有限元法的牙輪鉆頭浮動軸承間隙設(shè)計

應(yīng)用彈性力學(xué)理論對新型牙輪鉆頭的軸承套過盈配合進(jìn)行受力分析,指出該方法具有局限性。采用ansys有限元分析軟件和接觸問題的有限元法,對新型牙輪鉆頭軸承套的裝配進(jìn)行仿真研究,確定了裝配過盈量的最佳值。通過試驗驗證了理論分析的正確性和結(jié)構(gòu)改進(jìn)的可行性。

采用ansys分析軟件的參數(shù)化設(shè)計語言apdl,利用接觸問題的有限元法,對三牙輪鉆頭牙輪和牙爪間的間隙進(jìn)行了分析和研究。首先建立了三牙輪鉆頭滑動軸承三維模型,然后利用網(wǎng)格劃分技術(shù)對牙輪和牙爪進(jìn)行網(wǎng)格劃分和單元屬性定義,最后施加邊界條件進(jìn)行接觸有限元分析求解。通過調(diào)整間隙,得出不同間隙的軸承接觸mises應(yīng)力峰值。經(jīng)過分析比較,推薦軸承mises應(yīng)力峰值較小的尺寸間隙,用以指導(dǎo)生產(chǎn)。

如何提高現(xiàn)有牙輪鉆頭軸承的工作性能,延長其在高轉(zhuǎn)速下的使用壽命,是目前鉆井工程領(lǐng)域迫切需要解決的問題之一。采用計算機(jī)仿真技術(shù)分析了牙輪鉆頭浮動套軸承的摩擦因數(shù)、扭矩、溫度等性能參數(shù)與軸承結(jié)構(gòu)參數(shù)的變化關(guān)系,找到了同一結(jié)構(gòu)參數(shù)時載荷和鉆頭轉(zhuǎn)速對軸承摩擦學(xué)性能的影響規(guī)律,認(rèn)為215.9mm(812英寸)牙輪鉆頭浮動套內(nèi)外間隙比應(yīng)為2.0~3.0,為給定工況下牙輪鉆頭浮動套軸承結(jié)構(gòu)的設(shè)計與優(yōu)化提供了理論依據(jù)和方法。

鑲齒牙輪鉆頭牙齒與牙輪殼體的聯(lián)結(jié),是用一定大小的壓齒力將牙齒壓入牙輪內(nèi)孔中,并通過過盈量的配合來保證的。關(guān)于壓齒力的計算方法未見有關(guān)文獻(xiàn)進(jìn)行公開報道過,目前壓齒力大小的確定方法一般是初定一經(jīng)驗值,通過實驗不斷調(diào)整來確定最終所用的壓齒力。本文采用有限元法來進(jìn)行壓齒力大小的計算,并與實際壓齒力進(jìn)行比較,驗證了該方法的可行性。

采用有限元技術(shù)對鑲齒牙輪鉆頭壓齒力進(jìn)行了計算,論述了81/2xhp3型鉆頭壓齒力有限元模擬的關(guān)鍵技術(shù)與實現(xiàn)方法,建立了有限元計算模型,獲得壓齒力的變化規(guī)律。結(jié)果表明方法有實用價值。

基于有限元的牙輪鉆頭鑲齒過盈量研究 摘要：以常用81/2-in三牙輪鉆頭鑲裝?14mm牙齒為研究對象，分析牙齒與 齒孔裝配時的過盈量影響規(guī)律，過盈量范圍選擇0.040～0.100mm，運(yùn)用有限元 軟件abaqus模擬計算不同過盈量時的齒孔受力和變形，通過相互對比選擇合 理的過盈量范圍。分析結(jié)果表明：隨著過盈量增大齒孔受力增加，過盈量理想的 取值范圍在0.070～0.080mm之間，該結(jié)果對三牙輪鉆頭設(shè)計制造具有重要的參 考作用。 關(guān)鍵詞：三牙輪鉆頭；過盈量；齒孔受力；abaqus有限元 0引言 三牙輪鉆頭自問世以來就以優(yōu)良的性能得到了廣泛應(yīng)用，三牙輪鉆頭一直以 來都是重要破巖工具，而在鉆井過程中出現(xiàn)鉆頭掉齒嚴(yán)重影響了潛孔鉆頭的工作 性能和使用壽命，同時牙齒與齒孔的裝配過盈量直接影響牙齒固緊強(qiáng)度[1，2]。 裝配過盈量太大，增加裝配難度的同時也可能將牙輪本體

