花鍵萬向軸式螺桿鉆具的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及井下動力鉆具技術(shù)領(lǐng)域，具體是一種螺桿鉆具。
【背景技術(shù)】
[0002]螺桿鉆具是目前鉆井工程中廣泛使用的一種井下動力鉆具，廣泛應(yīng)用在直井、定向井、水平井、從式井、修井、各種管道的穿越施工等鉆井作業(yè)。螺桿鉆具由旁通閥總成、馬達(dá)總成、萬向軸總成、傳動軸總成四大部分組成。
[0003]由于馬達(dá)轉(zhuǎn)子在定子中做行星運動，需要通過萬向軸將行星運動轉(zhuǎn)化為傳動軸的定軸轉(zhuǎn)動；當(dāng)螺桿鉆具應(yīng)用于定向井中時，由于造斜的需要，螺桿鉆具萬向軸外殼有不同角度的彎角，所以萬向軸還需要補(bǔ)償馬達(dá)和傳動軸之間的彎角。同時萬向軸還要將馬達(dá)產(chǎn)生的動力傳遞到傳動軸上，以驅(qū)動鉆頭轉(zhuǎn)動并產(chǎn)生扭矩。
[0004]萬向軸的運動軌跡類似倒立的圓錐，受的力包括扭矩、軸向力和側(cè)向力。萬向軸已成為螺桿鉆具中最容易破壞的零件。現(xiàn)在通用的萬向軸為花瓣萬向軸。花瓣萬向軸是將厚壁管沿徑向切割成互相嚙合的兩個分而不斷開的花瓣體，封閉的切割線構(gòu)成一定間隙，間隙的大小取決于彎度范圍的大小，由于兩個瓣體內(nèi)腔通過球座及球體來承受壓力，同時瓣體結(jié)構(gòu)承受鉆具的扭矩。由于其開式結(jié)構(gòu)，在使用過程中瓣縫磨損很快，當(dāng)間隙增大到一定范圍時，在鉆具扭矩和拉力的作用下，兩瓣體極易脫開，這樣必然會造成鉆井事故。花瓣萬向軸在工作時還受到高壓泥漿的沖刷，壽命很短。所以說目前花瓣萬向軸已不適應(yīng)當(dāng)前鉆井的需要。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]為了克服上述現(xiàn)有技術(shù)存在的缺點，本發(fā)明的目的在于提供一種花鍵萬向軸式螺桿鉆具，結(jié)構(gòu)簡單、壽命長、維修方便、能適應(yīng)角度變化的范圍廣。
[0006]為了解決上述問題，本發(fā)明采用以下技術(shù)方案:花鍵萬向軸式螺桿鉆具，包括萬向軸；其特征是:所述的萬向軸包括動力輸入的轉(zhuǎn)子接頭、輸出動力的傳動軸接頭，還包括連接軸；
[0007]所述轉(zhuǎn)子接頭的下端沿軸向設(shè)置有內(nèi)孔；傳動軸接頭的上端沿軸向也設(shè)置有內(nèi)孔；轉(zhuǎn)子接頭的內(nèi)孔、傳動軸接頭的內(nèi)孔中均設(shè)有短漸開線內(nèi)齒輪結(jié)構(gòu)；
[0008]兩個所述的短漸開線內(nèi)齒輪結(jié)構(gòu)分別與一齒圈配合；
[0009]所述齒圈是外齒輪結(jié)構(gòu)；
[0010]所述齒圈的變位系數(shù)小于配合的所述內(nèi)齒輪結(jié)構(gòu)的變位系數(shù)，；
[0011]所述齒圈的齒頂面、齒根面均為齒寬方向上中部鼓出的弧形曲面，且齒頂面、齒根面平行；在齒寬方向上，由齒寬方向的中間向齒寬方向的兩端齒厚逐漸減??；這樣就可以補(bǔ)償螺桿鉆具轉(zhuǎn)子的偏心運動和萬向軸的彎角；
[0012]兩個所述齒圈分別與連接軸的兩端通過標(biāo)準(zhǔn)漸開線花鍵連接，所述連接軸與兩個齒圈是分體結(jié)構(gòu)，當(dāng)齒圈磨損后，可以只更換齒圈，維修方便，加工簡單，維修費用低；也有利于齒圈與連接軸分別用不同的材料制成，節(jié)約材料又能達(dá)到更好的性能；
[0013]連接軸的兩個端面上分別通過螺紋連接有一球頭，球頭的端面與連接軸上的臺階構(gòu)成對齒圈的軸向定位，球頭的外凸球面與球座的內(nèi)凹球面配合，球頭的外凸球面與球座的內(nèi)凹球面同球心，且球心位于齒圈的軸線上；可以保證齒圈擺動與球頭轉(zhuǎn)動相協(xié)同不會發(fā)生干擾；
[0014]兩個球座分別固定的安裝在轉(zhuǎn)子接頭的內(nèi)孔、傳動軸接頭的內(nèi)孔中。
