牙轮钻头轴承轴向尺寸设计及尺寸链分析

前言 牙轮钻头轴承轴向尺寸的设计及加工必须保证 1.能顺利装配:即滚珠能自由地从塞肖孔进入R槽位置。 2.装配完的钻头必须一或二道止推面先接触,即牙轮工作时由一或二道止推面承受轴向力。 3.滚珠只是在钻头寿命结束前承受轴向力,即一、二道止推面接触磨损到一定程度后,滚珠才与牙轮及牙爪R槽侧面接触。     

牙轮钻头轴承系统失效分析

本文通过对一批失效的81/2HP2S, 81/2XHP 3型三牙轮钻头轴承的解剖分析研究(包括宏观分析、金相分析、铁谱和扫描电镜分析),弄清了该类型钻头:轴承,的磨损机理是分层、疲劳、粘着磨粒等磨损、其中以分层磨损和疲劳磨损为主,而粘着、擦伤、氧化、腐蚀出现在磨损后期。     

单牙轮钻头轴承接触应力分析

采用Pro/M分析软件,利用接触问题的有限元法,对单牙轮钻头轴承内接触受力做了进一步的分析和研究。对轴承内应力的分布,轴向载荷与径向载荷的关系,钻头结构参数、钻压与接触应力和接触面积的关系作了论述,得出了轴颈上接触应力的分布规律曲线,提出了轴承设计应注意的问题。     

新型材料在牙轮钻头轴承中的应用

在分析钻头轴承系统工件条件的基础上,提出了钻头轴承材料应其备的基本性能。通过对国产新型耐磨材料的物理机械性能的分析,模拟钻井工况的材料磨损对比试验的研究,以及与新材料相适应的轴承结构的设计分析,本文得出：与现有金属轴承相比,各种超硬材料的轴承均能更好地适应钻头的工况,其中尤以人造聚晶金刚石耐磨型最好,结构合理、加工性好,能充分发挥新材料性能优势的材料复合型轴承将会成为未来钻头轴承的最佳竞争者。     

大尺寸牙轮钻头结构设计问题的分析

针对深井上部大直径井段中牙轮钻头机械钻速低的问题，从设计角度对目前大尺寸牙轮钻头的齿面结构和水力结构进行了分析和讨论。与Φ２１５．９ｍｍ钻头相比，在相同地层条件下，Φ４４４．５ｍｍ钻头牙齿与井底岩石的最大接触应力低１８％～２８％，相同齿圈上的齿顶间距增大７０％～８０％，井底面积覆盖率减小了近５０％，平均单齿破岩量增加了１．７４倍，因而在硬地层和砾石层中破岩效率要低。在相同机泵条件下，Φ４４４．５ｍｍ钻头的井底比水功率远低于Φ２１５．９ｍｍ钻头，井底和钻头清洗状况不良，影响了机械钻速。因此，应根据大尺寸牙轮钻头的具体情况，对齿面结构和水力结构进行改造，以提高钻头的破岩效率和清洗效率。同时应增加钻头类型，完善钻头系列。     

大尺寸牙轮钻头结构设计问题的分析

针对深井上部大直径井段中牙轮钻头机械钻速低的问题，从设计角度对目前大尺寸牙轮钻头的齿面结构和水力结构进行了分析和讨论。     

高速牙轮钻头轴承双金属密封有限元分析

实践表明：三牙轮钻头中只要一只牙轮的轴承先期损坏,就使整个钻头很快失效。钻头的使用寿命几乎直接取决于钻头轴承的寿命,而轴承的寿命在很大程度上又依赖于密封的寿命。针对目前在高转速条件下,三牙轮钻头轴承的双金属密封系统早期失效严重,导致轴承寿命短,钻头失效更换频繁,大大降低了钻井效率,增加了钻井成本的严重问题,本文开展高速牙轮钻头轴承的双金属密封的有限元研究。阐述了仿真研究的模型建立、网格划分、材料定义、接触定义及边界条件等相关问题。分析了双金属密封中橡胶圈的应变、压缩率的变化规律及两金属环密封面的接触压力分布规律。找到了双金属密封结构中两金属环密封面的接触压力分布趋势不合理及橡胶圈压缩率过大的问题,并提出新型双金属密封结构的改进思路,为新型双金属密封结构的设计提供了较可靠的理论依据。该研究对于提高牙轮钻头的使用寿命,降低钻井成本和提升我国石油钻具的技术水平具有重大实用价值和现实意义。     

高速牙轮钻头轴承表面强化技术实验研究

针对目前牙轮钻头因轴承耐磨性差、寿命短而不能适应高速钻井需要的问题,应用表面工程技术和摩擦学的相关理论,开展了牙轮钻头滑动轴承表面强化工艺和材料的系列实验研究,并测试其性能。进行了组织结构分析和耐磨性、耐冲击性能等实验研究。几种方法的对比实验表明：采用等离子堆焊DH-60粉末后轴承表面涂层致密、孔隙率低、组织结构致密、缺陷少、涂层与基体材料的结合强度高,并且磨损量较小,磨损后试样基本无裂纹等缺陷,耐磨性提高30%左右,可以有效提高牙轮钻头轴承的使用寿命。     

用随机过程分析方法研究牙轮钻头轴承载荷

In this paper we have introduced a new method of measuring the radial loads on both big and small journal bearings and axial loads on the bearing thrust of the bit under steady or dynamic load. Using this method .we performed a series of experiments with the .bit made of real cone on our test stand .We have obtained some data with the second cone of the bit of 8 XHP 5 -3 type under dynamic loads, 0n the basis of these data we concentrated on how to study the loads on journal bearings with the help of harmonic and statistical analysis, Besides, we have found out that analysis of the density of the power spectrum is an important method of studying the load on the journal bearings and the tooth face structure of different cones.At the end of this paper we have discussed the results of our experiments,made to study the change of the load distribution on each bearing when the second thrust is on load.     

