韩传军，张 杰，梁 政

(西南石油大学机电工程学院，四川成都 610500)

螺杆钻具，又称为定排量马达(positive displacement motor，PDM)，是目前应用最广泛的井下动力工具之一，其中传动轴总成是其最薄弱环节［1］，在恶劣的工作环境中及大幅度交变载荷作用下，经常发生主轴磨损、断裂，连接螺纹冲蚀、断裂，轴承部件损坏，壳体开裂、磨损等多种失效事故［2］。而在传动轴总成中，推力轴承组是其最薄弱环节之一，目前螺杆钻具中的常规推力轴承组为多级串联的四点接触球轴承。但是由于井底恶劣的工作环境，重载负荷，并伴随着强大的冲击载荷，经常发生过早的失效，如滚珠和滚道的磨损、破裂等，缩短了整个螺杆钻具的使用寿命，影响了钻进速度。如长庆油田勘探局钻井二处统计了失效螺杆钻具137套，其中报废58套，修复79套，由于推力轴承而损坏的有29套，占失效总数的21.2%［3］。谢竹庄、李增亮等［4-5］对推力轴承的受力计算进行了研究;韩传军等［2］建立了传动轴总成的故障树模型，并对四点接触推力球轴承进行了应力分析。然而，随着钻井技术的发展，对长寿命、大扭矩、高转速、多功能［6-7］螺杆钻具的需求逐渐增加，须对推力球轴承进行改进。笔者设计一种推力空心圆锥滚子轴承组，可以适用于重载、大冲击工况。

1 空心圆锥滚子轴承结构设计

1.1 推力轴承组结构

根据螺杆钻具的结构特点，设计的空心圆锥滚子推力轴承如图1所示。每列轴承中所有圆锥滚子的母线与轴承圈滚道母线均交汇于轴心线上某一点，从而保证了圆锥滚子的纯滚动。……