本發(fā)明涉及石油開采
技術(shù)領(lǐng)域：
，具體的說是一種新型螺桿鉆具用TC軸承組合及其TC軸承環(huán)的生產(chǎn)工藝。
背景技術(shù)：
：目前，螺桿鉆具已經(jīng)成為應(yīng)用最廣泛的井下動力工具，在石油鉆井和修井獲得了廣泛應(yīng)用，如圖1所示主要由旁通閥、馬達(dá)總成、萬向軸總成和傳動軸總成等組成。其中，傳動軸總成是其最薄弱的環(huán)節(jié)，如圖2所示，該部分主要由殼體、傳動軸、推力軸承組、徑向軸承及其他輔助零件組成；而推力軸承是其最易損壞的部位之一，主要是由于鉆具在井底惡劣的環(huán)境中工作時，軸承組負(fù)荷重，且承受幅度較大的交變載荷，容易造成滾珠、滾道磨損，甚至破裂，使其平均壽命在80～100小時之間。某油田鉆井處統(tǒng)計的螺桿鉆具137套中，由于推力軸承損壞的約占失效總數(shù)的21.2%，傳動軸總成中的推力軸承組已經(jīng)成為制約螺桿鉆具使用壽命的一個重要因素，因此，設(shè)計一種新型的高強(qiáng)度、耐磨損、耐沖擊的螺桿鉆具用軸承組可以極大的提高螺桿鉆具的使用壽命。技術(shù)實現(xiàn)要素：本發(fā)明要解決的技術(shù)問題是為了解決推力軸承組承受較大變荷造成磨損或破裂制約使用壽命的問題，用硬質(zhì)合金代替滾珠軸承，提供了一種結(jié)構(gòu)簡單、承載強(qiáng)度高、耐磨損、增加使用壽命的新型螺桿鉆具用TC軸承組合。為了解決上述問題，本發(fā)明采用以下技術(shù)方案：新型螺桿鉆具用TC軸承組合，包括位于同一軸心并沿軸線方向排列的多個TC軸承環(huán)和兩組徑向軸承,多個TC軸承環(huán)整齊排列在兩組徑向軸承之間，相鄰的兩個TC軸承環(huán)之間通過端面直接接觸并可進(jìn)行滑動摩擦。以下是本發(fā)明對上述方案的進(jìn)一步優(yōu)化：TC軸承環(huán)包括具有一定厚度環(huán)形的剛體，剛體上下兩端面靠近外圍的位置分別設(shè)置有凹臺，凹臺上間隔一定距離均勻設(shè)置有若干塊長方形硬質(zhì)合金塊，相鄰硬質(zhì)合金塊之間的間隙填充有碳化鎢粉，碳化鎢粉與硬質(zhì)合金塊和剛體燒結(jié)為一體結(jié)構(gòu)。進(jìn)一步優(yōu)化：TC軸承環(huán)上下端面設(shè)置有多個介于硬質(zhì)合金塊之間的溝槽，便于鉆井液進(jìn)入，起到潤滑及降溫的作用。進(jìn)一步優(yōu)化：一種用于生產(chǎn)上述TC軸承環(huán)向心軸承體的生產(chǎn)工藝，該工藝包括以下步驟：1）下料：用圓柱剛體下料成剛體胚體；2）鍛打：將剛體胚體進(jìn)行熱鍛；3）粗加工：在剛體胚體檢驗合格后進(jìn)行粗加工成向心軸承體；4）制作襯套：襯套的長度長于向心軸承體的設(shè)計長度；5）組裝：將向心軸承體粘接硬質(zhì)合金塊后與襯套組裝，并填裝碳化鎢粉和焊料；6）燒結(jié)：將填裝完焊料后的向心軸承體與襯套裝入臺車爐內(nèi)燒結(jié)；7）半精加工：向心軸承體進(jìn)入半精加工，將向心軸承體分隔成環(huán)形的剛體，用數(shù)控車床粗車；8）精加工：對剛體進(jìn)行內(nèi)孔、外圓和端面精磨。