牙轮钻头及其制造方法.pdf

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摘要
申请专利号:

CN201310240172.1

申请日:

2013.06.02

公开号:

CN103291221A

公开日:

2013.09.11

当前法律状态:

撤回

有效性:

无权

法律详情:

发明专利申请公布后的视为撤回IPC(主分类):E21B 10/22申请公布日:20130911|||公开

IPC分类号:

E21B10/22; B23P15/28

主分类号:

E21B10/22

申请人:

李荟敏

发明人:

李荟敏

地址:

412011 湖南省株洲市荷塘区文化路庭院小区4区098栋

优先权:

专利代理机构:

代理人:

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内容摘要

本发明公开了一种牙轮钻头及其制造方法,它的轴承系统采用滚锥轴承或锥弧形的滑块瓣,并且利用锁紧螺母的止推面邻接滚锥或滑块瓣的小头端面,滚锥或滑块瓣的大头端面邻接牙轮壳的内止推面的方法紧密布置锥形滚动或滑动轴承系统,同时实现了可靠的牙轮壳的锁紧功能。它采用用螺丝刀或内六方扳手通过牙爪轴中心孔在螺母内拧紧而不是以往的非得在螺母外拧紧的方式装配牙轮壳锁紧装置。借助于锥形的牙爪轴结构简单的特点,采用高效的镗削工艺加工。

权利要求书

1.   一种牙轮钻头,适用于制造用于采矿、石油钻探及开采、地质钻探、土建施工等的牙轮钻头,其轴承系统包含牙爪轴[2]、牙轮壳[3]、锁紧螺母[4]、滚锥[10]或滑块瓣[11],其特征在于牙爪轴[2]是锥形的,滚锥[10]或滑块瓣[11]在牙爪轴[2]与牙轮壳[3]之间,锁紧螺母[4]与牙爪轴[2]紧固连接,锁紧螺母[4]的锁紧螺母止推面[5]邻接滚锥[10]或滑块瓣[11]的小头端面,滚锥[10]或滑块瓣[11]的大头端面邻接牙轮壳[3]的牙轮壳内止推面[6]。

2.
   根据权利要求1所规定的发明,其特征在于牙爪轴[2]的锥面是采用镗削加工的。

3.
   根据权利要求1所规定的发明,其特征在于分体的牙爪轴[2]是采用摩擦焊接紧固在牙爪[1]上的。

4.
   一种牙轮钻头,适用于制造用于采矿、石油钻探及开采、地质钻探、土建施工等的牙轮钻头,其特征在于牙轮支架是由牙轮支架主体[25]与接头[26]这两个零件组合形成的,并且牙爪轴[2]是带轴心通孔的锥体。

5.
   一种牙轮钻头,适用于制造用于采矿、石油钻探及开采、地质钻探、土建施工等的牙轮钻头,包含牙爪轴[2]、牙爪轴轴心通孔[8]、牙轮壳[3]、锁紧螺母[4],其特征在于锁紧螺母[4]用螺纹紧固在牙爪轴[2]上,锁紧螺母[4]中心设有内六方或梅花形等螺母拧紧口[7],该拧紧口[7]与牙爪轴[2]上的牙爪轴轴心通孔[8]相连通。

6.
   根据权利要求5所规定的发明,其特征在于锁紧螺母[4]与卡圈[27]邻接并紧固在牙爪轴[2]上,牙轮壳[3]的卡圈槽内装有整体的卡圈[27]或几个分瓣形的卡圈[27]。

7.
   一种牙轮钻头,适用于制造用于采矿、石油钻探及开采、地质钻探、土建施工等的牙轮钻头,包含牙爪轴[2]、牙爪轴轴心通孔[8]、牙轮壳[3]、卡圈[27]与锁紧螺钉[28],其特征在于锁紧螺钉[28]与卡圈[27]邻接并用螺纹紧固在牙爪轴[2]上,锁紧螺钉[28]尾部端面中心设有内六方或梅花形等螺钉拧紧口[29],牙轮壳[3]的卡圈槽内装有整体的卡圈[27]或几个分瓣形的卡圈[27]。

