一、三种牙掌轴承强化工艺的比较研究（论文文献综述）
赵海超[1]（2021）在《牙轮钻头牙掌焊接有限元仿真及焊接变形控制的研究》文中研究表明牙轮钻头包括牙掌、牙轮、轴承、水眼和储油密封补偿系统等几部分,由三个装有牙轮的牙掌焊接而成。然而焊件由于电弧的作用温度分布不均匀,局部被加热至熔点温度以上,在焊缝和母材处形成很大的温度梯度,冷却过程中由于应力的作用导致牙掌产生收缩变形,这直接影响着钻头结构质量和性能。因此,开展牙掌焊接变形控制研究,具有重要的理论意义和工程应用前景。本文针对牙掌焊接所涉及的残余应力、牙掌变形和轴颈面偏移量等关键性问题进行了系统的研究,基于热、弹-塑性理论和有限元理论,以ABAQUS软件为平台,结合Python、Fortran语言编程,建立了牙轮钻头牙掌焊接有限元模型,分析了牙掌焊接的温度场、应力场和变形结果。并从焊接顺序和约束方式两方面对焊接产生的影响进行了优化,提出了合理的焊序和约束方式,这对钻头公司在钻头焊接过程中准确控制钻头几何参数特别是钻头直径采取的措施提供了理论依据,具有一定实用价值。结果如下:（1）建立了牙掌焊接有限元模型,并分析了现有工艺下牙轮钻头牙掌焊接残余应力分布和变形规律。具体为,外圆焊缝与水平焊缝处存在较大的残余应力,三个牙掌轴颈面中心节点处的偏移量分别为向内收缩1.44 mm,1.27 mm和1.52 mm。（2）合理的焊接顺序对牙轮钻头牙掌焊接有一定的优化作用。同焊道和原工艺有相反焊接顺序的方案二不论在焊后残余应力方案还是变形方面都优于原工艺。方案二在三个牙掌轴颈面中心节点处的偏移量分别为向内收缩1.42 mm,0.95 mm和1.24 mm,较原工艺分别降低了1.3%,25.2%和18.4%。（3）掌背处的约束对牙轮钻头牙掌焊接变形有较大的改善,但残余应力明显增大。对掌背两侧部分区域施加约束的方案一在三个牙掌轴颈面中心节点处的偏移量分别为向内收缩0.90 mm,0.79 mm和0.81 mm,较原工艺分别降低了37.5%,37.8%和46.7%。对掌背内外侧部分区域施加约束的方案二在三个牙掌轴颈面中心节点处的偏移量分别为向外扩张0.09 mm,0.24 mm和0.23 mm,较原工艺分别降低了93.8%,81.1%和84.9%。（4）尽管施加约束并未对焊接等效应力峰值产生影响,但各方向上的残余应力都不同程度的较原工艺增大了。然而,残余应力过大会缩短钻头使用寿命,降低钻头疲劳强度和应力腐蚀等力学性能,因此,综合变形调控并兼顾残余应力的影响,使用与原工艺在相同焊道相反的焊接顺序并在掌背两侧施加约束是最佳的调控方案。
邓宁,李帅[2]（2019）在《高速牙轮钻头轴承密封研究》文中研究表明牙轮钻头轴承密封寿命是影响牙轮钻头使用寿命的关键因素之一,随着深井、超深井以及地热钻井的不断增加,井下温度越来越高,对轴承密封能力提出了新的要求。本文主要针对8 1/2GHJ高速牙轮钻头轴承密封结构进行研究分析,结合牙轮钻头轴承密封的实际工况和尺寸参数,以及高转速、高钻压、高井温的要求,从密封形式、轴承结构及润滑油脂等方面进行重新设计和优化,技术经济指标好,能满足现代钻井工艺的需求。
张祥[3]（2019）在《基于磨损理论的牙轮钻头材料与结构优化研究》文中研究表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。
李梦媛[4]（2019）在《凹槽型织构对牙轮钻头滑动轴承表面摩擦学性能的影响》文中认为牙轮钻头滑动轴承的前期损坏限制了钻头使用寿命和工作性能,是目前石油钻井领域亟需解决的问题之一。近年来一些理论和实验已证实合适参数的仿生表面织构引入牙轮钻头滑动轴承能提升其摩擦学性能,但织构参数的设计与优选是织构能否在实际工况下应用的关键。因此,本文基于数值仿真分析及单元摩擦学实验,针对凹槽型织构化牙轮钻头滑动轴承展开更加系统、细致的研究,主要研究内容如下:（1）基于一定假设条件,结合凹槽织构几何方程,建立凹槽型织构化牙轮钻头滑动轴承润滑理论模型,系统分析了不同工况参数、织构参数与钻头滑动轴承表面承载力和摩擦系数的关系。结果表明,不同工况条件下,钻头轴承的润滑状态不同;掌握了织构的分布角度、深度、面积比、偏斜角度、宽度、长度等多因素对牙轮钻头滑动轴承润滑性能的影响规律,为织构化钻头轴承实验中试件织构参数的设计提供了理论依据。（2）结合UMT摩擦磨损试验机环-块摩擦副的几何尺寸及牙轮钻头滑动轴承的实际工况,设计了实验试件、单元摩擦磨损实验方案。基于赫兹接触理论进行等效工况转换,确定了实验环境参数。通过激光扫描加工凹槽织构的工艺研究,得到了激光加工参数对织构形貌的影响规律,并在此基础上完成了凹槽型织构化环试件的加工。（3）完成了载荷为 200N、300N、400N,转速为 60rpm、120rpm、180rpm、240rpm这12组工况条件下的环-块单元摩擦实验,得到了在不同载荷和转速条件下,环-块摩擦副的摩擦系数随凹槽型织构深度、面积比、偏斜角度和宽度的变化规律,实验研究结果与理论仿真结果具有较好的一致性。（4）对比了无织构实验组、织构化实验组和镀银实验组的摩擦系数、磨损量及磨痕表面形貌。实验结果表明:相较于无织构实验组,织构化实验组摩擦系数最大可降低39.1%,磨损率降低58.3%;镀银实验组摩擦系数最大可降低35.3%,磨损率降低68.7%。综上所述,本文通过数值仿真和环-块摩擦副单元模拟实验相结合的方法,建立了凹槽型织构化牙轮头滑动轴承的设计方法。对比不同表面处理方式的环-块实验组的摩擦学性能,得到凹槽型织构化环-块实验组的综合润滑减磨性能最佳。研究结果为凹槽型织构化牙轮钻头滑动轴承的设计与优化提供了依据,对促进仿生表面织构技术在牙轮钻头滑动轴承领域的深入研究及应用具有重要意义。
