牙轮钻头及其制造方法.pdf

(19)中华人民共和国国家知识产权局*CN103032027A*(12)发明专利申请(10)申请公布号CN103032027A(43)申请公布日2013.04.10(21)申请号201210519957.8(22)申请日2012.11.24(71)申请人李荟敏地址412011湖南省株洲市荷塘区文化路庭院小区4区098栋(72)发明人李荟敏(51)Int.Cl.E21B10/22(2006.01)B23P15/28(2006.01)权利要求书权利要求书1页1页说明书说明书44页页附图附图77页(54)发明名称牙轮钻头及其制造方法(57)摘要本发明公开了一种牙轮钻头及其制造方法，它的轴承系统采用滚锥轴承或锥弧形的滑块瓣，并且利用锁紧螺钉的大头凸缘止推面邻接滚锥或滑块瓣的小头端面，滚锥或滑块瓣的大头端面邻接牙轮壳的内止推面的方法紧密布置锥形滚动或滑动轴承系统，同时实现了可靠的牙轮壳的锁紧功能。借助于锥形的牙爪轴结构简单的特点，采用高效的镗削工艺加工。借助于锥形的牙爪轴易于装夹的特点，将牙爪轴分体并采用能焊透的摩擦焊工艺焊接在牙爪上。借助于将牙爪轴分体后牙爪较扁平，将接头与牙轮支架分离后的锻造毛胚较扁平较易成型的特点，采用将接头与牙轮支架主先分离加工再焊接组合的工艺方法取代了现有的三瓣式加工组合的工艺。提高牙轮钻头的轴承系统的使用寿命与牙轮钻头的制造效率。CN10327ACN103032027A权利要求书1/1页1.一种牙轮钻头，适用于制造用于采矿、石油钻探及开采、地质钻探、土建施工等的牙轮钻头，其轴承系统包含牙爪轴[2]、牙轮壳[3]、锁紧螺钉[4]、滚锥[9]，其特征在于牙爪轴[2]是锥形的，滚锥[9]在牙爪轴[2]与牙轮壳[3]之间，锁紧螺钉[4]与牙爪轴[2]紧固连接，锁紧螺钉[4]的大头凸缘止推面邻接滚锥[9]的小头端面，滚锥[9]的大头端面邻接牙轮壳[3]的内止推面。2.一种牙轮钻头，适用于制造用于采矿、石油钻探及开采、地质钻探、土建施工等的牙轮钻头，其轴承系统包含牙爪轴[2]、牙轮壳[3]、锁紧螺钉[4]、滑块瓣[10]，其特征在于牙爪轴[2]是锥形的，锥弧形的滑块瓣[10]在牙爪轴[2]与牙轮壳[3]之间，锁紧螺钉[4]与牙爪轴[2]紧固连接，锁紧螺钉[4]的大头凸缘止推面邻接滑块瓣[10]的小头端面，滑块瓣[10]的大头端面邻接牙轮壳[3]的内止推面。3.根据权利要求1所规定的发明，其特征在于牙爪轴[2]的锥面是采用镗削加工的。4.根据权利要求2所规定的发明，其特征在于牙爪轴[2]的锥面是采用镗削加工的。5.根据权利要求1所规定的发明，其特征在于分体的牙爪轴[2]是采用摩擦焊接紧固在牙爪[1]上的。6.根据权利要求2所规定的发明，其特征在于分体的牙爪轴[2]是采用摩擦焊接紧固在牙爪[1]上的。7.一种牙轮钻头，适用于制造用于采矿、石油钻探及开采、地质钻探、土建施工等的牙轮钻头，其特征在于牙轮支架是由牙轮支架主体[24]与接头[25]这两个零件组合形成的，并且牙爪轴[2]是带轴心通孔的锥体。2CN103032027A说明书1/4页牙轮钻头及其制造方法技术领域[0001]本发明涉及一种牙轮钻头，适用于制造用于采矿、石油天然气钻探及开采、地质钻探、土建施工的钻井、钻桩基孔等的牙轮钻头，包括三牙轮钻头、单牙轮钻头、四牙轮钻头、组合牙轮钻头以及牙轮滚轮扩孔器等包含牙轮壳的延伸变型的破岩产品。背景技术[0002]从来的牙轮钻头，特别是它的轴承系统，分为滚动轴承和滑动轴承两大类。滑动轴承承载能力强但不适合高速运行，滚动轴承适合高速运行却承载能力弱，它们面临的共同问题都是寿命不够长，轴承系统的早期失效占所有失效几率的大约百分之八十。为适应高速钻进的需要，在采用滚动轴承的牙轮钻头领域已经出现一些新型的轴承设计。例如美国专利US004136748，为改变滚柱轴承为主承载轴承，球滚珠锁紧并承担部分载荷，平面推力轴承止推的尚不够理想的结构，它采用的能承受部分轴向载荷的滚锥轴承，因为装配结构设计得不够好等原因，它还需要采用螺纹连接。也有锁紧结构依赖螺钉的，如美国专利US20100071959。但它们的主要结构还是没有什么大的变化，轴承仍然是滚动轴承加止推滑块。最接近本发明的采用滚锥轴承系统的是中国专利ZL91105563.0。它采用了与本发明接近的滚锥轴承，但锁紧机构复杂，可靠性不够高且占用较多牙轮壳内宝贵的空间，缩小了为滚锥轴承保留的空间，限制了滚锥轴承可以发挥的潜力。滑动轴承也类似，大量采用占空间的滚珠锁紧结构。虽然也有如美国专利US4802539、US4600064的采用螺钉或卡环锁紧的。至于三牙轮钻头的制造方法，因为牙爪轴是个包含大跑道与锁紧槽等的较为复杂的旋转体，无法采用高切削速度的镗削加工，而必须靠车削加工，跑道还需要磨削以达到所