[發(fā)明專利]牙輪鉆頭滾滑復(fù)合軸承

在審

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201710926238.0
• 申請(qǐng)日: 2017-10-06
• 公開（公告）號(hào): CN107461156A
• 公開（公告）日: 2017-12-12
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 張杰;張瀚
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 西南石油大學(xué)
• 主分類號(hào): E21B10/22
• 分類號(hào): E21B10/22
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種滾滑復(fù)合軸承，特別涉及一種油氣井、地?zé)峋㈨搸r氣井用牙輪鉆頭滾滑復(fù)合軸承。

背景技術(shù)

牙輪鉆頭是最重要的鉆井工具之一，在油氣井、地?zé)峋㈨搸r氣井及地質(zhì)勘探等領(lǐng)域占據(jù)重要份額。而軸承是牙輪鉆頭的重要組成部分，它的失效直接關(guān)系著整個(gè)鉆頭的使用壽命，影響著整個(gè)鉆井周期。牙輪鉆頭最早采用滑動(dòng)軸承，有限的潤滑脂和強(qiáng)磨粒環(huán)境，使得它的磨損較為嚴(yán)重，且不耐沖擊。隨著軸承技術(shù)發(fā)展，滾動(dòng)軸承逐漸被應(yīng)用到鉆頭中，牙輪鉆頭滾動(dòng)軸承是一種非標(biāo)準(zhǔn)軸承，多采用實(shí)心圓柱滾子為滾動(dòng)體，它無內(nèi)外套圈、無保持架，但圓柱滾子兩端應(yīng)力集中均較為嚴(yán)重，經(jīng)常發(fā)生疲勞失效。隨著鉆井技術(shù)的發(fā)展，地?zé)峋㈨搸r氣井的開發(fā)，要求牙輪鉆頭軸承要承受更高的溫度和沖擊載荷，而常規(guī)的滑動(dòng)軸承和滾動(dòng)軸承較難適應(yīng)更復(fù)雜工況。因此，優(yōu)化牙輪鉆頭軸承結(jié)構(gòu)對(duì)提高牙輪鉆頭的使用壽命具有重要意義。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的是：設(shè)計(jì)了一種牙輪鉆頭滾滑復(fù)合軸承，綜合滾動(dòng)軸承和滑動(dòng)軸承的優(yōu)勢(shì)，使其具有更高的承載能力、耐沖擊、耐高溫能力，從而延長牙輪鉆頭使用壽命，降低失效事故發(fā)生。

為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用以下技術(shù)方案：牙輪鉆頭滾滑復(fù)合軸承，由牙輪、牙爪軸頸、內(nèi)軸承圈與空心圓柱滾子組成，或由牙輪、牙爪軸頸、內(nèi)軸承圈與圓柱滾子組成，或由帶槽牙輪、牙爪軸頸、內(nèi)軸承圈與滾針組成。滾滑復(fù)合軸承中無保持架，空心圓柱滾子與圓柱滾子采用滿排布置，且滾子長度相同，牙輪、內(nèi)軸承圈與空心圓柱滾子或圓柱滾子形成滾動(dòng)軸承，帶槽牙輪、內(nèi)軸承圈與滾針形成滾動(dòng)軸承，牙爪軸頸與內(nèi)軸承圈形成滑動(dòng)軸承。

作為進(jìn)一步的技術(shù)方案，所述空心圓柱滾子為空心圓柱體，空心度為50％～65％，帶槽牙輪的內(nèi)壁均勻開設(shè)有凹槽，可容納滾針。

作為進(jìn)一步的技術(shù)方案，所述內(nèi)軸承圈的內(nèi)表面上可開設(shè)各種形式油槽、或進(jìn)行仿生非光滑表面設(shè)計(jì)、或內(nèi)圈壁上開設(shè)油孔使得滑動(dòng)軸承與滾動(dòng)軸承的潤滑介質(zhì)可相互流通。

本發(fā)明的有益效果是：(1)滾滑復(fù)合軸承充分發(fā)揮了滾動(dòng)軸承和滑動(dòng)軸承的優(yōu)勢(shì)，使得整個(gè)軸承系統(tǒng)具有較高的承載能力、同時(shí)保持高轉(zhuǎn)速；(2)空心圓柱滾子可容納更多的潤滑介質(zhì)，且具有良好的散熱能力，同時(shí)具備更好的減振性能，其更適用于地?zé)峋㈨搸r氣井的開發(fā)；(3)采用滾針軸承可節(jié)約更多的空間，保證鉆頭軸承的各部件基本尺寸和強(qiáng)度；(4)內(nèi)軸承圈可開設(shè)各種形式油槽可增強(qiáng)滑動(dòng)軸承的潤滑性能，對(duì)其表面進(jìn)行仿生設(shè)計(jì)可改善其摩擦學(xué)性能和潤滑性能，在內(nèi)軸承圈上開設(shè)油孔，可實(shí)現(xiàn)對(duì)滑動(dòng)軸承與滾動(dòng)軸承的潤滑介質(zhì)可相互流通，增強(qiáng)整個(gè)軸承系統(tǒng)的散熱能力。

附圖說明

圖1是本發(fā)明牙輪鉆頭滾滑復(fù)合軸承的第一個(gè)實(shí)施例。

圖2是本發(fā)明牙輪鉆頭滾滑復(fù)合軸承的第二個(gè)實(shí)施例。

圖3是本發(fā)明牙輪鉆頭滾滑復(fù)合軸承的第三個(gè)實(shí)施例。

圖中：1.牙輪，2.牙爪軸頸，3.內(nèi)軸承圈，4.空心圓柱滾子，5.圓柱滾子，6.帶槽牙輪，7.滾針。

具體實(shí)施方式

下面結(jié)合附圖和具體實(shí)施方式對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步的描述。

如圖1所示，牙輪鉆頭滾滑復(fù)合軸承由牙輪1、牙爪軸頸2、內(nèi)軸承圈3與空心圓柱滾子4組成；滾滑復(fù)合軸承中無保持架，空心圓柱滾子4采用滿排布置，且滾子長度相同；牙輪1、內(nèi)軸承圈3與空心圓柱滾子4形成滾動(dòng)軸承，牙爪軸頸2與內(nèi)軸承圈3形成滑動(dòng)軸承；空心圓柱滾子4為空心圓柱體，空心度為50％～65％；內(nèi)軸承圈3的內(nèi)表面上可開設(shè)各種形式油槽、或進(jìn)行仿生非光滑表面設(shè)計(jì)、或內(nèi)圈壁上開設(shè)油孔使得滑動(dòng)軸承與滾動(dòng)軸承的潤滑介質(zhì)可相互流通。

如圖2所示，牙輪鉆頭滾滑復(fù)合軸承由牙輪1、牙爪軸頸2、內(nèi)軸承圈3與圓柱滾子5組成，滾滑復(fù)合軸承中無保持架，圓柱滾子5采用滿排布置，牙輪1、內(nèi)軸承圈3與圓柱滾子5形成滾動(dòng)軸承，牙爪軸頸2與內(nèi)軸承圈3形成滑動(dòng)軸承。

如圖3所示，牙輪鉆頭滾滑復(fù)合軸承由帶槽牙輪6、牙爪軸頸2、內(nèi)軸承圈3與滾針7組成；滾滑復(fù)合軸承中無保持架，帶槽牙輪6的內(nèi)壁均勻開設(shè)有凹槽，可容納滾針7，帶槽牙輪6、內(nèi)軸承圈3與滾針7形成滾動(dòng)軸承，牙爪軸頸2與內(nèi)軸承圈3形成滑動(dòng)軸承。