1.概述三牙輪石油鉆頭由三牙輪和三牙爪等零件組成,裝配后在牙輪與牙爪構(gòu)成的球狀環(huán)槽(道)中注入一定數(shù)量鋼球,形成球形軸承環(huán)道。裝配時必須保證牙輪、牙爪兩零件環(huán)槽(道)中心的一致(重合)性。因此,如何控制如圖1所示的牙輪、牙爪環(huán)槽(道)中心至基面尺寸(尺寸a隨產(chǎn)品型號而異)的精度要求,一度成為牙輪、牙爪加工中的測量難題。如果增大牙輪、牙爪環(huán)槽(道)中心至基面尺寸的公差,雖然可以緩解牙輪、

以ansys為平臺,利用有限元方法對礦用牙輪鉆頭牙輪齒孔過盈配合進(jìn)行了有限元計算,并分析了牙齒和齒孔應(yīng)力分布規(guī)律及過盈量對其的影響。所得到的結(jié)論與武漢冶金設(shè)備制造公司鉆頭廠實驗所用的參數(shù)數(shù)據(jù)基本一致,因而是科學(xué)、可行的。

以流變學(xué)、摩擦學(xué)及固體力學(xué)為理論依據(jù),在φ215.9mm(821英寸)牙輪鉆頭滑動軸承結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)上,綜合考慮浮動套滑動軸承的特點及牙輪鉆頭軸承的特殊性,以牙輪鉆頭軸承系統(tǒng)結(jié)構(gòu)及失效分析、牙輪鉆頭潤滑脂的高溫流變性分析結(jié)果為研究基礎(chǔ),建立了粗糙表面牙輪鉆頭浮動套軸承潤滑性能參數(shù)的數(shù)學(xué)模型,并對模型進(jìn)行了求解。通過計算結(jié)果分析得出牙輪鉆頭浮動套軸承內(nèi)外間隙比在2.0~3.0之間時,有利于浮動套軸承的正常運(yùn)轉(zhuǎn),該結(jié)論為牙輪鉆頭浮動套軸承的設(shè)計提供了理論和技術(shù)基礎(chǔ)。

針對石油鉆井用新型浮動套軸承理論模型和仿真軟件,設(shè)計了浮動套軸承工作機(jī)理理論模型和仿真軟件的試驗驗證方案,試驗不同參數(shù)、不同工況下,被測件的摩擦力矩、溫升、摩擦損耗等性能,驗證了新型浮動套軸承理論模型和仿真軟件的正確性,為進(jìn)一步完善新型浮動套軸承的理論模型,合理設(shè)計新型浮動套軸承奠定試驗基礎(chǔ)。

文章分析了牙輪鉆頭滑動軸承接觸力學(xué)性質(zhì)的影響因素。在marshek和chen提出的理論基礎(chǔ)上,對接觸問題中的系數(shù)矩陣和間隙函數(shù)進(jìn)行修正,同時采用新的確定兩體接觸區(qū)域的方法,分析計算了牙輪鉆頭浮動套軸承在不對正情況下與牙輪(或牙爪)接觸的應(yīng)力,并推導(dǎo)了間隙—接觸應(yīng)力的一般表達(dá)式。

牙輪鉆頭

牙輪鉆頭簡介

牙輪鉆頭詳解

牙輪鉆頭分類

用溫度法模擬螺栓預(yù)緊力,并采用接觸分析模擬了聯(lián)接螺栓和u型端蓋以及后殼體之間的摩擦接觸,利用有限元法對推力軸承進(jìn)行了強(qiáng)度計算,計算結(jié)果表明改型后的法蘭盤式推力軸承設(shè)計合理,其強(qiáng)度在允許范圍之內(nèi)。

牙輪鉆頭的選型與應(yīng)用++

采煤機(jī)在井下使用過程中經(jīng)常出現(xiàn)搖臂行星頭浮動油封處漏油現(xiàn)象,描述了采煤機(jī)搖臂行星頭錐軸承的間隙調(diào)整方法,該方法解決了由于軸承間隙調(diào)整不到位造成的搖臂浮動油封漏油和軸承損壞的問題。

