專利名稱：一種牙輪鉆頭滑動(dòng)軸承的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及用于在地殼上鉆井的牙輪鉆頭的滑動(dòng)軸承，屬于鉆井器具。
現(xiàn)代牙輪鉆頭通常由牙爪和牙輪組成，牙爪上的軸頸與牙輪內(nèi)孔組成滑動(dòng)軸承副。牙輪鉆頭滑動(dòng)軸承的工作情況較為特殊，它是在沖擊重載作用下的低速軸承，潤(rùn)滑脂不能更換、散熱條件差、環(huán)境溫度高，因此軸承副的兩摩擦表面存在微凸體直接接觸。此時(shí)的潤(rùn)滑狀態(tài)為混合潤(rùn)滑，滑動(dòng)軸承受到嚴(yán)重的摩擦磨損，成為影響整個(gè)牙輪鉆頭使用壽命的主要因素之一。近年來研究表明，常規(guī)的圓柱形滑動(dòng)軸承，在沿軸承軸線方向上，兩端的接觸應(yīng)力呈奇異分布，特別是在軸頸軸線相對(duì)牙輪孔軸線有偏斜時(shí)，端部的接觸應(yīng)力峰值遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于平均接觸應(yīng)力。此外，在軸頸橫截面上，接觸應(yīng)力分布也不均勻。這些都嚴(yán)重地影響了牙輪鉆頭滑動(dòng)軸承的使用壽命。
本實(shí)用新型的目的在于，提出一種牙輪鉆頭滑動(dòng)軸承的新型結(jié)構(gòu)方案，能夠降低軸承摩擦面的接觸應(yīng)力峰值，增大潤(rùn)滑脂油膜的承載能力，減小軸承的磨損，提高軸承系統(tǒng)的使用壽命。
為了達(dá)到上述目的，本實(shí)用新型采用以下技術(shù)方案牙輪鉆頭滑動(dòng)軸承主要由牙爪(1)上的軸頸與牙輪(2)的內(nèi)孔所形成的三個(gè)軸承所構(gòu)成，其中，大軸承(3)和小軸承(4)承受經(jīng)向負(fù)荷，止推軸承(5)主要承受軸向負(fù)荷。鎖緊鋼球(6)用來防止鉆頭工作時(shí)牙輪從牙爪軸頸上脫落下來；O形密封圈(7)主要起密封作用，防止?jié)櫥魇?。本?shí)用新型的特征在于大軸承(3)的軸頸形狀為非圓柱形，軸頸下母線中間部分為直線，兩端分別為圓弧曲線、拋物曲線或?qū)?shù)曲線；在軸頸橫截面上，軸頸的下半部分形狀為橢圓形，大軸承孔仍為圓柱形。
本實(shí)用新型的優(yōu)點(diǎn)是(1)軸頸下母線兩端用曲線代替直線后，接觸面上兩端過大的接觸應(yīng)力峰值可較大降低，能有效減小軸承的磨損。
(2)大軸承軸頸橫截面上，下半部分采用橢圓形后，一方面可以增大接觸區(qū)域，降低接觸應(yīng)力峰值，另一方面可顯著提高潤(rùn)滑油膜的承載能力，增大油膜承載比例，進(jìn)一步減少軸承的磨損，提高其使用壽命，并能有效防止軸承受熱后卡死現(xiàn)象發(fā)生。
(3)本實(shí)用新型實(shí)施容易，由于本滑動(dòng)軸承主要是軸頸形狀發(fā)生變化，其余部分與現(xiàn)有牙輪鉆頭軸承基本相同，因而實(shí)施本實(shí)用新型比較容易，生產(chǎn)成本也較低。
以下結(jié)合附圖說明本實(shí)用新型實(shí)施例。
本牙輪鉆頭軸承主要由牙爪(1)、牙輪(2)組成，牙輪內(nèi)孔與牙爪軸頸形成三個(gè)滑動(dòng)軸承，大軸承(3)與小軸承(4)相連，大小軸承之間的環(huán)狀平面形成平面止推軸承(5)。牙輪(2)裝入牙爪(1)的軸頸以后，通過一小孔將鎖緊鋼球裝入大小軸承之間的鎖緊槽中，防止牙輪工作時(shí)從牙爪上脫落。在大軸承外側(cè)裝有O形密封圈，用來起密封作用。
大軸承軸頸的形狀為非圓柱形，軸頸下母線中間部分為直線，長(zhǎng)度為2C，兩端用半徑為R0的圓弧曲線光滑連接(圖2)。在大軸承軸頸橫截面上，軸頸下半部分為橢圓形，其余部分仍為圓形(圖3)。


圖1，本實(shí)用新型的結(jié)構(gòu)示意圖。圖中(1)牙爪、(2)牙輪、(3)大軸承、(4)小軸承、(5)止推軸承、(6)鎖緊網(wǎng)球、(7)O形密封圈。
圖2，大軸承(2)軸頸下母線形狀，由直線和圓弧組合而成。
圖3，大軸承軸頸橫截面形狀，在軸頸的下半部分為橢圓形，上半部分仍為圓形。
權(quán)利要求1.一種牙輪鉆頭滑動(dòng)軸承，主要由大軸承(3)、小軸承(4)、止推軸承(5)、鎖緊鋼球(6)、O形密封圈(7)所組成，其特征在于，大軸承軸頸形狀為非圓柱形，軸承孔為圓柱形，軸頸下母線中間部分為直線，兩端分別用圓弧曲線，拋物曲線或?qū)?shù)曲線光滑連接，在軸頸橫截面上，上半部分為圓形，下半部分為橢圓形。
專利摘要本實(shí)用新型是一種牙輪鉆頭滑動(dòng)軸承，用在地殼上鉆井的牙輪鉆頭，屬于鉆井器具。它是由大軸承、小軸承、止推軸承、鎖緊鋼球、O形密封圈所組成，其特征在于大軸承軸頸形狀為非圓柱形，軸頸下母線中間部分為直線，兩端分別為圓弧曲線、拋物曲線或?qū)?shù)曲線；在軸頸的橫截面上，上半部分為圓形，下半部分為橢圓形，該軸承可較大地減少兩端接觸應(yīng)力峰值，減小軸承磨損；同時(shí)增大接觸區(qū)域，提高潤(rùn)滑油膜的承載能力，進(jìn)一步減少磨損，提高其使用壽命。
文檔編號(hào)E21B10/08GK2355095SQ9822879
公開日1999年12月22日 申請(qǐng)日期1998年5月8日 優(yōu)先權(quán)日1998年5月8日
發(fā)明者張茂 申請(qǐng)人:西南石油學(xué)院