专利名称：牙轮钻头滚滑复合轴承结构的制作方法
技术领域：
一种牙轮钻头滚滑复合轴承结构，用于石油天然气、水井和地质勘探钻井中使用的牙轮钻头的轴承结构的设计，涉及牙轮钻头的制造技术领域。
背景技术：
现有技术的牙轮钻头轴承分为滚动和滑动两大类，牙爪大小轴颈外圆与牙轮大小孔构成的轴承副承受径向载荷，大小轴颈的阶梯端面与牙轮大小孔的阶梯面构成的轴承副承受轴向载荷，其中大轴颈构成的轴承副承受大部分径向载荷。当大轴为滑动轴承副时，轴承副为面接触，承载能力强，摩擦发热高，导致大轴密封圈发生热老化失效，致使滑动副不能适应钻头的高转速；当大轴为滚动轴承副时，滚柱与大轴外圆和牙轮大孔之间为线接触，摩擦系数小，发热量小，但承载能力小，特别是滚柱表面两端在力矩的作用下，会形成应力集中，这样会加速磨损，而且传统的滚动轴承副的滚柱端面因抵靠大轴根部的橡胶密封圈，因此密封效果差。
本实用新型针对现有技术的不足，设计一种在牙爪大轴上部使用滚动轴承、在牙爪大轴下部采用滑动轴承的牙轮钻头滚滑复合轴承结构。
技术方案本实用新型采用以下技术方案在牙爪的大轴颈上部靠R槽的一端开凹形槽，凹槽中设置滚柱，滚柱的中心线与轴颈中心线平行，牙轮大孔分别与滚柱、牙爪上的凹槽构成滚动轴承副，同时又与牙爪大轴颈滚柱凹槽以下，大轴颈密封位置以上之间的轴颈形成滑动轴承副，轴承装配后，滚柱母线微高于轴颈母线，在牙轮大孔靠近底平面处开有V形槽，V形槽内设置O形密封圈，以便加强大轴颈根部的密封，由此构成滚滑复合轴承结构。
本实用新型具有以下有益的效果
1、本实用新型因设计了滚、滑两个轴承副，牙轮通过大孔一段上滚动轴承和滑动轴承之间的径向间隙设计，均化了大孔一段轴承副的载荷，有利于提高钻头的承载能力和较高转速下的工作寿命，因此改善了单一滚动轴承副承载能力低的状况；结合了它摩擦小，摩擦发热量小，承载能力强的优点，克服了单一滑动轴承副摩擦发热大的缺点。
2、本实用新型滚滑复合轴承结构的密封腔设置于滑动轴颈段的下端，因此与密封腔相临的上下轴、孔的径向间隙小，这样就形成了一个合理的密封结构，能保证轴承工作时的密封寿命。
3、本实用新型牙轮大孔靠近底平面处采用V形密封结构，V形密封圈增大了与橡胶密封圈之间的接触面积和摩擦力，轴承副转动时，O形密封圈与V形槽相对静止，与光滑轴颈相对转动实现密封，因此当止推轴承轴向磨损牙轮产生往复轴向窜动时，V形密封槽中的O形密封圈也不会发生扭曲，比普通滚动轴承采用的直孔与光轴间的O形圈密封更可靠。
4、滚滑复合轴承结构简单，与普通滚动或滑动轴承相比不增加制造难度和成本。
图1为本实用新型牙轮的剖面结构图。
图2为本实用新型牙爪大轴的剖面结构图。
图3为本实用新型图1和图2的装配剖面结构示意图。
具体实施方式
以下结合附图给出本实用新型的实施例，本实用新型包括牙爪轴颈和牙轮，牙爪轴颈由牙爪大轴颈9和牙爪小轴颈10构成，牙轮内面由牙轮大孔4和牙轮小孔3构成，牙爪的大轴颈9上部靠R槽的一端开凹槽，凹槽中设置滚柱11，滚柱11的中心线与轴颈中心线平行，滚柱11的母线可以是直线，也可以是圆弧曲线、对数曲线或者圆弧与直线的组合曲线，牙轮大孔4与滚柱11、牙爪上的凹槽构成滚动轴承副；牙轮大孔4又与设置在牙爪大轴颈9滚柱11的凹槽以下与牙爪大轴颈9密