牙轮钻头用空心滚滑复合轴承.pdf

(19)中华人民共和国国家知识产权局*CN103075106A*(12)发明专利申请(10)申请公布号(10)申请公布号CNCN103075106103075106A(43)申请公布日2013.05.01(21)申请号201310011517.6(22)申请日2013.01.11(71)申请人西南石油大学地址610500四川省成都市新都区新都大道8号(72)发明人韩传军张杰(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10页附图10页(54)发明名称牙轮钻头用空心滚滑复合轴承(57)摘要本发明涉及一种高速、重载工况下的牙轮钻头用空心滚滑复合轴承，主要由牙爪、牙轮与空心圆柱滚子、空心滑块组成，或由牙爪、牙轮与空心圆柱滚子、滑块、滚柱组成，或由牙爪、牙轮与空心圆柱滚子、滚柱组成。其技术方案是滑块与牙爪或滑套构成滑动轴承，滚子、滚柱与牙爪或滑套构成滚动轴承。圆柱滚子空心度为50%～65%，滑块空心度为40%～60%；滑套柱面上开有通孔；滑块或牙轮的内孔壁均匀开有5～10个滚柱槽。本发明融合了滑动轴承、滚动轴承和浮动套轴承的优点，即保持了高转速特性，又改善了滚动体的受力，空心结构具有吸振、减振功能，增加了散热面积，因而，该复合轴承具有较长的使用寿命，特别适用于高速、重载、大冲击工况下的牙轮钻头。CN103075106ACN103756ACN103075106A权利要求书1/1页1.一种新型牙轮钻头用空心复合滚滑轴承，由牙轮(1)、牙爪轴颈(2)与空心圆柱滚子(3)、空心滑块(4)组成，或由牙轮(1)、牙爪轴颈(2)与空心圆柱滚子(3)、带滚柱槽的滑块(6)、滚柱(7)组成，或由牙爪轴颈(2)、带滚柱槽牙轮(8)与空心圆柱滚子(3)、滚柱(7)等组成；滚柱(7)安装在滑块(6)的滚柱槽内，或安装在牙轮(8)的滚柱槽内，与牙爪轴颈(2)构成滚动轴承；在空心圆柱滚子(3)、空心滑块(4)、带滚柱槽的滑块(6)与牙爪轴颈(2)之间可以设置带油孔的滑套(5)。2.按权利要求1所述的用于牙轮钻头的空心复合滚滑轴承，其特征在于所述的空心圆柱滚子(3)、空心滑块(4)、带滚柱槽的滑块(6)与滚柱(7)的长度相同；圆柱滚子的空心度为50%～65%，且两端采用圆角过渡；空心滑块的空心度为40%～60%，内部过渡处均采用圆角结构。3.按权利要求1所述的用于牙轮钻头的空心复合滚滑轴承，其特征在于每种组合轴承中的空心圆柱滚子(3)、空心滑块(4)或带滚柱槽的滑块(6)、滚柱(7)的数量相同，一般取为5～10个，且空心圆柱滚子与滑块交叉排列。4.按权利要求1所述的用于牙轮钻头的空心复合滚滑轴承，其特征在于滑块(6)或牙轮(8)的滚柱槽的圆弧半径R大于或等于滚柱(7)的直径为d，若牙爪轴颈(2)的外径为D，则滚柱槽圆弧半径R的圆心所构成圆的直径D′为：D′=D+2d-2R。5.按权利要求1所述的用于牙轮钻头的空心复合滚滑轴承，其特征在于滑套(5)的柱面上钻有可供润滑油脂流动的通孔，通孔沿轴向和周向对称布置。6.按权利要求1所述的用于牙轮钻头的空心复合滚滑轴承，其特征在于牙轮(8)的内孔壁均匀开有用于容纳空心圆柱滚子(3)和滚柱(7)的槽，且沿轴向均匀分布。2CN103075106A说明书1/3页牙轮钻头用空心滚滑复合轴承技术领域[0001]本发明属于石油、天然气的勘探、钻井技术领域，具体涉及一种高速、重载工况下牙轮钻头用的空心滚滑复合轴承。背景技术[0002]轴承是牙轮钻头的重要组成部分，它的失效直接关系着整个钻头的使用寿命，影响着整个钻井周期。牙轮钻头中最早使用的是滑动轴承，1932年出现了滚动轴承，并一直沿用至今，其主要由牙轮轴孔和牙爪轴颈等组成。与普通滑动轴承相比，牙轮钻头的滑动轴承有其特殊性，包括结构特殊性、载荷特殊性、工作环境的特殊性以及相对转速的特殊性。滑动轴承的主要失效形式是粘着磨损，主要是由于牙轮钻头在工作过程中的摩擦温升引起了轴承表面金相组织发生了改变、硬度降低、抗磨性能减弱。牙轮钻头的滚动轴承是一种非标准轴承，多采用大圆柱滚子轴承—钢球—小径向滑动轴承或者大圆柱滚子轴承—钢球—小圆柱滚子轴承，它无内外套圈、无保持架、承载力大、耐冲击，但是转速较低，而且有限的润滑脂和强磨粒环境，使得它的失效较为严重，工作寿命较低。随着钻井技术的发展，浮动套轴承被引入到牙轮钻头，但是这种浮动套轴承中的内轴承或外轴承的润滑供油问题又成为影响轴承整体性能的主要矛盾，而且抗冲击能力较弱。因此，为满足深井、超深井技术的发展，对牙轮钻头用轴承新结构的设计一直是石油工程技术人员的研究重点。发明内容[0003]本发明的目的是为了克服上述技术的不足，设计了一种牙轮钻头用的新型空心滚滑复合轴承，可以有效地降低轴承各部件