進(jìn)一步優(yōu)化：步驟2）中，鍛件表面應(yīng)平整，不得有缺陷，不得有裂紋和翻皮，尺寸公差在±2mm范圍內(nèi)，保證平面度和垂直度，HB為220。進(jìn)一步優(yōu)化：步驟3）中,加工后的鍛件結(jié)構(gòu)為截面呈鋸齒狀的向心軸承體。進(jìn)一步優(yōu)化：步驟5）中，包括以下工藝：A、焊接帽頭；將剛體胚體粗加工后的向心軸承體的一端焊接凸面型的帽頭，帽頭的外圓周與剛體密封焊接。B、粘接硬質(zhì)合金塊；在向心軸承體外圓周面上的凹臺內(nèi)靠近兩側(cè)的位置分別用粘接劑間隔一定距離均勻粘接若干塊長方形的硬質(zhì)合金塊，并使得若干塊硬質(zhì)合金塊呈圓周排列。C、裝套；將粘接完硬質(zhì)合金塊的向心軸承體裝入襯套內(nèi)，并使得向心軸承體沒有焊接帽頭的一端與襯套一端平齊，并將該端向心軸承體與襯套的連接處密封焊接；D、填裝碳化鎢粉；將碳化鎢粉裝入到襯套與向心軸承體具有帽頭的一端之間，然后邊裝邊振動，使得碳化鎢粉完全將相鄰硬質(zhì)合金塊之間的間隙填滿；E、填裝焊料；如將焊料添加到襯套內(nèi)與向心軸承體具有帽頭的一端之間。進(jìn)一步優(yōu)化：步驟6）中，燒結(jié)溫度是按每小時400度的升溫速度，在升到1200度-1300度時停爐降溫，自降至500度左右時將工件取出，檢驗合格后進(jìn)行半精加工。進(jìn)一步優(yōu)化：步驟7）中，分別從向心軸承體上鋸齒槽的中間位置將向心軸承體分隔成環(huán)形帶凹臺的剛體，并粗車。進(jìn)一步優(yōu)化：步驟8）中，用內(nèi)圓磨床進(jìn)行內(nèi)孔的精磨，精磨完內(nèi)孔，進(jìn)行外圓精磨，最后進(jìn)行端面加工，內(nèi)孔、外圓和端面的粗糙度要求達(dá)到1.6以上。本發(fā)明設(shè)計了新型TC軸承環(huán)組代替原有的推力軸承組，有效規(guī)避了原有的推力軸承中滾珠易破碎的風(fēng)險，避免了再使用過程中由于鋼球的破碎對外圓造成損壞，簡化了軸承結(jié)構(gòu)、極大的增強(qiáng)了承載強(qiáng)度和軸承耐磨損性能，大幅度的提高了螺桿鉆具的使用壽命。下面結(jié)合附圖和實施例對本發(fā)明作進(jìn)一步說明。附圖說明附圖1是本發(fā)明
背景技術(shù)：
中螺桿鉆具的結(jié)構(gòu)示意圖；附圖2是本發(fā)明
背景技術(shù)：
中傳動軸結(jié)構(gòu)示意圖；附圖3是本發(fā)明實施例TC軸承組配合使用的結(jié)構(gòu)示意圖；附圖4是本發(fā)明實施例TC軸承環(huán)結(jié)構(gòu)示意圖；附圖5是本發(fā)明實施例TC軸承環(huán)側(cè)視結(jié)構(gòu)示意圖；附圖6是本發(fā)明實施例剛體粘貼硬質(zhì)合金后的結(jié)構(gòu)示意圖；附圖7是本發(fā)明實施例剛體與襯套組裝后的結(jié)構(gòu)示意圖；附圖8是本發(fā)明實施例剛體與襯套組裝后裝入碳化鎢粉的結(jié)構(gòu)示意圖；附圖9是本發(fā)明實施例剛體與襯套組裝后填入焊料的結(jié)構(gòu)示意圖。