一種球面固定套軸承的牙輪鉆頭的制作方法
【專利摘要】本實(shí)用新型涉及用于石油、天然氣鉆探的一種球面固定套軸承的牙輪鉆頭，它主要由儲(chǔ)油室、泥漿噴嘴、O型密封圈、潤(rùn)滑油出口、球面固定套、軸向防掉鋼球、牙爪、牙輪、牙齒、裝配開(kāi)口槽組成，所述球面固定套外表面設(shè)計(jì)成球面，球面固定套通過(guò)裝配開(kāi)口槽安裝在牙輪中，這時(shí)球面固定套與牙輪成十字交叉狀態(tài)；轉(zhuǎn)動(dòng)球面固定套九十度，這樣便使球面固定套和牙輪處在同一平面內(nèi)，從而使球面固定套安裝到了牙輪里面；球面固定套外表面鍍TiN/TiAlN多層復(fù)合涂層。本實(shí)用新型不僅能提高牙輪鉆頭壽命而且能降低鉆井生產(chǎn)過(guò)程的成本。
【專利說(shuō)明】一種球面固定套軸承的牙輪鉆頭
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實(shí)用新型涉及用于石油、天然氣鉆探的一種球面固定套軸承的牙輪鉆頭。
【背景技術(shù)】
[0002]牙輪鉆頭是鉆井工程中最主要的破巖工具，其工作性能的好壞直接影響鉆井效率、鉆井成本和鉆井質(zhì)量。隨著人類對(duì)油氣資源需求量越來(lái)越大，人們不得不向沙漠、海洋、高原等復(fù)雜地質(zhì)條件和更惡劣自然環(huán)境的進(jìn)軍，因此，鉆井難度不斷加大，對(duì)牙輪鉆頭工作性能提出了更高的要求。
[0003]牙輪鉆頭滑動(dòng)軸承主要失效形式是:1.軸承密封系統(tǒng)損壞而導(dǎo)致磨料磨損失效。
2.密封潤(rùn)滑系統(tǒng)正常時(shí)最終因粘著磨損失效。而粘著磨損失效又占絕大多數(shù)。如何提高牙輪鉆頭滑動(dòng)軸承的耐磨性成為研究的重點(diǎn)。經(jīng)諸多學(xué)者研究表明:由于牙輪鉆頭滑動(dòng)軸承結(jié)構(gòu)、載荷、環(huán)境及相對(duì)速度的特殊性，影響粘著磨損的主要因素有軸承的摩擦系數(shù)、表面壓力大小及相對(duì)滑動(dòng)速度。當(dāng)今隨著材料科學(xué)技術(shù)飛速發(fā)展，軸承材料的研究取的突破的可能性相對(duì)而言最大。多層復(fù)合涂層是一種離子量級(jí)交替沉積鍍層，不僅具有較高的硬度，同時(shí)韌性提高，抗腐蝕、抗磨損能力強(qiáng)。多層復(fù)合涂層由于界面的增加，沉積過(guò)程中殘余應(yīng)力較小，抗裂紋擴(kuò)展能力明顯增強(qiáng)。因此，開(kāi)展牙輪鉆頭滑動(dòng)軸承基體材料熱處理工藝的研究及多層復(fù)合離子鍍膜技術(shù)在牙輪鉆頭滑動(dòng)軸承的應(yīng)用前景十分可觀。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本實(shí)用新型的目的為了克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種球面固定套軸承的牙輪鉆頭，使牙輪鉆頭滑動(dòng)軸承不會(huì)因?yàn)楦咚龠\(yùn)轉(zhuǎn)發(fā)熱而導(dǎo)致其因粘著磨損而失效，能提高牙輪鉆頭使用壽命，
[0005]本實(shí)用新型的技術(shù)方案是:
[0006]本實(shí)用新型一種球面固定套軸承的牙輪鉆頭，主要由儲(chǔ)油室、泥漿噴嘴、O型密封圈、潤(rùn)滑油出口、球面固定套、軸向防掉鋼球、牙爪、牙輪、牙齒、裝配開(kāi)口槽組成，所述球面固定套外表面設(shè)計(jì)成球面，球面固定套通過(guò)裝配開(kāi)口槽安裝在牙輪中，這時(shí)球面固定套與牙輪成十字交叉狀態(tài)；轉(zhuǎn)動(dòng)球面固定套九十度，這樣便使球面固定套和牙輪處在同一平面內(nèi)，從而使球面固定套安裝到了牙輪里面；對(duì)球面固定套進(jìn)行加熱150°C?200°C及對(duì)牙爪制冷-5°C?-10°C，把帶球面固定套的牙輪固定在牙爪上；球面固定套和牙爪之間靠過(guò)盈配合固定，過(guò)盈量為0.03mm?0.05mm。過(guò)盈原理是球面固定套和牙爪的熱脹冷縮作用。將球面固定套外表面設(shè)計(jì)成球面，這樣可以減小應(yīng)力集中及使接觸應(yīng)力分布均勻。