说明书

牙轮钻头及其制造方法
技术领域
本发明涉及一种牙轮钻头,适用于制造用于采矿、石油天然气钻探及开采、地质钻探、土建施工的钻井、钻桩基孔等的牙轮钻头,包括三牙轮钻头、单牙轮钻头、四牙轮钻头、组合牙轮钻头以及牙轮滚轮扩孔器等包含牙轮壳的延伸变型的破岩产品。
背景技术
从来的牙轮钻头,特别是轴承系统,有滚动轴承和滑动轴承两大类。滑动轴承承载能力强但不适合高速运行,滚动轴承适合高速运行却承载能力弱,它们面临的共同问题都是寿命不够长,轴承系统的早期失效占所有失效几率的大约百分之八十。为适应高速钻进的需要,在采用滚动轴承的牙轮钻头领域已经出现一些新型的轴承设计。例如美国专利US004136748,为改变滚柱轴承为主承载轴承,球滚珠锁紧并承担部分载荷,平面推力轴承止推的不够理想的结构,它采用的能承受部分轴向载荷的滚锥轴承,因为装配结构原因,它还需要采用螺纹连接。也有装配方法较复杂,锁紧结构采用卡圈并用螺母紧固的,如美国专利US20100071959。但它们的主要结构还是没有什么大的变化,轴承仍然是滚动轴承加止推滑块。最接近本发明的采用滚锥轴承系统的是中国专利ZL91105563.0。它采用了与本发明接近的滚锥轴承,但锁紧机构复杂,可靠性不够高且占用较多牙轮壳内宝贵的空间,缩小了滚锥轴承保留的空间,限制了滚锥轴承可以发挥的潜力。滑动轴承也类似,大量采用占空间的滚珠锁紧结构,例如美国专利US004955440。本发明是对本发明人在前的申请号为:201210519957.8的专利的技术方案的进一步补充与改进。至于三牙轮钻头的制造方法,因为牙爪轴是个包含大跑道与锁紧槽等的较为复杂的旋转体,无法采用高切削速度的镗削加工,而必须靠车削加工,跑道还需要磨削以达到所需的表面光洁度。所以三牙轮钻头的制造方法无一例外地都是将包含牙爪、牙爪轴的牙轮支架先分瓣或单个牙爪分别加工,装上牙轮壳后再组合焊接为一个整体的牙轮钻头。
发明内容
本发明的目的是提供一种牙轮钻头,在牙爪轴上设有锁紧螺母或锁紧螺钉,与常规装配与锁紧方式相比,它采用螺丝刀或内六方扳手通过牙爪轴轴心通孔拧螺母或螺钉的方法,简化了牙轮钻头的锁紧机构的结构与装配方法,为简化同时最大化锥轴承或柱轴承系统空间以增大轴承承载能力创造了条件。例如仅采用一套滚锥轴承,或一套双面滑动的锥瓦形滑块瓣轴承,同时承担全部载荷与锁紧任务,或轴承不适合承担锁紧功能时外加卡圈锁紧。并且在锥轴承系统中因为滚锥轴承与锥瓦形滑块瓣的轴承系统本身具有的高转动同轴度而能延长密封装置的寿命。本发明的目的是这样实现的:在牙爪轴与牙轮壳之间布满滚锥或锥瓦形滑块瓣,在牙轮钻头的牙爪轴轴心设有一个通孔,内装设有一个锁紧螺母。锁紧螺母大头部位设有一个环形凸缘作为滚锥或锥瓦形滑块瓣小头端面的止推面,滚锥或锥瓦形滑块瓣大头端面顶到的牙轮壳上的内止推面。这样的结构,实现了仅借用一套滚锥或锥瓦形滑块瓣,同时承担全部载荷与锁紧的任务。装配方法之一是这样的:在牙轮壳内先装上锁紧螺母,再安放好全部的滚锥或锥瓦形滑块瓣,再将锁紧螺母插进牙爪轴孔内,用螺丝刀穿过牙爪轴通孔插入锁紧螺母尾的螺丝刀拧紧口,保留轴承系统适当游隙地拧紧锁紧螺母即可。最后把防松螺丝或其它防松脱装置、密封堵头等装上。也可以是先放好锁紧螺母,再将牙轮壳放到牙爪轴上,然后把锥滚或锥瓦形滑块瓣一个一个地塞进去。或是在采用卡圈锁紧的系统中先放好锁紧螺母或螺钉,再放卡圈,再将牙轮壳及轴承放到牙爪轴上,最后通过牙爪轴轴心通孔拧紧锁紧螺钉或螺母。至于采用锥轴承的本发明的制造方法,因为锥轴承的牙爪轴是个没有锁紧槽的简单的锥体或包含部分柱体等的旋转体,除了可以采用现在普遍采用的慢速的车削加工以外,可以采用更高切削速度的镗削加工。磨削加工也类似,可以采用锥形珩磨等,以获得更好的表面质量如光洁度、锥度等并提高加工效率。柱轴承则以现有方法加工制造。本发明的轴承系统同样适用于把牙爪轴从牙爪中拆分出来成为一个单独的旋转体零件加工,再装配进牙爪中,紧固方法可以采用或焊接或螺钉、螺纹紧固的现有技术方案。特别是中心有通孔的锥形牙爪轴可以被牢固地装夹,为将分体的牙爪轴采用摩擦焊接工艺焊接在牙爪中创造了条件。另外,将牙爪轴分离后的牙爪较为扁平,再分离支架与接头,则不带接头的支架轴向尺寸较小,可以成为一个单独的锻造毛胚,加工后再与接头焊接或螺纹连接成一个完整的牙轮支架。
附图说明
图1是本发明采用滚锥轴承的牙轮钻头局部剖视示意图;
图2是本发明采用锥形滑动轴承的牙轮钻头局部剖视示意图;
图3是本发明的锁紧螺母的正视图
图4是本发明的钳形止转卡圈的正视图
图5是本发明的滑块瓣轴侧视图;
图6是本发明的牙爪轴锥镗削加工示意图;
图7是本发明的牙爪轴锥珩磨加工示意图;
图8所示是本发明的分体牙爪轴摩擦焊工艺示意图;
图9所示是本发明的分体牙爪轴摩擦焊改进工艺示意图;
图10是本发明的牙轮支架采用牙爪部分与接头部分分离组合的局部剖视示意图。
图11是本发明采用卡圈锁紧的滑动轴承牙轮钻头局部剖视示意图;
图12是本发明采用卡圈锁紧的滑动锥轴承牙轮钻头局部剖视示意图;
图13是本发明采用卡圈锁紧的滚动轴承牙轮钻头局部剖视示意图;
图14是本发明采用卡圈锁紧的锥滚轴承牙轮钻头局部剖视示意图;
图15是本发明采用锁紧螺钉与卡圈锁紧的滑动轴承牙轮钻头局部剖视示意图。
图中1.牙爪 2.牙爪轴 3.牙轮壳 4.锁紧螺母 5.锁紧螺母止推面 6.牙轮壳内止推面 7.拧紧口 8.牙爪轴轴心通孔 9.钳形止转卡圈 10.滚锥 11.滑块瓣 12.镗头 13.镗刀杆 14.刀片 15.珩磨油石与安装架 16.平行连杆 17.拉力弹簧 18.拉力弹簧顶杆 19.珩磨头 20.摩擦头 21.装夹拉杆 22.装夹螺母 23.尾锥 24.锥形沉孔 25.牙轮支架主体 26.接头 27.卡圈 28.滚柱 29.锁紧螺钉 30.锁紧螺钉尾拧紧口 31.止转螺钉 32.密封堵头。
具体实施方式
