一、提高矿用牙轮钻头轴承寿命的稀土渗碳研究（论文文献综述）
张祥[1]（2019）在《基于磨损理论的牙轮钻头材料与结构优化研究》文中研究指明面对石油价格不断上涨,减少钻井成本成为了必然趋势。牙轮钻头是常用的钻井工具之一,其失效形式之一就是牙轮钻头的磨损,给牙轮钻头快速钻进带来了巨大的挑战。本文在现有牙轮钻头研究的基础上,结合有限元的数值模拟和磨损理论的方法研究了牙轮钻头的牙齿磨损机理,并针对牙轮磨损机理,从结构和材料两方面进行了优化。本文主要开展了以下工作:首先,建立了三牙轮钻头的几何模型,通过有限元的数值模拟的方法,模拟了岩屑产生的部位以及空间分布规律,研究了岩屑对牙轮钻头牙齿的磨损作用。建立了井底流场的数值模拟,模拟了岩屑在钻井液作用下的流动规律,探索了岩屑对牙轮钻头最内排牙齿形成第二次刮擦造成磨损的过程。其次,建立了复合运动下牙轮钻头的磨损数学模型,利用子程序接口,编制了磨损程序,然后在此基础上建立了单齿磨损的有限元模型,对磨损模型进行验证。最后,基于牙轮钻头磨损的磨损理论,通过数值模拟的方式,对比了新热加工工艺方案和目前热加工工艺方案,分析了两种热加工工艺的材料性能以及组织。在牙轮钻头工作的特点和牙轮钻头磨损的机理基础上,优化了牙型角和牙齿在牙轮上的安排。
熊尉伶[2]（2015）在《球面浮动套轴承在牙轮钻头中的应用研究》文中研究说明牙轮钻头是钻井领域中最重要的破岩工具之一,它的寿命直接影响着钻井的效率和成本。众所周知,牙轮钻头轴承失效是影响牙轮钻头寿命的最关键因素之一,其主要形式为粘着磨损,而浮动套轴承就能改善轴承粘着磨损现象。但是在实际的工作中,浮动套轴线会发生偏转,这样就造成了浮动套的边缘发生应力集中现象,降低了浮动套轴承的使用寿命。本文将浮动套的外表面设计成球面,这样使浮动套在实际工作中,接触的表面积增大,降低了接触应力,提高了浮动套轴承的寿命,进而提高牙轮钻头的寿命。论文开展的主要工作如下：1)设计了一种球面浮动套轴承结构,并通过理论分析和有限元模拟分析,发现相同条件下球面浮动套在应力上均小于普通浮动套,能够有效地改善普通浮动套的应力集中现象；2)本文选取18CrNiMo7-6钢作为球面浮动套的基体材料,制定了合适的热处理工艺并对其进行数值模拟。在经过数值模拟后,发现热处理后的球面浮动套提高了耐磨性能和抗冲击的能力,较好地满足牙轮钻头的实际工况；3)为了进一步提高球面浮动套的摩擦性能,本文将TiN涂层技术应用于牙轮钻头轴承系统中。测试TiN涂层一系列参数,发现TiN涂层能够有效地降低摩擦副间的摩擦系数,并且提高其表面硬度,增加了耐磨性能,说明TiN涂层技术能够有效地提高牙轮钻头的寿命。
李英[3]（2015）在《牙轮钻头空心圆柱滚子轴承力学行为研究》文中进行了进一步梳理牙轮钻头是石油钻探工程中主要的破岩工具,其寿命和工作性能对钻井质量、钻井效率及钻井成本有重要影响。轴承系统作为牙轮钻头的关键部分,其快速失效是导致钻头寿命低的主要原因。本文综合考虑结构载荷和热载荷的影响,利用有限元、接触力学、摩擦磨损和热力学等基础理论知识,结合试验研究,从分析整个牙轮钻头滚动轴承系统的工作特性入手,运用仿真软件ANSYS完成了牙轮钻头空心圆柱滚子轴承的力学行为研究工作,并进一步探讨了各关键工程参数对轴承接触力学特性及热力耦合场的影响规律。本文主要完成了以下几个方面的工作：（1）研究了牙轮钻头滚动轴承的工作特性、结构特点、材料及工艺；分析了牙轮钻头滚动轴承的主要失效形式,分别为断裂失效、塑性变形、磨损、烧蚀以及密封失效；对牙轮钻头滚动轴承的受力情况进行了研究,推导和计算了轴承系统在钻进过程中的轴向载荷、径向载荷及周向摩擦力矩。（2）以流体动压润滑和Hertz接触理论为基础,设计了测试牙轮钻头滚动轴承摩擦磨损性能的销-盘单元试验方案,研究了不同工况条件下单元试件的摩擦因数、温度及磨损量的变化规律,为轴承的力学特性分析提供了必要的材料性能参数。（3）建立了牙轮钻头滚动轴承有限元计算模型,并对其在不同工况下的力学性能进行了数值模拟,结果显示,钻压和配合间隙对轴承性能的影响较为显着,摩擦因数对轴承静力学性能的影响较小,滚子个数和外径对轴承性能的影响不具有明显的规律性。（4）为了改善牙轮钻头滚动轴承中大圆柱滚子的受力状态,将实心滚子改成空心结构,并对不同工况下牙轮钻头空心圆柱滚子轴承的力学性能进行了有限元分析。