浮动轴瓦式牙轮钻头.pdf

浮动轴瓦式牙轮钻头，是由多个牙掌和牙轮组成，每个牙轮上镶有硬质合金牙齿，牙轮的内孔安装在牙掌轴颈上，浮动轴按等分进行切割，浮动轴瓦置于牙轮内腔的环形槽内。本实用新型能自动调节轴承间隙，可以在低于衬套加工精度要求的情况下保证浮动质量，克服了因相关零件精度变化而引起浮动效果不佳的弊端；均分的浮动轴瓦其刚性大大强于浮动衬套，减小了因变形造成的不良后果；浮动轴瓦之间可贮存一定的润滑脂，在浮动轴瓦各自转动时，带动润滑脂流动，另因浮动轴瓦是装在牙轮内腔大跑道的环形槽内，可以加大牙掌轴颈的直径，提高了牙轮钻头的刚性，确保了高钻压、高转速下的高进尺，而且性价比高，利于普及和推广。

1.  浮动轴瓦式牙轮钻头，是由多个牙掌(1)、牙轮(8)及牙齿(6)所组成，其特征是在每个牙掌(1)的牙掌轴颈(3)上装有一个牙轮(8)，每个牙轮(8)上镶有硬质合金牙齿(6)或铣出牙齿(6)，牙轮(8)的内孔安装在牙掌(1)的牙掌轴颈(3)上，且相互配合构成牙掌(1)牙轮(8)轴承副，牙掌(1)与牙轮(8)轴承副之间有密封圈(4)、浮动轴瓦(5)和起锁定作用的滚珠(7)、塞肖(2)，将浮动轴瓦(5)作成衬套件，按3～6等分进行切割，扇形夹角相等，切口均匀；牙轮(8)内腔大跑道有一道环形槽，将浮动轴(5)瓦置于环形槽内；牙掌轴颈(3)的外缘与浮动轴瓦(5)的内径有浮动间隙，浮动轴瓦(5)的外缘与牙轮(8)内腔环形槽的内径有浮动间隙。

2.  根据权利要求1所述的浮动轴瓦式牙轮钻头，其特征是由一个牙掌(1)和三个牙轮(8)组成一套牙轮钻头，每个牙轮(8)上镶有硬质合金牙齿(6)，浮动轴瓦(5)为三片式，包容面扇形夹角为120°，先将密封圈(4)套于牙掌轴颈(3)的密封轴颈上，三片浮动轴瓦(5)置于牙轮(8)内腔大跑道的环形槽内；再将牙轮(8)装在牙掌(1)的牙掌轴颈(3)上，将滚珠(7)从牙掌(1)的塞肖(2)孔中装入，使牙掌轴颈(3)和牙轮(8)的滚珠槽充满定量的滚珠(7)；最后把塞肖(2)装入塞肖孔中，外端部与牙掌(1)密封焊接。

