CN201679447U - 一种基于滑动润滑轴承的矿用三牙轮钻头 - Google Patents

Abstract

本实用新型具体涉及一种基于滑动润滑轴承的矿用三牙轮钻头。其技术方案是：包括牙爪[1]、牙轮[2]；牙爪[1]上的牙爪轴颈由大轴颈[4]、滚珠轴承轴颈[8]和小轴颈[9]组成，在滚珠轴承轴颈[8]装有滚珠[7]，在小轴颈[9]装有滑动轴承或滚动轴承。在牙轮[2]的大圆孔[16]孔壁上设有3～10条螺旋槽[6]，牙轮[2]安装在牙爪轴颈上，大轴颈[4]和牙轮大圆孔[16]构成滑动轴承；在牙轮大圆孔[16]端部的密封槽[17]装有密封圈[5]；主通风孔[13]、塞销孔[3]、一止推面风孔[10]、一止推面风槽[11]、二止推面风孔[18]、二止推面风槽[12]、螺旋槽[6]和所有轴承的空隙注有润滑油脂。因此，本实用新型具有能增加大轴颈[4]的承载能力、降低其接触应力、可提高使用寿命的特点。

Description

一种基于滑动润滑轴承的矿用三牙轮钻头

技术领域

本实用新型属于矿用三牙轮钻头技术领域，具体涉及一种基于滑动润滑轴承的矿用三牙轮钻头。

背景技术

矿用三牙轮钻头是由3个牙轮-牙爪组件焊接而成，通过螺纹与钻杆联接。牙轮钻头在钻孔时随着钻杆旋转，其中外表面镶有硬质合金齿的牙轮在孔底破碎矿岩又通过轴承系统绕着牙爪轴颈旋转。压缩空气经空心钻杆进入牙轮钻头，大部分压缩空气通过牙轮钻头的喷嘴将破碎的矿岩从孔底排到地面，小部分压缩空气通过挡渣管、主通风孔、塞销孔、一止推面风孔、一止推面风槽、二止推面通风孔、二止推面风槽进入轴承系统，起冷却作用，然后从牙爪大轴颈根部与牙轮大圆孔端面的空隙排出牙轮钻头，参与将破碎的矿岩从孔底排到地面。

矿用三牙轮钻头在数十吨钻压下破碎矿岩穿凿炮孔，工作条件极其恶劣，其轴承系统为无密封的开启结构，并处于无润滑状态中运行，轴承很快进入强烈磨损期，寿命约为30～100小时左右。

已有的矿用三牙轮钻头轴承系统中，承受径向载荷主要由三道轴承构成：(1)牙爪轴颈上的大轴颈、大滚柱和牙轮大圆孔组成的滚柱轴承，其承受着80％左右的径向载荷；(2)滚珠轴承，主要起锁紧牙轮与牙爪作用，同时也承受5％左右的径向载荷；(3)牙爪轴颈上的小轴颈和镶嵌在牙轮小孔上的衬套组成滑动轴承，或牙爪轴颈上的小轴颈、小滚柱和牙轮小孔组成的滚动轴承，其承受着15％左右的径向载荷。

在承受着80％左右径向载荷的大滚柱轴承中，牙爪轴颈上的大轴颈承受着80％左右径向载荷，接触应力极高，以KX-74-250型号的矿用三牙轮钻头为例，1个牙轮-牙爪组件上的大轴颈在最大受力方向上的接触应力可达1600Mpa以上。统计表明，矿用三牙轮钻头的失效80％左右是轴承系统的早期失效所致，其中有75％左右由于大轴颈的早期失效所引起。

发明内容

本实用新型旨在克服已有技术缺陷，目的是提供一种能增加牙爪大轴颈的承载能力、降低其接触应力、可提高使用寿命的矿用三牙轮钻头。

为实现上述目的，本实用新型采用的技术方案是：包括牙爪、牙轮；牙爪上的牙爪轴颈由大轴颈、滚珠轴承轴颈和小轴颈组成，在滚珠轴承轴颈装有滚珠，在小轴颈装有滑动轴承或滚动轴承；牙轮的大圆孔的孔壁上设有3～10条螺旋槽，牙轮安装在牙爪轴颈上，大轴颈和牙轮大圆孔构成滑动轴承；在牙轮大圆孔端部的密封槽装有密封圈，主通风孔、塞销孔、一止推面风孔、一止推面风槽、二止推面风孔、二止推面风槽、螺旋槽和上述所有轴承的空隙注有润滑油脂。

