CN201661600U - 一种组合式螺杆钻具传动轴轴承 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及用于石油天然气钻井、修井的一种组合式螺杆钻具传动轴轴承。它由向心推力球轴承、向心推力圆柱轴承和向心推力双圆台滚子轴承组成，或采用由向心推力球轴承和向心推力圆柱轴承组成，或采用由向心推力球轴承和向心推力双圆台滚子轴承组成；每列推力轴承由15～35个滚珠、圆柱或双圆台及对应的轴承内外圈构成；每个圆柱或双圆台倒有过渡圆角，轴承内外圈端面倒有过渡圆角。本实用新型一种组合式螺杆钻具传动轴轴承能有效增大接触副之间的接触面积，降低其接触应力，传动轴轴承转动灵活、承载能力强、结构简单、加工方便，能提高轴承组使用寿命。

Description

一种组合式螺杆钻具传动轴轴承

技术领域

本实用新型涉及一种用于石油天然气钻井或修井的组合式螺杆钻具传动轴轴承。

背景技术

螺杆钻具是石油钻修井中广泛使用的井下动力钻具，主要包括旁通阀、马达总成、力向轴总成和传动轴总成。目前常用的传动轴总成主要包括：传动轴、传动轴壳体、推力轴承、径向轴承、防掉机构、密封圈、隔套、护套、锁紧套、下短节、偏心套等；其中推力轴承因承受交变或波动的轴向载荷，平均寿命在80～100小时之间，质量较好的可达到120小时，是传动轴总成的易损件；一般使用泥浆润滑，也有油密封润滑的传动轴组件，使用油密封传动轴组件可改善传动轴组件工作状态，延长其使用寿命，其价格较贵，现场维修不够方便，目前基本未形成应用规模。国内较好的螺杆钻具企业生产的螺杆钻具整体平均寿命在120～150小时之间，传动轴推力轴承组作为易损件已经成为制约螺杆钻具使用寿命的一个瓶颈问题。现有的向心推力轴承采用球轴承的结构形式，在高幅波动钻压的剪切作用下，滚珠容易变形、崩块、碾碎，经过深入的理论分析和有限元计算发现，工作时滚珠和轴承内外圈的接触初始为线接触，后在压力作用下变为微小面接触，整体接触面积小，接触压力大，交变的高频接触压力持续作用在微小面积上容易导致滚珠和内外轴承圈产生表面变形，进而发生崩块和碾碎等失效形式。因此研究综合性能高、寿命长、适用性强且具有价格优势的螺杆钻具推力轴承组已刻不容缓，以减少起下钻换件次数，帮助提高钻井效率。

发明内容

本实用新型的目的是：为克服现有技术的不足，特提供一种组合式螺杆钻具传动轴轴承，该轴承承载性能好，转动灵活，可提高轴承组的使用寿命，现场适用性强。

为了达到上述目的，本实用新型的技术方案是：

本实用新型一种组合式螺杆钻具传动轴轴承，由向心推力球轴承、向心推力圆柱轴承和向心推力双圆台滚子轴承组成，或采用由向心推力球轴承和向心推力圆柱轴承组成，或采用由向心推力球轴承和向心推力双圆台滚子轴承组成；每列向心推力轴承由15～35个滚珠、圆柱滚子或双圆台滚子及对应的轴承内外圈构成；传动轴轴承的圆柱滚子或双圆台滚子，根据不同的使用情况，滚子可设计为不同的长径比，即其高度和外径比，范围在0.3～3之间；双圆台滚子上下圆台锥度在10°～80°。

本实用新型的有益效果是：(1)本实用新型设计的推力轴承在保持转动灵活的基础上，具有较大接触面积，使其具有良好的承载特性、提高其使用寿命；(2)设计立足于钻柱动力学，设计的推力轴承还具备良好的减震特性(轴向减震，扭转减震)；(3)可不改变原有推力球轴承材质，只改变其形状，结构简单，加工方便，并且可使用泥浆作为润滑剂，现场适用性强。