张春亮[5]（2018）在《交叉刮切PDC钻头破岩机理及设计理论研究》文中指出如何提高深部难钻地层的钻井速度,已成为我国油气钻井中迫切需要解决的重大技术难题。在诸多研究途径中,钻头技术的创新是最具潜力的努力方向之一。本文针对现有PDC钻头在深部地层磨损速度快且磨损不均衡、切削齿侵入能力低等弱点,提出一种具有交叉刮切原理的新式PDC钻头。交叉刮切PDC钻头是在常规固定齿PDC钻头上引入大偏移角旋转盘刀而形成的一种新型复合钻头。新型钻头的盘刀上设置有切削齿,盘刀切削齿交替进入切削工作,其螺旋形切削运动轨迹与固定齿的同心圆切削轨迹相叠合,形成网状交叉的井底形貌模式。理论分析和实验测试结果表明,交叉刮切是一种省功、省力的高效破岩方式;旋转盘刀不仅能显着提高钻头的破岩效率,而且能显着降低钻头切削齿的磨损速度。论文开展了以下主要内容:（1）新型PDC钻头基础理论研究。通过建立新型PDC钻头的复合坐标系统,建立新型PDC钻头的几何学、运动学基础理论,进行新型PDC钻头切削齿交叉刮切运动的理论研究;建立新型PDC钻头的盘刀速比模型,分析盘刀速比与交叉角度的关系。（2）开展单齿交叉刮切的数值模拟与实验研究。选择典型岩石,测试岩石力学性质参数,并以所选岩石的力学性质参数为依据,回归岩石本构关系;构建具有交叉刮切岩石表面形貌的岩石几何模型;开展交叉刮切过程的数值模拟,获取岩石应力场以及牙齿应力场分布规律;研究交叉刮切条件下,岩石的剪切滑移特征;在不同影响因子条件下,开展单齿交叉刮切和平行刮切实验,测试切削齿载荷;对比分析交叉刮切与平行刮切的切削力和体积破碎功,并研究交叉刮切条件下不同影响因子对切削力的作用机理以及对破碎比功的影响规律。（3）探讨交叉刮切条件下PDC齿力学参数的计算及力学模型的建立。研究基于复杂运动速度的切削角度计算方法,基于岩石力学、岩石破碎学、切削力学探讨在交叉刮切条件下PDC齿切削力学模型的建立方法,以及钻头载荷的计算方法。（4）研究新型PDC钻头的布齿设计理论及结构设计方法。基于新型钻头的结构特点,研究盘刀偏移角、轴倾角、盘刀直径等结构参数的设计方法,旋转与固定切削结构的复合布齿设计理论;研究盘刀齿安装角度的优化设计方法,以及轴承结构的设计方法。（5）研究、开发新型PDC钻头的数字钻岩仿真系统。利用仿真系统,开展新型钻头和常规PDC钻头的仿真计算,分析、总结新型钻头的运动特性和力学特征。（6）开展全尺寸钻头的室内实验测试。研制具有盘刀和固定刀翼,且能变化偏移角、轴倾角等结构参数的实验钻头;开展钻头速比测试,并对理论速比模型修正;研究偏移角、轴倾角、钻压等参数对钻头工作载荷、破岩效率的影响规律;对比分析新型PDC钻头和常规PDC钻头在钻头工作载荷、运动学规律、破岩效率等方面的特点和差异。
刘俊[6]（2018）在《新型牙轮钻头轴承密封结构研究》文中提出牙轮钻头轴承密封结构起到阻止钻井液进入轴承腔、防止润滑脂泄露的作用,但随着深井、超深井以及难钻地层的不断开发,因密封失效而导致钻头失效的比例增加,因此需要提升牙轮钻头轴承密封结构的密封性能来满足高转速、高钻压的钻井需求。单金属密封结构作为常用的轴承密封结构之一,具有轴向尺寸较小、密封结构较简单、静密封面较少的特点,且适用于高温、高压和振动较强的工况。因此,本文主要针对现有单金属密封结构存在对中性差、动密封面接触应力分布不均匀的缺点,设计出新型密封结构来提升单金属密封结构密封性能,并且对影响单金属密封结构的参数进行研究。主要研究工作如下:（1）根据牙轮钻头轴承密封结构的实际工作情况,分析O型密封结构、双金属密封结构、单金属密封结构、弹簧补偿功能结构、磁力密封结构的结构特点,并且分析了这五种密封结构的失效形式;在确定单金属密封结构为本文分析结构后,分析了单金属密封结构的密封机理,给出单金属密封结构的失效判定准则,然后分析单金属密封结构安装过程中轴向位移与接触应力的力学关系。（2）利用有限元分析法,对单金属密封结构的Mises应力和接触应力进行研究,为了使结果与后文比较,建立了包含网格、材料、接触设置和边界条件的有限元分析规范以及评价方法。（3）研究了单金属密封结构不同轴向安装位移、不同工况、不同摩擦系数、动密封面接触长度、静环斜面倾角、静环高度、楔入角的变化对动密封面接触应力的影响规律。（4）选择静环斜面倾角、静环高度和动密封面的接触长度为优化对象,利用正交实验法来优化单金属密封结构的结构参数,并且开展了密封结构的敏感性研究,最终得到了单金属密封结构的最优结构参数组合。（5）针对现有单金属密封结构存在对中性差、接触应力小且接触应力分布呈外侧高、内侧低的缺点,在前文的优化结果基础上,设计出新型密封结构。分析对比了不同弧形长度和球头-锥面角度对动密封面接触应力的影响,并且得到最佳的弧形长度和球头-锥面角度的组合。（6）对新型密封结构的密封比压和泄漏量进行了验证,发现新型密封结构的密封比压符合使用要求,并且泄漏量小于出原始密封结构。最后研究了 O型橡胶圈和橡胶支撑环硬度的变化对新型密封结构动密封面接触应力的影响。通过本文的研究,证明了新型牙轮钻头轴承密封结构具有良好的密封性能。
孔春岩[7]（2017）在《球形单牙轮PDC复合钻头设计理论研究》文中进行了进一步梳理随着我国国民经济的高速发展,国家对油气资源的需求急剧增加,供需矛盾日益严峻,2015年原油对外依存度首次超过60%,要保障国家能源战略规划的顺利实施,必须不断寻找新的油气资源。钻井是当今世界获取油气资源的唯一最佳手段,钻头是旋转钻井中直接破碎岩石并形成井眼的重要工具,其寿命与工作性能直接影响钻井速度,进而影响油气资源的勘探开发效率。单牙轮钻头是介于三牙轮钻头和PDC钻头之间的一种切削型钻头,曾以独特的破岩方式和较高的机械钻速获得钻井界的青睐,并成为小井眼侧钻及深井钻井中的首选钻头。根据现场应用跟踪调研和统计分析:单牙轮钻头主要失效形式为牙齿的先期过度磨损和切削“死点”。目前使用的硬质合金齿单牙轮钻头,只能应用于较软地层,对于硬而研磨性较高的地层,其先期磨损相当严重,寿命较短。因此,研究设计抗磨性强、岩性适应性更广泛的单牙轮钻头具有重要的现实意义和发展前景。本文针对单牙轮钻头存在的问题,采用球形单牙轮钻头+PDC钻头设计理念及PDC切削齿在牙轮上缓慢交替工作的原理,设计出新型球形单牙轮PDC复合钻头;通过系统的理论与仿真研究,建立了球形单牙轮PDC复合钻头的系统设计理论。（1）在简要阐述国内外单牙轮钻头的研究现状与发展趋势、单牙轮钻头的应用现状及存在主要问题基础上,提出了本文选题背景、目的意义及研究思路和主要研究内容。（2）通过对比分析单牙轮钻头与三牙轮钻头及PDC钻头不同的破岩机理,并对现场调研的单牙轮钻头失效机理进行分析总结,根据提出的球形单牙轮PDC复合钻头的设计理念,完成了三种球形单牙轮PDC复合钻头的方案设计。