结果发现,随着空心度的增大,轴承各部件的等效应力峰值、止推面和小轴颈面的接触应力峰值均呈现出先减小后增大的趋势,当空心度为55%时达到最小值,而空心滚子的接触应力峰值逐渐减小；钻压、摩擦因数、滚子个数和外径、配合间隙等工程参数对空心结构轴承性能的影响规律与实心结构轴承较为相似；相比于常规型空心滚子,合理结构参数的圆锥型凹端空心滚子的应力峰值减小,且端部应力集中现象有所改善。（5）研究了轴承的发热量及对流换热计算模型,采用有限元法对实心和空心结构牙轮钻头滚动轴承进行了温度场分析和热力耦合场分析,同时探讨了空心度、钻压、摩擦因数、转速和井温等工程参数对空心结构轴承热力耦合场的影响规律。结果表明,温升是影响轴承力学性能的一个重要因素；与实心结构轴承相比,合理空心度的空心结构轴承各部件的温度、应力及位移峰值均明显减小。文中的研究成果为牙轮钻头滚动轴承的结构设计与改进提供了一定的理论依据,对提高牙轮钻头滚动轴承的使用寿命和可靠性有一定的参考价值。
夏兆辉[4]（2015）在《矿用钻头牙轮牙掌渗碳及热处理工艺研究》文中研究说明牙掌和牙轮是三牙轮钻头的主要结构部件。根据使用工况,其用钢需经渗碳处理,使之表面获得较高的硬度、接触疲劳强度而心部仍保持良好的冲击韧性。合理的渗碳层碳含量和渗碳后热处理工艺是渗碳钢获得良好性能的必要条件。本文分别以渗碳钢15CrNiMo、15MnNi4Mo作为牙掌和牙轮试验用钢,通过金相组织分析、扫描电子显微镜分析、电子探针分析、X射线衍射分析、洛氏硬度分析等手段,研究了渗碳层最高碳含量、渗碳后淬火温度及方式对渗碳层、心部显微组织和力学性能的影响,确定了渗碳层最高碳含量的最佳范围和渗碳后的热处理工艺。结果表明:牙掌用15CrNiMo钢渗碳层最高碳含量应控制在1.001.05%为宜,此范围内热处理后渗层由针状马氏体、细小颗粒碳化物和残余奥氏体组成,其硬度和耐磨性明显较好。渗层最高碳含量低于1.00%时,渗层无明显碳化物,耐磨性大大下降;渗层最高碳含量高于1.05%时,渗层碳化物为块状或半网状,硬度和耐磨性下降。15CrNiMo钢渗碳后淬火温度应控制在810℃为宜,在180℃回火后,渗层和心部组织配合良好,渗碳层最高碳含量为1.05%试样的表层、心部硬度和心部冲击韧性分别为61.0HRC、21.5HRC和97J。淬火温度为800℃时,心部大块状铁素体较多,不利于心部强度;淬火温度为820℃时,渗层组织相对粗大,硬度和耐磨性较差。二次淬火工艺能细化晶粒,使渗碳层和心部组织配合良好,但存在工艺复杂,成本较高的问题。牙轮用15MnNi4Mo钢渗碳层最高碳含量应控制在0.850.90%为宜,此范围内热处理后渗层由针状马氏体和残余奥氏体组成,硬度和耐磨性较好。渗层最高碳含量低于0.85%时,渗层硬度较低,耐磨性不足;渗层最高碳含量高于0.90%时,渗层残余奥氏体量增多,渗层硬度降低。15MnNi4Mo钢渗碳后淬火温度应控制在805℃为宜,在170℃回火后,渗层和心部组织配合良好,渗碳层最高碳含量为0.85%试样的表层、心部硬度和心部冲击韧性分别为59.4HRC、37.5HRC和86J。淬火温度为800℃时,心部铁素体相对较多,不利于心部强度;淬火温度为810℃时,渗层组织相对粗大,硬度和耐磨性较差。二次淬火工艺同样能在一定程度上优化15MnNi4Mo钢渗层和心部性能。
李波[5]（2014）在《牙轮钻头轴承套热处理技术研究与应用》文中提出在钻井过程中,牙轮钻头是最主要的破岩工具之一,其工作性能的好坏直接影响钻井效率、钻井成本和钻井质量。随着人类对油气资源需求量越来越大,人们不得不向沙漠、海洋、高原等更恶劣的自然环境进军。钻井难度不断加大,对牙轮钻头工作性能提出了更高的要求。因此,提高牙轮钻头的使用寿命,成为国内外破岩工具领域急需解决难题之-为提高牙轮钻头轴承耐磨性,普通牙轮钻头在牙爪轴颈表面堆焊耐磨合金。但高转速条件下,由于轴承发热量大和轴承表面的堆焊缺陷,容易造成轴承粘着磨损失效。为解决此难题,本文设计一种轴承套式滑动轴承,并利用机械设计、材料学、摩檫学及计算机仿真技术,采用理论和实验相结合的方法开展轴承套渗碳过程、淬火过程研究及镀膜技术的研究,为牙轮钻头轴承的设计提供一种新思路、新方法及新工艺,进一步推动我国牙轮钻头技术的发展。