牙轮钻头轴承热管导热设计和模拟试验

牙轮钻头工作时,轴承产生大量摩擦热使轴承温度升高,从而导致润滑脂变质、密封系统及轴承失效。目前使用的牙轮钻头,轴承中的摩擦热是通过钻头体或牙轮的金属材料向外传给井中的循环冷却泥浆,但这种方式散热效果差,经常由于轴承过热而导致轴承损坏。本文主要论述,用热管从钻头轴承中导热的钻头设计以及热管在钻头轴承中工作的实验。实验结果表明:用热管作为从轴承中导热装置比传统的导热方法更为有效,制造带热管的牙轮钻头是可行的。     

提高矿用牙轮钻头轴承寿命的稀土渗碳研究

研究了稀土元素对牙轮钻头渗碳过程的影响。试验结果表明，加入稀土元素，使渗碳速度提高20％-30％，经渗碳-渗硼复合强化后，钻头轴承的寿命提高24．8％-27．8％，其穿孔米道提高率达25％-28％。     

三牙轮钻头直径(尺寸)的设计计算方法

本文叙述关于三牙轮钻头直径设计计算的一种新方法。应用这种新方法,不仅可以在已知钻头的主要几何参数时,验算钻头的设计直径,而且可以根据预定的钻头直径计算出对应的几何参数。应用这种方法,还可以定量地探讨钻头各另件的加工误差对钻头直径误差的影响。本文并提供根据新的计算公式编制的电子计算机计算程序。     

高速牙轮钻头轴承密封副设计与有限元分析

用于石油天然气勘探开发的牙轮钻头轴承润滑密封系统的寿命,在很大程度上决定了钻头的使用寿命。为了提高轴承密封的可靠性,根据其工作的摩擦学特性,通过有限元分析,对钻头轴承端面—径向组合密封的结构进行了分析研究,据此设计了新型密封副。理论与实践证明,采用该新型组合密封结构能适应高速牙轮钻头轴承密封的发展需要。     

牙轮钻头机械钻速计算

本文介绍苏联现在使用的一种在计算机上进行牙轮钻头设计时采用的计算钻头机械钻速的模型.     

单牙轮钻头研究

本文简述了单牙轮钻头的工作原理和工作特性,采用空间解析几何学的方法,毫无简化地、完整地建立了单牙轮钻头几何学和运动学基本方程,通过台架试验对单牙轮钻头轴承载荷进行了测试分析,并根据单牙轮钻头运动基本方程编制了计算机仿真软件．采用本文的研究方法,能完成单牙轮钻头几何结构设计、性能设计,能在短时间内作出许多设计方案的对比。     

从摩擦学观点选用新的牙轮钻头主轴承的减摩材料

本文通过8 1/2″XHP3型牙轮钻头主轴承的磨损试验及摩擦学分析得出:价廉的铜合金可以取代轴承中稀贵的减摩材料银锰合金(Ag85 Mn15),从而降低牙轮钻头的生产成本。该结果目前已推广应用。     

汽车轮毂轴承内圈尺寸公差综合检测与分析

汽车轮毂轴承内圈尺寸的精确测量,在后续工艺中可以影响到轴承质量和性能。介绍了采用国内某公司研制的轴承内圈内外径公差综合检测系统,通过对整个系统的检测原理及检测位置、测控系统及软件界面进行详细阐述,最后应用于实际轴承实时产线制造检测中,测试内圈公差数据的精准等级达到0.01 mm,与传统的0.1 mm检测等级相比,提高了一个等级,更加精准的筛选了不合格产品,提高了轴承的质量和各项性能。     

牙轮钻头滑动轴承工作温度的测试

本文叙述关于牙轮钻头滑动轴承工作温度的台架测试情况和结果。试验是用 ”全尺寸钻头在模拟井下工作条件的情况下进行的。作者通过大量的试验,不仅测定了在不同的工作条件下钻头滑动轴承系统可能产生的最高温度,而且分析了轴承温升和各种钻井参数之间的相互关系。这些测试结果,对于改进钻头轴承系统的结构,筛选轴承材料,改善轴承的润滑,以及制订钻头的检验标准等,都有参考价值。     

AUTOCAD2007中尺寸公差标注的探讨

用AUTOCAD进行机械设计时,标注尺寸公差是设计人员经常遇到的一个问题,而AUTOCAD对尺寸公差标注提供的功能不是很强。笔者经过多年的绘图实践,结合理论对AUTOCAD中尺寸公差标注的方法和常见问题进行了总结和比较。几种标注方法各有千秋,标注时应灵活选用,相互结合,以便提高公差标注的速度,提高设计效率。