CN215110090U - 径向滑动轴承静环和滑动轴承 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种径向滑动轴承静环和滑动轴承，其涉及钻探用井下工具领域，所述径向滑动轴承静环包括：呈管状的静环本体，在所述静环本体上开设有多个贯穿静环本体侧壁的安装孔，多个所述安装孔沿所述静环本体周向均匀分布；设置在所述安装孔中并与所述安装孔相匹配的耐摩擦件，所述耐摩擦件由第一端面向第二端面至少具有第一层和/或第二层，所述第一层为聚晶金刚石，所述第二层为硬质合金；所述耐摩擦件与所述静环本体之间采用硬钎焊通过焊口连接在一起。本申请能够使静环本体上安装孔的加工难度和加工成本大幅降低，并能保证所述安装孔的加工精度。

Description

径向滑动轴承静环和滑动轴承

技术领域

本实用新型涉及钻探用井下工具领域，特别涉及一种径向滑动轴承静环和滑动轴承。

背景技术

油气钻井井下工具，特别是涡轮钻具、旋转导向、垂直钻井系统等井下设备，其中的径向滑动轴承通常采用钻井液作为冷却润滑介质，由于环境温度和压力高，钻井液中的微小岩屑颗粒(如铁矿粉、石英砂等)进入轴承后很容易造成轴承的快速磨损而导致过早失效。因为轴承是井下工具中的重要部件，也是易损部件，井下工具维修工作的主要任务之一便是更换轴承。

例如，申请号为CN202020509786.0的中国专利中提供了一种PDC径向扶正滑动轴承，在其整体静环基体的内圆柱表面设置有若干PDC复合片，PDC复合片装配在整体静环基体内圆柱面盲孔中。我们知道，在静环内圆柱面钻加工或铣加工高精度的盲孔十分苦难，特别是当静环内圆柱面直径小到一定尺寸(如直径小于50mm)时，在其内圆柱面加工直径公差和深度公差要求极高盲孔的难度及成本非常高，对于一般企业而言已经到了无法承受的程度。

实用新型内容

为了克服现有技术的上述缺陷，本实用新型实施例所要解决的技术问题是提供一种径向滑动轴承静环和滑动轴承，其能够使静环本体上安装孔的加工难度及成本大幅降低，并能保证安装孔的加工精度。

本实用新型实施例的具体技术方案是：

一种径向滑动轴承静环，所述径向滑动轴承静环包括：

呈管状的静环本体，在所述静环本体上开设有多个贯穿静环本体侧壁的安装孔，多个所述安装孔沿所述静环本体周向均匀分布；

设置在所述安装孔中并与所述安装孔相匹配的耐摩擦件，所述耐摩擦件由第一端面向第二端面至少具有第一层和/或第二层，所述第一层为聚晶金刚石，所述第二层为硬质合金；

所述耐摩擦件与所述静环本体之间采用硬钎焊通过焊口连接在一起。

优选地，所述耐摩擦件第二端面低于所述静环本体外圆柱面以形成凹陷，所述焊口在所述凹陷中。

优选地，所述安装孔为圆柱孔，所述耐摩擦件为圆柱体，所述安装孔直径D大于所述耐摩擦件直径d，且D-d＝0.1mm～0.3mm。

优选地，所述静环本体布氏硬度HB＝277～375。

优选地，所述耐摩擦件第一端面高于所述静环本体内圆柱面。

优选地，所述耐摩擦件第一端面周向边缘具有边倒角。

优选地，所述耐摩擦件第一端面在所述静环本体的径向横截面内呈内凹的弧形。

一种滑动轴承，所述滑动轴承包括如上述任一所述的径向滑动轴承静环。

本实用新型的技术方案具有以下显著有益效果：

本申请径向滑动轴承静环的加工工艺是：首先在静环本体上由外圆柱面向内圆柱面钻加工或铣加工出贯穿静环本体侧壁的安装孔，再将与所述安装孔相匹配的所述耐摩擦件由外向内安装至所述安装孔中，最后在所述静环本体外圆柱面上通过硬钎焊方式将所述耐摩擦件焊接固定在所述安装孔内，焊接形成的所述焊口位于所述耐摩擦件第二端面外侧以抵住和固定所述耐摩擦件。所述耐摩擦件第一层为聚晶金刚石，其具有高的硬度和磨耗比。由于本申请直接在所述静环本体侧壁上先由外圆柱面向内圆柱面钻加工或铣加工出贯穿的所述安装孔，再由外向内将所述耐摩擦件焊接固定在所述安装孔内，因此整个所述耐摩擦件的整形加工量、所述安装孔的加工难度和成本均得到大幅降低，同时也可以完全保证所述安装孔的加工精度。

