旋转导向钻具导向节轴承圆周间隙角研究*

导向节轴承是旋转导向钻井工具可控弯接头中传递扭矩和钻压的关键部件,导向节轴承中钢球与沟道之间的间隙将影响可控弯接头中导向轴偏置角的准确性和稳定性。根据导向节轴承的结构组成及钢球与沟道的结构特点,建立钢球与沟道截面的几何模型和沟道曲面的曲面方程及数学模型;根据钢球与沟道截面的几何模型,利用MATLAB软件计算导向节轴承中壳内钢球和套内钢球与沟道之间的圆周间隙角的大小。结果表明:导向架内、外球面沟道面为椭圆曲面,无论导向轴朝哪个方向偏置都不影响钢球的圆周间隙角大小;导向轴偏置角为0时,钢球总的圆周间隙角恒定不变且最大,偏置角不为0时,圆周间隙角随转角的增大呈周期性变化并呈现出波动性;套内钢球与沟道之间的圆周间隙角的波动性大于壳内钢球的圆周间隙角的波动性,圆周间隙角的波动性是导致导向轴转动过程中产生振动和噪声的重要原因。