（3）考虑PDC齿在牙轮上安装的前倾角与侧转角及齿形特征,建立了球形单牙轮PDC复合钻头PDC齿的几何学与运动学方程,切削齿刃上任一点的径向分速度、切向分速度和纵向分速度,以及径向加速度、切向加速度和纵向加速度计算理论,实现单牙轮钻头的结构参数、PDC齿在牙轮上的位置参数、以及岩石特性对各项速度和加速度的影响规律的定量分析研究,为确定钻头的最优结构参数提供理论依据。（4）建立了单牙轮钻头PDC齿在井底的运动轨迹方程,对球形单牙轮PDC复合钻头三种设计方案在不同轴倾角、不同吃入深度、不同时间的井底轨迹进行了仿真;提出了基于井底覆盖率和最大未破碎凸台评价指标,得到各方案钻头轴倾角对井底覆盖率及最大凸台的影响规律;确定了各设计方案最佳轴倾角的设计范围,为球形单牙轮PDC复合钻头轴倾角的优选及牙轮齿面结构设计的评判与优化提供理论依据。（5）基于接触力学,建立了单牙轮上PDC齿垂直压入和水平刮切岩石产生的互作用力（轴向力、径向力和切向力）的理论计算公式,通过建立的钻头牙掌与牙轮、牙轮与PDC齿之间互作用力的关系式,得到PDC齿与岩石互作用力对牙轮及钻头产生的合力与合力矩的理论计算式;研究了 PDC齿压入和刮切岩石时的接触力与压入深度、PDC齿在牙轮上的位置高度、前倾角和侧转角等因素的相关性;进而完成球形单牙轮PDC复合钻头全齿破岩数值仿真分析,得到钻头的速度和加速度随时间的响应曲线以及各个PDC齿与岩石的互作用切削力。（6）基于上述研究内容,系统建立了球形单牙轮PDC复合钻头的设计理论,据此完成了 0118mm球形单牙轮PDC复合钻头的结构设计,并对主要部件进行了强度分析,制造出球形单牙轮PDC复合钻头实体,属国际首创,为室内和现场试验奠定了硬件基础。本文的研究工作完善了小井眼侧钻井、深井钻井及难钻地层单牙轮PDC复合钻头设计理论,具有较大的理论与工程应用价值。
杨林君[8]（2017）在《钻头轴承金属密封研究》文中研究表明研究表明牙轮钻头轴承密封寿命是影响牙轮钻头使用寿命的关键因素之一。目前所使用的牙轮钻头金属密封结构主要是单金属密封结构和双金属密封结构,他们的共同点是在密封结构中都含有橡胶材料,在井下高温的环境中,密封结构会因橡胶的老化而提前失效。随着深井、超深井以及地热钻井的不断增加,井下的温度越来越高,对金属密封结构的耐高温能力提出了新的要求。论文主要针对高温工作条件下的牙轮钻头轴承金属密封结构进行研究分析,提出了全金属密封新思路,并利用有限元分析手段研究了新型全金属轴承密封结构的力学特性。论文的主要内容为:（1）开展高温钻井条件下牙轮钻头及含有牙轮的复合钻头轴承密封的失效分析,找出影响密封寿命的主要因素。（2）建立牙轮钻头轴承单金属密封结构有限元分析模型。（3）利用有限元仿真方法,分析现有牙轮钻头轴承单金属密封结构在装配过程的应力、应变、接触应力变化情况,弄清其基本力学特性。（4）研究耐高温全金属密封结构,提出新技术方案。（5）建立牙轮钻头轴承全金属密封结构有限元分析模型。（6）通过有限元仿真方法,分析新型全金属密封结构在装配过程的应力、应变、接触应力变化情况。（7）分析不同结构参数对全金属密封结构的性能影响,对这些参数进行优选和结构改进。（8）通过对比分析单金属密封结构和全金属密封结构在装配好后的力学特性,论证了全金属密封结构的可行性和性能优势。（9）通过对比分析单金属密封结构和全金属密封结构在轴向跟随性上的力学表现,论证了全金属密封结构的轴向跟随性也相似于单金属密封结构。通过本文的研究论证了牙轮钻头新型轴承全金属密封结构具有良好的密封性能。相比现有的单金属密封结构,全金属密封结构因整个密封结构中只有金属材料而使其耐高温性能大大提高,有利于提高牙轮钻头在高温井下的使用寿命,具有非常大的实用价值。
宋东东[9]（2017）在《高温地热钻井PDC钻头研制与应用》文中研究表明地热资源是一种清洁、高效、储量巨大的潜在替代能源,研究利用石油钻探技术开发地热资源,形成成熟的高温地热钻井技术,具有非常广阔的应用前景。高温地热井中遇到的最大问题是高温地层对钻头材料的热磨损和高温相变,常常导致牙轮钻头断、掉齿现象严重,密封及轴承系统先期失效;也会导致PDC钻头切削齿出现严重的热磨损现象。本文根据高温地热钻井的实际工况,开展钻头的失效分析,研究开发耐高温PDC钻头新技术,为高温地热钻井提供高效钻头产品。本文的研究内容主要包括:1.开展高温地热钻井工况下的钻头失效分析,提出地热钻井PDC钻头技术的解决方案;2.开展地热井中、深部地层个性化PDC钻头布齿结构设计。3.对切削齿优选与脱钴技术进行研究,进而引入到高温地热钻井专用PDC钻头技术中。4.提出了一种具有扁长水孔结构的PDC钻头新型水力结构。通过井底流场分析得出该结构的优势,形成一套个性化水力结构优化设计技术,为新产品研制奠定了基础。5.研发了三种型号的高温地热钻井专用PDC钻头产品,在某国地热钻井现场中获得了成功应用,在200℃至300℃井温地层中钻井提速效果明显较国外着名厂家同类产品、同区块平均机械钻速提升约82.6%。以本文的研究工作为支撑,形成了一套系统的高温地热井PDC钻头技术体系,研发了系列化的专用钻头产品,在实际钻井施工中取得了显着的提速成果,为地热资源的高效开发做出了贡献。
郝广辉[10]（2016）在《牙轮钻头球面浮动套轴承激光淬火技术研究与应用》文中研究表明牙轮钻头作为最重要的钻井工具,其工作性能的优劣将直接决定钻井效率和钻井成本,进而决定着油气资源开采的延续性。而轴承作为牙轮钻头最主要的零部件之一,其寿命的长短直接决定着牙轮钻头的使用寿命。在实际工作过程中轴承耐磨性差,黏着磨损失效是制约牙轮钻头寿命的主要原因之一,同时轴承还传递着破岩所需的数百千牛的钻压,承受着较大的冲击载荷。为了提高牙轮钻头滑动轴承的耐磨性和抗疲劳性,本文将传统柱面的滑动轴承的外表面修缘成球面,并首次将激光淬火这一先进的表面改性技术引用到牙轮钻头球面浮动套轴承中,通过理论、有限元分析和实验相结合的方式开展牙轮钻头球面浮动套轴承激光淬火表面改性技术的研究,并对球面浮动套轴承激光淬火的工艺参数进行优化研究,使球面浮动套轴承达到外刚内韧的效果,通过本文的研究,为提高牙轮钻头滑动轴承的耐磨性和抗疲劳性提供一种新方法和新思路,进而提高和稳定牙轮钻头的使用寿命。