【摘要】：隨著我國(guó)油氣開(kāi)采技術(shù)的不斷進(jìn)步,對(duì)旋轉(zhuǎn)尾管懸掛器等固井設(shè)備的性能要求在不斷提升。我國(guó)自主研發(fā)的旋轉(zhuǎn)尾管懸掛器軸承多為推力圓錐滾子軸承,在實(shí)際工作過(guò)程中,該類型軸承的性能受到井下工作空間與自身元件結(jié)構(gòu)尺寸的制約。同時(shí),軸心上的安裝與制造誤差也會(huì)對(duì)該類型軸承的使用壽命造成影響。本文針對(duì)以上現(xiàn)象展開(kāi)了研究,以某自主研發(fā)尾管懸掛器軸承為對(duì)象,探討了結(jié)構(gòu)及軸心誤差對(duì)該類型軸承性能的影響。本文的主要研究?jī)?nèi)容如下:(1)對(duì)旋轉(zhuǎn)尾管懸掛器軸承結(jié)構(gòu)參數(shù)與性能間的關(guān)系進(jìn)行了研究。推導(dǎo)了該軸承滾子數(shù)量與元件結(jié)構(gòu)尺寸間的函數(shù)關(guān)系,得到了滾子數(shù)量對(duì)該軸承承載能力的影響規(guī)律;以該影響規(guī)律為依據(jù),結(jié)合承載能力與元件尺寸的約束條件,改進(jìn)了該軸承的結(jié)構(gòu)參數(shù)。(2)對(duì)軸心誤差下該軸承各滾子上的載荷分布與關(guān)鍵元件上的載荷序列變化情況進(jìn)行了研究。分析了該軸承軸心誤差的產(chǎn)生原因,基于載荷-形變關(guān)系,建立了該軸承在軸心徑向偏移及軸心角度偏斜誤差下各滾子載荷分布的分析模型,得到了軸心誤差對(duì)滾子載荷分布的影響規(guī)律;基于滾動(dòng)軸承的運(yùn)動(dòng)學(xué)原理,結(jié)合載荷分布情況,對(duì)該軸承關(guān)鍵元件上載荷序列的變化情況進(jìn)行了分析,得到了軸心誤差下該軸承軸圈、座圈及滾子上載荷序列的變化規(guī)律。(3)對(duì)軸心誤差下該軸承關(guān)鍵元件的應(yīng)力分布變化情況進(jìn)行了研究。推導(dǎo)了改進(jìn)對(duì)數(shù)修形滾子初始接觸間隙的計(jì)算方法,基于非赫茲型接觸理論建立了軸心誤差下該軸承的接觸應(yīng)力分析模型,并使用有限元法進(jìn)行了驗(yàn)證,得到了軸心誤差下該軸承滾子母線接觸應(yīng)力及滾子-滾道接觸對(duì)上等效應(yīng)力的變化情況。(4)對(duì)軸心誤差下該軸承疲勞壽命的變化情況進(jìn)行了研究。將滾子的疲勞及母線接觸應(yīng)力對(duì)該軸承壽命的影響進(jìn)行了考慮,改進(jìn)了L-P軸承壽命模型。通過(guò)上文得到的該軸承的載荷及應(yīng)力分析結(jié)果,對(duì)不同軸心誤差下該軸承的疲勞壽命進(jìn)行了計(jì)算與修正,得到了軸心誤差對(duì)該軸承疲勞壽命的影響情況。本文探討了結(jié)構(gòu)參數(shù)與軸心安裝制造誤差對(duì)旋轉(zhuǎn)尾管懸掛器性能的影響,研究結(jié)果可為該軸承的結(jié)構(gòu)優(yōu)化與安裝制造提供理論上的依據(jù)。
【學(xué)位授予單位】：中國(guó)地質(zhì)大學(xué)(北京)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2019
【分類號(hào)】：TE925.2
【圖文】：

2007）。 旋轉(zhuǎn)尾管懸掛器軸承介紹轉(zhuǎn)尾管懸掛器是旋轉(zhuǎn)尾管固井技術(shù)的核心部件之一，其性能制約了旋轉(zhuǎn)尾器的工作效率與使用壽命。尾管懸掛器整體結(jié)構(gòu)如圖 1-1 所示，其特殊之懸掛器上部接頭處與下部錐套間安裝了一套用于支承尾管串旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)的承，該非標(biāo)軸承被命名為旋轉(zhuǎn)尾管懸掛器軸承（劉相華，2013）。

2.1 旋轉(zhuǎn)尾管懸掛器軸承結(jié)構(gòu)介紹本文的研究對(duì)象為某型非標(biāo)旋轉(zhuǎn)尾管懸掛器軸承，如文獻(xiàn)（馬蘭榮，2011）所述，該軸承為推力軸承采用滿裝圓錐滾子結(jié)構(gòu)，軸承的整體結(jié)構(gòu)如圖2-1所示。圖 2-1 旋轉(zhuǎn)尾管懸掛器軸承結(jié)構(gòu)該軸承由上下調(diào)整圈、軸圈、座圈、擋圈、內(nèi)外密封圈及均勻分布在滾道上的圓錐滾子組成。由于采用滿裝滾子結(jié)構(gòu)，該軸承具有優(yōu)秀的軸向載荷承載能力。1-上外密封圈， 2-軸圈墊圈，3-上內(nèi)密封圈，4-滾子， 5-軸圈6-擋圈， 7-座圈墊圈， 8-下內(nèi)密封圈

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