如图1所示为本发明采用滚锥轴承的牙轮钻头局部剖视示意图,其中1为牙爪,2为牙爪轴,3为牙轮壳,4为锁紧螺母,5为锁紧螺母止推面,6为牙轮壳内止推面,7为拧紧口,8为牙爪轴轴心通孔,9为钳形止转卡圈,10为滚锥,其余部分,特别是与本发明人在前的申请号为:201210519957.8的专利等常规牙轮相似,如牙爪轴轴心通孔的密封堵头、蓄油室及油路等未详细绘出,不赘述。其中牙爪轴2的外锥表面即是锥轴承跑道,与牙轮壳3、滚锥10配合,并在锁紧螺母4的约束下成为一个完整的锥轴承系统。牙轮壳3的锁紧原理是:锁紧螺母4以螺纹固定在牙爪轴2顶端的螺柱上,锁紧螺母4上的锁紧螺母止推面5邻接或顶住滚锥10的小头端面,滚锥10的大头端面邻接或顶住牙轮壳3的牙轮壳内止推面6,从而实现全部锁紧功能。因为传递锁紧力的部件可以彼此全部都是面接触,例如球面,显然比现有的线接触的滚珠锁紧机构具有更好的沿牙爪轴2的轴向抗拉强度,不易损坏且占用空间少,并且锁紧螺母4的球形外表面与牙轮壳3的内锥顶部空腔面还可以设计为滑动接触的以承受一部分载荷,这时锁紧螺母止推面5与滚锥10的小头端面会有点间隙。至于本发明的装配方法,可以是先把锁紧螺母4装入牙轮壳3内,填满滚锥10,装好密封圈等,再通过牙爪轴2的轴心通孔用六方扳手、螺丝刀等拧锁紧螺母4,保留轴承系统适当游隙地拧紧锁紧螺母4即可。最后把钳形止转卡圈7、密封堵头等装上。在牙爪轴2顶端的螺柱上设有安放钳形止转卡圈9的切槽,该切槽可以有多个,例如两个相互垂直或更多的切槽,配合六角梅花形拧紧口,就可以在较小的定位角度例如正负7.5度或以下范围内止转紧锁紧螺母4,该结构简单明了故未单独详细绘出。本发明是突破了习惯思维局限的结果:用螺丝刀或内六方扳手通过牙爪轴中心孔在螺母内拧紧而不是以往的非得在螺母外拧紧螺母。因为牙轮壳内的螺母被牙轮壳遮挡住了,难以使用工具拧螺母。这可能是最接近本发明的采用滚锥轴承系统的中国专利ZL91105563.0,它采用了与本发明非常接近的滚锥轴承系统,也采用螺纹结构锁紧,但锁紧机构复杂而没有突破的原因。当然,如果非要从螺母外拧螺钉,也可以在牙轮壳上钻辅助孔,拧完螺钉再封堵辅助孔,但止转又怎么办?另外,锁紧螺母4的止转方法还可以有多种,锁紧螺母拧紧口的结构也可以是一字槽、十字槽、内六方槽、梅花槽等,不赘述。当然,还有很多种锁紧螺母的常规方法也可以采用,例如采用相互顶紧的螺钉或胶接或低熔点金属钎焊焊接等。
如图2所示为本发明采用滑动轴承的牙轮钻头局部剖视示意图,其中11为滑块瓣,其余与图1相同。它采用滑块瓣11作为与牙爪轴2、牙轮壳3之间的双面摩擦副。滑块瓣11在与牙爪轴2或牙轮壳3中任何一边发生润滑失效导致摩擦力距增大甚至咬合时,另一边仍然保持滑动工作状态,提高了滑动轴承的可靠性与寿命。并且在正常工作时它可以比现有的滑动轴承牙轮钻头提高牙轮钻头的工作速度。它的锁紧原理也与图1所示相同,锁紧螺母4依靠锁紧螺母5上的螺纹固定在牙爪轴2顶端的螺柱上,锁紧螺母4的锁紧螺母止推面5顶住滑块瓣11的小头端面,滑块瓣11的大头端面顶住牙轮壳3的牙轮壳内止推面6,从而实现全部锁紧功能。因为传递锁紧力的部件彼此全部都是锥面或球面等的面接触,它的锁紧强度与可靠性较好。至于装配方法,则基本上与前述的图1部分相同。通常设计为一个圆锥环形整体的滑块被改成分瓣的,即滑块瓣11,完全是为了实现装配目的,整体的圆锥环形滑块无法简单地装配进带有牙轮壳内止推面6的牙轮壳3内。以后会描述到的分瓣的卡圈27,也是同样的原理。
图3是本发明的锁紧螺母4的正视图,其中设有紧固螺纹,设有同时能传递内六方扳手扭力与安置钳形止转卡圈9的六瓣梅花形拧紧口7。特别值得一提的是本发明相对本人在先的申请号为201210519957.8的专利,是用锁紧螺母取代了锁紧螺钉,这看似小的改进,除带来了一个明显的优点:对小尺寸牙轮而言具有更好的结构强度,因为牙爪轴2的轴心通孔可以设计得更小。在先的设计则有牙爪轴2的轴心通孔设计得小则锁紧螺钉不够强度,设计得大则牙爪轴不够强度的问题。另外一个难以直接看到的,牵涉到制造、装配、拆卸维修的问题是锁紧螺母4比锁紧螺钉29轴向尺寸短得多,使得牙轮壳3只要移出牙爪轴2很小的距离,就可以避免因为三个牙轮壳之间距离太近发生干涉,从而装配或拆卸牙轮壳或轴承等。这种装配方法上的可能性不仅为更多种类的整体的牙轮支架制造提供了可能,也为更换牙轮轴承、密封装置等的维修工作提供了可能。同时还为解决现有的三牙轮钻头是先装配好牙轮壳,再将三瓣的牙轮支架焊接为一个整体,使牙轮处于高温状态的工艺,带来对密封装置以及润滑油或润滑脂的损害提供了可能,并且为克服焊接带来的变形,提高牙轮钻头的精度提供了可能。本发明的牙轮钻头特别是三牙轮钻头的制造方法中的牙轮壳的装配工序,就是可以采用在已经加工成一个最终完整的整体的牙轮支架上,最后装配牙轮壳。锁紧螺母4的外形可以是球形,也可以是塔形、锥台形或阶梯轴形等。当然,采用柱轴承时并不一定能这样装配,锥轴承则基本上可以。
图4是本发明的钳形止转卡圈9的正视图,它采用弹簧钢丝制做,结合图5所示的六瓣梅花孔,很容易理解它的工作原理就是钳形止转卡圈9卡在六瓣梅花孔的顶角内,参见图1、图2,不赘述。这样的设计,很容易在维修时采用一个小钩将钳形止转卡圈9拔出,从而拆卸下锁紧螺母5,进行维修或更换轴承或密封装置等。值得一提的是,在采用锁紧螺母5的外壳与牙轮壳3的内腔顶部紧密接触,以承担一定载荷的设计方案时,锁紧螺母5会受到牙轮壳3的内腔顶部传递的摩擦力矩,该力矩会是旋紧锁紧螺母5的,并且因为牙轮钻头工作时是不容许反向旋转的,所以这时的锁紧螺母5也可以不设止转装置,如钳形止转卡圈9。
图5是本发明的滑块瓣轴侧视图,其中属于常规技术设计内容的例如:摩擦面覆盖耐磨材料,如巴氏合金等,或采用高硬度的硬质合金、陶瓷或金刚石薄膜等以及边缘倒角、导油槽等未绘出。需要进一步公开的内容是:锥弧形的滑块瓣11可以是等厚度的;也可以是小头厚,大头薄,利于提高锁紧系统强度与能力;也可以是小头薄,大头厚,利用牙爪轴2与牙轮壳3的挤压作用,使滑块瓣11趋于靠近牙轮壳2的内止推面,从而减少对锁紧螺母止推面5的接触与磨损。利于长时间保持锁紧能力从而提高系统寿命。可见不同的滑块瓣11的厚度特点可以派生出不同的牙轮轴承系统寿命特性,为在有限空间的牙轮壳3内综合取舍筛选出不同特性的牙轮钻头提供了一条途径。其实如图1所示的本发明,也同样存在不同滚锥锥度对牙轮钻头轴承系统特性的影响,不赘述。
