ISSN1000 3762 CN41 1148/TH
轴承2017年5期 Bearing 2017, No. 5
30 32,53
D0l:10. 19533/j. issn1000 3762. 2017.05.011
涡轮钻具轴承组均载试验研究
龚彦，张也”，鲁宽”，朱正东，郭敬超
（1.西南石油大学机电工程学院，成都610500;2.中石化石油工程机械有限公司第四机械厂，湖北荆州434024）
摘要：针对涡轮钻轴承组的均载性能间题，研究了载荷在轴承中的传递过程，建立了轴承组的简化数学模型，推导了其理论均载条件，通过模拟轴承组实际工况，在给定的试验参数下开展了试验，结果表明：涡轮钻具轴承组在经过跑合后能得到良好的均载性能。
关键词：推力角接触球轴承；涡轮钻具；均载性能
中图分类号：TH133.33*1
文献标志码：B
文章编号：10003762(2017)05003003
ExperimentalInvestigationonUniformLoadingPerformanceofBearing
Units in Turbodrill
Gong Yan', Zhang Ye’, Lu Kuan',Zhu Zhengdong”, Guo Jingchao
(1. School of Mechatronic Engineering,Southwest Petroleum University,Chengdu 610500,China;
2. S J Petroleum Machinery Co. ,SINOPEC,Jinzhou 434024,China)
Abstract: Aiming at the uniform loading performance of bearing units in turbodrill,load transfer process in the bearing units is researched and the mathematical model is established. The theoretical uniform loading condition is deduced. Then, according to simulating real working conditions,the test with given parameters is carried out. The test results show
that bearing units in turbodrll have better uniform loading performance after initial running-Key words: thrust angular contact ball bearing;turbodrill ; uniform loading performance
在石油机械中，涡轮钻具轴承常用于井下动力钻具，其属于多排推力角接触球轴承，由于受到井眼尺寸的限制，轴承尺寸不可能较大，故单套轴承的承载能力是有限的。工作中涡轮钻具轴承承受转子工作时产生的轴向载荷以及高达数吨的井底钻压，为了满足使用需求，通常将几套至十几套轴承串联成轴承组使用。为了确保整个轴承组的寿命最大，应使载荷均分到各套轴承上。然而，载荷在若干轴承间的均匀分布受到诸多条件限制，如轴承各零件的刚度、相邻轴承的接触刚度等，当载荷不均时，开始承载大的轴承会较快失效，失效后其应该承受的载荷转由其他轴承承担，从而使
收稿日期：201605-03；修回日期：2016-11-24 作者简介：西南石油大学校级科技基金（2013XJZ011）
作者简介：美彦（1986一），男，工学硕士，实验师，主要从事石油机械类试验及涡轮钻具的设计和测试工作，E-mail：
gongyan0101@163.com 万方数据
其他轴承承受的载荷增大，轴承组使用寿命总体下降，严重影响实际钻井作业。因此，新制造的轴承组在下井使用前应测试其均载情况。
在研究此类轴承组时，大多采用有限元方法从理论上加以分析[1-5]，且多是研究轴承组内单套轴承的接触情况，少有从轴承组整体上考虑载荷在轴承组间分布对寿命的影响。也有相关研究用有限元方法分析轴承组的载荷分布情况，但未考虑轴承组安装后承受的预紧力以及安装精度的影响，理论模型与实物存在差别，不能准确反映轴承组实际工作情况。为此，开展涡轮钻具轴承组均载试验研究。
轴承组均载的理论分析
涡轮钻具轴承组的结构如图1所示，其由轴圈、座圈及钢球组成。其中，套圈的沟曲率半径大于钢球的半径，接触时为一个内球面与若干个外球面接触。在力的传递过程上，其与四点接触球轴承