论文开展的主要工作如下：1)牙轮钻头失效分析。通过收集国内外有关牙轮钻头方面的文献和解剖现场失效钻头,可知绝大多数牙轮钻头因轴承粘着磨损失效。为解决此难题,本文设计一种轴承套式滑动轴承；2)轴承套渗碳过程、淬火过程数值模拟。本文以菲克定律和传热学为理论基础,利用SYSWELD软件对轴承套渗碳过程、淬火过程进行数值模拟。通过仿真分析可知：外表面（D5）为渗碳面,扩散系数为1.5e-6m2/s,940℃强渗（碳势1.2%）29700s,840℃扩散（碳势0.8%）6300s条件下,轴承套渗碳效果最优。淬火后轴承套硬度模拟值由外表面向内表面逐渐递减,同时轴承套硬度模拟值和实验测量值十分吻合；3) TiN/TiAlN涂层性能研究。本文主要对TiN/TiAlN涂层的硬度、磨损量、摩擦系数及与基体结合力进行测试,试验结果发现TiN/TiAlN涂层这些性能参数都能达到商用标准,尤其TiN/TiAlN涂层与银配对时,其摩擦系数约为0.06,相当于其与钢铁之问摩擦系数（0.6）的1／10；4)牙轮钻头综合台架试验和现场试验。试制镀TiN/TiAlN涂层轴承套式滑动轴承牙轮钻头进行综合台架试验,纯钻井时间达到95h,明显高于普通钻头钻井时间的平均值（80h）。为近一步验证其钻井效果,在相同试验条件下,用其和某钻头厂牙轮钻头进行现场钻井对比,结果证明它的整体质量要优于某钻头厂试验牙轮钻头。
从善海,杨洪林[6]（2010）在《矿钻轴承摩擦副EX30钢与55SiMoV钢渗碳淬火后的耐磨性能》文中指出矿用牙轮钻头牙爪和轴承滚柱组成的滚动摩擦副的低耐磨性是轴承系统早期失效的主要原因。分别对牙爪大滚道用钢EX30和滚柱用钢55SiMoV设计不同的渗碳表面碳含量及淬火表面硬度,通过摩擦副的正交磨损试验和显微组织观察分析剥落磨屑的形貌,确定影响摩擦副耐磨性的主次因素和最佳耐磨性的渗碳淬火质量指标匹配。结果表明,影响摩擦副耐磨性的主次因素依次为EX30钢表面碳含量,55SiMoV钢淬火硬度,EX30钢淬火硬度;最佳耐磨性的匹配为EX30钢表面碳含量为1.0%1.1%且表面硬度为5859 HRC,55SiMoV钢表面碳含量为0.80%0.90%且表面硬度为5960 HRC;磨损形式为表面接触疲劳浅层剥落。
从善海[7]（2009）在《碳-铌复合渗20CrNiMo钢的耐磨性能研究》文中提出采用显微镜、电子探针和XRD分析铌铁含量、稀土含量和温度对碳-铌复合渗的20CrN iMo钢组织、成分和相结构的影响,并与碳-硼复合渗的20CrN iMo钢耐磨性进行对比试验。XRD结果表明,碳-铌复合渗的20CrN iMo钢渗铌层中除铌碳化物相,还有Ce、Y及YC2等相;电子探针表明在渗铌层中含有7.35wt%7.61wt%的Fe。耐磨性能测试表明,碳-铌复合渗的20CrN iMo钢的耐磨性是碳-硼复合渗钢的1.62倍。
从善海[8]（2009）在《矿用牙轮钻头碳-铌复合渗及耐磨性能研究》文中认为研究了铌铁含量、稀土含量和温度对矿用牙轮钻头用钢20CrNiMoH碳-铌复合渗的影响。采用金相、电子探针和XRD,分析了渗铌层的组织、成分和相结构。与20CrNiMoH碳-硼复合渗的耐磨性对比试验结果表明,渗铌层中除铌碳化物相,还有7.35mass%～7.61mass%的Fe和单质Ce、Y、稀土元素及YC2碳化物,并且其耐磨性是后者的1.6倍。
黄拿灿[9]（2008）在《高效、节能、环保——发展稀土表面改性技术大有前途》文中指出1稀土表面改性技术符合高效、节能、环保和绿色制造的理念材料表面改性技术近几年发展迅速,但如何进一步提高效能,降低处理温度,缩短工艺时间,节约能
陈玉成,从善海[10]（2003）在《提高矿用牙轮钻头轴承寿命的稀土渗碳研究》文中提出研究了稀土元素对牙轮钻头渗碳过程的影响。试验结果表明,加入稀土元素,使渗碳速度提高20%～30%,经渗碳 渗硼复合强化后,钻头轴承的寿命提高24.8%～27.8%,其穿孔米道提高率达25%～28%。
二、提高矿用牙轮钻头轴承寿命的稀土渗碳研究（论文开题报告）
（1）论文研究背景及目的
此处内容要求：
首先简单简介论文所研究问题的基本概念和背景，再而简单明了地指出论文所要研究解决的具体问题，并提出你的论文准备的观点或解决方法。
写法范例：