浮动轴瓦式牙轮钻头
技术领域
本实用新型涉及一种牙轮钻头，具体是一种在高钻压、高转速下具有高使用寿命的牙轮钻头，属于石油机械工程领域。
背景技术
牙轮钻头是石油、天然气、煤层气、水文、地质、煤田、矿山等多种领域钻井中必备的钻采工具。在牙轮钻头中，轴承寿命是决定钻头寿命的一个重要因素。目前常用的轴承结构有三种类型：(1)滚动轴承，在牙轮内腔的大跑道和牙掌大轴颈之间装有滚柱，当钻头加压工作时，滚柱承受60～70％的钻压，地层的反力通过牙轮和仅仅4～5颗滚柱传到牙掌大轴颈上，所以在大轴颈下部承受着极大的接触应力和多次冲击压缩作用，在这种交变负荷的情况下，轴承表面容易出现疲劳损坏。所以滚动轴承适合高转速低钻压的工作条件；(2)滑动轴承，牙轮内孔的大跑道直接和牙掌大轴颈接触，总承压面积大，比压小，载荷分布均匀，吸收震动较好，缺点是转速不宜太高，适合高钻压低转速的工作条件；(3)带有浮动衬套的滑动轴承。在牙轮内孔的大跑道和牙掌大轴颈之间装有衬套，在正常工作时，衬套在牙轮内腔大跑道和牙掌大轴颈之间浮动，即衬套既和牙掌大轴颈产生滑动又和牙轮产生滑动。这样把滑动轴承的一对工作面变成了两对工作面，并且可以交替工作或同时工作，改善了轴承的工作条件，提高了钻头的转速，适合高转速高钻压的工作条件。在目前高转速高钻压深井作业的市场需求下，带有浮动衬套滑动轴承的牙轮钻头较为理想。但这种轴承的缺点首先是浮动不稳定，主要原因是浮动衬套为硬度较小的轴承合金，且为薄壁套件，包容面大，尺寸精度和形位公差要求非常严格，加工难度很大，极易变形，特别是对残余应力反应非常敏感，应力消除不彻底，浮动效果就大打折扣；其次，随着使用的继续和磨损的加大，与其匹配的相关零件的精度变化将直接影响浮动作用的正常发挥，实际上在工作现场经常发生浮动效果很差或不浮动的现象，屡见不鲜；第三，因为衬套是装在大轴颈上，减小了轴颈的直径，削弱了轴颈的刚性，制约了钻压和进尺速度的提高。
实用新型内容
本实用新型的目的是针对上述问题，提供了一种浮动效果好，钻头强度高，轴承润滑充分、加工简易的牙轮钻头，非常适合高转速、高钻压、高寿命的深井作业。
本实用新型通过下述技术方案予以实现：
本实用新型由多个牙掌和牙轮组成，在每个牙掌的牙掌轴颈上装有一个牙轮，每个牙轮上镶有硬质合金牙齿或铣出牙齿，牙轮的内孔安装在牙掌的牙掌轴颈上，且相互配合构成牙掌牙轮轴承副，牙掌与牙轮轴承副之间有密封圈、浮动轴瓦和起锁定作用的滚珠、塞肖，将浮动轴瓦作成衬套件，按3～6等分进行切割，扇形夹角相等，切口均匀；牙轮内腔大跑道有一道环形槽，将浮动轴瓦置于环形槽内；牙掌轴颈的外缘与浮动轴瓦的内径有浮动间隙，浮动轴瓦的外缘与牙轮内腔环形槽的内径有浮动间隙。
本实用新型的效果是：把衬套切为均分的3～6片，成为相对独立的浮动轴瓦，能自动调节轴承间隙，保持最佳的间隙配合，它们互相之间既不牵制也不制约，相反倒起推动作用；其包容面夹角只有60°～120°，是浮动衬套包容面的1/3～1/6，可以在低于衬套加工精度要求的情况下很好的保证浮动质量，克服了因相关零件精度变化而引起浮动效果不佳的弊端；均分的浮动轴瓦其刚性大大强于浮动衬套，减小了因变形造成的不良后果；浮动轴瓦之间可贮存一定的润滑脂，在浮动轴瓦各自转动时，带动润滑脂流动，提高了润滑效果，延长了轴承的寿命；另因浮动轴瓦是装在牙轮内腔大跑道的环形槽内，可以加大牙掌轴颈的直径，提高了牙轮钻头的刚性，确保了高钻压、高转速下的高进尺。
附图说明
附图1是本实用新型的实施例的剖视结构示意图。
附图2是本实用新型图1的A-A剖视示意图。
附图标记说明如下：
牙掌1、塞肖2、牙掌轴颈3、密封圈4、浮动轴瓦5、牙齿6、滚珠7、牙轮8。
具体实施方式
以下结合实施例附图1、附图2对本实用新型作进一步详细描述：
本实施例由一个牙掌1和三个牙轮8组成一套牙轮钻头，每个牙轮8上镶有硬质合金牙齿6，浮动轴瓦5为三片式，包容面扇形夹角为120°，先将密封圈4套于牙掌轴颈3的密封轴颈上，三片浮动轴瓦5置于牙轮8内腔大跑道的环形槽内；再将牙轮8装在牙掌1的牙掌轴颈3上，将滚珠7从牙掌1的塞肖2孔中装入，使牙掌轴颈3和牙轮8的滚珠槽充满定量的滚珠7；最后把塞肖2装入塞肖孔中，外端部与牙掌1密封焊接。
本实用新型属于标准通用型牙轮钻头，只需与钻机的钻杆螺纹连接即可使用。工作中因浮动轴瓦相对独立，能自动调节间隙，浮动效果可靠，两对滑动副交替工作或同时工作，有效的减小了轴承的磨损，使钻头可在高转速下稳定工作；浮动轴瓦的内外表面镀有传热性能好且能减小摩擦系数的金属，改善了轴承的工作条件，提高了钻头的寿命；浮动轴瓦之间储存的润滑脂，随浮动轴瓦的转动而流动，提高了轴承的润滑效果；牙掌轴颈的加大，提高了钻头的刚性，使本实用新型在高钻压高转速下能安全的工作。