参照后文的说明和附图，详细公开了本实用新型的特定实施方式，指明了本实用新型的原理可以被采用的方式。应该理解，本实用新型的实施方式在范围上并不因而受到限制。针对一种实施方式描述和/或示出的特征可以以相同或类似的方式在一个或更多个其它实施方式中使用，与其它实施方式中的特征相组合，或替代其它实施方式中的特征。

附图说明

在此描述的附图仅用于解释目的，而不意图以任何方式来限制本实用新型公开的范围。另外，图中的各部件的形状和比例尺寸等仅为示意性的，用于帮助对本实用新型的理解，并不是具体限定本实用新型各部件的形状和比例尺寸。本领域的技术人员在本实用新型的教导下，可以根据具体情况选择各种可能的形状和比例尺寸来实施本实用新型。

图1为本实用新型第一种实施例中径向滑动轴承静环剖面图；

图2为本实用新型第一种实施例中径向滑动轴承静环本体剖面图；

图3为本实用新型第二种实施例中径向滑动轴承静环剖面图；

图4为本实用新型第二种实施例中径向滑动轴承静环本体剖面图；

图5为本实用新型第三种实施例中径向滑动轴承静环剖面图；

图6为本实用新型第三种实施例中径向滑动轴承静环本体剖面图；

图7为本实用新型第四种实施例中径向滑动轴承静环剖面图；

图8为本实用新型第四种实施例中径向滑动轴承静环本体剖面图；

图9为耐摩擦件在第一种实施方式下的结构示意图；

图10为耐摩擦件在第二种实施方式下的结构示意图；

图11为耐摩擦件在第三种实施方式下的结构示意图。

以上附图的附图标记：

1、静环本体；11、第三端面；12、第四端面；13、第一花键槽；14、第二花键槽；15、安装孔；16、定位键槽；17、内圆柱面；18、外圆柱面；19、外螺纹；2、耐摩擦件；21、第一层；22、第一端面；23、第二层；24、第二端面；3、焊口。

具体实施方式

结合附图和本实用新型具体实施方式的描述，能够更加清楚地了解本实用新型的细节。但是，在此描述的本实用新型的具体实施方式，仅用于解释本实用新型的目的，而不能以任何方式理解成是对本实用新型的限制。在本实用新型的教导下，技术人员可以构想基于本实用新型的任意可能的变形，这些都应被视为属于本实用新型的范围。需要说明的是，当元件被称为“设置于”另一个元件，它可以直接在另一个元件上或者也可以存在居中的元件。当一个元件被认为是“连接”另一个元件，它可以是直接连接到另一个元件或者可能同时存在居中元件。术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是机械连接或电连接，也可以是两个元件内部的连通，可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语的具体含义。本文所使用的术语“垂直的”、“水平的”、“上”、“下”、“左”、“右”以及类似的表述只是为了说明的目的，并不表示是唯一的实施方式。除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本申请的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文中在本申请的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施方式的目的，不是旨在于限制本申请。本文所使用的术语“和/或”包括一个或多个相关的所列项目的任意的和所有的组合。

为了能够使得静环本体安装孔15的加工难度和成本大幅降低，并保证安装孔15的加工精度，本申请提出了一种径向滑动轴承静环，如图1至图8所示。径向滑动轴承静环包括：呈管状的静环本体1，静环本体1上开设有多个贯穿静环本体1侧壁的安装孔15，多个安装孔15沿静环本体1周向均匀分布；设置在安装孔15中并与安装孔15相匹配的耐摩擦件2，耐摩擦件2由第一端面22向第二端面24至少具有第一层21和/或第二层23，第一层21为聚晶金刚石，第二层23为硬质合金；耐摩擦件2与静环本体1之间采用硬钎焊通过焊口3连接在一起。

