专利名称：带滑套的滚滑复合轴承的制作方法
技术领域：
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。
以下结合附图详细说明本实用新型的实施例，具有内、外回转体2、3和套装于内回转体的浮动滑套1，浮动滑套为径向浮动滑套，在外回转体与浮动滑套之间所形成的圆环形滚道槽中间隔安设有六个滚动体5和六个支承滑块6。滚动体为滚柱，支承滑块为圆弧块状六面体，具有外弧面1 2和内弧面13，支承滑块左右两侧面10、11与滚柱体相接触，滑块左右侧面相互平行并与滑块的圆弧对称面平行，呈平行块结构，如图3所述，或者支承滑块呈扇形块结构，滑块左右侧面沿圆弧半径向内收缩，如图4所示，为消除滑块边缘应力效应、改善润滑，可在内弧面13的两端开设油楔平面16，油楔平面与支承滑块的对称圆弧半径垂直，在支承滑块的内、外弧面上开设合金槽14，合金槽内镶嵌合金15，以增强支承滑块的耐磨性，还起到容屑作用。
图2为本实用新型设置于牙轮钻头中的结构图示，牙轮钻头可由一片或三片牙掌9组成，每片牙掌下部的悬臂轴2上安装有可转动的牙轮3，牙轮上有切削齿4，本实施例中悬臂轴2为内回转体，牙轮3为外回转体，浮动滑套1安设在悬臂轴上，在浮动滑套和牙轮内孔之间的配合面上开设有环行滚道槽，环行滚道槽中间隔安装有滚柱5和支承滑块6，构成牙轮钻头用带滑套的滚滑复合轴承，轴承通过锁紧钢球7锁紧，钢球通过塞销孔塞入锁紧槽，并用塞销(没有在图上表示)封住塞销孔，塞销孔与油孔连通，轴承腔用密封圈8进行密封。
权利要求1.一种带滑套的滚滑复合轴承，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)，其特征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。
2.按权利要求1所述的带滑套的滚滑复合轴承，其特征在于所述的滚动体为滚柱或滚珠。
3.按权利要求1或2所述的带滑套的滚滑复合轴承，其特征在于所述的浮动滑套为径向浮动滑套。
4.按权利要求3所述的带滑套的滚滑复合轴承，其特征在于在环行滚道槽中滚动体和支承滑块相互间隔安装，滚动体与支承滑块的左、右侧面相接触。
5.按权利要求1所述的带滑套的滚滑复合轴承，其特征在于支承滑块(6)为圆弧块，呈平行块结构或扇形块结构。
6.按权利要求5所述的带滑套的滚滑复合轴承，其特征在于在支承滑块的内、外弧面上开设合金槽(14)，合金槽内镶嵌合金(15)。
7.按权利要求6所述的带滑套的滚滑复合轴承，其特征在于在支承滑块内弧面(13)的两端开设油楔平面(16)。
8.按权利要求1或2所述的带滑套的滚滑复合轴承，其特征在于所述的内回转体为牙轮钻头牙掌下部的悬臂轴(2)，所述的外回转体为牙轮(3)。
9.按权利要求8所述的带滑套的滚滑复合轴承，其特征在于在悬臂轴上安设径向浮动滑套(1)。
10.按权利要求9所述的带滑套的滚滑复合轴承，其特征在于在浮动滑套和牙轮内孔之间的配合面上开设有环行滚道槽，环行滚道槽中间隔安装有滚柱(5)和支承滑块(6)。
专利摘要本实用新型涉及一种带滑套的滚滑复合轴承，它包括有内回转体和外回转体、环行滚道槽中的支承滑块与滚动体，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，构成带滑套的滚滑复合轴承。本实用新型由于增设了浮动滑套，使内回转体与滚滑件之间的相对速度降低，承载面增大，因而，可有效提高轴承的运转速度、承载能力和使用寿命，使其具备更好的重载高速特性，以适应牙轮钻头的工作需求。
文档编号E21B10/08GK2475816SQ0121269
公开日2002年2月6日 申请日期2001年3月8日 优先权日2001年3月8日
发明者田红平, 陈志华 申请人:江汉石油钻头股份有限公司