一种自冷却浮动式滚滑复合轴承制造技术

本发明专利技术提供一种自冷却浮动式滚滑复合轴承，包括内回转体、外回转体以及内回转体和外回转体之间的环形安装槽，所述环形安装槽内安设有若干个滚动体和若干个浮动支撑块，所述浮动支撑块内设有空心腔，所述空心腔内填设有低熔点金属，所述内回转体和所述浮动支撑块均采用具有伸缩性好的耐磨材料制成，所述浮动支撑块内的低熔点金属相变为液体时，所述浮动支撑块的高度大于所述滚动体的直径。通过实施本技术方案，可快速实现滚滑复合轴承的自冷却，避免热磨损现象的发生；且滚滑复合轴承本身可承受较高的载荷和转速，用在钻头心部安装可拆卸连接的破碎钻头，可有效提高复合钻头的钻进效率。

【技术实现步骤摘要】
一种自冷却浮动式滚滑复合轴承
本专利技术涉及钻探钻具
，特别涉及一种自冷却浮动式滚滑复合轴承。
技术介绍
钻头是钻井工程中用以破碎岩石、形成井筒的破岩工具。现今钻井工程中所使用的常规钻头主要有三牙轮钻头、聚晶金刚石复合片钻头(即PDC钻头)和冲旋钻头(也称旋冲钻头或钎头)等。PDC钻头是一种利用聚晶金刚石复合片(即PDC齿)对岩石的刮切或剪切作用破岩的钻头。由于在切削元件性能以及破岩方式方面具备了突出的优越性，所以PDC钻头在软至中硬地层的破岩效率明显高于三牙轮钻头。当PDC钻头在较硬地层钻进时，靠纯剪切状态破碎岩石，钻头心部切削齿相对外围切削齿切削线速度很低，PDC钻头头部难于侵入(吃入)井底岩石表面，导致PDC钻头钻进速度变慢，严重制约PDC钻头的破岩效率；特别是当PDC齿发生一定程度磨损后，侵入难度更高，导致钻头在井底打滑，钻速极慢。因此，在PDC钻头头部中心位置设置了破碎钻头，破碎钻头与钻头体间轴承连接。现有技术中，轴承分为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，轴承部件间在运转时作滚动运行，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地状况下使用。因而，在破碎钻头与钻头体间设置的轴承连接存在以下技术问题：1、破碎钻头与钻头是在高载荷、强冲击及较高转速下连续不断地切削岩石，由于剧烈摩擦产生的热量会使钻头达到相当高的温度，当温度超过最大热负荷时，钻头对轴承的磨损速度明显上升，不具备冷却条件的情况下容易导致热磨损现象的发生。2、滚动轴承虽然摩擦生热率相对较低，但赫兹应力高，不具备高速重载的特性。因此，针对上述技术问题，亟需研究一种在破碎钻头与钻头体高速转动切削岩石的时候，可快速冷却的连接轴承，以免在不具备冷却条件的情况下容易导致热磨损现象的发生。
技术实现思路
本专利技术的目的在于：为了解决上述技术问题，本专利技术提供一种自冷却浮动式滚滑复合轴承，可快速实现自冷却，且可承受较高的载荷和转速。本专利技术为了实现上述目的具体采用以下技术方案：一种自冷却浮动式滚滑复合轴承，包括内回转体、外回转体以及内回转体和外回转体之间的环形安装槽，所述环形安装槽内安设有若干个滚动体和若干个浮动支撑块，所述浮动支撑块内设有空心腔，所述空心腔内填设有低熔点金属，所述内回转体和所述浮动支撑块均采用具有伸缩性好的耐磨材料制成，所述浮动支撑块内的低熔点金属相变为液体时，所述浮动支撑块的高度大于所述滚动体的直径。本专利技术基础方案的工作原理：滚滑复合轴承的内外回转体之间的环形安装槽中设置浮动支撑滑块，使轴承在做滚动的时候可由浮动支撑块分担部分机械载荷，减小滚动体的赫兹应力，可使该滚滑复合轴承承受较高的载荷和转速，满足破碎钻头和钻头组成的复合钻头在承受较重载荷转速运转的要求；复合钻头破岩前，空心腔内的低熔点金属在常温下为固体状态，破碎钻头可在滚滑复合轴承的内回转体中高速旋转，便于破碎钻头侵入岩石表面，并能攻破较硬地层，而此时由于破碎钻头及滚滑复合轴承的内回转体高速旋转，剧烈摩擦产生的热量可被低熔点金属吸收，降低滚滑复合轴承的温度，减小滚滑复合轴承热负荷，避免热磨损现象的发生；进一步，浮动支撑滑块内的低熔点金属吸收大量热量后由固体变为液体过程中吸热膨胀，体积变大，而滚滑复合轴承的内回转体和浮动支撑块均采用具有伸缩性好的耐磨材料制成，浮动支撑块由于低熔点合金的相变使得滚滑复合轴承的内回转体向内与破碎钻头抵死，由此使得破碎钻头和钻头体作为一体式结构高转速、强冲击的配合钻进，可有效提高复合钻头的钻进效率。进一步，所述轴承用于在钻头心部安装可拆卸连接的破碎钻头。有益效果：可实现破碎钻头可拆卸安装在钻头的心部或呈一体连接设置在钻头心部，提高钻头心部的破岩效率，适应攻破较硬地层。进一步，所述滚动体与浮动支撑块的数量相同，且所述滚动体与所述浮动支撑块相互间隔设置。