牙輪鉆頭滑動軸承作為鉆頭破巖過程中傳遞載荷的關(guān)鍵部件,在低速重載的鉆井過程中易發(fā)生黏著磨損失效。為改善牙輪鉆頭滑動軸承的耐磨性能,利用納秒激光雕刻技術(shù),在牙輪鉆頭滑動軸承軸頸表面加工了面積比為10%、深度為20μm的圓形、矩形、三角形及復(fù)合織構(gòu);基于赫茲相似理論,設(shè)計近似模擬鉆頭軸承工況的環(huán)-塊配對副單元實驗方案,并在UMT摩擦試驗機(jī)上開展織構(gòu)形狀對鉆頭滑動軸承摩擦副摩擦因數(shù)、磨損量、溫升變化和微觀形貌影響規(guī)律的實驗研究。結(jié)果表明:仿生織構(gòu)的形狀及布置方式對減摩和耐磨效果影響極大,其中圓形、矩形織構(gòu)的減摩和耐磨性能最優(yōu),其次為三角形織構(gòu),而復(fù)合織構(gòu)反而增大了摩擦因數(shù)及磨損量;單一織構(gòu)對試件磨損量及溫升的影響不大,而復(fù)合織構(gòu)在增加摩擦的同時溫度有明顯升高,不利于井下高溫環(huán)境下延長牙輪鉆頭壽命。 

【文章來源】：潤滑與密封. 2020,45(03)北大核心CSCD

【文章頁數(shù)】：6 頁

【部分圖文】：

牙輪鉆頭結(jié)構(gòu)示意圖

圖1 牙輪鉆頭結(jié)構(gòu)示意圖表1 UMT試驗機(jī)試驗轉(zhuǎn)化參數(shù)Table 1 UMT tester test parameters 名稱 徑向載荷p/N 轉(zhuǎn)速范圍n/(r·min-1) 溫度t/℃ 軸頸直徑d1/mm 軸套直徑d2/mm 牙輪鉆頭 4 000～38 000 178～356 50～120 35 35.384 8 實驗試件 430 180 50～120 36 36.4

表2 表面織構(gòu)幾何參數(shù)Table 2 Geometric parameters of various surface textures 織構(gòu)類型 織構(gòu)尺寸 面積率A/% 深度h/μm 圓形 Φ=300 μm 10 20 三角形 L=300 μm 10 20 矩形 a=300 μm;b=250 μm 10 20 復(fù)合織構(gòu) Φ=300 μm;L=300 μm,a=300 μm;b=250 μm 10 20 無 0 0 0通過布魯克公司生產(chǎn)的UMT摩擦磨損試驗機(jī)的環(huán)塊模塊提供徑向載荷為430 N、轉(zhuǎn)速為180 r/min的模擬工況,對不同織構(gòu)類型的試樣進(jìn)行1h實驗。采集實驗過程中的摩擦因數(shù)、溫度等參數(shù),重復(fù)3次實驗取平均值。對比不同織構(gòu)試樣的磨損形貌、磨損量、磨損體積的變化,分析仿生表面織構(gòu)對鉆頭滑動軸承潤滑減摩性能的影響。

【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
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[7]牙輪鉆頭滑動軸承接觸參數(shù)的計算及力學(xué)分析[J]. 陳家慶,王鎮(zhèn)泉,蔡鏡侖,姚振漢.  石油大學(xué)學(xué)報(自然科學(xué)版). 1999(01)
[8]牙輪鉆頭滑動軸承磨損的計算機(jī)仿真[J]. 吳澤兵,馬德坤.  石油機(jī)械. 1996(05)

博士論文
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碩士論文
[1]基于微細(xì)加工表面織構(gòu)的滑動軸承潤滑特性研究[D]. 冀承成.哈爾濱工業(yè)大學(xué) 2015
[2]仿生表面織構(gòu)對高速列車空氣摩擦噪聲影響的研究[D]. 陳仕洪.浙江大學(xué) 2014
[3]仿生魚鱗形凹坑表面減阻性能的數(shù)值研究[D]. 錢風(fēng)超.大連理工大學(xué) 2013



本文編號：3288121