本文主要提出一款精简64位RISC处理器存储管理单元结构并详细分析其设计过程。在该MMU结构中,TLB采用叁个分离的TLB,TLB采用基于内容查找的相联存储器并行查找,支持粗粒度为64KB和细粒度为4KB两种页面大小,采用多级分层页表结构映射地址空间,并详细论述了四级页表转换过程,TLB结构组织等。该MMU结构将作为该处理器存储系统实现的一个重要组成部分。
（2）本文研究方法
调查法：该方法是有目的、有系统的搜集有关研究对象的具体信息。
观察法：用自己的感官和辅助工具直接观察研究对象从而得到有关信息。
实验法：通过主支变革、控制研究对象来发现与确认事物间的因果关系。
文献研究法：通过调查文献来获得资料，从而全面的、正确的了解掌握研究方法。
实证研究法：依据现有的科学理论和实践的需要提出设计。
定性分析法：对研究对象进行“质”的方面的研究，这个方法需要计算的数据较少。
定量分析法：通过具体的数字，使人们对研究对象的认识进一步精确化。
跨学科研究法：运用多学科的理论、方法和成果从整体上对某一课题进行研究。
功能分析法：这是社会科学用来分析社会现象的一种方法，从某一功能出发研究多个方面的影响。
模拟法：通过创设一个与原型相似的模型来间接研究原型某种特性的一种形容方法。
三、提高矿用牙轮钻头轴承寿命的稀土渗碳研究（论文提纲范文）
（1）基于磨损理论的牙轮钻头材料与结构优化研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| Abstract |
| 第1章 绪论 |
| 1.1 课题研究背景意义 |
| 1.2 国内外研究现状 |
| 1.2.1 牙轮钻头运动学国内外研究现状 |
| 1.2.2 牙轮钻头受力分析国内外研究现状 |
| 1.2.3 牙轮钻头流场国内外研究现状 |
| 1.2.4 牙轮钻头磨损国内外研究现状 |
| 1.2.5 牙轮钻头材料国内外研究现状 |
| 1.3 本文研究内容 |
| 第2章 牙轮钻头运动学和井底流场研究 |
| 2.1 三牙轮几何建模 |
| 2.2 Abaqus软件介绍 |
| 2.2.1 ABAQUS在三牙轮钻头破岩过程中的应用 |
| 2.2.2 COHESIVE单元介绍和应用 |
| 2.3 三牙轮钻头运动学研究 |
| 2.3.1 基本假设 |
| 2.3.2 岩石材料本构模型及参数设置 |
| 2.3.3 几何模型的网格划分 |
| 2.3.4 约束和边界条件的施加 |
| 2.3.5 数值模拟结果分析 |
| 2.4 岩屑在钻井液作用下的运行规律 |
| 2.4.1 模型简化 |
| 2.4.2 流动模型 |
| 2.4.3 钻头以及流体参数设置 |
| 2.4.4 数值模拟结果 |
| 2.4.5 数值模拟结果分析 |
| 2.5 本章小结 |
| 第3章 牙轮钻头的磨损机理 |
| 3.1 牙轮钻头结构及性能特点 |
| 3.2 牙轮钻头运动学和力学分析 |
| 3.2.1 牙轮钻头的空间坐标系 |
| 3.2.2 牙轮钻头运动学分析 |
| 3.2.3 牙轮钻头力学分析 |
| 3.3 牙齿磨损模型 |
| 3.3.1 ARCHARD经典磨损公式 |
| 3.3.2 牙轮钻头牙齿磨损公式 |
| 3.4 牙齿磨损数值模拟验证 |
| 3.4.1 磨损有限元数值模拟的介绍 |
| 3.4.2 有限元模型 |
| 3.4.3 相关参数设定 |
| 3.4.4 仿真结果分析 |
| 3.5 本章小结 |
| 第4章 牙轮钻头材料及结构优化 |
| 4.1 材料热加工工艺相关理论 |
| 4.1.1 淬火过程温度场计算基本原理 |
| 4.1.2 淬火过程的相变理论 |
| 4.2 牙轮热处理工艺 |
| 4.2.1 SN2025 材料性能分析 |
| 4.2.2 牙轮热处理工艺介绍 |
| 4.2.3 牙轮有限元模型 |
| 4.2.4 现有的热加工工艺 |
| 4.2.5 改进的热处理工艺 |
| 4.3 牙轮钻头结构优化设计 |
| 4.3.1 齿形的选择 |
| 4.3.2 牙齿在牙轮上的布局安排 |
| 4.4 本章小结 |
| 结论 |
| 参考文献 |
| 攻读硕士学位期间承担的科研任务与主要成果 |
| 致谢 |
（2）球面浮动套轴承在牙轮钻头中的应用研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| Abstract |
