一种球面固定套轴承的牙轮钻头的制作方法

xiaoxiao2020-7-22  5

一种球面固定套轴承的牙轮钻头的制作方法
【专利摘要】本实用新型涉及用于石油、天然气钻探的一种球面固定套轴承的牙轮钻头,它主要由储油室、泥浆喷嘴、O型密封圈、润滑油出口、球面固定套、轴向防掉钢球、牙爪、牙轮、牙齿、装配开口槽组成,所述球面固定套外表面设计成球面,球面固定套通过装配开口槽安装在牙轮中,这时球面固定套与牙轮成十字交叉状态;转动球面固定套九十度,这样便使球面固定套和牙轮处在同一平面内,从而使球面固定套安装到了牙轮里面;球面固定套外表面镀TiN/TiAlN多层复合涂层。本实用新型不仅能提高牙轮钻头寿命而且能降低钻井生产过程的成本。
【专利说明】一种球面固定套轴承的牙轮钻头
【技术领域】
[0001]本实用新型涉及用于石油、天然气钻探的一种球面固定套轴承的牙轮钻头。
【背景技术】
[0002]牙轮钻头是钻井工程中最主要的破岩工具,其工作性能的好坏直接影响钻井效率、钻井成本和钻井质量。随着人类对油气资源需求量越来越大,人们不得不向沙漠、海洋、高原等复杂地质条件和更恶劣自然环境的进军,因此,钻井难度不断加大,对牙轮钻头工作性能提出了更高的要求。
[0003]牙轮钻头滑动轴承主要失效形式是:1.轴承密封系统损坏而导致磨料磨损失效。
2.密封润滑系统正常时最终因粘着磨损失效。而粘着磨损失效又占绝大多数。如何提高牙轮钻头滑动轴承的耐磨性成为研究的重点。经诸多学者研究表明:由于牙轮钻头滑动轴承结构、载荷、环境及相对速度的特殊性,影响粘着磨损的主要因素有轴承的摩擦系数、表面压力大小及相对滑动速度。当今随着材料科学技术飞速发展,轴承材料的研究取的突破的可能性相对而言最大。多层复合涂层是一种离子量级交替沉积镀层,不仅具有较高的硬度,同时韧性提高,抗腐蚀、抗磨损能力强。多层复合涂层由于界面的增加,沉积过程中残余应力较小,抗裂纹扩展能力明显增强。因此,开展牙轮钻头滑动轴承基体材料热处理工艺的研究及多层复合离子镀膜技术在牙轮钻头滑动轴承的应用前景十分可观。

【发明内容】

[0004]本实用新型的目的为了克服现有技术的不足,提供一种球面固定套轴承的牙轮钻头,使牙轮钻头滑动轴承不会因为高速运转发热而导致其因粘着磨损而失效,能提高牙轮钻头使用寿命,
[0005]本实用新型的技术方案是:
[0006]本实用新型一种球面固定套轴承的牙轮钻头,主要由储油室、泥浆喷嘴、O型密封圈、润滑油出口、球面固定套、轴向防掉钢球、牙爪、牙轮、牙齿、装配开口槽组成,所述球面固定套外表面设计成球面,球面固定套通过装配开口槽安装在牙轮中,这时球面固定套与牙轮成十字交叉状态;转动球面固定套九十度,这样便使球面固定套和牙轮处在同一平面内,从而使球面固定套安装到了牙轮里面;对球面固定套进行加热150°C?200°C及对牙爪制冷-5°C?-10°C,把带球面固定套的牙轮固定在牙爪上;球面固定套和牙爪之间靠过盈配合固定,过盈量为0.03mm?0.05mm。过盈原理是球面固定套和牙爪的热胀冷缩作用。将球面固定套外表面设计成球面,这样可以减小应力集中及使接触应力分布均匀。
[0007]球面固定套基体材料采用18CrNiMo7_6钢,经渗碳、淬火等工艺后,使球面固定套外表面硬度值在58?65HRC,内表面硬度值为45?48HRC,这样使的球面固定套不仅外表面耐磨,而且其他部位韧性比较好,即:内柔外刚。
[0008]离子镀膜方面,TiN/TiAIN是一种优良的复合涂层,具有高硬度、耐高温、摩擦系数低、耐磨性好等优点,球面固定套外表面镀TiN/TiAIN多层复合涂层,这样可以大大提高牙轮钻头使用寿命。
[0009]本实用新型的有益效果是:本实用新型能可以提高牙轮钻头滑动轴承的使用寿命,从而不仅能提高牙轮钻头寿命而且能降低钻井生产过程的成本,创造可观的经济效益。
【专利附图】