[0015]作為本發(fā)明的進(jìn)一步改進(jìn)，連接軸的一端與轉(zhuǎn)子接頭之間、連接軸的另一端與傳動軸接頭之間分別設(shè)置有一組密封結(jié)構(gòu)，防止鉆井液進(jìn)入花鍵萬向軸內(nèi)部；每組所述密封結(jié)構(gòu)包括密封套、壓塊、壓緊圈、卡箍；
[0016]壓塊的一端開有沿軸向朝向連接軸中部的V型環(huán)槽，壓緊圈將密封套的一端壓入壓塊的V型環(huán)槽并同時將兩組密封結(jié)構(gòu)中的壓塊分別壓緊在轉(zhuǎn)子接頭、傳動軸接頭上；兩組密封結(jié)構(gòu)中的壓緊圈分別通過螺紋結(jié)構(gòu)與轉(zhuǎn)子接頭、傳動軸街頭連接；
[0017]壓塊套置在連接軸上，壓塊的內(nèi)孔的孔徑比齒圈的外徑小，這樣還可以對齒圈構(gòu)成限位；壓塊與齒圈端面之間設(shè)有間隙；
[0018]兩組密封結(jié)構(gòu)中，密封套的另一端分別通過所述卡箍固定在連接軸上。
[0019]作為本發(fā)明的進(jìn)一步改進(jìn)，所述轉(zhuǎn)子接頭和傳動軸接頭上均開有注油孔。組裝完畢后從注油孔內(nèi)注入潤滑脂，保證齒圈與內(nèi)齒、球頭與球座始終工作在潤滑環(huán)境中。
[0020]作為本發(fā)明的進(jìn)一步改進(jìn)，所述齒圈和轉(zhuǎn)子接頭、傳動軸接頭內(nèi)孔中的齒面采用滲碳或滲氮處理，不但更耐磨，還可以傳遞更大扭矩。
[0021]作為本發(fā)明的進(jìn)一步改進(jìn)，所述的密封套采用耐油橡膠制成。
[0022]本發(fā)明的有益效果是:
[0023]1、其萬向軸傳遞扭矩大。本發(fā)明的萬向軸中傳動部件是大模數(shù)齒輪結(jié)構(gòu)，多齒嚙合，能夠傳遞大扭矩。
[0024]2、工作壽命長。本發(fā)明中萬向軸是密封式的結(jié)構(gòu)，各傳動部件在充滿潤滑脂的環(huán)境下工作；各接觸面都經(jīng)過表面硬化處理，在相同的使用工況下磨損小。
[0025]3、齒圈與連接軸是兩體結(jié)構(gòu)，當(dāng)齒面磨損后只需更換齒圈等零部件，結(jié)構(gòu)簡單，維修方便，維修費用低，更經(jīng)濟(jì)實用。
[0026]4、球頭與連接軸也是分體分體結(jié)構(gòu)，同樣可以根據(jù)各自的功能特點選用不同的材料及加工方法，有利于控制成本。
【附圖說明】
[0027]下面結(jié)合附圖和實施例對本發(fā)明做進(jìn)一步的說明:
[0028]圖1是本發(fā)明實施例的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0029]圖2是圖1的A-A剖視圖；
[0030]圖3是圖1所示實施例中齒圈按照齒寬方向上齒頂面、齒根面的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0031]圖4為圖1所示實施例中齒圈的齒厚的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0032]圖中:1轉(zhuǎn)子接頭，2球座，3齒圈，31齒頂面，32齒根面，4堵絲，5壓緊圈，6密封套，7連接軸，8卡箍，9壓塊，10球頭，11傳動軸接頭。
【具體實施方式】
[0033]如圖1所示，該花鍵萬向軸式螺桿鉆具，包括萬向軸，其特別之處是:該種螺桿鉆具的萬向軸包括連接軸7及連接在連接軸7兩端的轉(zhuǎn)子接頭1、傳動軸接頭10。
[0034]轉(zhuǎn)子接頭I通過螺紋與馬達(dá)轉(zhuǎn)子相連，傳動軸接頭10通過螺紋與傳動軸相連，將轉(zhuǎn)子的行星運動通過傳動軸傳遞到鉆頭上。
[0035]所述轉(zhuǎn)子接頭I的下端沿軸向設(shè)置有內(nèi)孔；傳動軸接頭10的上端沿軸向也設(shè)置有內(nèi)孔；轉(zhuǎn)子接頭的內(nèi)孔、傳動軸接頭的內(nèi)孔中均設(shè)有短漸開線內(nèi)齒輪結(jié)構(gòu)。
[0036]兩個所述的短漸開線內(nèi)齒輪結(jié)構(gòu)分別與一齒圈3配合。圖2所示圖1的A-A剖視圖，表達(dá)了轉(zhuǎn)子接頭、齒圈、連接軸之間的裝配關(guān)系。
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