论文完成的主要工作和取得的研究成果如下：（1）通过对国内外文献的调研可知,牙轮钻头滑动轴承存在耐磨性差、黏着磨损失效和承受冲击载荷的问题,而激光淬火技术在提高零部件耐磨性和抗疲劳性方面有其独特的优势,本文首次将激光淬火引用到牙轮钻头球面浮动套轴承中,开创了一种提高牙轮钻头滑动轴承耐磨性和抗疲劳性的新方法和新思路。（2）考虑到牙轮钻头轴承的工作环境,本文以18CrNiMo7-6钢为轴承材料,对轴承的内外表面做渗碳处理,通过数值模拟研究可知：渗碳结束后轴承内外表面有0.8mm左右的渗碳层,含碳量都达到了0.8%左右。而轴承芯部有接近1.5mm的深度,含碳量都低于0.35%,最低值为0.3%左右,为之后进行激光淬火而得到外刚内韧的球面浮动套轴承打下坚实的基础。（3）为了得到更优的球面浮动套轴承激光淬火效果,本文对激光淬火的工艺参数,即扫描速度V、激光功率P和光斑尺寸D进行了对比优化研究,通过有限元分析得到牙轮钻头球面浮动套轴承激光淬火时较优的扫描速度为55mm/s,较优的激光功率为1.1kw,较优的光斑尺寸为φ3.5mm。（4）在优化的激光淬火工艺参数下,对牙轮钻头球面浮动套轴承进行激光淬火热处理后发现,轴承相变区中心点在不到0.3s的时间内,就能达到峰值温度,最大的加热速度达到了2.95×104℃/s,而且冷却也非常快,最大时能达到6.21×103℃/s。在这样快速加热和冷却的过程中,轴承相变区产生了大量的马氏体组织,在距轴承内外表面0.8mm左右的区域内,马氏体的体积分数可达92%左右。这使得球面浮动套轴承内外表面的硬化层深度达到了0.83mm左右,硬度达到了833.454HV,而轴承芯部有大约1.5mm左右的厚度,硬度值都在200HV左右,不仅提高了耐磨性,也实现了球面浮动套轴承的外刚内韧。同时,轴承激光淬火的相变区以压应力为主,热影响区以拉应力为主,说明轴承经激光淬火后将有利于提高自身的抗疲劳性。此外,将轴承激光淬火与常规淬火的数值模拟结果进行对比分析研究可知：球面浮动套轴承的激光淬火效果优于常规淬火,不仅提高了球面浮动套轴承的耐磨性,而且实现了轴承的外刚内韧,轴承在工作过程中既耐磨又能承受一定的冲击载荷。（5）本文对球面浮动套轴承进行了设计、制造、激光淬火现场试验,并对激光淬火处理后的球面浮动套轴承进行硬度分析,金相分析,结果发现：选用数值模拟方法优化后的激光淬火工艺参数对球面浮动套轴承进行激光淬火后,轴承表面并没有熔化的现象；轴承内外表面有大约0.9mm左右深度的针状马氏体组织；同时实验测得的轴承的最大硬度值达到了837.48HV,内外表面的硬化层深度达到了0.9mm左右,而轴承心部有大约1.8mm左右的硬度值都在200HV左右,达到了外刚内韧的效果,将实验值和模拟值对比发现,其变化趋势一致,吻合性较好,同时也验证了用数值模拟方法所优化的激光淬火工艺参数结果的正确性。
二、三种牙掌轴承强化工艺的比较研究（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、三种牙掌轴承强化工艺的比较研究（论文提纲范文）
（1）牙轮钻头牙掌焊接有限元仿真及焊接变形控制的研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| abstract |
| 第一章 绪论 |
| 1.1 研究目的及意义 |
| 1.2 焊接数值模拟研究动态 |
| 1.3 焊接变形控制方法研究动态 |
| 1.4 本文研究的主要内容 |
| 第二章 焊接有限元分析理论 |
| 2.1 焊接温度场分析理论 |
| 2.1.1 焊接的基本传热形式 |
| 2.1.2 非线性瞬态热传导分析 |
| 2.2 焊接应力场分析理论 |
| 2.2.1 热力学有限元分析理论 |
| 2.2.2 热、弹-塑性理论 |
| 2.3 焊接热源模型 |
| 2.3.1 高斯热源 |
| 2.3.2 半球型热源 |
| 2.3.3 椭球型热源 |
| 2.3.4 双椭球型热源 |
| 2.4 本章小结 |
| 第三章 有限元模型的建立 |
| 3.1 牙轮钻头几何模型建立 |
| 3.1.1 三维模型与模型简化 |
| 3.1.2 焊缝模型 |
| 3.2 有限元模型建立 |
| 3.2.1 材料属性 |
| 3.2.2 热源路径 |
| 3.2.3 热源的处理 |
| 3.2.4 网格划分与单元生死 |
| 3.2.5 初始条件和边界条件 |
| 3.3 模型验证 |
| 3.4 温度场仿真结果与分析 |
| 3.5 应力场仿真结果与分析 |
| 3.6 变形结果与分析 |
| 3.7 本章小结 |
| 第四章 焊接顺序对牙轮钻头牙掌焊接的影响 |
| 4.1 焊接顺序方案设计 |
| 4.2 应力场仿真结果与分析 |
| 4.2.1 焊接顺序对残余应力的影响 |
| 4.2.2 焊接顺序对变形的影响 |
| 4.3 本章小结 |
| 第五章 约束对牙轮钻头牙掌焊接的影响 |
| 5.1 约束方案设计 |
| 5.2 应力场仿真结果与分析 |
| 5.2.1 约束对残余应力的影响 |
| 5.2.2 约束对变形的影响 |
| 5.3 本章小结 |
| 第六章 总结和展望 |
| 6.1 总结 |
| 6.2 展望 |
| 致谢 |
| 参考文献 |
| 攻读学位期间参加科研情况及获得的学术成果 |
（2）高速牙轮钻头轴承密封研究（论文提纲范文）
| 1 研究内容 |
| 2 结语 |
（3）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 |
（4）凹槽型织构对牙轮钻头滑动轴承表面摩擦学性能的影响（论文提纲范文）
| 摘要 |
| Abstract |
| 第1章 绪论 |
| 1.1 研究背景 |
| 1.2 研究来源、目的与意义 |
| 1.3 国内外研究现状及发展趋势 |
| 1.3.1 牙轮钻头滑动轴承研究现状 |
| 1.3.2 表面织构润滑减磨性能的研究现状 |
| 1.4 研究内容、研究方法及技术路线 |
| 1.4.1 主要研究内容 |
| 1.4.2 技术路线 |
| 1.4.3 创新点 |
| 第2章 牙轮钻头滑动轴承流体润滑理论模型建立 |
| 2.1 几何模型 |
| 2.2 控制方程 |