圖中：1-剛體；2-硬質(zhì)合金塊；3-碳化鎢粉；4-溝槽；5-徑向軸承；6-TC軸承環(huán)；7-冒頭；8-襯套；9-焊料；10-向心軸承體。具體實施方式實施例，如圖3、圖4、圖5所示，新型螺桿鉆具用TC軸承組合，包括位于同一軸心并沿軸線方向排列的多個TC軸承環(huán)6和兩組徑向軸承5，多個TC軸承環(huán)6整齊排列在兩組徑向軸承5之間，相鄰的兩個TC軸承環(huán)6通過端面直接接觸并可進(jìn)行滑動摩擦。所述TC軸承環(huán)6包括具有一定厚度環(huán)形的剛體1，剛體1上下兩端面靠近外圍的位置分別設(shè)置有凹臺，凹臺上間隔一定距離均勻設(shè)置有若干塊長方形硬質(zhì)合金塊2，相鄰硬質(zhì)合金塊2之間的間隙填充有碳化鎢粉3，碳化鎢粉3與硬質(zhì)合金塊2和剛體1燒結(jié)為一體結(jié)構(gòu)。所述TC軸承環(huán)6上下端面設(shè)置有多個介于硬質(zhì)合金塊2之間的溝槽4，便于鉆井液進(jìn)入，起到潤滑及降溫的作用。所述徑向軸承5包括TC軸承和徑向軸承筒，徑向軸承筒分別套設(shè)在TC軸承內(nèi)，徑向軸承的端面上均勻排布有硬質(zhì)合金塊2，且端面上也加工有溝槽4，轉(zhuǎn)動時徑向軸承5和TC軸承環(huán)6、相鄰的TC軸承環(huán)6之間直接接觸，端面上都均勻排布著硬質(zhì)合金塊2，各部分之間發(fā)生滑動摩擦，同時鉆井液可通過端面上的溝槽4進(jìn)入各部分之間，對工具進(jìn)行降溫潤滑，當(dāng)受到徑向沖擊時，沖擊力均勻的傳導(dǎo)至軸承組的每一部分，可有效減少軸承的損壞。所述TC軸承組合中TC軸承環(huán)6的厚度和數(shù)量可根據(jù)不同的需要進(jìn)行調(diào)整。本發(fā)明還提供了用于生產(chǎn)上述TC軸承環(huán)的生產(chǎn)工藝，包括以下步驟：1）下料：用圓柱剛體下料成剛體胚體。2）鍛打：將剛體胚體進(jìn)行熱鍛，鍛打設(shè)備用河南安陽產(chǎn)的560/KG空氣錘，鍛件表面應(yīng)平整，不得有缺陷，不得有裂紋和翻皮，尺寸公差在±2mm范圍內(nèi)，保證平面度和垂直度，HB為220左右。3）粗加工：在剛體胚體檢驗合格后進(jìn)行粗加工，加工后的結(jié)構(gòu)如圖6所示截面呈鋸齒狀的向心軸承體10，粗加工用普通車床粗車，粗車根據(jù)圖紙要求，所有加工尺寸必須保證圖紙的要求范圍內(nèi)，檢驗員根據(jù)圖紙進(jìn)行檢驗。4）制作襯套：用鋸床把無縫鋼管切割，制成襯套8，襯套8的長度長于向心軸承體10的設(shè)計長度。5）組裝：A、焊接帽頭；如圖6所示，將剛體胚體粗加工后的向心軸承體10的一端焊接凸面型的帽頭7，帽頭7的外圓周與剛體1密封焊接。B、粘接硬質(zhì)合金塊；如圖6所示，在向心軸承體10外圓周面上的凹臺內(nèi)靠近兩側(cè)的位置分別用粘接劑間隔一定距離均勻粘接若干塊長方形的硬質(zhì)合金塊2，并使得若干塊硬質(zhì)合金塊2呈圓周排列。