[0007]球面固定套基體材料采用18CrNiMo7_6鋼，經(jīng)滲碳、淬火等工藝后，使球面固定套外表面硬度值在58?65HRC，內(nèi)表面硬度值為45?48HRC，這樣使的球面固定套不僅外表面耐磨，而且其他部位韌性比較好，即:內(nèi)柔外剛。
[0008]離子鍍膜方面，TiN/TiAIN是一種優(yōu)良的復(fù)合涂層，具有高硬度、耐高溫、摩擦系數(shù)低、耐磨性好等優(yōu)點(diǎn)，球面固定套外表面鍍TiN/TiAIN多層復(fù)合涂層，這樣可以大大提高牙輪鉆頭使用壽命。
[0009]本實(shí)用新型的有益效果是:本實(shí)用新型能可以提高牙輪鉆頭滑動(dòng)軸承的使用壽命，從而不僅能提高牙輪鉆頭壽命而且能降低鉆井生產(chǎn)過(guò)程的成本，創(chuàng)造可觀的經(jīng)濟(jì)效益。
【專利附圖】

【附圖說(shuō)明】
[0010]圖1為本實(shí)用新型一種球面固定套軸承的牙輪鉆頭結(jié)構(gòu)示意圖；
[0011]圖2為本實(shí)用新型的牙輪結(jié)構(gòu)示意圖；
[0012]圖3為圖2的A-A剖面圖。
[0013]圖中:1.儲(chǔ)油室、2.泥漿噴嘴、3.0型密封圈、4.潤(rùn)滑油出口、5.球面固定套、6.軸向防掉鋼球、7.牙爪、8.牙輪、9.牙齒、10.裝配開(kāi)口槽。
【具體實(shí)施方式】
[0014]下面結(jié)合附圖對(duì)本實(shí)用新型的具體裝配實(shí)施過(guò)程作進(jìn)一步說(shuō)明。
[0015]如圖1、圖2、圖3所示，本實(shí)用新型一種球面固定套軸承的牙輪鉆頭，主要由儲(chǔ)油室1、泥漿噴嘴2、O型密封圈3、潤(rùn)滑油出口 4、球面固定套5、軸向防掉鋼球6、牙爪7、牙輪
8、牙齒9、裝配開(kāi)口槽10組成，所述球面固定套5外表面設(shè)計(jì)成球面，球面固定套5通過(guò)裝配開(kāi)口槽10安裝在牙輪8中，這時(shí)球面固定套5與牙輪8成十字交叉狀態(tài)，轉(zhuǎn)動(dòng)球面固定套5九十度，這樣便使球面固定套5和牙輪8處在同一平面內(nèi)，從而使球面固定套5安裝到了牙輪8里面；對(duì)球面固定套5進(jìn)行加熱150°C?200°C及對(duì)牙爪7制冷_5°C?_10°C，把帶球面固定套5的牙輪8固定在牙爪7上；球面固定套5和牙爪7之間靠過(guò)盈配合固定，過(guò)盈量為0.03mm?0.05mm，過(guò)盈原理是球面固定套5和牙爪7的熱脹冷縮作用。
[0016]滲碳、淬火等工藝后的球面固定套5外表面鍍TiN/TiAIN多層復(fù)合涂層。
【權(quán)利要求】
1.一種球面固定套軸承的牙輪鉆頭，主要由儲(chǔ)油室(I)、泥漿噴嘴(2 )、O型密封圈(3 )、潤(rùn)滑油出口(4)、球面固定套(5)、軸向防掉鋼球(6)、牙爪(7)、牙輪(8)、牙齒(9)及裝配開(kāi)口槽(10)組成，其特征在于:所述球面固定套(5)外表面設(shè)計(jì)成球面，球面固定套(5)通過(guò)裝配開(kāi)口槽(10)安裝在牙輪(8)中，這時(shí)球面固定套(5)與牙輪(8)成十字交叉狀態(tài)，轉(zhuǎn)動(dòng)球面固定套(5 )九十度，這樣便使球面固定套(5 )和牙輪(8 )處在同一平面內(nèi)，從而使球面固定套(5)安裝到了牙輪(8)里面；對(duì)球面固定套(5)進(jìn)行加熱150°C?200°C及對(duì)牙爪(7)制冷-5°C?-10°C，把帶球面固定套(5)的牙輪(8)固定在牙爪(7)上。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種球面固定套軸承的牙輪鉆頭，其特征在于:球面固定套(5)和牙爪(7)之間靠過(guò)盈配合固定,過(guò)盈量為0.03mm?0.05mm。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種球面固定套軸承的牙輪鉆頭，其特征在于:球面固定套(5)外表面鍍TiN/TiAIN多層復(fù)合涂層。
【文檔編號(hào)】E21B10/22GK203394354SQ201320364808
【公開(kāi)日】2014年1月15日 申請(qǐng)日期:2013年6月25日 優(yōu)先權(quán)日:2013年6月25日
【發(fā)明者】何畏, 李波, 周曉敏, 蘭曉東, 熊尉伶 申請(qǐng)人:西南石油大學(xué)