为了能够更好地了解本申请中的径向滑动轴承静环，下面将对其做进一步解释和说明。如图1至图8所示，径向滑动轴承静环包括：静环本体1、耐摩擦件2和焊口3。

如图1至图8所示，静环本体1呈管状，具有一定的壁厚。静环本体1具有由外圆柱面18向内圆柱面17钻加工或铣加工并贯穿静环本体侧壁的多个安装孔15，多个安装孔15沿静环本体1周向均匀分布。如图3至图6所示，安装孔15可以是一圈；如图1、图2、图7和图8所示，安装孔15也可以是多圈，沿静环本体1轴线方向排列。作为可行的，静环本体1采用高硬度的不锈钢或合金钢制成，例如含锰的合金钢，锰的质量百分含量为0.65％～2.0％。为了保证其强度，静环本体1的布氏硬度需要达到HB277～375。

如图1至图8所示，耐摩擦件2设置在安装孔15中并与安装孔15相匹配。安装孔15为圆柱孔，耐摩擦件2为圆柱体；安装孔直径D大于耐摩擦件直径d，且D-d＝0.1mm～0.3mm(此差值即为径向焊接间隙)；这样才可以保证耐摩擦件2安装在安装孔15后的位置精度及焊接强度。

如图1、图3、图7、图9和图10所示，耐摩擦件2由第一端面22向第二端面24至少具有第一层21和/或第二层23，第一层21为聚晶金刚石，第二层23为硬质合金。当第一层21为聚晶金刚石，第二层23为硬质合金时，耐摩擦件2是采用金刚石微粉与硬质合金衬底在超高压高温条件下烧结复合而成，既具有金刚石的高硬度、高耐磨性与良好导热性，又具有硬质合金的高强度与高抗冲击韧性，是制造切削刀具、钻头、轴承及其他耐磨工具的理想材料。当耐摩擦件2设置在安装孔15中，为了实现耐摩擦件2与静环本体1之间可靠固定，耐摩擦件2与静环本体1之间采用硬钎焊通过焊口3连接在一起。具体而言，耐摩擦件第二端面24低于静环本体外圆柱面18，以形成凹陷，硬钎焊形成的焊口3在凹陷中。焊口3与静环本体1的外侧壁熔融在一起，从而能够抵住并连接耐摩擦件2。

如图5和图11所示，耐摩擦件2为一整体热稳定性聚晶金刚石(Thermally StablePoly-crystalline Diamond，简称TSP)，其耐热温度达到1150°。采用银基钎焊焊料、钎剂及硬钎焊工艺可以将耐摩擦件2直接与安装孔15焊接在一起。在其它实施方式中，耐摩擦件2也可以为一整体的硬质合金。

如图1、图3、图5、图7所示，耐摩擦件2的第一端面22高于静环本体1的内圆柱面17，以便耐摩擦件2的摩擦热能被足够多的冷却液及时带走。如图9至图11所示，耐摩擦件第一端面22周向边缘具有边倒角，从而减小应力集中及在轴承工作过程中出现滑动轴承动环与耐摩擦件碰撞的可能性。耐摩擦件2的第一端面22在静环本体1的径向横截面内呈内凹的弧形，与径向滑动轴承动环外凸圆柱面匹配(径向滑动轴凹凸成对匹配或公母成对匹配)，接触面积大，因而接触应力小，工作寿命长。

本申请径向滑动轴承静环的加工工艺是：首先在静环本体1上由外圆柱面18向内圆柱面17钻加工或铣加工出贯穿静环本体1侧壁的安装孔15，再将与所述安装孔15相匹配的耐摩擦件2由外向内安装至所述安装孔15中，最后在静环本体外圆柱面18上通过硬钎焊方式将耐摩擦件2焊接固定在安装孔15内，硬钎焊焊接形成的焊口3位于耐摩擦件第二端面24外侧以抵住并固定耐摩擦件2。耐摩擦件第一层21为聚晶金刚石，其具有高硬度和磨耗比。由于本申请直接在静环本体1上先由外圆柱面18向内圆柱面17钻加工或铣加工出贯穿静环本体1的安装孔15，再由外向内将耐摩擦件2焊接固定在安装孔15内，因此整个耐摩擦件2的整形加工量、安装孔15的加工难度和成本均得到大幅降低，同时也可以完全保证安装孔15的加工精度。

