴承、小径向滑动轴承和平面接触的止推滑动轴承三者组合或者二者组合成的台阶式滑动轴承。这种台阶式组合滑动轴承在使用时，存在以下主要问题：[0004]（1）在钻井过程中，由于这种台阶式组合滑动轴承之间没有球形浮动片，而钻头滑动轴承在承受随机变化的冲击和振动的轴向载荷和径向载荷时，会导致所述滑动轴承的局部接触峰值压力（p）很大。[0005]（2）在钻井过程中，由于这种台阶式组合滑动轴承的轴颈和牙轮轴孔的匹配结构变化剧烈，导致牙轮壳体上应力集中严重，甚至出现牙轮破裂现象。[0006]（3）目前随着先进钻井工艺技术的飞速发展，要求钻头的转速不断增加，这样导致钻头轴颈与牙轮轴孔之间的相对转速（v）跟着增加，同时也加剧了轴承发热量和磨损失效。[0007]（3）在深井和超深井钻井过程中，由于钻头钻压大，工作环境温度高，导致轴承局部接触压力高，摩擦生热难以散发，局部温升高。最终轴承润滑效果下降或失效，使摩擦系数（f）增加，进而出现粘着磨损失效。[0008]根据文献“伍开松，马德坤，度量牙轮钻头滑动轴承粘着磨损失效的新准则,石油机械，Vol.31（12），2003年”所述，导致滑动轴承失效的因素主要有：摩擦系数f，轴承局