[实用新型]一种牙轮钻头滑动轴承

说明书

本实用新型涉及用于在地壳上钻井的牙轮钻头的滑动轴承，属于钻井器具。    

现代牙轮钻头通常由牙爪和牙轮组成，牙爪上的轴颈与牙轮内孔组成滑动轴承副。牙轮钻头滑动轴承的工作情况较为特殊，它是在冲击重载作用下的低速轴承，润滑脂不能更换、散热条件差、环境温度高，因此轴承副的两摩擦表面存在微凸体直接接触。此时的润滑状态为混合润滑，滑动轴承受到严重的摩擦磨损，成为影响整个牙轮钻头使用寿命的主要因素之一。近年来研究表明，常规的圆柱形滑动轴承，在沿轴承轴线方向上，两端的接触应力呈奇异分布，特别是在轴颈轴线相对牙轮孔轴线有偏斜时，端部的接触应力峰值远远大于平均接触应力。此外，在轴颈横截面上，接触应力分布也不均匀。这些都严重地影响了牙轮钻头滑动轴承的使用寿命。

本实用新型的目的在于，提出一种牙轮钻头滑动轴承的新型结构方案，能够降低轴承摩擦面的接触应力峰值，增大润滑脂油膜的承载能力，减小轴承的磨损，提高轴承系统的使用寿命。

为了达到上述目的，本实用新型采用以下技术方案：牙轮钻头滑动轴承主要由牙爪(1)上的轴颈与牙轮(2)的内孔所形成的三个轴承所构成，其中，大轴承(3)和小轴承(4)承受经向负荷，止推轴承(5)主要承受轴向负荷。锁紧钢球(6)用来防止钻头工作时牙轮从牙爪轴颈上脱落下来；O形密封圈(7)主要起密封作用，防止润滑脂流失。本实用新型的特征在于大轴承(3)的轴颈形状为非圆柱形，轴颈下母线中间部分为直线，两端分别为圆弧曲线、抛物曲线或对数曲线；在轴颈横截面上，轴颈的下半部分形状为椭圆形，大轴承孔仍为圆柱形。

本实用新型的优点是：

(1)轴颈下母线两端用曲线代替直线后，接触面上两端过大的接触应力峰值可较大降低，能有效减小轴承的磨损。

(2)大轴承轴颈横截面上，下半部分采用椭圆形后，一方面可以增大接触区域，降低接触应力峰值，另一方面可显著提高润滑油膜的承载能力，增大油膜承载比例，进一步减少轴承的磨损，提高其使用寿命，并能有效防止轴承受热后卡死现象发生。

(3)本实用新型实施容易，由于本滑动轴承主要是轴颈形状发生变化，其余部分与现有牙轮钻头轴承基本相同，因而实施本实用新型比较容易，生产成本也较低。

下面结合附图说明本实用新型实施例。

本牙轮钻头轴承主要由牙爪(1)、牙轮(2)组成，牙轮内孔与牙爪轴颈形成三个滑动轴承，大轴承(3)与小轴承(4)相连，大小轴承之间的环状平面形成平面止推轴承(5)。牙轮(2)装入牙爪(1)的轴颈以后，通过一小孔将锁紧钢球装入大小轴承之间的锁紧槽中，防止牙轮工作时从牙爪上脱落。在大轴承外侧装有O形密封圈，用来起密封作用。

大轴承轴颈的形状为非圆柱形，轴颈下母线中间部分为直线，长度为2C，两端用半径为R0的圆弧曲线光滑连接(图2)。在大轴承轴颈横截面上，轴颈下半部分为椭圆形，其余部分仍为圆形(图3)。

附图说明：

图1，本实用新型的结构示意图。图中(1)牙爪、(2)牙轮、(3)大轴承、(4)小轴承、(5)止推轴承、(6)锁紧网球、(7)O形密封圈。

图2，大轴承(2)轴颈下母线形状，由直线和圆弧组合而成。

图3，大轴承轴颈横截面形状，在轴颈的下半部分为椭圆形，上半部分仍为圆形。