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牙轮钻头空心圆柱滚子轴承热力耦合分析
  • ISSN号:1001-9669
  • 期刊名称:《机械强度》
  • 时间:0
  • 分类:TE921.1[石油与天然气工程—石油机械设备]
  • 作者机构:[1]西南石油大学机电工程学院,成都610500, [2]中国石油管道公司,廊坊065000
  • 相关基金:国家自然科学基金项目(51474180),四川省科技创新苗子工程(2014-025)项目资助.
中文摘要:

根据轴承接触力学和传热学理论,建立了牙轮钻头空心圆柱滚子轴承的热力耦合计算模型,分析了其温度、应力与变形分布,并研究了空心度、钻压、摩擦因数、转速、润滑脂温度和井温参数对轴承热力耦合场的影响。结果表明:牙轮钻头空心圆柱滚子轴承系统的最高温度出现在止推轴承上,最大等效应力发生在牙爪轴颈上,最大位移发生在牙轮上,最大接触应力发生在空心滚子接触副上;随着空心度的增大,空心滚子的最高温度、最大接触应力和最大变形均逐渐减小,而最大等效应力呈现出先减小后增大的趋势,空心度为55%的空心滚子等效应力最小;轴承各部件的温度、应力与变形均随钻压、摩擦因素、转速、润滑脂温度和井温的增加而增大。研究结果可为牙轮钻头轴承的设计和优化提供参考,对牙轮钻头在高温深井中的使用具有借鉴作用。

英文摘要:

Based on the bearing contact mechanics and heat transfer theory, thermal-structure coupling model of hollow cylindrical roller bearing for cone bit was established. Temperature, stress and deformation distribution of the bearing were analyzed, and influences of parameters on bearing' s thermal-structure coupling field were studied, such as hollow ratio, bit pressure, friction factor, revolving speed, grease temperature and well temperature. The results show that the maximum temperature of bit's hollow cylindrical roller bearing system appears on the thrust bearing, the maximum equivalent stress occurs on the tooth claw journal, the maximum displacement occurs on the cone, and the maximum contact stress occurs on the hollow roller contact pair. With the increasing of hollow ratio, the maximum temperature, contact stress and deformation of the hollow roller gradually reduce, while the maximum equivalent stress decrease firstly and then increase. The equivalent stress of the hollow roller with hollow ratio 55% is minimal. Temperature, stress and deformation of the bearing parts increase with the increasing of drilling pressure, friction factor, revolving speed, grease temperature and well temperature. These results can provide useful references in designing and optimizing the bearing of cone bit, and benefit the application of cone bit in high temperature deep well.

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期刊信息
  • 《机械强度》
  • 中国科技核心期刊
  • 主管单位:中国机械工业联合会
  • 主办单位:中国机械工程学会 郑州机械研究所
  • 主编:王长路
  • 地址:郑州市嵩山南路81号
  • 邮编:450052
  • 邮箱:jxqd@chinajournal.net.cn
  • 电话:0371-67710821
  • 国际标准刊号:ISSN:1001-9669
  • 国内统一刊号:ISSN:41-1134/TH
  • 邮发代号:36-76
  • 获奖情况:
  • 2002年12月获河南省第五届优秀科技期刊二等奖,1999年6月获国家机械工业局机械行业优秀科技期刊...,1999年2月获河南省第三届优秀科技期刊二等奖
  • 国内外数据库收录:
  • 美国化学文摘(网络版),荷兰文摘与引文数据库,英国科学文摘数据库,日本日本科学技术振兴机构数据库,美国应用力学评论,中国中国科技核心期刊,中国北大核心期刊(2004版),中国北大核心期刊(2008版),中国北大核心期刊(2011版),中国北大核心期刊(2014版),中国北大核心期刊(2000版)
  • 被引量:11980