CN200961446Y - 一种高速纯滚动牙轮钻头轴承 - Google Patents

一种高速纯滚动牙轮钻头轴承 Download PDF

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何璐
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Abstract

一种高速纯滚动牙轮钻头轴承，主要由牙轮、牙爪轴颈、圆柱滚动体、圆球滚动体和密封圈组成。在牙轮内孔形成的轴承外圈和牙爪轴颈形成的轴承内圈之间装有一组圆柱滚动体，形成径向轴承承受径向载荷，同时分别在牙轮内孔端面和牙爪轴颈端面上开一条圆弧形凹槽，形成圆球滚动体的滚道并装上一组圆球滚动体，构成一组止推轴承承受轴向载荷。径向轴承和止推轴承均为滚动轴承。牙轮内孔和牙爪轴颈都做成有2～4度锥度的锥面，并将牙爪轴颈沿母线修形，使其成为圆弧或直线－圆弧组合的曲线。本实用新型的有益效果是，大大降低了摩擦，能有效提高轴承的转速，加快钻进速度，降低钻井成本。

Description

一种高速纯滚动牙轮钻头轴承
技术领域
本实用新型涉及一种高速纯滚动牙轮钻头轴承，可用于石油地质钻井的牙轮钻头。
背景技术
滚动轴承牙轮钻头通常由牙爪、牙轮和滚动体组成，在牙爪的轴颈上开有滚道形成轴承的内圈，牙轮内孔形成轴承外圈，在内外圈之间装满滚动体，从而形成一组满装型滚动轴承。除此之外，牙爪轴颈端面与牙轮内孔端面形成滑动止推轴承。与滑动轴承相比，滚动轴承的摩擦系数小、功耗低，可以将转速提高3～6倍，适合高速钻进。但是，目前的牙轮钻头滚动轴承也存在着一些缺点：如采用滑动止推面来承受轴向载荷，摩擦阻力大，转速受到较大的限制；滚动体端部接触应力呈奇异分布，容易产生严重的接触疲劳破坏，降低使用寿命。
实用新型内容
为了克服现有牙轮钻头滚动轴承摩擦阻力大，转速受限制，使用寿命低等不足，本实用新型提出一种高速纯滚动牙轮钻头轴承，采用平面推力球轴承作为止推轴承承受轴向载荷，有效地提高牙轮钻头轴承的转速和使用寿命。
本实用新型解决其技术问题所采用的技术方案是：高速纯滚动牙轮钻头轴承，主要由牙轮、牙爪轴颈、圆柱滚动体和圆球滚动体以及密封圈组成。在牙轮内孔形成的轴承外圈和牙爪轴颈形成的轴承内圈之间装有一组圆柱滚动体，形成径向轴承承受径向载荷，同时分别在牙轮内孔端面和牙爪轴颈端面上开一条圆弧形凹槽，形成圆球滚动体的滚道并装上一组圆球滚动体，构成一组止推轴承承受轴向载荷。径向轴承和止推轴承均为滚动轴承。牙轮内孔和牙爪轴颈都做成有2～4度锥度的锥面，并将牙爪轴颈沿母线修形，使其成为圆弧或直线-圆弧组合的曲线。
本实用新型的有益效果是，使用平面推力球轴承代替滑动轴承承受轴向载荷，大大降低了摩擦，能有效提高轴承的转速，加快钻进速度，降低钻井成本。在牙爪轴颈上采用变曲率结构，分别沿轴向和径向修形，使各承载滚动体承受的载荷分布更均匀，同时降低滚动体前端的接触应力，使接触应力分布更加合理。牙轮内孔和牙爪轴径均有2～4度的锥度，可以使轴承在有一定的磨损后通过牙轮内孔与牙爪轴颈之间的轴向错动补偿轴承间隙，有利于防止滚动体发生偏转。
附图说明
附图1是本实用新型高速纯滚动牙轮钻头轴承的结构示意图。
附图2是高速纯滚动牙轮钻头轴承径向轴承部分的局部结构示意图。
图中，1.圆球滚动体，2.牙轮，3.圆柱滚动体，4.密封圈，5.牙爪轴颈。
具体实施方式
下面参照附图描述本实用新型的具体实施例，各图中相同的标号表示相同的部件，并且所述实施例仅为说明的目的，并非对本实用新型的限制。
如图1所示，本牙轮钻头滚动轴承主要由牙轮2、牙爪轴颈5、圆柱滚动体3和圆球滚动体1以及密封圈4组成。牙轮2形成的轴承外圈和牙爪轴颈5形成的轴承内圈之间装有一组圆柱滚动体3，形成径向滚动轴承承受径向载荷，同时还装有一组圆球滚动体1，形成止推轴承以承受钻头工作时的轴向载荷。如图2所示，牙爪轴颈母线是修形的圆弧曲线，能使承载滚动体承受的载荷分布更均匀，同时降低滚动体前端的接触应力，使接触应力分布更加合理；牙轮2的内孔和牙爪轴颈5均有2度的锥度，当轴承长时间工作产生一定的磨损后，通过牙轮2与牙爪轴颈5之间的轴向错动补偿磨损产生的间隙，防止滚动体发生偏转。密封圈4可以防止润滑脂外流及外界杂质进入轴承。

Claims (4)

1.一种高速纯滚动牙轮钻头轴承，主要包括牙轮(2)、牙爪轴颈(5)、圆柱滚动体(3)、密封圈(4)，其特征在于，还包括圆球滚动体(1)，该圆球滚动体(1)与牙轮(2)、牙爪轴颈(5)组成滚动止推轴承。
2.根据权利要求1所述的高速纯滚动牙轮钻头轴承，其特征在于径向轴承和止推轴承均为滚动轴承。
3.根据权利要求1所述的高速纯滚动牙轮钻头轴承，其特征在于牙爪轴颈(5)的母线是修形曲线，曲线形状为圆弧或直线-圆弧组合。
4.根据权利要求1所述的高速纯滚动牙轮钻头轴承，其特征在于牙轮(2)的内孔和牙爪轴颈(5)均有2～4度的锥度。
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