| 2.2.1 雷诺方程 |
| 2.2.2 油膜厚度方程 |
| 2.2.3 载荷方程 |
| 2.2.4 摩擦力和摩擦系数 |
| 2.3 边界条件 |
| 2.3.1 强制边界条件 |
| 2.3.2 自然边界条件 |
| 2.4 数值求解方法 |
| 2.5 本章小结 |
| 第3章 凹槽型织构化钻头滑动轴承润滑性能分析 |
| 3.1 工况参数对钻头滑动轴承润滑性能的影响 |
| 3.1.1 转速对润滑性能的影响 |
| 3.1.2 偏心率对润滑性能的影响 |
| 3.2 织构参数对钻头滑动轴承润滑性能的影响 |
| 3.2.1 织构分布角度对润滑性能影响 |
| 3.2.2 织构深度对润滑性能影响 |
| 3.2.3 织构面积比对润滑性能影响 |
| 3.2.4 织构偏斜角度对润滑性能影响 |
| 3.2.5 织构宽度对润滑性能影响 |
| 3.2.6 织构长度对润滑性能影响 |
| 3.3 本章小结 |
| 第4章 凹槽型织构化钻头滑动轴承摩擦实验设计 |
| 4.1 实验设备 |
| 4.1.1 摩擦磨损设备 |
| 4.1.2 表面几何形貌测量设备 |
| 4.1.3 其他实验设备 |
| 4.2 实验试件设计 |
| 4.3 实验方案 |
| 4.3.1 实验参数 |
| 4.3.2 实验步骤 |
| 4.3.3 实验数据处理 |
| 4.4 激光扫描加工凹槽织构的工艺研究 |
| 4.4.1 激光加工装置及加工方法 |
| 4.4.2 凹槽型表面织构的设计 |
| 4.4.3 激光参数对凹槽织构几何参数的影响 |
| 4.5 本章小结 |
| 第5章 凹槽型织构化钻头滑动轴承摩擦学性能的影响 |
| 5.1 工况参数对钻头滑动轴承摩擦磨损的影响 |
| 5.1.1 载荷对钻头滑动轴承摩擦磨损的影响 |
| 5.1.2 转速对钻头滑动轴承摩擦磨损的影响 |
| 5.2 织构参数对钻头滑动轴承摩擦磨损的影响 |
| 5.2.1 织构深度对钻头滑动轴承摩擦磨损的影响 |
| 5.2.2 织构面积比对钻头滑动轴承摩擦磨损的影响 |
| 5.2.3 织构偏斜角度对钻头滑动轴承摩擦磨损的影响 |
| 5.2.4 织构宽度对钻头滑动轴承摩擦磨损的影响 |
| 5.3 不同表面处理方式的实用性分析 |
| 5.3.1 摩擦系数 |
| 5.3.2 磨损量 |
| 5.3.3 磨损形貌分析 |
| 5.4 本章小结 |
| 第6章 结论与展望 |
| 6.1 结论 |
| 6.2 思考及展望 |
| 致谢 |
| 参考文献 |
| 附录: 攻读硕士期间的科研成果及参加科研项目 |
（5）交叉刮切PDC钻头破岩机理及设计理论研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| Abstract |
| 第1章 绪论 |
| 1.1 课题来源 |
| 1.2 PDC钻头简介及工作原理 |
| 1.3 PDC钻头技术现状 |
| 1.4 PDC钻头的失效 |
| 1.5 PDC钻头破岩机理及切削力学研究概述 |
| 1.5.1 破岩机理研究 |
| 1.5.2 切削力学研究 |
| 1.6 PDC钻头设计理论研究现状 |
| 1.6.1 PDC钻头的几何学与运动学 |
| 1.6.2 布齿设计相关理论与方法概述 |
| 1.7 本文的研究意义、研究内容、技术路线及创新点 |
| 1.7.1 研究意义 |
| 1.7.2 研究内容 |
| 1.7.3 技术路线 |
| 1.7.4 创新点 |
| 第2章 交叉刮切PDC钻头的基础理论 |
| 2.1 新型PDC钻头结构及工作原理 |
| 2.1.1 新型PDC钻头的结构 |
| 2.1.2 新型PDC钻头的工作原理 |
| 2.2 交叉刮切PDC钻头的几何学 |
| 2.3 交叉刮切PDC钻头的运动学 |
| 2.3.1 速度方程 |
| 2.3.2 加速度方程 |
| 2.3.3 运动轨迹 |
| 2.3.4 交叉角度计算 |
| 2.3.5 传动比模型 |
| 2.4 算例分析 |
| 2.5 本章小结 |
| 第3章 单齿交叉刮切实验与数值模拟研究 |
| 3.1 岩石力学性质参数测试 |
| 3.2 单齿交叉刮切实验设计 |
| 3.2.1 实验原理 |
| 3.2.2 实验装置与方法 |
| 3.2.3 切削齿与岩样 |
| 3.2.4 实验内容 |
| 3.3 交叉刮切实验结果 |
| 3.3.1 实验过程 |
| 3.3.2 实验数据的处理和分析 |
| 3.4 单齿交叉刮切数值模拟的屈服准则 |
| 3.5 单齿交叉切岩过程的数值模拟 |
| 3.5.1 模型的建立与岩石最大主应力场分析 |
| 3.5.2 剪切滑移破碎特征分析 |
| 3.6 切削齿分布载荷研究 |
| 3.6.1 基于PYTHON语言的载荷处理方法 |
| 3.6.2 切削齿分布载荷结果分析 |
| 3.7 本章小结 |
| 第4章 交叉刮切条件下切削力学理论研究 |
| 4.1 切削角度计算 |
| 4.1.1 盘刀齿切削角度的定义 |
| 4.1.2 切削齿齿面方程 |
| 4.1.3 考虑速度影响的切削平面方程 |
| 4.1.4 考虑速度影响的基面方程 |
| 4.1.5 基本平面方程的校验 |
| 4.1.6 切削角度的计算 |
| 4.1.7 不同参数对切削角度的影响规律 |
| 4.2 交叉刮切条件下切削力模型的建立方法 |
| 4.2.1 平行刮切条件下的切削力计算 |
| 4.2.2 交叉刮切条件下的力学模型建立方法的探讨 |
| 4.3 切削齿切削力计算 |
| 4.4 钻头工作载荷的计算 |
| 4.5 本章小结 |
| 第5章 交叉刮切PDC钻头设计理论与方法 |
| 5.1 交叉刮切PDC钻头布齿设计的主要内容 |
| 5.2 盘刀切削轮廓及主要结构参数的影响 |
| 5.2.1 盘刀切削轮廓 |
| 5.2.2 结构参数对盘刀切削轮廓的影响 |
| 5.2.3 盘刀偏移角的选择 |
| 5.3 钻头切削轮廓的协调性设计 |
| 5.4 切削轮廓的匹配方法 |
| 5.5 切削齿设计参数的确定 |
| 5.5.1 PDC齿设计角的设计方法 |
