设备设计/诊断维修/再制造
现代制造工程2010年第4期
硬岩钻井滚刀密封结构改进技术研究
杜成林，孔凡让，胡永乐
（中国科学技术大学精密机械与精密仪器系，合肥230027）
摘要：针对目前硬岩钻井施工滚刀寿命短、成本高等间题，改进了硬岩钻井滚刀的密封结构，并通过对比试验及工程应
用，分析了改进后滚刀密封效果，验证了各项改进措施的合理性，为缩短钻井时间、降低钻井成本莫定了基础。关键调：滚刀；密封；改进
中图分类号：TH12文献标识码：A文章编号：1671—3133(2010)04—0107—05
Researchandpromotiononsealingstructureofhardrockhobbingcutters
DU Cheng-lin,KONG Fan-rang,HU'Yong-le
(Department of Precision Machinery and Precision Instrumentation, University of Science and Technology of China,Hefei 230027,China)
Abstract: Analyses various reasons of poor sealing of the hob,and provides the improvement measures from the aspects of hob sealing structure, and demonstrates the validity of these measure through laboratory experiments. It is proved that these measures
can effectively prolong the lifetime of the hob,shorten the drilling time and reduce the costs Key words :cutters ;seal;technical measures
硬岩钻井滚刀的质量是影响钻机钻井速度和效率的一个重要因素。滚刀的使用寿命对于钻机的钻进效率、钻井费用和劳动强度等指标具有很大影响1。本文以国产C型滚刀为例，研究分析国产滚刀密封不良的各种原因，并有针对性地提出改进滚刀密封的各种技术措施，延长滚刀使用寿命，为缩短钻井工期、降低钻井成本奠定基础。
国产C型滚刀密封结构缺陷分析 1
1.1C型滚刀结构
C型滚刀（正刀和边刀）设计结构如图1所示，其主要由主轴、轴承、大/小端压盖、牙轮体、合金球齿、
图1C型滚刀结构
1.压盖2.浮封环3.密封圈4.轴承外套5.轴承6.牙轮体 7.合金球齿8.镶环9.主轴10.储油腔11.平衡活塞
万方数据
平衡活塞装置、金属浮封环及O型橡胶密封圈等部件构成。
1.2主要破坏形式[2]
1)合金球齿脱落、磨损。 2)滚刀母体磨损严重。
3)密封环断裂闭合面划痕严重，致使密封失效。 4)0型橡胶密封圈损伤、变形。
5）轴承破坏（滚动体磨损严重、滚珠跑道损坏）。 1.3原因分析
由以往的滚刀解体统计分析来看，正常钻进滚刀损坏中，轴承的损坏是主要的。轴承的点蚀破坏与滚刀密封有直接关系，密封不严、密封早期失效，导致润滑油流失、岩粉进入刀体内腔，从而引起轴承损伤。分析认为密封早期失效主要有以下原因。
1)平衡活塞装置密封性能较差。
2)金属密封端面比压值设计存在偏差。 3)密封副材质选用及制造工艺存在缺陷。 4)辅助密封系统密封性能不良。
国产C型滚刀金属端面密封比压分析计
2 算(346)
C型滚刀密封端面受力分析如图2所示。
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