粗糙表面下牙轮钻头浮动套轴承润滑机理研究

以流变学、摩擦学及固体力学为理论依据,在φ215.9mm(821英寸)牙轮钻头滑动轴承结构的基础上,综合考虑浮动套滑动轴承的特点及牙轮钻头轴承的特殊性,以牙轮钻头轴承系统结构及失效分析、牙轮钻头润滑脂的高温流变性分析结果为研究基础,建立了粗糙表面牙轮钻头浮动套轴承润滑性能参数的数学模型,并对模型进行了求解。通过计算结果分析得出牙轮钻头浮动套轴承内外间隙比在2.0~3.0之间时,有利于浮动套轴承的正常运转,该结论为牙轮钻头浮动套轴承的设计提供了理论和技术基础。     

牙轮钻头滑动轴承浮动套优化设计

为了延长牙轮钻头滑动轴承的使用寿命,对带浮动套的牙轮钻头滑动轴承结构进行理论分析,并采用ANSYS软件对其进行有限元仿真。以浮动套的内、外间隙比和浮动套厚度为设计变量,以接触有限元分析的峰值接触压力为目标函数,用接触有限元方法建立了带浮动套的滑动轴承优化设计模型。优化结果表明,选择合适的浮动套内、外间隙比,不管其是否正常工作,都能大大改善牙轮钻头滑动轴承的接触压力和最大Mises应力,推荐内、外间隙比为2.2～2.8;浮动套能改善滑动轴承局部磨损,且浮动套厚度对其接触压力及峰值应力影响较小;选择合理的浮动套与不带浮动套的牙轮钻头滑动轴承相比,其接触压力降低了25.0%,最大Mises应力降低了32.2%。     

牙轮钻头滑动衬套轴承结构和材料

牙轮钻头滑动衬套轴承结构和材料陈家庆，蔡镜仑（北京石油大学北京油田新材料研究工程中心）采用滑动村套轴承的牙轮钻头是在用钻头中很重要的一种。滑动村套分为浮动村套和固定衬套两种［１］。由于轴承承载能力的高低、寿命的长短以及性能的稳定与否对轴承表面以及表层...     

三牙轮钻头滑动轴承浮动衬套的抗胶合试验

带浮动衬套的滑动轴承已成功应用于三牙轮钻头，因高压喷射钻井工艺的需要，钻头轴承工作条件较为恶劣，导致浮动村套产生胶合卡死牙轮。为此，对用不同材料在不同热处理状态下的浮动村套进行了抗胶合试验。结果表明，Ｈ１３钢的中温气体硫氮共渗是制造钻头轴承浮动村套较为理想的材料和处理工艺，用它代替铍青铜合金固溶时效制造浮动村套是可行的，其磨损量为铍青铜合金村套的１／３，使用中能有效地防止浮动村套胶合卡死牙轮，可延长钻头使用寿命。     

牙轮钻头滑动轴承的特殊性及主要研究方向

牙轮钻头滑动轴承与一般机械滑动轴承相比 ,在滑动轴承结构、承受的载荷、轴承的工作环境和滑动副之间的相对转速等方面都具有特殊性。牙轮钻头滑动轴承的失效解剖分析表明 ,最终导致轴承失效的主要形式一种是轴承密封系统损坏而导致磨料磨损失效 ;另一种是密封润滑系统工作正常时最终导致粘着磨损失效 ,而影响粘着磨损的主要因素有轴承的摩擦系数、表面压力大小及分布和相对滑动速度。今后牙轮钻头滑动轴承主要研究方向是滑动轴承密封系统(密封圈和传压补油装置 )的研究 ;轴承摩擦系数的研究 ;轴承表面压力大小及分布的研究。     

牙轮钻头滑动套新材料的耐磨性能试验

文章推出了一种用于牙轮钻头滑动轴承的新材料(ZnA13~#)。它在高转速下的摩擦扭矩小于铍青铜材料;30小时耐磨试验表明其耐磨性能和表面形貌均优于铍青铜。文内应用计算式所计算出的滑动套磨损量与实际磨损量相符。从估算轴承实际寿命过程中得出,增大轴承尺寸或提高轴承强度都可以延长轴承的工作寿命。     

