超深井石油钻机转盘用主轴承的制作方法

本发明涉及一种石油钻机转盘配套轴承，具体涉及一种适用于15000m超深井石油钻机转盘用主轴承。

背景技术：

现有转盘主轴承有采用两套单列推力角接触球轴承配对使用；也有采用一套双向推力角接触球轴承。但目前轴承外径尺寸最大不超过1700mm，额定动静载荷不能满足15000m超深井石油钻机转盘载荷要求。国内外还未有15000m超深井石油钻机转盘用主轴承相关尺寸的报道。

技术实现要素：

本发明的目的是为克服现有技术中存在的缺点，公开一种能满足15000m超深井石油钻机转盘用主轴承，其外形尺寸最小，主机尺寸也最小。

石油钻井转盘工作原理为钻具钻井工作时，有朝下方向的轴向重载荷；当钻具退出时，有反方向较轻的轴向载荷。要满足15000m石油钻井转盘载荷要求，轴承必须有两列，上列承受向下重载轴向力，下列承受较轻反方向轴向力。本发明采用双列推力角接触球轴承，两列球共用座圈，可减小主机轴向尺寸，节省轴向安装空间。

本发明的技术方案是：

超深井石油钻机转盘用主轴承，包括第一轴圈、第一保持架、第一钢球、座圈、第二保持架、第二钢球、第二轴圈，所述第一保持架的兜孔为椭圆形，是由两个相同直径的半圆形中间夹一个矩形构成的；所述第二保持架兜孔为圆形，所述第一钢球直径大于第二钢球直径，所述第一保持架兜孔中心线与轴承回转中心线夹角β为15°。

所述座圈外径为1950mm。

所述第一轴圈外径1858mm，内径1680mm。

所述第二轴圈外径1820mm，内径1676mm。

所述第二保持架兜孔中心线与轴承回转中心线平行。

所述第一保持架兜孔半圆的直径比第一钢球直径大0.6mm。

所述第一钢球直径为79.375-85.725mm。

所述第二钢球直径为55-60.325mm。

所述座圈与保持架二者的接触面上，在座圈接触面或者保持架接触面上开设圆弧槽或方槽。

因轴承受双向推力载荷作用，钻具工作时，大球受重载轴向力，小球不受力；当钻具退出时，大球不受力，小球受反方向轻载荷。刀具退出时，无论受力还是转速都较低，第二保持架兜孔按圆形设计即可，第二保持架兜孔中心线与轴承回转中心线平行。

第一保持架兜孔中心线与轴承回转中心线夹角β为15°。第一保持架兜孔中心线与轴承回转中心线夹角是根据第一钢球自转和公转速度，按照速度矢量合成来确定。

本发明的超深井石油钻机转盘用主轴承，第一钢球与第二钢球共用一个座圈，轴承外形尺寸外径最大1950mm。单列轴承高度约为170mm，本发明采用双列推力角接触球轴承，两列球共用座圈，装配高度仅273mm，达到了满足15000m超深井石油钻机转盘的载荷要求，同时轴承外形尺寸最小。

本发明的第一保持架兜孔设计成椭圆形，第一保持架兜孔半圆的直径比钢球直径大0.6mm，更接近于钢球直径，这样球和兜孔内表面的接触区域增大，从而减少了兜孔接触应力和磨损，还减少了兜孔径向间隙过大而产生保持架摆动；椭圆兜孔可使润滑油能大量通过，从而使轴承及保持架得到有效冷却，有效降低轴承噪音。保持架与座圈接触面二者之一开设圆弧槽或者方槽，这种设置一是减少与座圈端面的接触面积，二是飞溅上来的油有少许储存在槽里润滑接触面，达到降低摩擦，降低噪音的目的。

附图说明

图1为本发明的超深井石油钻机转盘用主轴承结构示意图。

图2为本发明第一保持架兜孔中心线与轴承回转中心线夹角β示意图。

图3为本发明第一保持架兜孔结构图。

图中，各编号代表的意义如下：

1-座圈；2-第一轴圈；3-第二轴圈；4-第一钢球；5-第一保持架；6-第二钢球；7-第二保持架。

具体实施方式

结合附图1对本发明的技术方案进行说明。

超深井石油钻机转盘用主轴承，包括第一轴圈2、第一保持架5、第一钢球4、座圈1、第二保持架7、第二钢球6、第二轴圈3，所述第一保持架5的兜孔为椭圆形，第一保持架5兜孔是由两个相同直径的半圆形中间夹一个矩形构成的椭圆形。所述第二保持架7的兜孔为圆形，所述第一钢球4直径大于第二钢球6直径，所述第一保持架5兜孔中心线与轴承回转中心线夹角β为15°。所述第二保持架7兜孔中心线与轴承回转中心线平行。

第一保持架5兜孔半圆的直径比第一钢球4直径大0.6mm。

钢球尺寸按照国标，可以选择第一钢球直径为79.375-85.725mm、第二钢球直径为55-60.325mm。

本发明的超深井石油钻机转盘用主轴承尺寸最大的是座圈，其外径为1950mm。

第一轴圈2外径1858mm，内径1680mm，第二轴圈3外径1820mm，内径1676mm。

在座圈与保持架二者的接触面上，在座圈接触面或者保持架接触面上开设圆弧槽或方槽。

本发明的轴承外形尺寸小，装配高度小，而且达到了15000m超深井石油钻机转盘用主轴承技术要求，还具有摩擦小、噪音低的特点。