结构及轴心误差对旋转尾管悬挂器轴承性能的影响研究

发布时间：2020-07-04 05:42

【摘要】：随着我国油气开采技术的不断进步,对旋转尾管悬挂器等固井设备的性能要求在不断提升。我国自主研发的旋转尾管悬挂器轴承多为推力圆锥滚子轴承,在实际工作过程中,该类型轴承的性能受到井下工作空间与自身元件结构尺寸的制约。同时,轴心上的安装与制造误差也会对该类型轴承的使用寿命造成影响。本文针对以上现象展开了研究,以某自主研发尾管悬挂器轴承为对象,探讨了结构及轴心误差对该类型轴承性能的影响。本文的主要研究内容如下:(1)对旋转尾管悬挂器轴承结构参数与性能间的关系进行了研究。推导了该轴承滚子数量与元件结构尺寸间的函数关系,得到了滚子数量对该轴承承载能力的影响规律;以该影响规律为依据,结合承载能力与元件尺寸的约束条件,改进了该轴承的结构参数。(2)对轴心误差下该轴承各滚子上的载荷分布与关键元件上的载荷序列变化情况进行了研究。分析了该轴承轴心误差的产生原因,基于载荷-形变关系,建立了该轴承在轴心径向偏移及轴心角度偏斜误差下各滚子载荷分布的分析模型,得到了轴心误差对滚子载荷分布的影响规律;基于滚动轴承的运动学原理,结合载荷分布情况,对该轴承关键元件上载荷序列的变化情况进行了分析,得到了轴心误差下该轴承轴圈、座圈及滚子上载荷序列的变化规律。(3)对轴心误差下该轴承关键元件的应力分布变化情况进行了研究。推导了改进对数修形滚子初始接触间隙的计算方法,基于非赫兹型接触理论建立了轴心误差下该轴承的接触应力分析模型,并使用有限元法进行了验证,得到了轴心误差下该轴承滚子母线接触应力及滚子-滚道接触对上等效应力的变化情况。(4)对轴心误差下该轴承疲劳寿命的变化情况进行了研究。将滚子的疲劳及母线接触应力对该轴承寿命的影响进行了考虑,改进了L-P轴承寿命模型。通过上文得到的该轴承的载荷及应力分析结果,对不同轴心误差下该轴承的疲劳寿命进行了计算与修正,得到了轴心误差对该轴承疲劳寿命的影响情况。本文探讨了结构参数与轴心安装制造误差对旋转尾管悬挂器性能的影响,研究结果可为该轴承的结构优化与安装制造提供理论上的依据。
【学位授予单位】：中国地质大学(北京)
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2019
【分类号】：TE925.2
【图文】：

2007）。 旋转尾管悬挂器轴承介绍转尾管悬挂器是旋转尾管固井技术的核心部件之一，其性能制约了旋转尾器的工作效率与使用寿命。尾管悬挂器整体结构如图 1-1 所示，其特殊之悬挂器上部接头处与下部锥套间安装了一套用于支承尾管串旋转运动的承，该非标轴承被命名为旋转尾管悬挂器轴承（刘相华，2013）。

2.1 旋转尾管悬挂器轴承结构介绍本文的研究对象为某型非标旋转尾管悬挂器轴承，如文献（马兰荣，2011）所述，该轴承为推力轴承采用满装圆锥滚子结构，轴承的整体结构如图2-1所示。图 2-1 旋转尾管悬挂器轴承结构该轴承由上下调整圈、轴圈、座圈、挡圈、内外密封圈及均匀分布在滚道上的圆锥滚子组成。由于采用满装滚子结构，该轴承具有优秀的轴向载荷承载能力。1-上外密封圈， 2-轴圈垫圈，3-上内密封圈，4-滚子， 5-轴圈6-挡圈， 7-座圈垫圈， 8-下内密封圈

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本文编号：2740728