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题名牙轮钻头单金属密封结构优化研究
被引量：4
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作者
李斌
刘俊
卢大伟
吴明明
陈宏宇
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机构
西南石油大学机电工程学院
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出处
《润滑与密封》
CAS
CSCD
北大核心
2019年第2期98-102,共5页
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文摘
牙轮钻头单金属密封结构起到阻碍钻井液进入轴承腔、防止润滑脂泄漏的作用,但是单金属密封结构在高转速、高钻压情况下容易失效。为了提升单金属密封结构的密封性能,使用ABAQUS建立其有限元模型,分析静环斜面倾角、静环楔入角和动密封面长度变化对动密封面接触应力的影响规律。结果表明:静环斜面倾角从13°到21°的变化过程中,最大接触应力逐渐增加,且峰值都出现在动密封面的外侧0.5 mm处;动密封面接触长度从2.5 mm到4.5mm的变化过程中,接触应力逐渐增大,但变化不明显;静环楔入角从1°增至9°时,接触应力呈减小趋势,且变化也不明显,最大值分布在动密封面的外侧。因此,静环斜面倾角对接触应力影响较大,而静环楔入角和动密封面接触长度相对较小。利用正交优化实验进行密封结构的敏感性研究,得到密封结构最优结构参数。优化后最大接触应力增加62.72%,平均接触应力增加17.02%,提高了单金属密封结构的密封性能。
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关键词
牙轮钻头
单金属密封结构
接触应力
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Keywords
cone bit
single metal seal structure
contact stress
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分类号
TB42
[一般工业技术]
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题名高速钻头金属密封结构优化设计与试验研究
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作者
刘洋
黎文奇
佘扬周
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机构
长江大学机械工程学院
过程装备与控制工程四川省高校重点实验室
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出处
《石油机械》
北大核心
2025年第6期75-83,116,共10页
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基金
过程装备与控制工程四川省高校重点实验室开放基金项目“高压气井管汇及控制阀门流固耦合冲蚀机理及预防研究”(GK202310)。
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文摘
目前关于钻头密封保护垫对密封结构影响的研究较少,缺乏密封垫的结构优化和试验研究成果。为此,结合测试试验和有限元法,研究压装力、端面比压等参数对金属密封系统力学行为和密封性能的影响规律,分析现有密封垫结构密封性能的缺陷,并设计新型密封垫以及对原结构进行改进研究。研究结果表明:与原密封垫结构相比,新型密封垫与供能圈、金属密封环端面的有效接触面积增大,应力分布较均匀,应力集中较小,变形更平稳,在最大窜动量时接触压力满足密封功能要求,还能够有效减轻磨损;力学性能测试和单元密封试验结果表明,新型密封垫结构满足高速牙轮钻头密封要求。研究结果可为增强高速钻头的密封性能和延长使用寿命提供理论和试验依据。
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关键词
高速钻头
单金属密封结构
供能圈
密封保持垫
材料试验
有限元分析
性能测试
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Keywords
high⁃speed bit
single metallic seal structure
energy supply ring
sealing protection pad
material test
finite element analysis
performance test
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分类号
TE922
[石油与天然气工程—石油机械设备]
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