所述的螺旋槽为右旋或左旋，螺旋槽的螺旋角β＝15°～60°，螺旋槽的横截面为弧形或为梯形或为矩形，螺旋槽在孔壁表面的宽度S＝3～8cm。

所述的大轴颈和牙轮大圆孔构成滑动轴承是：牙轮原有的大圆孔内径不变，取消原有大轴颈与滚珠轴承轴颈之间的台阶，将大轴颈的直径名义尺寸增至同牙轮大圆孔的直径名义尺寸。

所述的密封圈为O形橡胶圈、J型无骨架橡胶油封、U型无骨架橡胶油封、骨架式普通型橡胶油封、骨架式无弹簧型橡胶油封、骨架式双口型橡胶油封中的一种。

由于采用上述技术方案，本实用新型对承受80％左右径向载荷的大轴颈和牙轮的大圆孔设计为滑动轴承，取消了原有的大滚柱和原有的大轴颈的台阶，使作用在大轴颈上的最大接触应力大幅度降低。

另外，在牙轮大圆孔的孔壁上设有螺旋槽，在主通风孔、塞销孔、一止推面风孔、一止推面风槽、二止推面通风孔、二止推面风槽、螺旋槽以及安装牙轮的所有轴承的空隙注有润滑油脂，在大轴颈根部和牙轮大圆孔端部的密封槽之间设有密封圈，使所有轴承处于润滑环境，可大幅度提高轴承的使用寿命。在密封圈失效前，螺旋槽为大轴颈和牙轮大圆孔滑动轴承提供润滑油脂的通道，在密封圈失效之后，螺旋槽为冷却轴承系统的压缩空气通道。

本实用新型的显著效果在于：

1.由于取消了原有大轴颈处的大滚柱，取消原有大轴颈与滚珠轴承轴颈之间的台阶，增大了大轴颈直径和长度，从而大大增加了大轴颈的承载能力，并使作用在大轴颈上的最大接触应力大幅度降低；

2.由于将大滚柱轴承改为滑动轴承，进一步减小了作用在大轴颈上的最大接触应力；

3.由于设置了密封圈和预先注有的润滑油脂，在轴承运行过程中，当密封圈失效前，所有轴承处于润滑状态，有效延长手轴承系统的正常磨损期，提高轴承系统的使用寿命；当密封圈失效后，冷却轴承系统的风道被压缩空气打通，压缩空气进入轴承系统通过螺旋槽后向外排出。

因此，本实用新型具有能增加牙爪大轴颈的承载能力、大幅度降低其接触应力、可提高使用寿命的特点。

附图说明

图1为本实用新型的一种结构示意图；

图2为图1中牙爪1的牙爪轴颈示意图；

图3为图1中的螺旋槽7的展开示意图；

图4为图1中牙轮2的剖面示意图；

图5为图1的A-A向剖面示意图。

具体实施方式

以下结合附图和具体实施方式对本实用新型作进一步描述，并非对保护范围的限制。

实施例1

一种基于滑动润滑轴承的矿用三牙轮钻头。如图1所示，该钻头包括牙爪1、牙轮2；其中，牙爪1上的牙爪轴颈如图2所示，由大轴颈4、滚珠轴承轴颈8和小轴颈9组成。本实施例在滚珠轴承轴颈8装有滚珠7，小轴颈9处装有滑动轴承或滚动轴承的结构基础上，采取如下技术方案：

(1)牙轮2安装在牙爪轴颈上，大轴颈4和牙轮大圆孔16构成滑动轴承，即牙轮2原有的大圆孔16内径不变，取消原有大轴颈4处的大滚柱，取消原有大轴颈4与滚珠轴承轴颈8之间的台阶，将原有大轴颈4的直径名义尺寸增至同牙轮2大圆孔16的直径名义尺寸。

(2)牙轮2的大圆孔16的孔壁上设有6条螺旋槽6。螺旋槽7如图3、图4所示，螺旋槽6为左旋，该螺旋角β＝30°～35°，螺旋槽6的横截面或为弧形，螺旋槽6在孔壁表面的宽度S＝3～6cm。

(3)如图1、图4和图5所示，在牙轮大圆孔16端部的密封槽17装有密封圈5，即安装后的密封圈5住手图2所示的大轴颈4的根部15处，密封圈5为O形橡胶圈。

(4)如图1、图4和图5所示，主通风孔13、塞销孔3、一止推面风孔10、一止推面风槽11、二止推面风孔18、二止推面风槽12、螺旋槽6和牙轮2安装在牙爪大轴颈处的所有轴承的空隙注有润滑油脂。润滑油脂注入的方法是通过挡渣管14注入。