图6是本发明的牙爪轴锥镗削加工示意图,其中12为镗头,13为镗刀杆,14为刀片。在镗牙爪轴2的锥面时,镗头12仅旋转不进给,进给动作由镗刀杆13沿给定锥度的斜槽滑移,从而完成对镗牙爪轴2的锥面的镗削加工。在镗削加工分瓣的牙爪时,镗头12可以较大。但镗削加工三瓣合一的牙爪时,镗头12只能较小,以避开另外两只牙爪轴毛胚对镗头12的干涉。至于镗刀杆13的进给方法与机构,有不少方案且属于镗锥轴技术领域,已经是现有技术,不赘述。
图7是本发明的牙爪轴锥珩磨加工示意图,其中15为珩磨油石与安装架,16为平行连杆,17为拉力弹簧,18为拉力弹簧顶杆,19为珩磨头。它是将珩磨加工圆柱管内壁的技术方法转化过来的。不同的是珩磨加工圆柱管内壁时油石对加工面的压力由离心作用提供,但在本发明里,锥珩磨加工牙爪轴2的锥面时,油石对加工面的压力由拉力弹簧17提供,并且特别设计有一个拉力弹簧顶杆18,它是在珩磨头19往返运动时对油石施加在加工面上的压力进行补偿,避免锥面半径大的地方压力过大、锥面半径小的地方压力过小导致磨削不均匀的问题。
如图8所示是本发明的分体牙爪轴摩擦焊工艺示意图。当然,本发明的轴承系统及其锁紧方法同样适用于把牙爪轴2从牙爪1中拆分出来成为一个单独的旋转体零件加工,再装配进牙爪1中,或焊接或螺钉、螺纹紧固的现有技术方案。特别是牙爪轴2是带轴心通孔的锥体,可以被牢固地装夹,为将分体的牙爪轴2采用摩擦焊接工艺焊接在牙爪1中提供了可能。其中20为摩擦头,21为装夹拉杆,22为装夹螺母。摩擦头20上设有与牙爪轴2完全互补的凹锥,并或在其凹锥面涂或垫增加摩擦力的材料,将牙爪轴2穿入装夹拉杆21装入摩擦头20并使用装夹螺母22紧固。锥面的价值除定位准确以外,还在于较小的轴向力会带来较大的锥面压力,从而获得摩擦焊接所需要的扭矩支持。这正是现有的主要是柱体且结构较复杂的牙爪轴分体技术方案难以采用能焊透的摩擦焊技术的原因,因为现有的没有轴心通孔且非锥体的分体牙爪轴难以牢固可靠地装夹。图8所绘相当于摩擦焊工艺已经完成顶锻工序时的最终状况。至于检验摩擦焊接质量的方法,可以有很多,例如采用反向压出测试的方法,如果测试达到材料的理论剪切强度的百分之几十,就合格。不合格的补救措施可以是压出后重焊等。
图9所示是本发明的分体牙爪轴摩擦焊改进工艺示意图。由于牙爪1上安装分体牙爪轴2的孔一边深一边浅,摩擦焊工艺容易导致偏心等问题。解决的方法是在分体牙爪轴2尾部设一个尾锥23,或在牙爪1上设一个锥形沉孔24,使分体的牙爪轴2与牙爪1的摩擦焊接面接近旋转对称的环形以改善摩擦焊工艺条件,同时较小的摩擦焊面积有利于降低摩擦焊所需的摩擦力矩。尾锥23与或锥形沉孔24之间的空穴可以用电弧焊等方法填埋。
图10是本发明的牙轮支架采用牙爪部分与接头部分分离组合的局部剖视示意图,只绘出了其轴对称的一半。其中1为牙爪,25为牙轮支架主体,26为接头。对于本发明的三牙轮钻头而言,它的三个牙爪1与牙轮支架主体25合为一体,在一个锻造毛胚上。特别是如图8、图9所示采用分体牙爪轴2的情形,因为牙轮支架的毛胚中不包含牙爪2的毛胚部分,该锻造毛胚较扁平较易成型。若采用牙爪轴2与牙爪1合为一体的结构,则锻造毛胚成型较困难些。接头26与牙轮支架主体25将在制造过程中采用螺纹连接或焊接工艺连接,具体焊接工艺如摩擦焊接、电弧焊接等。将接头26与牙轮支架主体25分离再组合的工艺方法在很多规格尺寸的牙轮钻头支架中比现有的需要先锻造三瓣毛胚再铣削120°平面然后焊接组合牙轮支架的工艺具有更高的制造效率。
基于相同的:“用螺丝刀或内六方扳手通过牙爪轴中心孔在螺母内拧紧而不是以往的非得在螺母外拧紧”的拧螺钉或螺母的设计与装配方法构思,还可以派生出一种使用弹性卡圈或分瓣卡圈锁紧牙轮壳的设计,同样具有比现有的设计更为简单的结构与优越的性能。
图11所示是本发明采用卡圈锁紧的滑动轴承牙轮钻头局部剖视示意图,其中27为卡圈,它被放置在牙轮壳3内的卡圈槽内。卡圈27可以是个弹性的开口环形整体,就像现有的卡圈的常规设计一样。但是这样的弹性卡圈非常硬,或确切地说是刚性太大,难以压小半径以装配进牙轮壳3内的卡圈槽内。本发明将整圈的卡圈切割成几段,就像分瓣的滑块瓣11一样,就可以方便地装进牙轮壳3内的卡圈槽内。其它的如摩擦副等与常规设计相同,没有详细绘出。
图12所示是本发明采用卡圈锁紧的滑动锥轴承牙轮钻头局部剖视示意图,它是在图11的基础上将柱形滑动轴承换成了锥形滑动轴承,其它相同或相似,其中的摩擦副与常规设计相同,没有详细绘出。它与图2所示的技术方案相比具有结构更简单的特点,更适合小尺寸的牙轮钻头。
图13所示是本发明采用卡圈锁紧的滚动轴承牙轮钻头局部剖视示意图,它是在图11的基础上将柱形滑动轴承换成了滚柱轴承,其它相同或相似。但本方案还有一个结构特点,即滚柱28在跑道内不仅受径向载荷,还承受牙轮壳3与牙爪轴2跑道两侧端面的轴向载荷,既有利于分担载荷,又有利于扶正滚柱28使其保持与牙爪轴的平行,防止滚柱磨损成两头大中间细的腰子形。
图14所示是本发明采用卡圈锁紧的锥滚轴承牙轮钻头局部剖视示意图,它是在图12的基础上将锥形滑动轴承换成了滚锥轴承,其它相同或相似。
与前述相同,锁紧螺母4的外形可以是球形,也可以是塔形、锥台形或阶梯轴形等,牙轮壳3的内腔顶部分与之相匹配。
图15是本发明采用锁紧螺钉与卡圈锁紧的滑动轴承牙轮钻头局部剖视示意图,很明显,该采用锁紧螺钉29的设计完全可以运用到从图11至图14所述的发明中,也即锁紧螺母4也完全可以被锁紧螺钉29取代。这看似回到了在先的设计,但在先的设计完全没有涉及到采用卡圈锁紧的技术方案,采用卡圈锁紧的技术方案成熟且比滚珠锁紧占用牙轮壳内空间小,有它的优越性。并且也为装配完成后,卡圈27被完全限制在卡圈槽内,不会像常规在先设计的卡圈有偏离中心而发生受压应力不均的问题。也为方便装配将卡圈27设计成分段的几瓣提供了可能,避免了一个整体开口卡圈的刚性太高难以装配的问题。
图6为第一个实施例,图8为第二个实施例,图10为第三个实施例,图11为第四个实施例。