| 5.5.2 基于切削速度的盘刀齿设计角的优化设计 |
| 5.5.3 不同参数对盘刀齿设计角的影响规律 |
| 5.6 齿径的选择 |
| 5.7 覆盖布齿设计与布齿密度 |
| 5.8 轴承结构设计 |
| 5.9 本章小节 |
| 第6章 交叉刮切PDC钻头数字化钻进系统开发 |
| 6.1 仿真策略和仿真流程 |
| 6.2 系统的功能和应用途径 |
| 6.3 系统模型的数字化方法 |
| 6.3.1 交叉刮切PDC钻头的数字化 |
| 6.3.2 岩石的数字化 |
| 6.4 交叉刮切PDC钻头与岩石的互作用方法 |
| 6.5 相关切削参数的计算 |
| 6.5.1 齿面切岩区域与等效点计算 |
| 6.5.2 切削量计算 |
| 6.5.3 仿真程序中切削力计算的简化 |
| 6.6 钻进仿真分析 |
| 6.7 本章小结 |
| 第7章 交叉刮切PDC钻头的实验研究 |
| 7.1 变参数试验钻头的设计 |
| 7.2 实验测试 |
| 7.2.1 实验设备与实验方法 |
| 7.2.2 传动比测试 |
| 7.2.3 井底模式分析 |
| 7.3 钻进效率分析 |
| 7.4 本章小节 |
| 第8章 结论与展望 |
| 8.1 结论 |
| 8.2 展望 |
| 致谢 |
| 参考文献 |
| 附录 |
| 攻读博士学位期间发表的论文及科研成果 |
（6）新型牙轮钻头轴承密封结构研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| Abstract |
| 第1章 绪论 |
| 1.1 研究的背景及意义 |
| 1.2 国内外研究现状 |
| 1.2.1 国内研究现状 |
| 1.2.2 国外研究现状 |
| 1.3 论文的研究内容、技术路线和创新点 |
| 1.3.1 研究内容 |
| 1.3.2 技术路线 |
| 1.3.3 本文创新点 |
| 第2章 钻头轴承密封失效及力学特性研究 |
| 2.1 密封结构的工作环境 |
| 2.2 典型密封结构及失效分析 |
| 2.3 单金属密封结构密封机理研究 |
| 2.3.1 单金属密封结构工作原理 |
| 2.3.2 单金属密封机理研究 |
| 2.4 单金属密封失效判断准则 |
| 2.5 单金属密封结构力学特性分析 |
| 2.6 本章小结 |
| 第3章 单金属密封结构参数变化对密封性能的影响 |
| 3.1 分析方法建立 |
| 3.1.1 模型的建立 |
| 3.1.2 材料性能确定 |
| 3.1.3 网格划分以及接触的设置 |
| 3.1.4 载荷与分析步设置 |
| 3.1.5 分析假设 |
| 3.1.6 初始结构分析结果 |
| 3.1.7 密封结构有限元分析规范及评价方法 |
| 3.2 不同安装位移对动密封面应力的影响 |
| 3.3 不同工况对动密封面接触的影响 |
| 3.4 不同摩擦系数对动密封面接触应力的影响 |
| 3.5 结构参数对密封性能的影响 |
| 3.6 本章小结 |
| 第4章 单金属密封结构的正交优化实验 |
| 4.1 正交实验 |
| 4.2 优化变量及方案的确定 |
| 4.3 正交实验结果 |
| 4.4 优化前后的结果对比 |
| 4.5 本章小结 |
| 第5章 新型单金属密封结构性能分析 |
| 5.1 弧面密封结构的有限元分析 |
| 5.1.1 分析假设 |
| 5.1.2 弧面密封结构模型的建立与载荷的施加 |
| 5.1.3 有限元分析结果 |
| 5.2 弧面密封结构不同结构参数性能分析 |
| 5.2.1 动环切角角度为37°分析结果 |
| 5.2.2 动环切角角度为60°分析结果 |
| 5.3 新结构参数的确定及对比 |
| 5.3.1 两组实验对比 |
| 5.3.2 原密封结构与弧面密封结构比较 |
| 5.4 新型密封结构密封性能验证 |
| 5.5 橡胶材料硬度变化对动密封面接触应力影响 |
| 5.5.1 O型密封圈硬度对动密封面接触应力的影响 |
| 5.5.2 橡胶支撑环硬度对动密封面接触应力的影响 |
| 5.6 本章小结 |
| 第6章 结论与展望 |
| 6.1 结论 |
| 6.2 展望 |
| 致谢 |
| 参考文献 |
| 攻读硕士期间发表论文及参加项目 |
（7）球形单牙轮PDC复合钻头设计理论研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| Abstract |
| 第1章 绪论 |
| 1.1 研究背景及意义 |
| 1.2 国内外研究现状及发展趋势 |
| 1.2.1 国外研究现状 |
| 1.2.2 国内研究现状 |
| 1.2.3 发展趋势 |
| 1.3 论文研究内容、组织结构与创新点 |
| 1.3.1 论文主要研究内容及结构 |
| 1.3.2 论文主要创新点 |
| 第2章 球形单牙轮PDC复合钻头方案设计 |
| 2.1 单牙轮钻头失效机理分析 |
| 2.1.1 单牙轮钻头工作原理 |
| 2.1.2 单牙轮钻头失效机理分析 |
| 2.1.3 单牙轮钻头牙齿磨损机理简介 |
| 2.2 球形单牙轮PDC复合钻头方案设计 |
| 2.2.1 设计理念 |
| 2.2.2 设计方案 |
| 2.3 本章小结 |
| 第3章 单牙轮PDC复合钻头运动学基本理论研究 |
| 3.1 建立坐标系 |
| 3.2 PDC齿的特征点在静坐标中的位置 |
| 3.3 牙轮上PDC齿的运动几何学方程 |
| 3.3.1 牙轮转动 |
| 3.3.2 牙轮移动 |
| 3.4 单牙轮PDC复合钻头运动学研究 |
| 3.4.1 径向分速度 |
| 3.4.2 切向分速度 |
| 3.4.3 纵向分速度 |
| 3.4.4 算例与分析 |
| 3.5 牙轮上PDC齿的加速度 |
| 3.5.1 加速度方程 |
| 3.5.2 算例与分析 |
| 3.6 本章小结 |
| 第4章 球形单牙轮PDC复合钻头井底轨迹研究 |
| 4.1 井底轨迹方程 |
| 4.2 井底轨迹仿真 |
| 4.2.1 PDC齿+金刚石锥球齿布齿方案 |
| 4.2.2 模块化布齿方案 |
| 4.2.3 PDC齿+弧形齿布齿方案 |
