專利名稱：一種組合式螺桿鉆具傳動軸軸承的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及一種用于石油天然氣鉆井或修井的組合式螺桿鉆具傳動軸軸承。
背景技術(shù)：
螺桿鉆具是石油鉆修井中廣泛使用的井下動力鉆具，主要包括旁通閥、馬達(dá)總成、 力向軸總成和傳動軸總成。目前常用的傳動軸總成主要包括傳動軸、傳動軸殼體、推力軸 承、徑向軸承、防掉機(jī)構(gòu)、密封圈、隔套、護(hù)套、鎖緊套、下短節(jié)、偏心套等；其中推力軸承因承 受交變或波動的軸向載荷，平均壽命在80 100小時之間，質(zhì)量較好的可達(dá)到120小時，是 傳動軸總成的易損件；一般使用泥漿潤滑，也有油密封潤滑的傳動軸組件，使用油密封傳動 軸組件可改善傳動軸組件工作狀態(tài)，延長其使用壽命，其價(jià)格較貴，現(xiàn)場維修不夠方便，目 前基本未形成應(yīng)用規(guī)模。國內(nèi)較好的螺桿鉆具企業(yè)生產(chǎn)的螺桿鉆具整體平均壽命在120 150小時之間，傳動軸推力軸承組作為易損件已經(jīng)成為制約螺桿鉆具使用壽命的一個瓶頸 問題。現(xiàn)有的向心推力軸承采用球軸承的結(jié)構(gòu)形式，在高幅波動鉆壓的剪切作用下，滾珠容 易變形、崩塊、碾碎，經(jīng)過深入的理論分析和有限元計(jì)算發(fā)現(xiàn)，工作時滾珠和軸承內(nèi)外圈的 接觸初始為線接觸，后在壓力作用下變?yōu)槲⑿∶娼佑|，整體接觸面積小，接觸壓力大，交變 的高頻接觸壓力持續(xù)作用在微小面積上容易導(dǎo)致滾珠和內(nèi)外軸承圈產(chǎn)生表面變形，進(jìn)而發(fā) 生崩塊和碾碎等失效形式。因此研究綜合性能高、壽命長、適用性強(qiáng)且具有價(jià)格優(yōu)勢的螺桿 鉆具推力軸承組已刻不容緩，以減少起下鉆換件次數(shù)，幫助提高鉆井效率。
發(fā)明內(nèi)容本實(shí)用新型的目的是為克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，特提供一種組合式螺桿鉆具傳動 軸軸承，該軸承承載性能好，轉(zhuǎn)動靈活，可提高軸承組的使用壽命，現(xiàn)場適用性強(qiáng)。為了達(dá)到上述目的，本實(shí)用新型的技術(shù)方案是本實(shí)用新型一種組合式螺桿鉆具傳動軸軸承，由向心推力球軸承、向心推力圓柱 軸承和向心推力雙圓臺滾子軸承組成，或采用由向心推力球軸承和向心推力圓柱軸承組 成，或采用由向心推力球軸承和向心推力雙圓臺滾子軸承組成；每列向心推力軸承由15 35個滾珠、圓柱滾子或雙圓臺滾子及對應(yīng)的軸承內(nèi)外圈構(gòu)成；傳動軸軸承的圓柱滾子或雙 圓臺滾子，根據(jù)不同的使用情況，滾子可設(shè)計(jì)為不同的長徑比，即其高度和外徑比，范圍在 0.3 3之間；雙圓臺滾子上下圓臺錐度在10° 80°。本實(shí)用新型的有益效果是(1)本實(shí)用新型設(shè)計(jì)的推力軸承在保持轉(zhuǎn)動靈活的基 礎(chǔ)上，具有較大接觸面積，使其具有良好的承載特性、提高其使用壽命；(2)設(shè)計(jì)立足于鉆 柱動力學(xué)，設(shè)計(jì)的推力軸承還具備良好的減震特性(軸向減震，扭轉(zhuǎn)減震)；(3)可不改變原 有推力球軸承材質(zhì)，只改變其形狀，結(jié)構(gòu)簡單，加工方便，并且可使用泥漿作為潤滑劑，現(xiàn)場 適用性強(qiáng)。