【附图说明】
[0010]图1为本实用新型一种球面固定套轴承的牙轮钻头结构示意图;
[0011]图2为本实用新型的牙轮结构示意图;
[0012]图3为图2的A-A剖面图。
[0013]图中:1.储油室、2.泥浆喷嘴、3.0型密封圈、4.润滑油出口、5.球面固定套、6.轴向防掉钢球、7.牙爪、8.牙轮、9.牙齿、10.装配开口槽。
【具体实施方式】
[0014]下面结合附图对本实用新型的具体装配实施过程作进一步说明。
[0015]如图1、图2、图3所示,本实用新型一种球面固定套轴承的牙轮钻头,主要由储油室1、泥浆喷嘴2、O型密封圈3、润滑油出口 4、球面固定套5、轴向防掉钢球6、牙爪7、牙轮
8、牙齿9、装配开口槽10组成,所述球面固定套5外表面设计成球面,球面固定套5通过装配开口槽10安装在牙轮8中,这时球面固定套5与牙轮8成十字交叉状态,转动球面固定套5九十度,这样便使球面固定套5和牙轮8处在同一平面内,从而使球面固定套5安装到了牙轮8里面;对球面固定套5进行加热150°C?200°C及对牙爪7制冷_5°C?_10°C,把带球面固定套5的牙轮8固定在牙爪7上;球面固定套5和牙爪7之间靠过盈配合固定,过盈量为0.03mm?0.05mm,过盈原理是球面固定套5和牙爪7的热胀冷缩作用。
[0016]渗碳、淬火等工艺后的球面固定套5外表面镀TiN/TiAIN多层复合涂层。
【权利要求】
1.一种球面固定套轴承的牙轮钻头,主要由储油室(I)、泥浆喷嘴(2 )、O型密封圈(3 )、润滑油出口(4)、球面固定套(5)、轴向防掉钢球(6)、牙爪(7)、牙轮(8)、牙齿(9)及装配开口槽(10)组成,其特征在于:所述球面固定套(5)外表面设计成球面,球面固定套(5)通过装配开口槽(10)安装在牙轮(8)中,这时球面固定套(5)与牙轮(8)成十字交叉状态,转动球面固定套(5 )九十度,这样便使球面固定套(5 )和牙轮(8 )处在同一平面内,从而使球面固定套(5)安装到了牙轮(8)里面;对球面固定套(5)进行加热150°C?200°C及对牙爪(7)制冷-5°C?-10°C,把带球面固定套(5)的牙轮(8)固定在牙爪(7)上。
2.根据权利要求1所述的一种球面固定套轴承的牙轮钻头,其特征在于:球面固定套(5)和牙爪(7)之间靠过盈配合固定,过盈量为0.03mm?0.05mm。
3.根据权利要求1所述的一种球面固定套轴承的牙轮钻头,其特征在于:球面固定套(5)外表面镀TiN/TiAIN多层复合涂层。
【文档编号】E21B10/22GK203394354SQ201320364808
【公开日】2014年1月15日 申请日期:2013年6月25日 优先权日:2013年6月25日
【发明者】何畏, 李波, 周晓敏, 兰晓东, 熊尉伶 申请人:西南石油大学

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