新型牙轮钻头球面浮动套轴承设计与分析.pdf

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1、2012年9月润滑与密封Sep．2012第37卷第9期LUBRICATIONENGINEERINGV01．37No．9DOI：10．3969／j．issn．0254—0150．2012．09．020新型牙轮钻头球面浮动套轴承设计与分析何畏孙宇邱亚玲王向涛汤海平刘杰(西南石油大学石油天然气装备教育部重点实验室四川成都610500)摘要：分析普通牙轮钻头浮动套轴承存在的缺陷，提出一种新型牙轮钻头球面浮动套轴承，并且利用ANSYS软件对其进行非线性接触有限元分析。结果表明，与普通浮动套轴承相比，新型牙轮钻头球面浮动套轴承通过修形设计和开槽等方式使接触应力分布更均匀，更容易形成动力润滑膜；在其

2、表面沉积TiA1N复合涂层能有效提高浮动套的耐磨性。因此，该新型牙轮钻头球面浮动套轴承抗冲击能力、润滑能力和耐磨能力强，具有良好的实用价值。关键词：牙轮钻头；球面浮动套；滑动轴承中图分类号：TH133．31文献标识码：A文章编号：0254—0150(2012)9—087—4DesignandAnalysisofSphericalFloatingRingJournalBearingsofNewRockBitHeWeiSunYuQiuYalingWangXiangtaoTangHaipingLiuJie(MinistryofEducationKeyLaboratoryofOilandGas

3、Equipment，SouthwestPetroleumUniversity，ChengduSiehuan610500，China)Abstract：Thedefectsexistedintraditionalfloatingringjournalbearingsofrockbitwereanalyzed，anewtypeofspheri—calfloatingringjournalbearingswasdeveloped，andfiniteelementanalysisofnonlinearcontacttoitwascarriedoutbyANSYSsoftware．Theresu

4、ltsshowthatascomparedwithordinaryfloatingringbearing，thenewonehasmoreuniformcon-tactstressdistributionbymethodsofmodifieddesignandslottingontherockbit，andeasiertoformadynamiclubricationfilm．Theanti-wearabilityoffloatingringcanbeeffectivelyimprovedbytheTiA1Ncompositecoatingdepositedonbearingsurfa

5、ce．Therefore，thenewsphericalfloatingringjournalbeatingshavestrongprope~iesofimpactresistance，lubricityandanti-wearabilitywithgoodpracticalvalue．Keywords：rockbit；sphericalfloatingring；journalbearing浮动套轴承是一种有较好发展前途的新型滑动轴设计和对其表面进行特殊工艺处理，得到了一种新型承。王国荣基于流体动力润滑理论，在接触应力仿牙轮钻头球面浮动套轴承。真分析的基础上，研究了牙轮钻头浮动套轴承的

6、工作1设计方案与工作原理机制和结构参数对轴承性能的影响，发现普通浮动套设计的新型牙轮钻头球面浮动套轴承的总体结构轴承仍然有需要改进的地方，比如由于牙轮钻头在井如图1所示，对普通浮动套轴承进行修形设计，把浮底工作过程中存在一定的偏转现象，普通浮动套轴承动套的外缘设计成一个外球面，把与浮动套外缘接触不仅存在严重的“边缘效应”，还会产生一定的“偏的牙轮内表面设计成一个相应的牙轮内球面孔，使浮载效应”；由于牙轮钻头的特殊结构和润滑方式，浮动套轴承具有关节轴承的技术性能和工作特点；根据动套与牙轮之间外摩擦副的润滑介质难以得到补充，球面浮动套的尺寸，在牙轮的相应位置开槽，方便浮需要在原结构上加以改

7、进或者采用新的润滑系统。针动套的装配和润滑剂进入浮动套轴承的外隙；在浮动对上述问题，本文作者通过对浮动套轴承结构的改进套的外球面上沉积TiAIN复合涂层，提高浮动套的耐磨性。当牙轮钻头工作时，牙轮首先以转速n旋转，依基金项目：四川省科技计划项目(2009GZ0026)；省部共建靠摩擦力带动球面浮动套以转速rt转动，由于降低教育部重点实验室开放基金项目(2006STS01)；专利项目了相邻2个摩擦面的滑动速度，因而在保证轴承工作(20112048