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1、10申请公布号CN103291221A43申请公布日20130911CN103291221ACN103291221A21申请号201310240172122申请日20130602E21B10/22200601B23P15/2820060171申请人李荟敏地址412011湖南省株洲市荷塘区文化路庭院小区4区098栋72发明人李荟敏54发明名称牙轮钻头及其制造方法57摘要本发明公开了一种牙轮钻头及其制造方法,它的轴承系统采用滚锥轴承或锥弧形的滑块瓣,并且利用锁紧螺母的止推面邻接滚锥或滑块瓣的小头端面,滚锥或滑块瓣的大头端面邻接牙轮壳的内止推面的方法紧密布置锥形滚动或滑动轴承系统,同时实现了可靠的牙。

2、轮壳的锁紧功能。它采用用螺丝刀或内六方扳手通过牙爪轴中心孔在螺母内拧紧而不是以往的非得在螺母外拧紧的方式装配牙轮壳锁紧装置。借助于锥形的牙爪轴结构简单的特点,采用高效的镗削工艺加工。51INTCL权利要求书1页说明书6页附图9页19中华人民共和国国家知识产权局12发明专利申请权利要求书1页说明书6页附图9页10申请公布号CN103291221ACN103291221A1/1页21一种牙轮钻头,适用于制造用于采矿、石油钻探及开采、地质钻探、土建施工等的牙轮钻头,其轴承系统包含牙爪轴2、牙轮壳3、锁紧螺母4、滚锥10或滑块瓣11,其特征在于牙爪轴2是锥形的,滚锥10或滑块瓣11在牙爪轴2与牙轮壳3。

3、之间,锁紧螺母4与牙爪轴2紧固连接,锁紧螺母4的锁紧螺母止推面5邻接滚锥10或滑块瓣11的小头端面,滚锥10或滑块瓣11的大头端面邻接牙轮壳3的牙轮壳内止推面6。2根据权利要求1所规定的发明,其特征在于牙爪轴2的锥面是采用镗削加工的。3根据权利要求1所规定的发明,其特征在于分体的牙爪轴2是采用摩擦焊接紧固在牙爪1上的。4一种牙轮钻头,适用于制造用于采矿、石油钻探及开采、地质钻探、土建施工等的牙轮钻头,其特征在于牙轮支架是由牙轮支架主体25与接头26这两个零件组合形成的,并且牙爪轴2是带轴心通孔的锥体。5一种牙轮钻头,适用于制造用于采矿、石油钻探及开采、地质钻探、土建施工等的牙轮钻头,包含牙爪轴。

4、2、牙爪轴轴心通孔8、牙轮壳3、锁紧螺母4,其特征在于锁紧螺母4用螺纹紧固在牙爪轴2上,锁紧螺母4中心设有内六方或梅花形等螺母拧紧口7,该拧紧口7与牙爪轴2上的牙爪轴轴心通孔8相连通。6根据权利要求5所规定的发明,其特征在于锁紧螺母4与卡圈27邻接并紧固在牙爪轴2上,牙轮壳3的卡圈槽内装有整体的卡圈27或几个分瓣形的卡圈27。7一种牙轮钻头,适用于制造用于采矿、石油钻探及开采、地质钻探、土建施工等的牙轮钻头,包含牙爪轴2、牙爪轴轴心通孔8、牙轮壳3、卡圈27与锁紧螺钉28,其特征在于锁紧螺钉28与卡圈27邻接并用螺纹紧固在牙爪轴2上,锁紧螺钉28尾部端面中心设有内六方或梅花形等螺钉拧紧口29,。

5、牙轮壳3的卡圈槽内装有整体的卡圈27或几个分瓣形的卡圈27。权利要求书CN103291221A1/6页3牙轮钻头及其制造方法技术领域0001本发明涉及一种牙轮钻头,适用于制造用于采矿、石油天然气钻探及开采、地质钻探、土建施工的钻井、钻桩基孔等的牙轮钻头,包括三牙轮钻头、单牙轮钻头、四牙轮钻头、组合牙轮钻头以及牙轮滚轮扩孔器等包含牙轮壳的延伸变型的破岩产品。背景技术0002从来的牙轮钻头,特别是轴承系统,有滚动轴承和滑动轴承两大类。滑动轴承承载能力强但不适合高速运行,滚动轴承适合高速运行却承载能力弱,它们面临的共同问题都是寿命不够长,轴承系统的早期失效占所有失效几率的大约百分之八十。为适应高速钻。

6、进的需要,在采用滚动轴承的牙轮钻头领域已经出现一些新型的轴承设计。例如美国专利US004136748,为改变滚柱轴承为主承载轴承,球滚珠锁紧并承担部分载荷,平面推力轴承止推的不够理想的结构,它采用的能承受部分轴向载荷的滚锥轴承,因为装配结构原因,它还需要采用螺纹连接。也有装配方法较复杂,锁紧结构采用卡圈并用螺母紧固的,如美国专利US20100071959。但它们的主要结构还是没有什么大的变化,轴承仍然是滚动轴承加止推滑块。最接近本发明的采用滚锥轴承系统的是中国专利ZL911055630。它采用了与本发明接近的滚锥轴承,但锁紧机构复杂,可靠性不够高且占用较多牙轮壳内宝贵的空间,缩小了滚锥轴承保留。

7、的空间,限制了滚锥轴承可以发挥的潜力。滑动轴承也类似,大量采用占空间的滚珠锁紧结构,例如美国专利US004955440。本发明是对本发明人在前的申请号为2012105199578的专利的技术方案的进一步补充与改进。至于三牙轮钻头的制造方法,因为牙爪轴是个包含大跑道与锁紧槽等的较为复杂的旋转体,无法采用高切削速度的镗削加工,而必须靠车削加工,跑道还需要磨削以达到所需的表面光洁度。所以三牙轮钻头的制造方法无一例外地都是将包含牙爪、牙爪轴的牙轮支架先分瓣或单个牙爪分别加工,装上牙轮壳后再组合焊接为一个整体的牙轮钻头。发明内容0003本发明的目的是提供一种牙轮钻头,在牙爪轴上设有锁紧螺母或锁紧螺钉,与。

8、常规装配与锁紧方式相比,它采用螺丝刀或内六方扳手通过牙爪轴轴心通孔拧螺母或螺钉的方法,简化了牙轮钻头的锁紧机构的结构与装配方法,为简化同时最大化锥轴承或柱轴承系统空间以增大轴承承载能力创造了条件。例如仅采用一套滚锥轴承,或一套双面滑动的锥瓦形滑块瓣轴承,同时承担全部载荷与锁紧任务,或轴承不适合承担锁紧功能时外加卡圈锁紧。并且在锥轴承系统中因为滚锥轴承与锥瓦形滑块瓣的轴承系统本身具有的高转动同轴度而能延长密封装置的寿命。本发明的目的是这样实现的在牙爪轴与牙轮壳之间布满滚锥或锥瓦形滑块瓣,在牙轮钻头的牙爪轴轴心设有一个通孔,内装设有一个锁紧螺母。锁紧螺母大头部位设有一个环形凸缘作为滚锥或锥瓦形滑块。