| 第1章 绪论 |
| 1.1 问题提出 |
| 1.2 研究现状 |
| 1.2.1 牙轮钻头轴承系统材料及表面工程 |
| 1.2.2 牙轮钻头轴承系统的结构优化设计 |
| 1.3 本课题来源及研究方案 |
| 1.3.1 研究目的 |
| 1.3.2 研究内容 |
| 1.3.3 本文的创新点 |
| 第2章 球面浮动套轴承单元件的结构设计 |
| 2.1 球面浮动套的装配 |
| 2.2 球面浮动套轴承的参数设计 |
| 2.2.1 球面浮动套的参数设计 |
| 2.2.2 固定套的参数设计 |
| 2.2.3 牙爪的参数设计 |
| 2.2.4 牙轮的参数设计 |
| 2.2.5 球面浮动套轴承的装配示意图 |
| 2.3 本章小结 |
| 第3章 球面浮动套轴承球形接触分析 |
| 3.1 球面浮动套轴承的受力分析 |
| 3.2 球面浮动套轴承的接触应力分析计算 |
| 3.3 普通柱面浮动套接触分析 |
| 3.4 两种浮动套接触分析对比 |
| 3.5 本章小结 |
| 第4章 球面浮动套轴承接触有限元分析 |
| 4.1 球面浮动套轴承牙轮钻头计算载荷的确定 |
| 4.1.1 牙轮钻头牙齿接触的确定 |
| 4.1.2 第二、三排单齿受力分析 |
| 4.2 不同内外间隙比的球面浮动套轴承有限元接触分析 |
| 4.2.1 ABAQUS软件介绍 |
| 4.2.2 ABAQUS浮动套轴承有限元分析 |
| 4.2.3 有限元计算结果分析 |
| 4.3 本章小结 |
| 第5章 球面浮动套热处理过程数值模拟 |
| 5.1 SYSYWELD软件介绍 |
| 5.2 球面浮动套材料的选取 |
| 5.3 有限元模型的建立 |
| 5.4 球面浮动套渗碳过程数值模拟 |
| 5.4.1 气体渗碳的渗碳场的计算原理 |
| 5.4.2 渗碳面的选取 |
| 5.4.3 扩散系数选取 |
| 5.4.4 模拟渗碳场结果与分析 |
| 5.5 球面浮动套温度场数值模拟 |
| 5.5.1 温度场计算原理 |
| 5.5.2 组织相变原理 |
| 5.5.3 模拟温度场结果与分析 |
| 5.6 模拟硬度场结果与分析 |
| 5.7 后续热处理工艺 |
| 5.8 本章小结 |
| 第6章 TiN涂层技术在牙轮钻头轴承中的应用研究 |
| 6.1 气相沉积技术介绍 |
| 6.2 磁控溅射镀膜原理 |
| 6.3 TiN涂层简介 |
| 6.4 TiN涂层性能测试分析 |
| 6.5 TiN涂层表面测量分析 |
| 6.6 本章小结 |
| 第7章 结论及展望 |
| 7.1 结论 |
| 7.2 下一步研究工作 |
| 致谢 |
| 参考文献 |
| 攻读硕士期间发表论文、专利及参与的科研项目 |
（3）牙轮钻头空心圆柱滚子轴承力学行为研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| Abstract |
| 第1章 绪论 |
| 1.1 引言 |
| 1.2 论文的研究背景和意义 |
| 1.3 国内外研究现状 |
| 1.3.1 牙轮钻头轴承研究现状 |
| 1.3.2 轴承热力耦合研究现状 |
| 1.4 牙轮钻头滚动轴承的分析方法 |
| 1.5 本文的主要内容及技术路线 |
| 1.5.1 主要研究内容 |
| 1.5.2 本文创新点 |
| 1.5.3 本文研究思路 |
| 第2章 牙轮钻头滚动轴承的特点及相关理论 |
| 2.1 引言 |
| 2.2 牙轮钻头滚动轴承的特点 |
| 2.2.1 轴承的工作特性 |
| 2.2.2 轴承的结构形式 |
| 2.2.3 轴承的材料及工艺 |
| 2.3 牙轮钻头滚动轴承的失效分析 |
| 2.3.1 轴承断裂失效 |
| 2.3.2 轴承表面塑性变形 |
| 2.3.3 轴承磨损失效 |
| 2.3.4 烧蚀 |
| 2.3.5 密封失效 |
| 2.4 牙轮钻头滚动轴承受力分析 |
| 2.4.1 滚动轴承接触理论 |
| 2.4.2 轴承受载分析 |
| 2.5 本章小结 |
| 第3章 牙轮钻头滚动轴承材料的摩擦磨损性能测试 |
| 3.1 引言 |