新型非密封滑动轴承牙轮钻头的试验研究

密封滑动轴承牙轮钻头的密封圈工作条件恶劣,极易损坏;密封圈占据了轴颈的一部分空间,使钻头承载能力减小,这些都降低了钻头的使用寿命。通过滑动轴承失效原因的分析,提出非密封滑动轴承牙轮钻头的轴承表面应采用硬度大、热稳定性好的材料,轴承摩擦副应采用硬-硬配对方式。经过对WC-Co类硬质合金材料力学性能和摩擦学性能分析,用新的轴承结构解决了硬质合金脆性问题,并研制出新型非密封硬质合金滑动轴承牙轮钻头。室内试验表明,硬质合金摩擦副具有良好的抗磨粒磨损能力,可用于牙轮钻头非密封滑动轴承的滑动表面。现场初步试验证明,新型非密封硬质合金滑动轴承牙轮钻头具有良好的应用前景,是发展高速滑动轴承牙轮钻头和小尺寸滑动轴承牙轮钻头的有效途径。     

高速牙轮钻头浮动套轴承研制的探讨

牙轮钻头浮动套轴承的研制关键在于通过浮动套内、外间隙的合理分配设计浮动套结构参数以及浮动套材质的优选。本文全面地介绍了国内外牙轮钻头浮动套轴承的设计思想及浮动套材质研究应用动态，阐述了关于浮动套轴承研制的看法，提出了研制的方向。     

牙轮钻头浮动套轴承的机理研究

由于浮动套轴承的浮动套可以转动,降低了摩擦功率,从而可以提高牙轮钻头的转速.使浮动套转动的主要参数是浮动套的内、外间隙值.根据牙轮钻头轴固定,牙轮转动的工作特点,进行牙轮钻头浮动套轴承单元实验,发现按国内、外现用内小外大的间隙值配置参数,浮动套不会转动.通过对重载低速工况下的牙轮钻头浮动套轴承的润滑状态进行理论分析,得出属于混合润滑或边界润滑状态的结论.并证明全膜润滑状态下的浮动套轴承计算公式,不适用于牙轮钻头浮动套轴承,后者需考虑金属接触及弹性变形的影响,间隙配置应使外间隙远小于内间隙.实验结果与理论分析相一致.本文得出的间隙配置原则,可供牙轮钻头浮动套轴承设计使用.     

不对正情况下牙轮钻头浮动套轴承接触应力计算

文章分析了牙轮钻头滑动轴承接触力学性质的影响因素。在Marshek和Chen提出的理论基础上,对接触问题中的系数矩阵和间隙函数进行修正,同时采用新的确定两体接触区域的方法,分析计算了牙轮钻头浮动套轴承在不对正情况下与牙轮(或牙爪)接触的应力,并推导了间隙—接触应力的一般表达式。     

稳态下多油楔浮动滑动轴承的润滑状况分析

对多油楔浮动滑动轴承的流体动力润滑状况进行理论分析,得出其在稳态下处于弹流动压润滑;通过对此状态下的相关计算得出在小间隙下多油楔轴承有较好的弹流润滑性能,并且随着载荷的增加,膜厚比λ减小,轴承产生磨损的可能性增加。     

牙轮钻头空心滚滑复合轴承的设计

轴承是牙轮钻头的重要组成部分,它的失效直接影响着整个钻头的使用寿命。为此,分析了牙轮钻头用滑动轴承、滚动轴承及浮动套轴承的研究现状,在综合3种轴承各自优势的基础上,最终设计出了空心滚滑复合轴承和有孔浮动套滚滑轴承：①空心结构的滚滑体较实心结构的滚滑体提供了更多的贮存润滑油空间,使牙轮转动过程中滚滑体的各接触面之间的润滑性能得以改善;②空心结构增大了滚滑体的散热面积,自由流动的润滑油通过对流散热方式冷却轴承各个转动的部件。同时,建立了滚滑轴承的有限元分析模型,进行了实心和空心结构滚滑轴承的等效应力与接触应力分析。结果表明：空心滚滑复合轴承比实心结构的承载能力更强,滚滑体的应力分布也更为均匀,降低了由局部应力过大或温度过高而导致整个轴承失效的概率,有利于提高牙轮钻头的使用寿命。最后,建议空心滚子的空心度在50%~70%,滑块的空心度不宜超过60%。     