圖1是本實(shí)用新型一種組合式螺桿鉆具傳動軸軸承的結(jié)構(gòu)示意圖；圖2是本實(shí)用新型傳動軸軸承的結(jié)構(gòu)示意圖；圖3是本實(shí)用新型傳動軸軸承的結(jié)構(gòu)示意圖；圖4是本實(shí)用新型傳動軸軸承的結(jié)構(gòu)示意圖；圖5是本實(shí)用新型傳動軸軸承的結(jié)構(gòu)示意圖；圖6是本實(shí)用新型傳動軸軸承的結(jié)構(gòu)示意圖；圖7是本實(shí)用新型向心推力圓柱軸承單圈結(jié)構(gòu)示意圖；圖8是本實(shí)用新型向心推力圓柱軸承外圈結(jié)構(gòu)示意圖；圖9是本實(shí)用新型向心推力圓柱軸承內(nèi)圈結(jié)構(gòu)示意圖；圖10是本實(shí)用新型向心推力圓柱軸承圓柱滾子結(jié)構(gòu)示意圖；圖11是本實(shí)用新型向心推力雙圓臺滾子軸承單圈結(jié)構(gòu)示意圖；圖12是本實(shí)用新型向心推力雙圓臺滾子軸承外圈結(jié)構(gòu)示意圖；圖13是本實(shí)用新型向心推力雙圓臺滾子軸承內(nèi)圈結(jié)構(gòu)示意圖；圖14是本實(shí)用新型向心推力雙圓臺滾子軸承雙圓臺滾子結(jié)構(gòu)示意圖。圖中1.軸承外圈，2.滾珠，3.軸承內(nèi)圈，4.圓柱滾子，5.雙圓臺滾子。
具體實(shí)施方式
本實(shí)用新型一種組合式螺桿鉆具傳動軸軸承由向心推力球軸承和向心推力圓柱 軸承組合而成；如圖1所示，兩端各有三組向心推力圓柱軸承，中間為向心推力球軸承；如 圖2所示，兩端各有一組向心推力圓柱軸承，兩端往內(nèi)依次間隔使用向心推力球軸承和向 心推力圓柱軸承，中間為兩組向心推力球軸承。本實(shí)用新型一種組合式螺桿鉆具傳動軸軸承由向心推力球軸承和向心推力雙圓 臺滾子軸承組合而成；如圖3所示，兩端各有三組向心推力雙圓臺滾子軸承，中間為向心推 力球軸承；如圖4所示，兩端各有一組向心推力雙圓臺滾子軸承，兩端往內(nèi)依次間隔使用向 心推力球軸承和向心推力雙圓臺滾子軸承，中間為兩組向心推力球軸承。本實(shí)用新型一種組合式螺桿鉆具傳動軸軸承由向心推力球軸承、向心推力圓柱軸 承和向心推力雙圓臺滾子軸承組合而成；如圖5所示，兩端分別為三組向心推力圓柱軸承 和向心推力雙圓臺滾子軸承，中間為向心推力球軸承；如圖6所示，兩端分別為一組向心推 力圓柱軸承和向心推力雙圓臺滾子軸承，兩端往內(nèi)使用的向心推力球軸承兩側(cè)分別應(yīng)用向 心推力圓柱軸承和向心推力雙圓臺滾子軸承，中間為兩組向心推力球軸承。向心推力球軸承由向心推力球軸承外圈1、向心推力球軸承內(nèi)圈3和滾珠2組成； 如圖7所示，向心推力圓柱軸承由向心推力圓柱軸承外圈1、向心推力圓柱軸承內(nèi)圈3和圓 柱滾子4組成；如圖11所示，向心推力雙圓臺滾子軸承由向心推力雙圓臺滾子軸承外圈1、 向心推力雙圓臺滾子軸承內(nèi)圈3和雙圓臺滾子5組成。