9、瓣小头端面的止推面,滚锥或锥瓦形滑块瓣大头端面顶到的牙轮壳上的内止推面。这样的结构,实现了仅借用一套滚锥或锥瓦形滑块瓣,同时承担全部载荷与锁紧的任务。装配方法之一是这样的在牙轮壳内先说明书CN103291221A2/6页4装上锁紧螺母,再安放好全部的滚锥或锥瓦形滑块瓣,再将锁紧螺母插进牙爪轴孔内,用螺丝刀穿过牙爪轴通孔插入锁紧螺母尾的螺丝刀拧紧口,保留轴承系统适当游隙地拧紧锁紧螺母即可。最后把防松螺丝或其它防松脱装置、密封堵头等装上。也可以是先放好锁紧螺母,再将牙轮壳放到牙爪轴上,然后把锥滚或锥瓦形滑块瓣一个一个地塞进去。或是在采用卡圈锁紧的系统中先放好锁紧螺母或螺钉,再放卡圈,再将牙轮壳及轴。

10、承放到牙爪轴上,最后通过牙爪轴轴心通孔拧紧锁紧螺钉或螺母。至于采用锥轴承的本发明的制造方法,因为锥轴承的牙爪轴是个没有锁紧槽的简单的锥体或包含部分柱体等的旋转体,除了可以采用现在普遍采用的慢速的车削加工以外,可以采用更高切削速度的镗削加工。磨削加工也类似,可以采用锥形珩磨等,以获得更好的表面质量如光洁度、锥度等并提高加工效率。柱轴承则以现有方法加工制造。本发明的轴承系统同样适用于把牙爪轴从牙爪中拆分出来成为一个单独的旋转体零件加工,再装配进牙爪中,紧固方法可以采用或焊接或螺钉、螺纹紧固的现有技术方案。特别是中心有通孔的锥形牙爪轴可以被牢固地装夹,为将分体的牙爪轴采用摩擦焊接工艺焊接在牙爪中创造。

11、了条件。另外,将牙爪轴分离后的牙爪较为扁平,再分离支架与接头,则不带接头的支架轴向尺寸较小,可以成为一个单独的锻造毛胚,加工后再与接头焊接或螺纹连接成一个完整的牙轮支架。附图说明0004图1是本发明采用滚锥轴承的牙轮钻头局部剖视示意图;0005图2是本发明采用锥形滑动轴承的牙轮钻头局部剖视示意图;0006图3是本发明的锁紧螺母的正视图0007图4是本发明的钳形止转卡圈的正视图0008图5是本发明的滑块瓣轴侧视图;0009图6是本发明的牙爪轴锥镗削加工示意图;0010图7是本发明的牙爪轴锥珩磨加工示意图;0011图8所示是本发明的分体牙爪轴摩擦焊工艺示意图;0012图9所示是本发明的分体牙爪轴摩。

12、擦焊改进工艺示意图;0013图10是本发明的牙轮支架采用牙爪部分与接头部分分离组合的局部剖视示意图。0014图11是本发明采用卡圈锁紧的滑动轴承牙轮钻头局部剖视示意图;0015图12是本发明采用卡圈锁紧的滑动锥轴承牙轮钻头局部剖视示意图;0016图13是本发明采用卡圈锁紧的滚动轴承牙轮钻头局部剖视示意图;0017图14是本发明采用卡圈锁紧的锥滚轴承牙轮钻头局部剖视示意图;0018图15是本发明采用锁紧螺钉与卡圈锁紧的滑动轴承牙轮钻头局部剖视示意图。0019图中1牙爪2牙爪轴3牙轮壳4锁紧螺母5锁紧螺母止推面6牙轮壳内止推面7拧紧口8牙爪轴轴心通孔9钳形止转卡圈10滚锥11滑块瓣12镗头13镗刀。

13、杆14刀片15珩磨油石与安装架16平行连杆17拉力弹簧18拉力弹簧顶杆19珩磨头20摩擦头21装夹拉杆22装夹螺母23尾锥24锥形沉孔25牙轮支架主体26接头27卡圈28滚柱29锁紧螺钉30锁紧螺钉尾拧紧口31止转螺钉32密封堵头。说明书CN103291221A3/6页5具体实施方式0020如图1所示为本发明采用滚锥轴承的牙轮钻头局部剖视示意图,其中1为牙爪,2为牙爪轴,3为牙轮壳,4为锁紧螺母,5为锁紧螺母止推面,6为牙轮壳内止推面,7为拧紧口,8为牙爪轴轴心通孔,9为钳形止转卡圈,10为滚锥,其余部分,特别是与本发明人在前的申请号为2012105199578的专利等常规牙轮相似,如牙爪轴轴。

14、心通孔的密封堵头、蓄油室及油路等未详细绘出,不赘述。其中牙爪轴2的外锥表面即是锥轴承跑道,与牙轮壳3、滚锥10配合,并在锁紧螺母4的约束下成为一个完整的锥轴承系统。牙轮壳3的锁紧原理是锁紧螺母4以螺纹固定在牙爪轴2顶端的螺柱上,锁紧螺母4上的锁紧螺母止推面5邻接或顶住滚锥10的小头端面,滚锥10的大头端面邻接或顶住牙轮壳3的牙轮壳内止推面6,从而实现全部锁紧功能。因为传递锁紧力的部件可以彼此全部都是面接触,例如球面,显然比现有的线接触的滚珠锁紧机构具有更好的沿牙爪轴2的轴向抗拉强度,不易损坏且占用空间少,并且锁紧螺母4的球形外表面与牙轮壳3的内锥顶部空腔面还可以设计为滑动接触的以承受一部分载荷。

15、,这时锁紧螺母止推面5与滚锥10的小头端面会有点间隙。至于本发明的装配方法,可以是先把锁紧螺母4装入牙轮壳3内,填满滚锥10,装好密封圈等,再通过牙爪轴2的轴心通孔用六方扳手、螺丝刀等拧锁紧螺母4,保留轴承系统适当游隙地拧紧锁紧螺母4即可。最后把钳形止转卡圈7、密封堵头等装上。在牙爪轴2顶端的螺柱上设有安放钳形止转卡圈9的切槽,该切槽可以有多个,例如两个相互垂直或更多的切槽,配合六角梅花形拧紧口,就可以在较小的定位角度例如正负75度或以下范围内止转紧锁紧螺母4,该结构简单明了故未单独详细绘出。本发明是突破了习惯思维局限的结果用螺丝刀或内六方扳手通过牙爪轴中心孔在螺母内拧紧而不是以往的非得在螺母。

