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PDC(Polycrystalline Diamond Compact)径向轴承是一种新型轴承,其具有高硬度、高强度、高耐磨性、高热导率等特点,不惧腐蚀和磨损,能应用于极端恶劣的工作环境,性能优于传统径向轴承。螺杆钻具是油气开采过程中一种重要的井下工具,因其自身具有的特点而被广泛应用。径向轴承作为螺杆钻具的关键部件,对螺杆钻具的使用寿命有重要影响。大多数螺杆钻具的径向轴承采用开式结构,使用钻井液直接润滑和冷却,这容易造成径向轴承过度磨损失效,从而造成螺杆钻具失效。本文提出尝试采用PDC径向轴承作为螺杆钻具传动轴径向轴承,以此提高螺杆钻具的使用寿命。根据PDC失效机理可知,齿面所受的载荷对PDC齿的使用寿命有很大的影响。本文主要研究在载荷的作用下,PDC径向轴承的力学性能,并提出一种PDC径向轴承的布齿方法。首先,本文对螺杆钻具的上、下径向轴承进行受力分析。经计算可知,上、下径向轴承受力不同,故上、下PDC径向轴承布齿不同。本文基于Φ172mm螺杆钻具传动轴尺寸,对单排PDC径向轴承(只有一排PDC齿的PDC径向轴承)和双排PDC径向轴承(有两排PDC齿的PDC径向轴承)进行结构设计,得出了单排和双排PDC径向轴承的结构尺寸和齿数范围。本文对PDC径向轴承的运动进行分析,得出了单排和双排PDC径向轴承重叠面积变化规律。其次,本文建立了单排和双排PDC径向轴承三维数值计算模型,并通过有限元软件分析了单排和双排PDC径向轴承的力学性能。对于单排的PDC径向轴承来说,本文研究了 PDC齿的排列方式、齿数、齿直径、倒角、径向载荷及间隙对其力学性能的影响。通过有限元分析发现,不同的排列方式对PDC径向轴承力学性能有很大影响;PDC齿数对PDC径向轴承的力学性能有一定的影响;PDC齿直径对PDC径向轴承的应力峰值有一定的影响;PDC齿倒角对PDC径向轴承的应力波动和应力峰值影响较大;径向载荷PDC径向轴承应力影响较大;间隙对PDC径向轴承的应力影响较大,但对应力变化趋势影响较小。对于双排PDC径向轴承来说,本文研究了 PDC齿的排列方式、齿数、齿直径、径向载荷、间隙及间距对其力学性能的影响。通过有限元分析发现,PDC齿的排列方式、齿数、齿直径、径向载荷和间隙对双排PDC径向轴承的力学性能的影响与对单排PDC径向轴承类似;间距对双排PDC径向轴承的力学性能影响较小。最后,本文对单排和双排PDC径向轴承的重叠面积和应力进行对比分析,结合单排和双排PDC径向轴承的力学性能分析,提出了一种单排PDC径向轴承的布齿方法和一种双排PDC径向轴承的布齿方法。本文对比分析了螺杆钻具的上、下PDC径向轴承,对Φ172mm螺杆钻具的PDC径向轴承布齿提供了建议,并介绍了 PDC径向轴承的试制。