設(shè)計(jì)的雙圓臺滾子5斜面與內(nèi)外圈對應(yīng)斜面接觸，增大了接觸承載面，降低了軸 承應(yīng)力峰值和均值；同時將雙圓臺滾子5上下端面與內(nèi)外圈端面設(shè)計(jì)為不接觸以減少摩擦 扭矩，減小了交變軸向載荷作用時軸承滾珠2或雙圓臺滾子5頂面產(chǎn)生的接觸應(yīng)力集中危 險(xiǎn)點(diǎn)；設(shè)計(jì)的軸承端面留有間隙，推力軸承組通常由15 35組推力軸承組成，這使該結(jié)構(gòu)具有減震特性；雙圓臺滾子5及軸承內(nèi)外圈過渡尖銳處皆倒有過渡圓角，以減少應(yīng)力集中。 設(shè)計(jì)的向心推力圓柱軸承，其接觸副接觸面積大，接觸應(yīng)力小，摩擦扭矩略大，但 具有減少扭轉(zhuǎn)振動的作用；圓柱滾子4及軸承內(nèi)外圈過渡尖銳處皆倒有過渡圓角，以減少 應(yīng)力集中。
權(quán)利要求一種組合式螺桿鉆具傳動軸軸承，其特征在于由向心推力球軸承、向心推力圓柱軸承和向心推力雙圓臺滾子軸承組合而成；或采用由向心推力球軸承和向心推力圓柱軸組合而成；或采用由向心推力球軸承和向心推力雙圓臺滾子軸承組合而成；每列向心推力軸承由15～35個滾珠(2)、圓柱滾子(4)或雙圓臺滾子(5)及對應(yīng)的軸承外圈(1)和軸承內(nèi)圈(3)構(gòu)成。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的螺桿鉆具傳動軸軸承，其特征在于向心推力圓柱軸承由圓 柱滾子(4)、軸承外圈(1)和軸承內(nèi)圈(3)構(gòu)成；圓柱滾子(4)的長徑比，即其高度和外徑 比，范圍在0.3 3之間。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的螺桿鉆具傳動軸軸承，其特征在于向心推力雙圓臺滾子軸 承由雙圓臺滾子(5)、軸承外圈⑴和軸承內(nèi)圈(3)構(gòu)成；雙圓臺滾子(5)的長徑比，即其 高度和外徑比，范圍在0.3 3之間，上下圓臺錐度在10° 80°。
專利摘要本實(shí)用新型涉及用于石油天然氣鉆井、修井的一種組合式螺桿鉆具傳動軸軸承。它由向心推力球軸承、向心推力圓柱軸承和向心推力雙圓臺滾子軸承組成，或采用由向心推力球軸承和向心推力圓柱軸承組成，或采用由向心推力球軸承和向心推力雙圓臺滾子軸承組成；每列推力軸承由15～35個滾珠、圓柱或雙圓臺及對應(yīng)的軸承內(nèi)外圈構(gòu)成；每個圓柱或雙圓臺倒有過渡圓角，軸承內(nèi)外圈端面倒有過渡圓角。本實(shí)用新型一種組合式螺桿鉆具傳動軸軸承能有效增大接觸副之間的接觸面積，降低其接觸應(yīng)力，傳動軸軸承轉(zhuǎn)動靈活、承載能力強(qiáng)、結(jié)構(gòu)簡單、加工方便，能提高軸承組使用壽命。
文檔編號F16C33/30GK201661600SQ201020177179
公開日2010年12月1日 申請日期2010年4月24日 優(yōu)先權(quán)日2010年4月24日
發(fā)明者石昌帥, 祝效華, 童華 申請人:西南石油大學(xué)