实施例2

一种基于滑动润滑轴承的矿用三牙轮钻头。牙轮2的大圆孔16孔壁上设有3～5条螺旋槽6；螺旋槽6为右旋，该螺旋角β＝35°～60°，螺旋槽6的横截面为梯形，螺旋槽6在孔壁表面的宽度S＝6～8cm。密封圈5为J型无骨架橡胶油封。其余同实施例1。

实施例2

一种基于滑动润滑轴承的矿用三牙轮钻头。牙轮2的大圆孔16孔壁上设有3～5条螺旋槽6；螺旋槽6为右旋，该螺旋角β＝35°～60°，螺旋槽6的横截面为梯形，螺旋槽6在孔壁表面的宽度S＝6～8cm。密封圈5为J型无骨架橡胶油封。其余同实施例1。

实施例3

一种基于滑动润滑轴承的矿用三牙轮钻头。牙轮2的大圆孔16孔壁上设有7～10条螺旋槽6；螺旋槽6为右旋，该螺旋角β＝15°～30°，螺旋槽6的横截面为矩形，螺旋槽6在孔壁表面的宽度S＝5～7cm。密封圈5为U型无骨架橡胶油封。其余同实施例1。

本具体实施方式的显著效果在于：

1.由于取消了原有的大滚柱，取消原有大轴颈与滚珠轴承轴颈之间的台阶，增大了大轴颈4的直径和长度，从而大大增加了大轴颈4的承载能力，并使作用在大轴颈4上的最大接触应力大幅度降低；

2.由于将大滚柱轴承改为滑动轴承，进一步减小了作用在大轴颈4上的最大接触应力；

3.由于设置了密封圈5和预先注入的润滑油脂，在轴承运行过程中，当密封圈失效前，整个轴承系统处于润滑状态，有效延长了轴承系统的正常磨损期，提高轴承系统的使用寿命；当密封圈5失效后，冷却轴承系统的风道被压缩空气打通，压缩空气进入轴承系统通过螺旋槽6后向外排出。

因此，本实用新型具有能增加牙爪大轴颈的承载能力、降低其接触应力、可提高使用寿命的特点。

Claims (4)

1.一种基于滑动润滑轴承的矿用三牙轮钻头，包括牙爪[1]、牙轮[2]，牙爪[1]上的牙爪轴颈由大轴颈[4]、滚珠轴承轴颈[8]和小轴颈[9]组成，在滚珠轴承轴颈[8]装有滚珠[7]，在小轴颈[9]装有滑动轴承或滚动轴承，其特征在于：

(1)牙轮[2]的大圆孔[16]的孔壁上设有3～10条螺旋槽[6]；

(2)牙轮[2]安装在牙爪轴颈上，大轴颈[4]和牙轮大圆孔[16]构成滑动轴承；

(3)在牙轮大圆孔[16]端部的密封槽[17]装有密封圈[5]；

(4)主通风孔[13]、塞销孔[3]、一止推面风孔[10]、一止推面风槽[11]、二止推面风孔[18]、二止推面风槽[12]、螺旋槽[6]和所有轴承的空隙注有润滑油脂。

2.根据权利要求1所述的基于滑动润滑轴承的矿用三牙轮钻头，其特征在于所述的螺旋槽[6]为右旋或左旋，螺旋槽[6]的螺旋角β＝15°～60°，螺旋槽[6]的横截面为弧形或为梯形或为矩形，螺旋槽[6]在孔壁表面的宽度S＝3～8cm。

3.根据权利要求1所述的基于滑动润滑轴承的矿用三牙轮钻头，其特征在于所述的大轴颈[4]和牙轮大圆孔[16]构成滑动轴承是：牙轮[2]原有的大圆孔[16]内径不变，取消原有大轴颈[4]与滚珠轴承轴颈[8]之间的台阶，将大轴颈[4]的直径名义尺寸增至同牙轮[2]大圆孔[16]的直径名义尺寸。

4.根据权利要求1所述的基于滑动润滑轴承的矿用三牙轮钻头，其特征在于所述的密封圈[5]为O形橡胶圈、J型无骨架橡胶油封、U型无骨架橡胶油封、骨架式普通型橡胶油封、骨架式无弹簧型橡胶油封、骨架式双口型橡胶油封中的一种。 

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