| 3.2 牙轮钻头滚动轴承的磨损过程 |
| 3.3 牙轮钻头滚动轴承销-盘单元试验研究的理论基础 |
| 3.4 牙轮钻头滚动轴承销-盘单元试验方案设计 |
| 3.4.1 试验目的 |
| 3.4.2 试验设备 |
| 3.4.3 试验条件 |
| 3.4.4 试验方案 |
| 3.4.5 试验方法与步骤 |
| 3.5 牙轮钻头滚动轴承销-盘单元试验结果分析 |
| 3.5.1 摩擦因数分析 |
| 3.5.2 温度分析 |
| 3.5.3 磨损量分析 |
| 3.5.4 表面磨损形貌分析 |
| 3.6 本章小结 |
| 第4章 牙轮钻头实心圆柱滚子轴承接触力学行为 |
| 4.1 引言 |
| 4.2 有限元方法与有限元软件 |
| 4.2.1 有限元方法 |
| 4.2.2 有限元软件 |
| 4.3 牙轮钻头滚动轴承有限元模型 |
| 4.3.1 几何模型及材料参数 |
| 4.3.2 模型的网格划分 |
| 4.3.3 创建模型接触对 |
| 4.3.4 载荷及边界条件 |
| 4.4 计算结果分析 |
| 4.5 工程参数对轴承力学性能的影响 |
| 4.5.1 钻压的影响 |
| 4.5.2 摩擦因数的影响 |
| 4.5.3 滚子个数和外径的影响 |
| 4.5.4 配合间隙的影响 |
| 4.6 本章小结 |
| 第5章 牙轮钻头空心圆柱滚子轴承接触力学行为 |
| 5.1 引言 |
| 5.2 牙轮钻头空心圆柱滚子轴承理论分析 |
| 5.2.1 空心圆柱滚子接触理论分析 |
| 5.2.2 空心圆柱滚子轴承载荷分布 |
| 5.3 牙轮钻头空心圆柱滚子轴承有限元分析 |
| 5.3.1 有限元模型 |
| 5.3.2 计算结果分析 |
| 5.4 不同空心度下轴承力学性能分析 |
| 5.4.1 等效应力 |
| 5.4.2 接触应力 |
| 5.4.3 空心圆柱滚子内壁应力分析 |
| 5.5 不同钻压作用下轴承力学性能分析 |
| 5.5.1 等效应力 |
| 5.5.2 接触应力 |
| 5.6 不同摩擦因数下轴承力学性能分析 |
| 5.6.1 等效应力 |
| 5.6.2 接触应力 |
| 5.7 不同滚子数量和外径下轴承力学性能分析 |
| 5.7.1 等效应力 |
| 5.7.2 接触应力 |
| 5.8 不同配合间隙工况下轴承的力学性能分析 |
| 5.8.1 等效应力 |
| 5.8.2 接触应力 |
| 5.9 不同类型空心结构下轴承的力学性能分析 |
| 5.9.1 不同类型空心结构的有限元模型 |
| 5.9.2 不同结构的计算结果 |
| 5.9.3 结构参数对轴承力学性能的影响 |
| 5.10 本章小结 |
| 第6章 牙轮钻头空心圆柱滚子轴承热力耦合分析 |
| 6.1 引言 |
| 6.2 牙轮钻头滚动轴承热分析理论 |
| 6.2.1 轴承发热量计算方法 |
| 6.2.2 轴承热量的传递计算模型 |
| 6.2.3 接触热阻的计算 |
| 6.3 ANSYS热力耦合理论 |
| 6.3.1 ANSYS热分析方法 |
| 6.3.2 ANSYS耦合场分析 |
| 6.4 牙轮钻头滚动轴承温度场分析 |
| 6.4.1 有限元热分析模型的建立 |
| 6.4.2 温度场结果分析 |
| 6.5 牙轮滚动轴承热力耦合分析 |
| 6.6 工程参数对轴承热力耦合场的影响 |
| 6.6.1 空心度的影响 |
| 6.6.2 钻压的影响 |
| 6.6.3 摩擦因数的影响 |
| 6.6.4 转速的影响 |
| 6.6.5 井温的影响 |
| 6.7 本章小结 |
| 第7章 结论与展望 |
| 7.1 结论 |
| 7.2 展望 |
| 致谢 |
| 参考文献 |
| 攻读硕士期间发表的论文及科研成果 |
（4）矿用钻头牙轮牙掌渗碳及热处理工艺研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| Abstract |
| 第1章 绪论 |
| 1.1 前言 |
| 1.2 牙轮钻头国内外发展概况 |
| 1.3 牙轮牙掌用钢的选取原则 |
| 1.3.1 牙轮牙掌用钢的机械性能 |
| 1.3.2 牙轮牙掌用钢的淬透性 |
| 1.3.3 牙轮牙掌用钢中的合金元素 |