图1、图2和图9为径向滑动轴承静环的第一种实施例。

在该实施例中，静环本体1侧壁上开设有44个贯穿的安装孔15，安装孔15为两圈，可以为22个/圈，两圈沿静环本体1轴线方向排列，相邻两圈安装孔15的轴向距离为66.0mm；所有安装孔15周向错开设置，每相邻2个安装孔15的周向相位差为8.1818°。静环本体1的材料选用0Cr17Ni4Cu4Nb不锈钢，其布氏硬度HB＝277～375。静环本体1第三端面11上开设有4个第一花键槽13。静环本体1第四端面12开设有4个第二花键槽14。

在该实施例中，耐摩擦件2由第一端面22向第二端面24具有第一层21和第二层23，第一层21为聚晶金刚石，厚度h＝2.6mm；第二层23为硬质合金。耐摩擦件第一端面22的周向边缘具有倒角：边倒角距离c＝1.0mm，边倒角角度a＝30°。耐摩擦件第一端面22在静环本体1的径向横截面内呈内凹的弧形，弧形的半径R1＝70mm，该半径也是径向滑动轴承摩擦副半径；耐摩擦件2的直径d＝15.88mm，安装孔15的直径D＝16.08mm，且D-d＝0.20mm(此差值即为径向焊接间隙)。

图3、图4和图10为径向滑动轴承静环的第二种实施例。

在该实施例中，静环本体1的侧壁上开设有20个贯穿的安装孔15，安装孔15为一圈，所有安装孔15周向错开设置，每相邻2个安装孔15的周向相位差为18.0°。静环本体1的材料选用SUS304不锈钢。静环本体1第三端面11开设有4个第一花键槽13，静环本体1第四端面12开设有4个第二花键槽14。

在该实施例中，耐摩擦件2由第一端面22向第二端面24具有第一层21和第二层23，第一层21为聚晶金刚石，厚度h＝2.0mm；第二层23为硬质合金。耐摩擦件第一端面22的周向边缘具有倒角：边倒角距离c＝0.5mm，边倒角角度a＝45°。耐摩擦件第一端面22在静环本体1的径向横截面内呈内凹的弧形，弧形的半径R1＝50mm，该半径也是由该径向滑动轴承摩擦副半径；凹面聚晶金刚石与硬质合金复合圆柱面半径R2＝52.0mm；耐摩擦件2的直径d＝10.40mm，安装孔15的直径D＝10.60mm，且D-d＝0.20mm(此差值即为径向焊接间隙)。

图5、图6和图11为径向滑动轴承静环的第三种实施例。

在该实施例中，静环本体1的侧壁上开设有22个贯穿的安装孔15，安装孔15为一圈，所有安装孔15周向错开设置，每相邻2个安装孔15的周向相位差为16.3636°。静环本体1的材料选用40CrMnMoA合金钢，其布氏硬度HB＝277～375。

在该实施例中，耐摩擦件2为一整体热稳定性聚晶金刚石；耐摩擦件第一端面22的周向边缘具有倒角：边倒角距离c＝0.5mm，边倒角角度a＝45°。耐摩擦件第一端面22在静环本体1的径向横截面内呈内凹的弧形，弧形的半径R1＝70mm，该半径也是由该径向滑动轴承摩擦副半径；耐摩擦件2的直径d＝16.00mm，安装孔15的直径D＝16.20mm，且D-d＝0.20mm(此差值即为径向焊接间隙)。

图7、图8和图10为径向滑动轴承静环的第四种实施例。

在该实施例中，静环本体1的侧壁上开设有44个贯穿的安装孔15，安装孔15为两圈，可以是22个/圈，两圈沿静环本体1轴线方向排列，相邻两圈安装孔15的轴向距离为66.0mm，所有安装孔15周向错开设置，每相邻2个安装孔15的周向相位差为8.1818°。静环本体1的材料选用40CrMnMo合金钢，其布氏硬度HB＝277～375。在静环本体外圆柱面18中部开设有3个定位键槽16。在静环本体外圆柱面18上端开设有外螺纹19。在静环本体第四端面12上开设有4个第二花键槽14。