封位置以上之间的一小段轴颈形成滑动轴承副；轴承装配后，滚柱母线微高于轴颈母线，在牙轮大孔4靠近底平面处开有V形槽2，V形槽2内设置0形密封圈13，以便加强牙爪大轴颈9根部的密封，为了提高大轴滑动轴承段的耐磨性能，在牙爪大轴颈9滚柱凹槽以下与大轴颈密封位置以上的滑动轴承段受力面一侧设置有耐磨带12，在非承力一侧有通过削边形成的油道8，本实用新型的牙轮钻头滚滑复合轴承结构的钢球5是在轴承副装配后再通过牙爪上的塞销孔6灌入，然后用塞销确定钢球5在牙爪R槽环形跑道上的位置，塞销外端焊死在牙爪体上；在牙爪滚柱跑道非承力面方向有径向油孔7与钻头润滑脂油道相通，油道8通过滚柱11与凹槽之间的间隙与径向油孔7相通，钻头储油囊中的钻头脂可通过润滑油孔通道，再经过径向油孔7到达大轴滚动轴承副和滑动轴承副，牙轮靠近底平面的牙轮大孔4处有一V形槽2，V形槽2的V形角为90°～150°，V形槽2底部为圆弧形，内置O形密封圈13，实现大轴颈根部的润滑密封；钻头工作时，牙爪轴颈中心线与钻头轴线之间有51°～57°的交角，无论是滚动轴承副还是滑动轴承副都属于间隙配合，牙轮在地层反力的作用下受翻转力矩的作用，使钻头大轴颈段承受一个线性的非均布载荷，该载荷首先使滚柱产生微小的弹性变形，进而使牙轮大孔4表面与大轴颈9的滑动带接触，在牙轮大孔4一段的轴承副上均化了载荷，减小了滑动副的长度，减小了滑动摩擦热对橡胶密封件的热老化影响，为了提高滑动副的耐磨，还在大轴颈上焊有耐磨合金。
权利要求1.牙轮钻头滚滑复合轴承结构，包括牙爪轴颈和牙轮，其特征在于a.在牙爪大轴颈(9)上部靠R槽的一端开有凹槽，凹槽中设置滚柱(11)，滚柱(11)的中心线与轴颈中心线平行，滚柱(11)的凹槽以下与大轴颈(9)密封位置以上之间的轴颈有滑动轴承段，在滑动轴承段受力面一侧设置有耐磨带(12)，在非承力一侧有油道(8)；b.在牙轮大孔(4)靠近底平面处开有V形槽(2)，V形槽(2)内设置有O形密封圈(13)。
2.根据权利要求1所述的牙轮钻头滚滑复合轴承结构，其特征在于所述滚柱(11)的母线可以是直线，也可以是圆弧曲线、对数曲线、圆弧与直线的组合曲线。
3.根据权利要求1所述的牙轮钻头滚滑复合轴承结构，其特征在于所述V形槽(2)的V形角为90°～150°，V形槽(2)底部为圆弧形。
专利摘要一种牙轮钻头滚滑复合轴承结构，涉及牙轮钻头的制造技术领域，本实用新型针对现有技术滚动轴承摩擦系数小，承载能力小的问题，在牙爪大轴颈上部凹槽中设置滚柱，与牙轮大孔构成滚动副，又在大轴颈密封位置以上形成滑动轴承副，由此构成滚滑复合轴承结构，在滚动副和滑动副之间采用间隙配合，均化了牙轮钻头轴承副表面的载荷，提高了钻头适应高转速和承载的能力，在靠近牙轮孔口的V形密封槽增大了与密封圈之间的接触面积和摩擦力，轴承副转动时O形密封圈与V形密封槽相对静止，与光滑的轴颈相对转动实现密封，而且当止推轴承磨损，牙轮产生轴向窜动时，V形密封槽中的O形密封圈也不会发生扭曲。
文档编号E21B10/22GK2780972SQ20042003417
公开日2006年5月17日 申请日期2004年6月25日 优先权日2004年6月25日
发明者吴玲, 李建伟, 徐彤 申请人:四川石油管理局成都总机械厂