牙輪鉆頭儲油杯的改進設(shè)計

　　三牙輪鉆頭產(chǎn)品簡介
　　三牙鉆頭是廣泛用于石油、天然氣的勘探、開采及鐵礦、有色金屬礦山鉆鑿炮眼等地礦工程系列的工具鉆頭。其設(shè)計結(jié)構(gòu)（如圖一）主要由牙掌、牙輪和軸承系統(tǒng)等三部分組成。其中由三片牙掌形成的主體部分與鉆柱連接，牙掌用來支撐牙輪，牙輪是破碎巖石的部件，牙輪上的合金齒是破碎井底巖石的工作刃，軸承由牙輪內(nèi)腔、牙掌軸頸和滾珠組成。軸承又與儲油系統(tǒng)相連，儲油系統(tǒng)在注油前須抽真空，
　　如果真空抽不干凈勢必會導致油注不滿，里面有空氣也會影響軸承的潤滑。軸承潤滑不良，導致早期失效是影響鉆頭使用壽命的主要原因。
　　為了充分潤滑軸承，設(shè)計了新型儲油杯。本文主要介紹該儲油杯的結(jié)
　　構(gòu)和特點。
　　2.鉆頭失效情況及原因
　　鉆頭牙輪內(nèi)腔與牙掌軸頸形成一個半封閉區(qū)域，區(qū)域內(nèi)用鋼球鎖緊，這一結(jié)構(gòu)就是一副滑動軸承，起到支配牙輪繞牙掌軸線自由轉(zhuǎn)動的作用。潤滑系統(tǒng)里有一個補償隔膜，它的一面與潤滑系統(tǒng)接觸，另一面向著牙掌外側(cè)面，它使?jié)櫥到y(tǒng)的內(nèi)外壓力差降到最小值；泄壓閥裝置通常是關(guān)閉的，但隨壓力差而變化，當潤滑系統(tǒng)的壓力差過大時，它向外匯壓；當鉆頭體內(nèi)的壓力過大時，它向潤滑系統(tǒng)里泄壓。
　　如果儲油系統(tǒng)里真空抽不干凈，里面存有殘余空氣，導致里面的壓力一直很大，油脂不能補償軸承，這樣會使密封圈的磨損加劇，使牙輪鉆頭的密封過早失效，導致軸承和整個鉆頭的失效。
　　3.原有儲油杯的不足
　　解剖我廠某型號的牙輪鉆頭后發(fā)現(xiàn)：牙輪鉆頭的儲油系統(tǒng)里，潤滑脂的量不夠充足，主要是因為牙輪鉆頭油腔內(nèi)壓力不夠，從而導致自動供油系統(tǒng)不能持續(xù)、有效地對牙輪鉆頭的軸承副進行供油補償，造成牙輪鉆頭在鉆井過程中軸承副之間得不到充分潤滑。軸承副過早失效，使得牙輪鉆頭達不到設(shè)計壽命。
　　造成補油不充分的原因之一是如圖二所示的儲油杯存在不足。此油杯底部設(shè)有一個孔1，當抽真空時，橡膠囊回彈，會堵死油杯孔，致使里面的一部分殘余空氣留在其中。因此，在牙輪鉆頭鉆井過程中，橡膠囊就會因為內(nèi)腔的工作壓力不夠，造成橡膠囊的回彈力不足，起不到自動供油的作用，造成牙輪鉆頭軸承副在缺少潤滑脂的情況下工作，使得鉆頭軸承早期失效。
　　4.儲油杯的改進
　　改進后的儲油杯如圖三所示，與圖二比較，增加了兩個孔2和孔3，避免了真空抽不干凈情況的發(fā)生。
　　5.抽真空過程
　　牙輪鉆頭的儲油系統(tǒng)，由橡膠囊、油杯蓋、O形圈、擋圈五部分組成。橡膠囊和儲油杯組成一個注滿油脂的腔體，通過壓蓋與基體的擠壓使橡膠囊產(chǎn)生一個壓縮量，實現(xiàn)端面密封，O形圈形成徑向密封，擋圈防止產(chǎn)生軸向竄動。在油杯底部另外開兩個小孔與孔1成對稱分布，當抽真空橡膠囊回彈堵死孔1的時候，孔2與孔3發(fā)揮作用，直至橡膠囊完全貼合油杯，說明腔里沒有了空氣，達到抽真空的目的。6.結(jié)論
　　6.1.潤滑不充分
　　牙輪鉆頭滑動軸承的密封儲油系統(tǒng)是保證軸承工作的重要環(huán)節(jié)，導致軸承早期磨損、失效，使牙輪鉆頭的使用壽命降低，原因之一是儲油杯設(shè)計存在缺陷，注入潤滑脂的量不足，儲油囊的壓力不夠，不能自動給軸承補充油脂。
　　6.2.改進的儲油杯，能達到抽真空的目的，使得牙輪鉆頭的儲油系統(tǒng)里有足夠的潤滑脂，并能自動給軸承補充潤滑脂，避免軸承早期失效，提高了鉆頭的平均使用壽命。