| 4.3 不同布齿方案未破碎区的变化规律(0.5mm) |
| 4.3.1 井底模式未破碎区的变化规律 |
| 4.3.2 井底模式最大凸台变化规律 |
| 4.4 不同布齿方案未破碎区的变化规律(1mm) |
| 4.4.1 井底模式未破碎区的变化规律 |
| 4.4.2 井底模式最大凸台变化规律 |
| 4.5 本章小结 |
| 第5章 球形单牙轮PDC复合钻头力学分析 |
| 5.1 影响切削齿受力的主要因素 |
| 5.2 表面载荷作用下半空间体的应力与位移 |
| 5.2.1 半空间体在边界上受法向集中力 |
| 5.2.2 半空间体在边界上受切向集中力 |
| 5.2.3 半空间体在边界上受法向均布力 |
| 5.2.4 半空间体在边界上受法向赫兹分布力 |
| 5.3 球形牙轮上PDC齿与岩体互作用分析 |
| 5.3.1 牙掌与牙轮受力分析 |
| 5.3.2 PDC齿与岩体互作用力分析 |
| 5.3.3 PDC齿与牙轮壳体互作用力 |
| 5.4 单牙轮PDC复合钻头破岩数值仿真 |
| 5.4.1 钻头与岩石互作用模型 |
| 5.4.2 破岩仿真结果分析 |
| 5.5 本章小结 |
| 第6章 球形单牙轮PDC复合钻头设计与加工 |
| 6.1 单牙轮PDC复合钻头设计 |
| 6.1.1 设计流程 |
| 6.1.2 方案一详细设计 |
| 6.2 钻头强度校核 |
| 6.2.1 牙掌轴颈与牙轮的强度分析 |
| 6.2.2 PDC齿的强度分析 |
| 6.3 钻头加工制造 |
| 6.4 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 |
| 攻读博士学位期间发表学术论文及成果 |
（8）钻头轴承金属密封研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| Abstract |
| 第1章 绪论 |
| 1.1 研究背景、目的及意义 |
| 1.2 牙轮钻头轴承密封的国内外研究现状 |
| 1.2.1 国外研究现状 |
| 1.2.2 国内研究现状 |
| 1.3 研究内容和技术路线 |
| 1.3.1 研究内容 |
| 1.3.2 技术路线 |
| 第2章 牙轮钻头轴承密封的密封机理和失效研究 |
| 2.1 回转动密封的密封机理 |
| 2.1.1 波度理论 |
| 2.1.2 泵吸作用理论 |
| 2.1.3 边界润滑理论 |
| 2.1.4 表面张力理论 |
| 2.1.5 气蚀理论 |
| 2.1.6 微小突起理论 |
| 2.2 牙轮钻头轴承密封的密封机理 |
| 2.2.1 牙轮钻头轴承密封的结构特点 |
| 2.2.2 牙轮钻头轴承密封结构对材料的要求 |
| 2.2.3 牙轮钻头典型轴承密封类型及特点 |
| 2.3 牙轮钻头轴承密封的工作环境和失效研究 |
| 2.3.1 牙轮钻头轴承密封的工作环境 |
| 2.3.2 牙轮钻头轴承密封的失效研究 |
| 2.3.3 提高牙轮钻头轴承密封性能的主要措施 |
| 2.4 牙轮钻头轴承密封失效的主要判断准则 |
| 2.5 本章小结 |
| 第3章 牙轮钻头典型轴承密封结构密封性能分析 |
| 3.1 轴承密封材料的弹塑性本构关系 |
| 3.1.1 橡胶材料的弹塑性本构关系 |
| 3.1.2 金属材料的弹塑性本构关系 |
| 3.2 单金属密封有限元分析模型的建立 |
| 3.2.1 SEMS2单金属密封结构尺寸确定和材料选择 |
| 3.2.2 基本假设 |
| 3.2.3 有限元模型的建立及接触对的设置 |
| 3.2.4 边界条件和载荷的施加 |
| 3.2.5 仿真结果分析 |
| 3.3 本章小结 |
| 第4章 新型全金属轴承密封结构密封性能分析 |
| 4.1 全金属密封结构的特点 |
| 4.1.1 密封结构的特点和适用性 |
| 4.1.2 密封结构的相关计算 |
| 4.2 全金属密封三种结构方案的密封性能分析 |
| 4.2.1 密封结构材料的确定 |
| 4.2.2 基本假设 |
| 4.2.3 密封结构有限元模型的建立及接触对的设置 |
| 4.2.4 边界条件和载荷的施加 |
| 4.2.5 仿真结果分析 |
| 4.2.6 材料的强度理论 |
| 4.3 本章小结 |
| 第5章 两种密封结构的对比研究 |
| 5.1 全金属轴承密封结构参数对密封性能的影响 |
| 5.1.1 改变金属静环弹性件中间部位过渡处的夹角Y的影响 |
| 5.1.2 改变金属静环弹性件中间部位过渡处圆角半径的影响 |
| 5.1.3 改变金属静环弹性件厚度t的影响 |
| 5.1.4 优化后的结构尺寸和仿真分析 |
| 5.2 密封结构装配好的结果对比 |
| 5.3 密封结构轴向跟随性的对比 |
| 5.4 疲劳强度校核 |
| 5.5 本章小结 |
| 第6章 总结与展望 |
| 6.1 主要研究成果及创新点 |
| 6.2 展望 |
| 致谢 |
| 参考文献 |
| 攻读硕士学位期间发表的论文及参与的科研 |
（9）高温地热钻井PDC钻头研制与应用（论文提纲范文）
| 摘要 |
| Abstract |
| 第1章 绪论 |
| 1.1 研究背景及意义 |
| 1.2 高温地热钻井国内外研究现状 |
| 1.2.1 高温地热钻井发展回顾 |
| 1.2.2 国内技术现状 |
| 1.2.3 国外技术现状 |
| 1.3 主要研究思路及内容 |
| 1.4 研究路线 |
| 第2章 常规钻头在高温地热钻井中存在问题 |
| 2.1 高温地热钻井中牙轮钻头存在问题 |
| 2.1.1 牙轮钻头结构及破岩机理 |
| 2.1.2 牙轮钻头水力研究 |
| 2.1.3 牙轮钻头失效形式 |
| 2.2 高温地热钻井中PDC钻头存在问题 |
| 2.2.1 PDC钻头结构及破岩机理 |
| 2.2.2 PDC钻头水力研究 |
| 2.2.3 PDC钻头失效形式 |
| 2.3 本章小结 |
| 第3章 高温地热井PDC钻头水力结构研究 |
| 3.1 计算流体动力学(CFD)软件分析原理 |
| 3.1.1 CFD软件分析过程 |
| 3.1.2 CFX软件特点及结构 |