| 1.4 牙轮牙掌用钢的发展概况 |
| 1.5 渗碳及热处理工艺发展 |
| 1.5.1 渗碳工艺 |
| 1.5.2 渗碳后的热处理工艺 |
| 1.6 课题研究意义和内容 |
| 第2章 试验材料及方法 |
| 2.1 试验材料 |
| 2.2 渗碳热处理 |
| 2.3 洛氏硬度测试 |
| 2.4 维氏硬度测试 |
| 2.5 冲击韧性 |
| 2.6 磨损实验 |
| 2.7 金相组织观察 |
| 2.8 扫描电子显微镜和能谱分析 |
| 2.9 X射线衍射物相定性分析 |
| 第3章 渗碳工艺对 15CrNiMo钢组织和性能的影响 |
| 3.1 引言 |
| 3.2 实验方法 |
| 3.3 实验结果及分析 |
| 3.3.1 渗碳层碳含量分析 |
| 3.3.2 渗碳层显微组织 |
| 3.3.3 渗碳层硬度及分布 |
| 3.3.4 渗碳层耐磨性 |
| 3.4 讨论 |
| 3.4.1 渗碳层马氏体的亚结构 |
| 3.4.2 渗碳层碳含量对 15CrNiMo钢硬度的影响 |
| 3.4.3 渗碳层碳含量对 15CrNiMo钢耐磨性的影响 |
| 3.5 本章小结 |
| 第4章 热处理工艺对 15CrNiMo钢显微组织和力学性能的影响 |
| 4.1 引言 |
| 4.2 实验方法 |
| 4.3 实验结果及分析 |
| 4.3.1 渗碳层和心部显微组织 |
| 4.3.2 渗碳层和心部硬度 |
| 4.3.3 心部冲击韧性 |
| 4.3.4 渗碳层耐磨性 |
| 4.4 讨论 |
| 4.4.1 心部马氏体组织形态及亚结构 |
| 4.4.2 热处理工艺对 15CrNiMo渗碳层和心部硬度的影响 |
| 4.4.3 热处理工艺对 15CrNiMo心部韧性的影响 |
| 4.4.4 热处理工艺对 15CrNiMo渗碳层耐磨性的影响 |
| 4.5 本章小结 |
| 第5章 渗碳工艺对 15MnNi4Mo钢组织和性能的影响 |
| 5.1 引言 |
| 5.2 实验方法 |
| 5.3 实验结果及分析 |
| 5.3.1 渗碳层碳含量分析 |
| 5.3.2 渗碳层显微组织 |
| 5.3.3 渗碳层硬度及分布 |
| 5.3.4 渗碳层耐磨性 |
| 5.4 讨论 |
| 5.5 本章小结 |
| 第6章 热处理工艺对 15MnNi4Mo钢显微组织和力学性能的影响 |
| 6.1 引言 |
| 6.2 实验方法 |
| 6.3 实验结果及分析 |
| 6.3.1 渗碳层和心部显微组织 |
| 6.3.2 渗碳层和心部硬度 |
| 6.3.3 心部冲击韧性 |
| 6.3.4 渗碳层耐磨性 |
| 6.4 讨论 |
| 6.5 本章小结 |
| 第7章 结论 |
| 参考文献 |
| 致谢 |
| 附录 |
（5）牙轮钻头轴承套热处理技术研究与应用（论文提纲范文）
| 摘要 |
| Abstract |
| 第1章 绪论 |
| 1.1 课题来源、背景及研究意义 |
| 1.2 国内外牙轮钻头轴承研究现状 |
| 1.2.1 国外牙轮钻头轴承研究现状 |
| 1.2.2 国内牙轮钻头轴承研究现状 |
| 1.3 本课题研究方案 |
| 1.3.1 研究目的 |
| 1.3.2 研究内容 |
| 1.3.3 技术路线 |
| 1.3.4 创新点 |
| 第2章 数值模拟基本理论 |
| 2.1 SYSWELD软件的介绍 |
| 2.2 渗碳场计算基本原理 |
| 2.2.1 扩散方程 |
| 2.2.2 初始条件 |
| 2.2.3 边界条件 |
| 2.3 温度场计算基本原理 |
| 2.3.1 热传导方程 |
| 2.3.2 初始条件 |
| 2.3.3 边界条件 |
| 2.3.4 热物理性能参数的选取 |
| 2.3.5 组织转变量计算 |
| 2.3.6 相变潜热处理 |
| 2.4 硬度场计算基本原理 |
| 2.5 本章小结 |
| 第3章 轴承套渗碳过程数值模拟 |
| 3.1 轴承套材料 |
| 3.2 轴承套机加工工艺 |
| 3.3 渗碳面的选取 |
| 3.3.1 有限元模型的建立 |
| 3.3.2 初始条件 |
| 3.3.3 边界条件 |
| 3.3.4 不同渗碳面模拟结果分析 |
| 3.4 扩散系数选取 |