16、外拧紧螺母。因为牙轮壳内的螺母被牙轮壳遮挡住了,难以使用工具拧螺母。这可能是最接近本发明的采用滚锥轴承系统的中国专利ZL911055630,它采用了与本发明非常接近的滚锥轴承系统,也采用螺纹结构锁紧,但锁紧机构复杂而没有突破的原因。当然,如果非要从螺母外拧螺钉,也可以在牙轮壳上钻辅助孔,拧完螺钉再封堵辅助孔,但止转又怎么办另外,锁紧螺母4的止转方法还可以有多种,锁紧螺母拧紧口的结构也可以是一字槽、十字槽、内六方槽、梅花槽等,不赘述。当然,还有很多种锁紧螺母的常规方法也可以采用,例如采用相互顶紧的螺钉或胶接或低熔点金属钎焊焊接等。0021如图2所示为本发明采用滑动轴承的牙轮钻头局部剖视示意图,其。

17、中11为滑块瓣,其余与图1相同。它采用滑块瓣11作为与牙爪轴2、牙轮壳3之间的双面摩擦副。滑块瓣11在与牙爪轴2或牙轮壳3中任何一边发生润滑失效导致摩擦力距增大甚至咬合时,另一边仍然保持滑动工作状态,提高了滑动轴承的可靠性与寿命。并且在正常工作时它可以比现有的滑动轴承牙轮钻头提高牙轮钻头的工作速度。它的锁紧原理也与图1所示相同,锁紧螺母4依靠锁紧螺母5上的螺纹固定在牙爪轴2顶端的螺柱上,锁紧螺母4的锁紧螺母止推面5顶住滑块瓣11的小头端面,滑块瓣11的大头端面顶住牙轮壳3的牙轮壳内止推面6,从而实现全部锁紧功能。因为传递锁紧力的部件彼此全部都是锥面或球面等的面接触,它的锁紧强度与可靠性较好。至。

18、于装配方法,则基本上与前述的图1部分相同。通常设计为一个圆锥环形整体的滑块被改成分瓣的,即滑块瓣11,完全是为了实现装配目的,整体的圆锥环形滑块无法简单地装配进带有牙轮壳内止推面6的牙轮壳3内。以后会描述到的说明书CN103291221A4/6页6分瓣的卡圈27,也是同样的原理。0022图3是本发明的锁紧螺母4的正视图,其中设有紧固螺纹,设有同时能传递内六方扳手扭力与安置钳形止转卡圈9的六瓣梅花形拧紧口7。特别值得一提的是本发明相对本人在先的申请号为2012105199578的专利,是用锁紧螺母取代了锁紧螺钉,这看似小的改进,除带来了一个明显的优点对小尺寸牙轮而言具有更好的结构强度,因为牙爪轴。

19、2的轴心通孔可以设计得更小。在先的设计则有牙爪轴2的轴心通孔设计得小则锁紧螺钉不够强度,设计得大则牙爪轴不够强度的问题。另外一个难以直接看到的,牵涉到制造、装配、拆卸维修的问题是锁紧螺母4比锁紧螺钉29轴向尺寸短得多,使得牙轮壳3只要移出牙爪轴2很小的距离,就可以避免因为三个牙轮壳之间距离太近发生干涉,从而装配或拆卸牙轮壳或轴承等。这种装配方法上的可能性不仅为更多种类的整体的牙轮支架制造提供了可能,也为更换牙轮轴承、密封装置等的维修工作提供了可能。同时还为解决现有的三牙轮钻头是先装配好牙轮壳,再将三瓣的牙轮支架焊接为一个整体,使牙轮处于高温状态的工艺,带来对密封装置以及润滑油或润滑脂的损害提供。

20、了可能,并且为克服焊接带来的变形,提高牙轮钻头的精度提供了可能。本发明的牙轮钻头特别是三牙轮钻头的制造方法中的牙轮壳的装配工序,就是可以采用在已经加工成一个最终完整的整体的牙轮支架上,最后装配牙轮壳。锁紧螺母4的外形可以是球形,也可以是塔形、锥台形或阶梯轴形等。当然,采用柱轴承时并不一定能这样装配,锥轴承则基本上可以。0023图4是本发明的钳形止转卡圈9的正视图,它采用弹簧钢丝制做,结合图5所示的六瓣梅花孔,很容易理解它的工作原理就是钳形止转卡圈9卡在六瓣梅花孔的顶角内,参见图1、图2,不赘述。这样的设计,很容易在维修时采用一个小钩将钳形止转卡圈9拔出,从而拆卸下锁紧螺母5,进行维修或更换轴承。

21、或密封装置等。值得一提的是,在采用锁紧螺母5的外壳与牙轮壳3的内腔顶部紧密接触,以承担一定载荷的设计方案时,锁紧螺母5会受到牙轮壳3的内腔顶部传递的摩擦力矩,该力矩会是旋紧锁紧螺母5的,并且因为牙轮钻头工作时是不容许反向旋转的,所以这时的锁紧螺母5也可以不设止转装置,如钳形止转卡圈9。0024图5是本发明的滑块瓣轴侧视图,其中属于常规技术设计内容的例如摩擦面覆盖耐磨材料,如巴氏合金等,或采用高硬度的硬质合金、陶瓷或金刚石薄膜等以及边缘倒角、导油槽等未绘出。需要进一步公开的内容是锥弧形的滑块瓣11可以是等厚度的;也可以是小头厚,大头薄,利于提高锁紧系统强度与能力;也可以是小头薄,大头厚,利用牙爪。

22、轴2与牙轮壳3的挤压作用,使滑块瓣11趋于靠近牙轮壳2的内止推面,从而减少对锁紧螺母止推面5的接触与磨损。利于长时间保持锁紧能力从而提高系统寿命。可见不同的滑块瓣11的厚度特点可以派生出不同的牙轮轴承系统寿命特性,为在有限空间的牙轮壳3内综合取舍筛选出不同特性的牙轮钻头提供了一条途径。其实如图1所示的本发明,也同样存在不同滚锥锥度对牙轮钻头轴承系统特性的影响,不赘述。0025图6是本发明的牙爪轴锥镗削加工示意图,其中12为镗头,13为镗刀杆,14为刀片。在镗牙爪轴2的锥面时,镗头12仅旋转不进给,进给动作由镗刀杆13沿给定锥度的斜槽滑移,从而完成对镗牙爪轴2的锥面的镗削加工。在镗削加工分瓣的牙。

23、爪时,镗头12可以较大。但镗削加工三瓣合一的牙爪时,镗头12只能较小,以避开另外两只牙爪轴毛胚对镗头12的干涉。至于镗刀杆13的进给方法与机构,有不少方案且属于镗锥轴技术领域,已说明书CN103291221A5/6页7经是现有技术,不赘述。0026图7是本发明的牙爪轴锥珩磨加工示意图,其中15为珩磨油石与安装架,16为平行连杆,17为拉力弹簧,18为拉力弹簧顶杆,19为珩磨头。它是将珩磨加工圆柱管内壁的技术方法转化过来的。不同的是珩磨加工圆柱管内壁时油石对加工面的压力由离心作用提供,但在本发明里,锥珩磨加工牙爪轴2的锥面时,油石对加工面的压力由拉力弹簧17提供,并且特别设计有一个拉力弹簧顶杆1。