牙轮钻头浮动套轴承的数值计算探讨

运用润滑理论，在稳态工作时，对牙轮钻头浮动套轴承进行力平衡、力矩平衡及摩擦功率损失的分析，在此基础上，对其内外间隙值、最优转速比进行数值计算，得出最优转速比，并从理论上证实了牙轮钻头浮动套轴承应采用内大外小间隙配置方式的试验结论。     

仿真技术在牙轮钻头浮动套轴承设计中的应用

如何提高现有牙轮钻头轴承的工作性能，延长其在高转速下的使用寿命，是目前钻井工程领域迫切需要解决的问题之一。采用计算机仿真技术分析了牙轮钻头浮动套轴承的摩擦因数、扭矩、温度等性能参数与轴承结构参数的变化关系，找到了同一结构参数时载荷和钻头转速对轴承摩擦学性能的影响规律，认为215．9mm（8 1/2英寸）牙轮钻头浮动套内外间隙比应为2．0～3．0，为给定工况下牙轮钻头浮动套轴承结构的设计与优化提供了理论依据和方法。     

牙轮钻头滑动轴承减摩合金镶嵌沟槽的电脉冲加工

一、概述滑动密封轴承三牙轮钻头是近年来钻头生产中的一种新产品,它成倍地提高了钻头的使用寿命和进尺,是今后钻头生产的发展方向。在这种钻头中,为了减少滑动轴承付之间的摩擦和增加润滑,从而进一步提高钻头的使用寿命,在滑动轴承的表面镶有减摩     

81/2″/XP215ZR型铍青铜浮动套滑动轴承钻头

<正> 在解剖和分析美国瑞德公司牙轮钻头的基础上,四川省石油管理局总机厂钻头研究所与上海有色金属研究所合作,共同研制了81/2″XHP215ZR型铍青铜浮动套滑动轴承钻头     

中国专利文摘

<正> 一种含有带孔佔体的扩孔器,上端装有钻杆,钻杆底端装有可拆卸的轴承套。用于承受锥形刃具转动时产生的磨损。轴承与密封围位于刃具和轴承套之间,使刃具能正常转动。另外,钻杆和轴承套之间有可以滑动的元件,将轴承套固定在钻杆上。钻杆装在钻体上的槽缝之间,有几     

大庆-130和F200钻机绞车刹车支持轴承的改进

<正> 我国各油田所用的钻机刹车系统刹车支持轴承,除F320-3 DH钻机用滚动支持轴承外,均采用整体式有轴瓦正滑动轴承或对开式无定位无轴瓦正滑动轴承。钻机在起下钻和正常钻进作业时,刹车曲轴或刹带轴等经常作周期性地往复半回转运动,导致有轴瓦或无轴瓦轴承磨损,间隙增大,影响刹车效果。     

环锁滑动轴承钻头

<正> 美国休斯工具公司研制一种名为环锁(RINGLOK)的滑动轴承钻头。这种钻头的轴承采用一个已获得专利的挡环,代替以往滑动轴承钻头用滚球轴承锁定牙轮的方法。因此这是一种真正全滑动轴承的钻头,如图所示。这种钢质挡环本身就是一个滑动轴承,其表面能均     

化学镀在高压注水泵轴颈上的应用

大庆采油四厂一般都采用ZBQ型高压注水泵进行注水，泵轴材料为40Cr钢。该高压在水泵吸入室泵轴有两处轴承支承。一处采用向心推力球轴承，另一处采用浸在介质中的复合滑动轴承，介质为含有微量原油的回注水。由于滑动轴承浸渍在介质之中，所以泵一般仅运行20～60天，与滑动轴承配合处的轴颈部位就会产生严重磨蚀，使该处的配合间隙增大，引起轴的振动，导致另一处的向心推力轴承失效，而使整台注水泵不能正常运行。复合轴承与轴颈相磨损部位接触的材质为聚四氟乙烯，表面带有加强润滑的凹坑。当轴颈在轴承内高速旋转时初一296Or／min），…