[实用新型]带滑套的滚滑复合轴承

说明书

本实用新型涉及一种适于在中、重型载荷下高转速使用的带滑套的滚滑复合轴承，该轴承尤其适于作为石油、天然气、矿山钻井用牙轮钻头的轴承，是对现有滚滑复合轴承的进一步改进。

现有技术中的轴承大致分成两类，滑动轴承和滚动轴承。常规的滑动轴承承载面积大，能承受重载，但轴承摩擦副摩擦系数大，摩擦生热率高，在润滑和冷却条件较差的情况下，不适宜于较高转速的运行。滚动轴承摩擦副之间的接触为高副点线接触，轴承在运转时运动零件主要做滚动运行，故摩擦系数小，摩擦生热率低，可承受高转速，但因其为点线接触，赫兹应力高，不适于在重载或冲击的工况下使用。

对有些设备和零部件来说，例如地层岩石钻井用的牙轮钻头，其牙轮是通过牙轮孔和钻头牙掌下部的悬臂轴组成的轴承与钻头体相联接的，由于牙轮钻头是在高载荷、强冲击及较高转速的条件下运行，且在冷却和润滑条件极差的条件下无维护使用，因而，目前牙轮钻头所采用的上述两种轴承都存在着转速和载荷的矛盾，使用性能受到一定限制，滑动轴承只适宜于在中低转速下工作，而滚动轴承则只适宜在轻载下工作。

针对上述的问题，ZL99237954.6专利提出了一种滚滑复合轴承，该轴承吸取了滚、滑轴承各自的结构特点，能同时承受较高的载荷和转速，在一定程度上满足牙轮钻头提高机械钻速的需求。该轴承包括有内、外回转体，在内、外回转体之间的环行滚道槽中安设有支承滑块与滚动体，构成滚滑复合轴承。相对于普通滚动轴承，滑块与内外回转体的摩擦副为高副接触，这样可显著地降低滚动体与内外回转体的接触赫兹应力，如采用滚柱，可使滚柱的平均接触应力只有滚动轴承滚柱平均接触应力的1/4左右。这样，相对滚动轴承，在保持滚动轴承高速特性的情况下，可显著提高承载能力；但相对于滑动轴承，在相同载荷下，内回转体即轴与滑块的接触应力提高10-20％，虽然这种轴承具有和滚动轴承一样高速且不易咬合的优良特性，但在高载高转速运行状态下会出现使轴承易于磨损的问题。

本实用新型的目的在于针对上述现有技术存在的不足而提供一种带滑套的滚滑复合轴承，以提高现有滚滑复合轴承的承载能力和寿命，适合牙轮钻头高速重载的需求。

本实用新型的目的通过以下的技术方案来实现：包括有内回转体和外回转体、环行滚道槽中的支承滑块6与滚动体5，其不同之处在于在内回转体与支承滑块、滚动体之间设有浮动滑套1，构成带滑套的滚滑复合轴承。

上述方案所述的内回转体可为轴或其它支承件；外回转体可为盘轮或其它支承件；滚动体为滚柱或滚珠；支承滑块为圆弧块，可呈平行块结构或扇形块结构；在环行滚道槽中滚动体与支承滑块相互间隔(交错)安装，支承滑块和滚动体的数量比例可根据载荷特性调整。

本实用新型采用带滑套的滚滑两种摩擦副相结合的结构，由于浮动滑套与滑块、滚动体之间的差速，使得与滑块、滚动体相配合的工作面是动态的，浮动滑套沿整个圆柱面均匀磨损，克服了现有滚滑复合轴承中与滑块和滚动体相配合的工作面总是集中在内回转体的一个固定支承面上的缺点。浮动滑套与内回转体之间保持滑动轴承接触面积大、接触应力低的优点，且浮动滑套位于内回转体与滑块、滚动体之间能起到两级减速作用，当轴承高速运转时，滑套与内回转体之间仍保持较低的相对滑动速度，使本实用新型更适宜高转速。通过按8 1/2″三牙轮钻头的轴承尺寸对本实用新型所作的模拟试验表明：轴承在326转/分的转速下，每小时加载5KN载荷，达到98KN时，本实用新型的轴承温度为100℃左右，摩擦副无咬合，滚柱只有很轻微的边缘点蚀现象；而同尺寸的滑动轴承作同样的模拟试验，载荷加到来40KN左右，就发生咬合，咬合前的温度就达到190℃以上；同尺寸的滚动轴承作同样的模拟试验，载荷加到60KN，轴承温度虽较低，但滚柱都已非常严重地点蚀剥落破损。60KN载荷、326转/分的转速下，与ZL99237954.6滚滑复合轴承做35小时的对比实验，轴承试件平均温度降低20％，滚柱、滑块的磨损状况基本相同，但内回转体即轴的承载面磨损得到很大的改善。本实用新型在40KN载荷、400转/分的转速下，温度稳定在80℃左右。摩擦面试验表明本实用新型能在承受较高载荷的情况下有效地进一步提高轴承的转速，因此本实用新型特别适于用作钻井用牙轮钻头的轴承，可使牙轮钻头的轴承能力得到进一步提高。

图1为本实用新型基本结构的剖面图，也为图2中的A-A剖面图。

图2为本实用新型的一个实施例的结构图。

图3、图4为本实用新型的支承滑块的结构图。

图5为本实用新型实施例中滑套的结构图。