24、8,它是在珩磨头19往返运动时对油石施加在加工面上的压力进行补偿,避免锥面半径大的地方压力过大、锥面半径小的地方压力过小导致磨削不均匀的问题。0027如图8所示是本发明的分体牙爪轴摩擦焊工艺示意图。当然,本发明的轴承系统及其锁紧方法同样适用于把牙爪轴2从牙爪1中拆分出来成为一个单独的旋转体零件加工,再装配进牙爪1中,或焊接或螺钉、螺纹紧固的现有技术方案。特别是牙爪轴2是带轴心通孔的锥体,可以被牢固地装夹,为将分体的牙爪轴2采用摩擦焊接工艺焊接在牙爪1中提供了可能。其中20为摩擦头,21为装夹拉杆,22为装夹螺母。摩擦头20上设有与牙爪轴2完全互补的凹锥,并或在其凹锥面涂或垫增加摩擦力的材料,将。

25、牙爪轴2穿入装夹拉杆21装入摩擦头20并使用装夹螺母22紧固。锥面的价值除定位准确以外,还在于较小的轴向力会带来较大的锥面压力,从而获得摩擦焊接所需要的扭矩支持。这正是现有的主要是柱体且结构较复杂的牙爪轴分体技术方案难以采用能焊透的摩擦焊技术的原因,因为现有的没有轴心通孔且非锥体的分体牙爪轴难以牢固可靠地装夹。图8所绘相当于摩擦焊工艺已经完成顶锻工序时的最终状况。至于检验摩擦焊接质量的方法,可以有很多,例如采用反向压出测试的方法,如果测试达到材料的理论剪切强度的百分之几十,就合格。不合格的补救措施可以是压出后重焊等。0028图9所示是本发明的分体牙爪轴摩擦焊改进工艺示意图。由于牙爪1上安装分体。

26、牙爪轴2的孔一边深一边浅,摩擦焊工艺容易导致偏心等问题。解决的方法是在分体牙爪轴2尾部设一个尾锥23,或在牙爪1上设一个锥形沉孔24,使分体的牙爪轴2与牙爪1的摩擦焊接面接近旋转对称的环形以改善摩擦焊工艺条件,同时较小的摩擦焊面积有利于降低摩擦焊所需的摩擦力矩。尾锥23与或锥形沉孔24之间的空穴可以用电弧焊等方法填埋。0029图10是本发明的牙轮支架采用牙爪部分与接头部分分离组合的局部剖视示意图,只绘出了其轴对称的一半。其中1为牙爪,25为牙轮支架主体,26为接头。对于本发明的三牙轮钻头而言,它的三个牙爪1与牙轮支架主体25合为一体,在一个锻造毛胚上。特别是如图8、图9所示采用分体牙爪轴2的情。

27、形,因为牙轮支架的毛胚中不包含牙爪2的毛胚部分,该锻造毛胚较扁平较易成型。若采用牙爪轴2与牙爪1合为一体的结构,则锻造毛胚成型较困难些。接头26与牙轮支架主体25将在制造过程中采用螺纹连接或焊接工艺连接,具体焊接工艺如摩擦焊接、电弧焊接等。将接头26与牙轮支架主体25分离再组合的工艺方法在很多规格尺寸的牙轮钻头支架中比现有的需要先锻造三瓣毛胚再铣削120平面然后焊接组合牙轮支架的工艺具有更高的制造效率。0030基于相同的“用螺丝刀或内六方扳手通过牙爪轴中心孔在螺母内拧紧而不是以往的非得在螺母外拧紧”的拧螺钉或螺母的设计与装配方法构思,还可以派生出一种使用弹性卡圈或分瓣卡圈锁紧牙轮壳的设计,同样。

28、具有比现有的设计更为简单的结构与优越的性能。说明书CN103291221A6/6页80031图11所示是本发明采用卡圈锁紧的滑动轴承牙轮钻头局部剖视示意图,其中27为卡圈,它被放置在牙轮壳3内的卡圈槽内。卡圈27可以是个弹性的开口环形整体,就像现有的卡圈的常规设计一样。但是这样的弹性卡圈非常硬,或确切地说是刚性太大,难以压小半径以装配进牙轮壳3内的卡圈槽内。本发明将整圈的卡圈切割成几段,就像分瓣的滑块瓣11一样,就可以方便地装进牙轮壳3内的卡圈槽内。其它的如摩擦副等与常规设计相同,没有详细绘出。0032图12所示是本发明采用卡圈锁紧的滑动锥轴承牙轮钻头局部剖视示意图,它是在图11的基础上将柱形。

29、滑动轴承换成了锥形滑动轴承,其它相同或相似,其中的摩擦副与常规设计相同,没有详细绘出。它与图2所示的技术方案相比具有结构更简单的特点,更适合小尺寸的牙轮钻头。0033图13所示是本发明采用卡圈锁紧的滚动轴承牙轮钻头局部剖视示意图,它是在图11的基础上将柱形滑动轴承换成了滚柱轴承,其它相同或相似。但本方案还有一个结构特点,即滚柱28在跑道内不仅受径向载荷,还承受牙轮壳3与牙爪轴2跑道两侧端面的轴向载荷,既有利于分担载荷,又有利于扶正滚柱28使其保持与牙爪轴的平行,防止滚柱磨损成两头大中间细的腰子形。0034图14所示是本发明采用卡圈锁紧的锥滚轴承牙轮钻头局部剖视示意图,它是在图12的基础上将锥形。

30、滑动轴承换成了滚锥轴承,其它相同或相似。0035与前述相同,锁紧螺母4的外形可以是球形,也可以是塔形、锥台形或阶梯轴形等,牙轮壳3的内腔顶部分与之相匹配。0036图15是本发明采用锁紧螺钉与卡圈锁紧的滑动轴承牙轮钻头局部剖视示意图,很明显,该采用锁紧螺钉29的设计完全可以运用到从图11至图14所述的发明中,也即锁紧螺母4也完全可以被锁紧螺钉29取代。这看似回到了在先的设计,但在先的设计完全没有涉及到采用卡圈锁紧的技术方案,采用卡圈锁紧的技术方案成熟且比滚珠锁紧占用牙轮壳内空间小,有它的优越性。并且也为装配完成后,卡圈27被完全限制在卡圈槽内,不会像常规在先设计的卡圈有偏离中心而发生受压应力不均。

31、的问题。也为方便装配将卡圈27设计成分段的几瓣提供了可能,避免了一个整体开口卡圈的刚性太高难以装配的问题。0037图6为第一个实施例,图8为第二个实施例,图10为第三个实施例,图11为第四个实施例。说明书CN103291221A1/9页9图1说明书附图CN103291221A2/9页10图2图3图4图5说明书附图CN103291221A103/9页11说明书附图CN103291221A114/9页12图10说明书附图CN103291221A125/9页13图11说明书附图CN103291221A136/9页14图12说明书附图CN103291221A147/9页15图13说明书附图CN103291221A158/9页16图14说明书附图CN103291221A169/9页17图15说明书附图CN103291221A17。

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