随着尾管固井技术的广泛应用,对旋转尾管悬挂器等固井设备的性能要求在不断提升。我国自主研发的旋转尾管悬挂器轴承多为推力圆锥滚子轴承,在实际工作过程中,该类型轴承的性能受到井下工作空间与自身元件结构尺寸的制约。对轴承进行改进的主要方法有通过改进轴承元件尺寸来对轴承性能进行优化,另一个主要的方法是对滚子进行修形设计,使应力在滚子-滚道接触表面沿轴向均匀分布,降低最大接触应力值,避免产生或降低“边缘效应”来提升轴承寿命。本文以某自主研发尾管悬挂器轴承为对象,通过结构优化及滚子母线修形方式对该类型轴承性能进行优化。本文的主要研究内容如下:(1)基于非支配排序遗传算法对旋转尾管悬挂器轴承结构参数进行多目标优化设计。以滚子数作为设计变量,以轴承的承载能力、疲劳寿命与磨损寿命为优化目标,在不改变轴承整体结构的前提下,综合工况考虑后,对轴承元件的尺寸参数进行了改进。(2)提出旋转尾管悬挂器轴承滚子带有母线修形参数的载荷-形变拟合公式。首先基于非赫兹型接触理论,建立了旋转尾管悬挂器轴承的接触应力与接触变形分析模型,并利用Matlab进行编程求解;其次利用有限元仿真对模型进行了验证;最后利用多元线性回归拟合函数,进行数据处理,对该轴承滚子的对数母线修形曲线和非对称对数母线修形曲线的载荷-形变经验公式进行修正。(3)基于遗传算法,对滚子母线进行对数母线修形,并针对修形后存在的不足,进行非对称母线修形。对旋转尾管悬挂器轴承滚子进行对数母线修形,经过分析发现滚子小端接触应力大于大端的接触应力,导致小端先于大端失效。针对此情况,引入非对称对数母线修形参数来降低滚子两端接触应力差,使接触应力分布更均匀,并以沿母线接触应力方差为目标函数,利用遗传算法,对非对称母线修形参数进行寻优,得到最优的非对称对数修形曲线。本文首先通过优化轴承结构,提升轴承性能,提出有关滚子母线修形参数的载荷-形变拟合公式,并对滚子进行非对称母线修形优化。