在该实施例中，耐摩擦件2由第一端面22向第二端面24具有第一层21和第二层23，第一层21为聚晶金刚石，厚度h＝2.5mm；第二层23为硬质合金。耐摩擦件第一端面22的周向边缘具有边倒角：边倒角距离c＝1.0mm，边倒角角度a＝30°。耐摩擦件第一端面22在静环本体1的径向横截面内呈内凹的弧形，弧形的半径R1＝70.0mm，该半径也是由该径向滑动轴承摩擦副半径；凹面聚晶金刚石与硬质合金复合面在静环本体1的径向横截面内呈圆弧，圆弧的半径R2＝72.5mm；耐摩擦件2的直径d＝16.20mm，安装孔15的直径D＝16.40mm，且D-d＝0.20mm(此差值即为径向焊接间隙)。

在本申请中还提出了一种滑动轴承，轴承包括如上述任一的径向滑动轴承静环。

披露的所有文章和参考资料，包括专利申请和出版物，出于各种目的通过援引结合于此。描述组合的术语“基本由…构成”应该包括所确定的元件、成分、部件或步骤以及实质上没有影响该组合的基本新颖特征的其他元件、成分、部件或步骤。使用术语“包含”或“包括”来描述这里的元件、成分、部件或步骤的组合也想到了基本由这些元件、成分、部件或步骤构成的实施方式。这里通过使用术语“可以”，旨在说明“可以”包括的所描述的任何属性都是可选的。多个元件、成分、部件或步骤能够由单个集成元件、成分、部件或步骤来提供。另选地，单个集成元件、成分、部件或步骤可以被分成分离的多个元件、成分、部件或步骤。用来描述元件、成分、部件或步骤的公开“一”或“一个”并不说为了排除其他的元件、成分、部件或步骤。

以上所述仅为本实用新型的几个实施方式，虽然本实用新型所揭露的实施方式如上，但所述内容只是为了便于理解本实用新型而采用的实施方式，并非用于限定本实用新型。任何本实用新型所属技术领域的技术人员，在不脱离本实用新型所揭露的精神和范围的前提下，可以在实施方式的形式上及细节上作任何的修改与变化，但本实用新型的专利保护范围，仍须以所附权利要求书所界定的范围为准。

Claims (8)

1.一种径向滑动轴承静环，其特征在于，所述径向滑动轴承静环包括：

呈管状的静环本体，在所述静环本体上开设有多个贯穿静环本体侧壁的安装孔，多个所述安装孔沿所述静环本体周向均匀分布；

设置在所述安装孔中并与所述安装孔相匹配的耐摩擦件，所述耐摩擦件由第一端面向第二端面至少具有第一层和/或第二层，所述第一层为聚晶金刚石，所述第二层为硬质合金；

所述耐摩擦件与所述静环本体之间采用硬钎焊通过焊口连接在一起。

2.根据权利要求1所述的径向滑动轴承静环，其特征在于，所述耐摩擦件第二端面低于所述静环本体外圆柱面以形成凹陷，所述焊口在所述凹陷中。

3.根据权利要求1所述的径向滑动轴承静环，其特征在于，所述安装孔为圆柱孔，所述耐摩擦件为圆柱体，所述安装孔直径D大于所述耐摩擦件直径d，且D-d＝0.1mm～0.3mm。

4.根据权利要求1所述的径向滑动轴承静环，其特征在于，所述静环本体的布氏硬度HB＝277～375。

5.根据权利要求1所述的径向滑动轴承静环，其特征在于，所述耐摩擦件第一端面高于所述静环本体内圆柱面。

6.根据权利要求1所述的径向滑动轴承静环，其特征在于，所述耐摩擦件第一端面周向边缘具有边倒角。

7.根据权利要求1所述的径向滑动轴承静环，其特征在于，所述耐摩擦件第一端面在所述静环本体的径向横截面内呈内凹的弧形。

8.一种滑动轴承，其特征在于，所述滑动轴承包括如权利要求1至7中任一所述的径向滑动轴承静环。

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