牙輪鉆頭的選型分析 作者：楊全，張智，李海洋，yangquan，zhangzhi，lihaiyang 作者單位：楊全,yangquan(威銳國際公司中國區(qū)(北京),北京,100025)，張智,李海洋,zhangzhi,lihaiyang(西南 石油大學(xué),成都,610500) 刊名： 重慶科技學(xué)院學(xué)報（自然科學(xué)版） 英文刊名：journalofchongqinguniversityofscienceandtechnology(naturalsciencesedition) 年，卷(期)：2012,14(5) 參考文獻(xiàn)(8條) 1.劉斌,樓一珊,吳惠梅,翟曉鵬吐哈盆地柯柯亞區(qū)塊侏羅系鉆探中的鉆頭選型[期刊論文]-新疆石油地質(zhì)2012(1) 2.劉天恩,付友義,竇同偉,于成水,孫景濤,王育新鉆頭選型新思路[期刊論文]-油氣

牙輪鉆頭的合理使用 （1）根據(jù)地層可鉆性值并參考鄰井地層，選擇進(jìn)尺多、速 度快、成本低、磨損正常的鉆頭。在上部松軟地層（可鉆性 級值小于5級），可選用機(jī)械鉆速高的銑齒鉆頭，在深井段 地層（可鉆性級值大于5），可選用尺多的鑲齒鉆頭。 （2）在易井斜地層，多選用牙輪偏移量小、無保徑齒及齒 多而短的牙輪鉆頭。 （3）井底應(yīng)清潔，無落物。 （4）下鉆速度要慢，防止頓鉆。在鉆頭矩井底1單根時， 要開泵和旋轉(zhuǎn)鉆頭，充分洗井，清除井底巖屑，避免下入過 快巖屑堵塞噴嘴或開泵過猛憋漏地層。 （5）鉆頭接觸井底后，在低鉆壓、低轉(zhuǎn)速下（鉆壓10～30 ｋn，轉(zhuǎn)速60ｒ/ｍｉｎ）跑合0.5ｈ以上，造好井底形狀后， 方可逐步提高鉆壓和轉(zhuǎn)速的設(shè)計值。 （6）做好鉆還試驗，即固定鉆壓，改變轉(zhuǎn)速，或固定轉(zhuǎn)速， 改變鉆壓，使鉆壓和轉(zhuǎn)速合理匹配，達(dá)到高鉆速鉆進(jìn)。 （7）鉆進(jìn)中應(yīng)盡量提高泵壓，增大鉆頭水功

尺寸型號(iadc) 英寸mm鑲齒牙輪鉆頭鋼齒牙輪鉆頭 6152.4517,537,617,637126.127.216.217.316.346.347 61/2165.1517,537126.127.216.217.316.346.347 77/8200.0517,527,547,617,627,637126.127.216.217.316.346.347 81/2215.9437,447,517,537,617,627,637126.127.216.217.316.346.347 91/2241.3437,517,537,547,617126.127.216.217.316.346.347 9

再生資源網(wǎng)http://www.***.***/ 本文摘自再生資源回收-變寶網(wǎng)（www.***.***） 牙輪鉆頭的特點 牙輪鉆頭在鉆井開井工程中是非常重要的一種工具，牙輪鉆頭是一種在不斷實踐中產(chǎn)生 的工具，所以實用性非常的高。今天小編就重點介紹一下它的幾個方面，希望對大家有 所幫助。 一、牙輪鉆頭 牙輪鉆頭是使用最廣泛的一種鉆井鉆頭。牙輪鉆頭工作時切削齒交替接觸井底，破 巖扭矩小，切削齒與井底接觸面積小，比壓高，易于吃入地層；工作刃總長度大，因而 相對減少磨損。牙輪鉆頭能夠適應(yīng)從軟到堅硬的多種地層。 二、牙輪鉆頭的種類及用途 牙輪鉆頭按牙輪數(shù)量可分為單牙輪鉆頭、三牙輪鉆頭和組裝多牙輪鉆頭。按切削材 質(zhì)可分為鋼齒（銑齒）和鑲齒牙輪鉆頭。國內(nèi)外使用最多、最普遍的是三牙輪鉆頭。在 石油、地以及各種鉆探行業(yè)中牙輪鉆頭是不可缺少的重要部分，但是牙輪鉆頭對一些鉆