有益效果：既可以通过滚动体保持轴承高转速的特性，又能通过浮动支撑块提高轴承的承载和耐冲击能力，且当浮动支撑块内的低熔点金属发生相变反应由固体变为液体，体积增大的时候，也可从滚滑复合轴承的内回转体外侧周向向内挤压，使得滚滑复合轴承的内回转体向内与破碎钻头锁紧效果更好。进一步，所述浮动支撑块的两侧与所述滚动体相抵。有益效果：使得浮动支撑做和滚动体在环形安装槽内连接为一个整体，提高轴承抗击高载荷和强冲击及较高转速的能力。进一步，所述低熔点金属为为熔点在60℃-85℃的铟基铋基合金。有益效果：采用铟基、铋基合金的低熔点金属作为相变材料，其安全无毒，不腐蚀铝和铜，热导率高；且铟基铋基合金的熔点可根据产生的热量调节，根据不同需要制得不同熔点的铟基铋基合金，方便取得。进一步，所述低熔点金属为Sn或含Sn的合金。有益效果：Sn或含Sn的合金的低熔点金属相变稳定，长时间存放在浮动支撑块内也不容易变质。进一步，所述浮动支撑块与内回转体和外回转体的连接面为弧形面，所述浮动支撑块呈平行块结构或者扇形块结构。有益效果：在浮动支撑块不膨胀体积变大的时候，作为与滚动体间的连接件，用于提高轴承抗击高载荷和强冲击及较高转速的能力，从而设置为与内回转体和外回转体相对应的连接面，以免与内回转体和外回转体产生磨损。进一步，所述内回转体和所述浮动支撑块采用铜或铝合金制成。有益效果：铜或铝合金价格低，方便取得；铜或铝合金常温下为较硬固体，便于破碎钻头高速旋转；而铜或铝合金在高温下具有较好的延展性，在浮动支撑块体积膨胀增大的时候可顺利使得内回转体向内与破碎钻头抵死。进一步，所述滚动体设为实心滚柱。有益效果：增强结构刚度，提高承载能力。综上所述，由于采用了上述技术方案，本专利技术的有益效果是：1、本专利技术钻头体心部设置有用于安装破碎钻头的滚滑复合轴承，可实现破碎钻头与钻头体可拆卸连接，从而破碎钻头与外部钻头为相互独立的旋转破岩钻进方式，通过破碎钻头侵入岩石表面后再由复合钻头共同钻井，提高钻头心部的破岩效率，可顺利攻破较硬地层。2、本专利技术滚滑复合轴承内设有浮动支撑滑块和滚动体，滚动体与浮动支撑块的数量相同，且滚动体与浮动支撑块相互间隔设置，保持轴承较高转速特性的同时可由浮动支撑块分担部分机械载荷，减小滚动体的赫兹应力，可使该滚滑复合轴承承受较高的载荷和转速，满足破碎钻头和钻头组成的复合钻头在承受较重载荷转速运转的要求。3、本专利技术中滚滑复合轴承内的浮动支撑滑块中空设置，且空心腔内填设有低熔点金属，低熔点金属常温下状态稳定，在破碎钻头或钻头体高速旋转的时候，剧烈摩擦产生的热量可被低熔点金属吸收，降低滚滑复合轴承及复合钻头的温度，减小滚滑复合轴承热负荷，避免热磨损现象的发生，延长钻头的使用寿命，降低钻井成本。4、本专利技术中内回转体和浮动支撑块均采用具有伸缩性好的耐磨材料制成，优选为采用铜或铝合金制成，从而浮动支撑块由于低熔点合金吸收大量热量后相变使得滚滑复合轴承的内回转体向内与破碎钻头抵死，且浮动支撑块沿内回转体周向设置，由此滚滑复合轴承的内的浮动支撑块沿回转体外侧周向向内挤压，使得滚滑复合轴承的内回转体向内与破碎钻头锁紧效果更好；由此使得破碎钻头和钻头体由可拆本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种自冷却浮动式滚滑复合轴承，包括内回转体、外回转体以及内回转体和外回转体之间的环形安装槽，其特征在于：所述环形安装槽内安设有若干个滚动体和若干个浮动支撑块，所述浮动支撑块内设有空心腔，所述空心腔内填设有低熔点金属，所述内回转体和所述浮动支撑块均采用具有伸缩性好的耐磨材料制成，所述浮动支撑块内的低熔点金属相变为液体时，所述浮动支撑块的高度大于所述滚动体的直径。

【技术特征摘要】
1.一种自冷却浮动式滚滑复合轴承，包括内回转体、外回转体以及内回转体和外回转体之间的环形安装槽，其特征在于：所述环形安装槽内安设有若干个滚动体和若干个浮动支撑块，所述浮动支撑块内设有空心腔，所述空心腔内填设有低熔点金属，所述内回转体和所述浮动支撑块均采用具有伸缩性好的耐磨材料制成，所述浮动支撑块内的低熔点金属相变为液体时，所述浮动支撑块的高度大于所述滚动体的直径。2.根据权利要求1所述的一种自冷却浮动式滚滑复合轴承，其特征在于：所述轴承用于在钻头心部安装可拆卸连接的破碎钻头。3.根据权利要求1所述的一种自冷却浮动式滚滑复合轴承，其特征在于：所述滚动体与浮动支撑块的数量相同，且所述滚动体与所述浮动支撑块相互间隔设置。4.根据权利要求3所述的一种自冷却浮动式...

【专利技术属性】
技术研发人员：赵红昌，陈伊苒，
申请(专利权)人：四川弘毅智慧知识产权运营有限公司，
类型：发明
国别省市：四川,51