| 3.2 PDC钻头水力结构 |
| 3.2.1 喷嘴基本参数计算 |
| 3.2.2 喷嘴结构及射流特性 |
| 3.2.3 高温条件下钻头水力结构设计原则 |
| 3.2.4 高温条件下水力结构设计方案 |
| 3.3 高温地热钻井钻头水力结构数值模拟 |
| 3.3.1 模型建立 |
| 3.3.2 井底流速矢量及压力云图结果分析 |
| 3.3.3 切削齿冷却效果分析 |
| 3.4 水力结构优化设计 |
| 3.4.1 水孔宽度分析 |
| 3.4.2 水孔离刀翼面距离分析 |
| 3.4.3 散射角度分析 |
| 3.4.4 水孔长度分析 |
| 3.4.5 正交实验仿真分析 |
| 3.5 串状水孔水力结构设计 |
| 3.6 本章小结 |
| 第4章 高温地热井PDC钻头设计与制造 |
| 4.1 钻头设计方案 |
| 4.1.1 81/2六刀翼钻头设计 |
| 4.1.2 六刀翼钻头仿真分析优化 |
| 4.1.3 81/2五刀翼钻头设计 |
| 4.2 耐高温复合片优选及耐高温处理 |
| 4.2.1 高温耐热耐冲击PDC复合片(基齿)优选 |
| 4.2.2 PDC复合片脱钴工艺处理及性能检测 |
| 4.3 本章小结 |
| 第5章 高温地热井PDC钻头现场试验与推广应用 |
| 5.1 试验井基本情况 |
| 5.2 室内试验 |
| 5.3 现场应用 |
| 5.3.1 与邻井牙轮钻头对比 |
| 5.3.2 新型水孔PDC钻头总体应用状况 |
| 5.4 本章小结 |
| 第6章 总结 |
| 6.1 本文主要研究成果 |
| 6.2 存在的问题和今后的任务 |
| 致谢 |
| 参考文献 |
| 攻读硕士学位期间发表的论文及科研成果 |
（10）牙轮钻头球面浮动套轴承激光淬火技术研究与应用（论文提纲范文）
| 摘要 |
| Abstract |
| 第1章 绪论 |
| 1.1 引言 |
| 1.2 国内外研究现状 |
| 1.2.1 牙轮钻头轴承的国内外研究现状 |
| 1.2.2 激光淬火技术的概述 |
| 1.2.3 激光淬火技术的国内外研究现状 |
| 1.3 本论文的研究目的和意义 |
| 1.4 本课题的研究内容及创新点 |
| 第2章 球面浮动套轴承激光淬火有限元分析的理论 |
| 2.1 轴承激光淬火过程温度场计算的理论基础 |
| 2.1.1 激光淬火传热方式分析 |
| 2.1.2 初始条件及边界条件的确定 |
| 2.1.3 温度场分布的数学模型 |
| 2.2 轴承激光淬火过程相变及硬度场计算的理论基础 |
| 2.2.1 相变理论 |
| 2.2.2 Leblond相变模型 |
| 2.2.3 硬度场计算的基本原理 |
| 2.3 轴承激光淬火过程应力场计算的理论基础 |
| 2.3.1 热弹性本构方程 |
| 2.3.2 基于增量理论的弹塑性本构方程 |
| 2.4 本章小结 |
| 第3章 球面浮动套轴承激光淬火工艺参数的优化研究 |
| 3.1 激光淬火的工艺参数及其相互作用 |
| 3.2 工件材料的选取及物理模型的建立 |
| 3.3 轴承渗碳过程数值模拟 |
| 3.3.1 渗碳面的选取 |
| 3.3.2 渗碳结果与分析 |
| 3.4 激光淬火热源的处理 |
| 3.4.1 SYSWELD中的热源模型 |
| 3.4.2 热源的校核 |
| 3.5 轴承激光淬火工艺参数的优化确定 |
| 3.5.1 扫描速度的优化确定 |
| 3.5.2 激光功率的优化确定 |
| 3.5.3 光斑尺寸的优化确定 |
| 3.6 本章小结 |
| 第4章 球面浮动套轴承激光淬火数值模拟结果与分析 |
| 4.1 轴承激光淬火温度场数值模拟结果与分析 |
| 4.2 轴承激光淬火硬度场数值模拟结果与分析 |
| 4.2.1 组织转变 |
| 4.2.2 硬度场的结果与分析 |
| 4.3 轴承激光淬火应力场数值模拟结果与分析 |
| 4.4 轴承激光淬火与常规淬火数值模拟结果对比分析 |
| 4.5 本章小结 |
| 第5章 球面浮动套轴承单元件结构的设计与加工 |
| 5.1 轴承单元件参数的确定 |
| 5.2 相关夹具的设计与加工 |
| 5.3 轴承单元件的加工 |
| 5.3.1 轴承单元件加工工艺的制定 |
| 5.3.2 轴承外表面加工程序的编制 |
| 5.4 本章小结 |
| 第6章 实验设计方案 |
| 6.1 实验目的 |
| 6.2 实验设备 |
| 6.3 实验步骤 |
| 6.3.1 轴承表面的预处理 |
| 6.3.2 轴承激光淬火处理 |
| 6.3.3 表面状态观察 |
| 6.3.4 显微组织观察 |
| 6.3.5 显微硬度的测定 |
| 6.4 结果与分析 |
| 6.5 本章小结 |
| 第7章 结论与展望 |
| 7.1 结论 |
| 7.2 下一步研究工作 |
| 致谢 |
| 参考文献 |
| 攻读硕士期间发表的论文、专利及参与的科研项目 |
四、三种牙掌轴承强化工艺的比较研究（论文参考文献）
- [1]牙轮钻头牙掌焊接有限元仿真及焊接变形控制的研究[D]. 赵海超. 西安石油大学, 2021(09)
- [2]高速牙轮钻头轴承密封研究[J]. 邓宁,李帅. 科技风, 2019(31)
- [3]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)
- [4]凹槽型织构对牙轮钻头滑动轴承表面摩擦学性能的影响[D]. 李梦媛. 西南石油大学, 2019(06)
- [5]交叉刮切PDC钻头破岩机理及设计理论研究[D]. 张春亮. 西南石油大学, 2018(06)
- [6]新型牙轮钻头轴承密封结构研究[D]. 刘俊. 西南石油大学, 2018(07)
- [7]球形单牙轮PDC复合钻头设计理论研究[D]. 孔春岩. 西南石油大学, 2017(05)
- [8]钻头轴承金属密封研究[D]. 杨林君. 西南石油大学, 2017(11)
- [9]高温地热钻井PDC钻头研制与应用[D]. 宋东东. 西南石油大学, 2017(05)
- [10]牙轮钻头球面浮动套轴承激光淬火技术研究与应用[D]. 郝广辉. 西南石油大学, 2016(03)