附图说明

图1是本实用新型一种组合式螺杆钻具传动轴轴承的结构示意图；

图2是本实用新型传动轴轴承的结构示意图；

图3是本实用新型传动轴轴承的结构示意图；

图4是本实用新型传动轴轴承的结构示意图；

图5是本实用新型传动轴轴承的结构示意图；

图6是本实用新型传动轴轴承的结构示意图；

图7是本实用新型向心推力圆柱轴承单圈结构示意图；

图8是本实用新型向心推力圆柱轴承外圈结构示意图；

图9是本实用新型向心推力圆柱轴承内圈结构示意图；

图10是本实用新型向心推力圆柱轴承圆柱滚子结构示意图；

图11是本实用新型向心推力双圆台滚子轴承单圈结构示意图；

图12是本实用新型向心推力双圆台滚子轴承外圈结构示意图；

图13是本实用新型向心推力双圆台滚子轴承内圈结构示意图；

图14是本实用新型向心推力双圆台滚子轴承双圆台滚子结构示意图。

图中：1.轴承外圈，2.滚珠，3.轴承内圈，4.圆柱滚子，5.双圆台滚子。

具体实施方式

本实用新型一种组合式螺杆钻具传动轴轴承由向心推力球轴承和向心推力圆柱轴承组合而成；如图1所示，两端各有三组向心推力圆柱轴承，中间为向心推力球轴承；如图2所示，两端各有一组向心推力圆柱轴承，两端往内依次间隔使用向心推力球轴承和向心推力圆柱轴承，中间为两组向心推力球轴承。

本实用新型一种组合式螺杆钻具传动轴轴承由向心推力球轴承和向心推力双圆台滚子轴承组合而成；如图3所示，两端各有三组向心推力双圆台滚子轴承，中间为向心推力球轴承；如图4所示，两端各有一组向心推力双圆台滚子轴承，两端往内依次间隔使用向心推力球轴承和向心推力双圆台滚子轴承，中间为两组向心推力球轴承。

本实用新型一种组合式螺杆钻具传动轴轴承由向心推力球轴承、向心推力圆柱轴承和向心推力双圆台滚子轴承组合而成；如图5所示，两端分别为三组向心推力圆柱轴承和向心推力双圆台滚子轴承，中间为向心推力球轴承；如图6所示，两端分别为一组向心推力圆柱轴承和向心推力双圆台滚子轴承，两端往内使用的向心推力球轴承两侧分别应用向心推力圆柱轴承和向心推力双圆台滚子轴承，中间为两组向心推力球轴承。

向心推力球轴承由向心推力球轴承外圈1、向心推力球轴承内圈3和滚珠2组成；如图7所示，向心推力圆柱轴承由向心推力圆柱轴承外圈1、向心推力圆柱轴承内圈3和圆柱滚子4组成；如图11所示，向心推力双圆台滚子轴承由向心推力双圆台滚子轴承外圈1、向心推力双圆台滚子轴承内圈3和双圆台滚子5组成。

设计的双圆台滚子5斜面与内外圈对应斜面接触，增大了接触承载面，降低了轴承应力峰值和均值；同时将双圆台滚子5上下端面与内外圈端面设计为不接触以减少摩擦扭矩，减小了交变轴向载荷作用时轴承滚珠2或双圆台滚子5顶面产生的接触应力集中危险点；设计的轴承端面留有间隙，推力轴承组通常由15～35组推力轴承组成，这使该结构具有减震特性；双圆台滚子5及轴承内外圈过渡尖锐处皆倒有过渡圆角，以减少应力集中。

设计的向心推力圆柱轴承，其接触副接触面积大，接触应力小，摩擦扭矩略大，但具有减少扭转振动的作用；圆柱滚子4及轴承内外圈过渡尖锐处皆倒有过渡圆角，以减少应力集中。

Claims (3)

1.一种组合式螺杆钻具传动轴轴承，其特征在于：由向心推力球轴承、向心推力圆柱轴承和向心推力双圆台滚子轴承组合而成；或采用由向心推力球轴承和向心推力圆柱轴组合而成；或采用由向心推力球轴承和向心推力双圆台滚子轴承组合而成；每列向心推力轴承由15～35个滚珠(2)、圆柱滚子(4)或双圆台滚子(5)及对应的轴承外圈(1)和轴承内圈(3)构成。

2.根据权利要求1所述的螺杆钻具传动轴轴承，其特征在于：向心推力圆柱轴承由圆柱滚子(4)、轴承外圈(1)和轴承内圈(3)构成；圆柱滚子(4)的长径比，即其高度和外径比，范围在0.3～3之间。

3.根据权利要求1所述的螺杆钻具传动轴轴承，其特征在于：向心推力双圆台滚子轴承由双圆台滚子(5)、轴承外圈(1)和轴承内圈(3)构成；双圆台滚子(5)的长径比，即其高度和外径比，范围在0.3～3之间，上下圆台锥度在10°～80°。

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