C、裝套；如圖7所示，將粘接完硬質(zhì)合金塊的向心軸承體10裝入襯套8內(nèi)，并使得向心軸承體10沒有焊接帽頭4的一端與襯套8一端平齊，并將該端向心軸承體10與襯套的連接處密封焊接；D、填裝碳化鎢粉；如圖8所示，將碳化鎢粉3裝入到襯套8與向心軸承體10具有帽頭4的一端之間，然后邊裝邊振動，使得碳化鎢粉3完全將向心軸承體（10）上凹槽內(nèi)相鄰硬質(zhì)合金塊2之間的間隙填滿；E、填裝焊料；如圖9所示，將焊料添加到襯套8內(nèi)與向心軸承體10具有帽頭4的一端之間；6）燒結(jié)：將填裝完焊料后的向心軸承體10與襯套8裝入臺車爐內(nèi)燒結(jié)，燒結(jié)溫度是按每小時400度的升溫速度，在升到1200度-1300度時停爐降溫，自降至500度左右時將工件取出，檢驗合格后進(jìn)行半精加工；7）半精加工：工件進(jìn)入半精加工，用數(shù)控線切割設(shè)備分別從向心軸承體10上鋸齒槽的中間位置將向心軸承體10分隔成環(huán)形帶凹臺的剛體1，用數(shù)控車床CAK6360粗車，粗車時工件根據(jù)粗車圖紙進(jìn)行,加工完檢驗員按照圖紙逐項檢驗，檢驗合格進(jìn)入下一工序；8）精加工：用內(nèi)圓磨床對粗車后的剛體1進(jìn)行內(nèi)孔的精磨，精磨床是M2120A精度高，精磨完內(nèi)孔，進(jìn)行外圓精磨，用M131W外圓磨床精磨外圓，最后進(jìn)行端面加工，使用杭州平面磨床進(jìn)行端面加工，內(nèi)孔、外圓和端面的粗糙度要求達(dá)到1.6以上。9）檢驗：檢驗科嚴(yán)格按照圖紙從下料-鍛件-粗加工-燒結(jié)-半精加工-精加工每一道工序都進(jìn)行認(rèn)真的檢驗，每一道工序有相應(yīng)專用量具，如三座標(biāo)、硬度計等。10）入庫：產(chǎn)品必須達(dá)到圖紙的技術(shù)要求，幾何尺寸到達(dá)圖紙的對應(yīng)尺寸，這樣，車間才可入庫。在燒結(jié)過程中，通過加入惰性氣體，從而減少了硬質(zhì)合金和碳化鎢粉性質(zhì)的變化，更增加了硬度及其耐磨性。在機(jī)加工過程中，通過化學(xué)液體來增加鋼體本身的硬度，使其表面硬度遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過本身的硬度。將通過本工藝加工的軸承進(jìn)行各項，其實驗數(shù)據(jù)如下：推力軸承TC軸承環(huán)硬度（HB）150-200260-340抗拉強(qiáng)度（Mpa）860-920920-960耐磨時間（小時）150260屈服強(qiáng)度（Mpa）700-760780-860延伸率%10-1310-13U型沖擊功（焦耳/Sm2）65-7072-76端面收縮率%4040通過上述實驗數(shù)據(jù)對比，可以得出TC軸承環(huán)的硬度、抗拉強(qiáng)度、屈服強(qiáng)度、延伸率、沖擊功等比推力軸承高，使用時間延長。本發(fā)明設(shè)計了新型TC軸承環(huán)組代替原有的推力軸承組，有效規(guī)避了原有的推力軸承中滾珠易破碎的風(fēng)險，避免了再使用過程中由于鋼球的破碎對外圓造成損壞，簡化了軸承結(jié)構(gòu)、極大的增強(qiáng)了承載強(qiáng)度和軸承耐磨損性能，大幅度的提高了螺桿鉆具的使用壽命。當(dāng)前第1頁1 2 3