旋轉控制頭軸承總成的力學分析與可靠性設計.pdf

1、旋轉控制頭是實施欠平衡鉆井的關鍵設備，其核心部件是軸承總成，目前全部依賴進口。為填補我國在這方面的技術空白，本文從軸承總成的受力分析，滾動軸承的選擇和可靠性計算，軸承總成中內筒與外筒的可靠性設計，潤滑、密封和冷卻的設計等幾方面對軸承總成進行了研究，設計了一種具有自主知識產權的、安全可靠的欠平衡鉆井用高壓旋轉動密封軸承總成。 首先，根據(jù)軸承總成的使用工況，本文首次建立力學模型，對軸承總成的受力狀況進行分析。結合現(xiàn)場工況，分析了軸承

2、總成受到的軸向力以及在三種工況情況（方補芯與天車同軸度偏差、天車與防噴器中心線同軸度誤差、鉆具接頭與套管壁接觸等）下的側向力；用非線性接觸有限元法仿真計算了41/8"膠芯抵御橫向變形的剛度。 然后，根據(jù)可靠性設計理論，借助于有限單元法，設計了軸承總成的主要結構。經(jīng)過對不同旋轉機械的對比研究，確定了軸承的布置方案；計算了抗彎扶正軸承在各種工況的受力，利用可靠性設計法對滾動軸承進行選型、對軸承總成內外筒體進行了設計。分析了井口偏斜對