| 3.5 模拟渗碳场结果与分析 |
| 3.6 本章小结 |
| 第4章 轴承套淬火过程数值模拟 |
| 4.1 轴承套温度场数值模拟 |
| 4.1.1 有限元模型建立 |
| 4.1.2 初始条件和边界条件 |
| 4.1.3 热物理参数选取和处理 |
| 4.1.4 模拟温度场结果与分析 |
| 4.2 轴承套硬度场数值模拟 |
| 4.2.1 模拟硬度场结果与分析 |
| 4.2.2 模拟硬度值与试验值对比 |
| 4.3 本章小结 |
| 第5章 TiN/TiAlN涂层性能研究 |
| 5.1 TiN/TiAlN涂层简介 |
| 5.2 TiN/TiAlN涂层制备 |
| 5.3 TiN/TiAlN涂层性能参数测试 |
| 5.3.1 TiN/TiAlN涂层硬度测试 |
| 5.3.2 TiN/TiAlN涂层磨损量测试 |
| 5.3.3 TiN/TiAlN涂层摩擦系数测试 |
| 5.3.4 TiN/TiAlN涂层与基体材料结合力测试 |
| 5.4 本章小结 |
| 第6章 钻头综合台架试验和现场试验 |
| 6.1 钻头综合台架试验 |
| 6.1.1 钻头综合实验架简介 |
| 6.1.2 试制牙轮钻头 |
| 6.1.3 试验过程 |
| 6.1.4 试验结果 |
| 6.1.5 试验结论 |
| 6.2 现场试验 |
| 6.3 本章小节 |
| 第7章 结论及展望 |
| 7.1 结论 |
| 7.2 下一步研究工作 |
| 致谢 |
| 参考文献 |
| 攻读硕士期间发表论文、专利及参与的科研项目 |
（7）碳-铌复合渗20CrNiMo钢的耐磨性能研究（论文提纲范文）
| 1 试验材料及方法 |
| 2 试验结果与分析 |
| 2.1 铌-铁含量对渗铌层深度的影响 |
| 2.2 稀土含量对渗铌层深度和硬度的影响 |
| 2.3 温度对渗铌层深度和硬度的影响 |
| 2.4 渗层的显微组织及微观分析 |
| 2.5 耐磨性 |
| 3 结论 |
（9）高效、节能、环保——发展稀土表面改性技术大有前途（论文提纲范文）
| 1 稀土表面改性技术符合高效、节能、环保和绿色制造的理念 |
| 2 稀土能提高材料表面技术的改性效能 |
| 3 稀土对表面技术节能降耗有积极的意义 |
| 4 推广稀土表面改性技术有利于环保 |
（10）提高矿用牙轮钻头轴承寿命的稀土渗碳研究（论文提纲范文）
| 1 试验材料和试验方法 |
| 1.1 试验材料 |
| 1.2 稀土渗碳剂制备 |
| 1.3 试验设备 |
| 2 试验结果与分析 |
| 2.1 稀土的催渗效果 |
| 2.2 稀土渗碳件耐磨性 |
| 2.3 电子探针波谱和能谱微区分析 |
| 2.4 生产试验和效果 |
| 3 稀土渗碳提高轴承寿命的分析 |
| 3.1 稀土元素对渗碳基体的净化作用 |
| 3.2 稀土对渗层组织的细化作用 |
| 3.3 稀土对后序渗硼的作用 |
| 4 结论 |
四、提高矿用牙轮钻头轴承寿命的稀土渗碳研究（论文参考文献）
- [1]基于磨损理论的牙轮钻头材料与结构优化研究[D]. 张祥. 燕山大学, 2019(03)
- [2]球面浮动套轴承在牙轮钻头中的应用研究[D]. 熊尉伶. 西南石油大学, 2015(09)
- [3]牙轮钻头空心圆柱滚子轴承力学行为研究[D]. 李英. 西南石油大学, 2015(09)
- [4]矿用钻头牙轮牙掌渗碳及热处理工艺研究[D]. 夏兆辉. 武汉理工大学, 2015(01)
- [5]牙轮钻头轴承套热处理技术研究与应用[D]. 李波. 西南石油大学, 2014(02)
- [6]矿钻轴承摩擦副EX30钢与55SiMoV钢渗碳淬火后的耐磨性能[J]. 从善海,杨洪林. 金属热处理, 2010(03)
- [7]碳-铌复合渗20CrNiMo钢的耐磨性能研究[J]. 从善海. 金属热处理, 2009(10)
- [8]矿用牙轮钻头碳-铌复合渗及耐磨性能研究[J]. 从善海. 矿山机械, 2009(19)
- [9]高效、节能、环保——发展稀土表面改性技术大有前途[J]. 黄拿灿. 表面工程资讯, 2008(01)
- [10]提高矿用牙轮钻头轴承寿命的稀土渗碳研究[J]. 陈玉成,从善海. 武汉科技大学学报(自然科学版), 2003(04)