CN103277399B - Sbt水泥胶结测井仪球铰传动轴 - Google Patents

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本发明公开了一种SBT水泥胶结测井仪球铰传动轴，包括传动轴本体，沿所述传动轴端头内侧开有环形槽，沿传动轴环形槽外周卡装有一对呈对称分布的剖分球铰a和剖分球铰b，沿传动轴轴向剖分球铰a和剖分球铰b的两端分别套装有球铰座a和球铰座b。本发明彻底消除了原传动轴产生疲劳应力而断裂的偏载弯矩，在不改变材料的状况下，解决了断轴问题。本发明能够实现SBT水泥胶结测井仪器极板的推靠传动。

Description

SBT水泥胶结测井仪球铰传动轴
技术领域
本发明涉及一种井下测井仪器，特别是涉及一种SBT水泥胶结测井仪器极板推靠球铰传动轴。
背景技术
随着海洋和陆地水平油井钻采技术的发展，对于完井后水泥胶结质量的要求也越来越高，目前SBT扇区水泥胶结测井仪，在高精度水泥胶结质量评估中越来越重要，市场需求大。现有国产SBT水泥胶结测井仪器，主要仿制ATLAS公司同类产品，材料为17-4PH（σ0.2≥930MP），在现场使用过程中发现，国产仪器传动轴使用寿命短，常发生突发性断裂；采用超高强度合金钢（σ0.2≥1500MPa），切削加工工艺性差，成品率很低。
图1为所涉及SBT仪器局部工作图。传动部分19与传感器部分12通过螺纹10连接，紧定螺钉18拧入直槽17内防转。连接筒14置于仪器内腔，连接筒14凸起的法兰一部分嵌入传动连接套8的退刀槽中，另一部分被螺钉15顶紧挡住。传动轴16轴端法兰台阶9，挂靠在传动连接套8上。紧定螺钉7通过连接螺纹13将连接筒14与轴5相连接。传动轴16向下运动时，将带动连接套8、连接筒14、轴5、弹簧4、连杆6、轭11、防脱销3、支点块2、推靠臂1一起向下运动，完成极板收回动作。此时负载来自弹簧4的压缩阻力。正常情况下，传动轴16最大拉力为1232kg。
图2为原仪器传动轴传动连接工作原理图，其中图2-1是受力前传动轴的连接状态，图2-2是受轴向力F后的连接状态。
图2-1中，连接筒14和传动轴16轴线20，与传动连接套8轴线21平行，距离为e，传动连接套8内孔端面24和连接筒端面28以及传动轴16台阶端面25平行并靠紧。螺钉15锥面素线22与连接筒14锥面贴紧并靠实；连接筒14法兰凸起锥面素线23与传动连接套8退刀槽锥面贴紧并靠实。
见图2-2，受到轴向拉力F后，螺钉15锥面素线22与连接筒14锥面贴紧处产生压应力，压应力随弹簧压缩力F的增大而增大，当材料产生弹性或屈服变形时，传动连接套8会绕锥面素线23某点发生旋转，传动轴16轴线20和传动连接套8轴线21产生夹角α，传力面24绕传动轴16台阶端面上的点26旋转，传动连接套8内孔端面24与传动轴16台阶端面25也形成夹角。点26受到F力，这时传动轴16台阶端面根部27，受到额外弯矩F×d/2产生的拉应力，此额外弯矩产生的应力为交变应力，在根部27处易产生裂纹，造成轴16突然断裂。
发明内容
鉴于上述问题，本发明的目的在于提出一种SBT水泥胶结测井仪球铰传动轴，彻底消除原传动轴产生疲劳应力而断裂的偏载弯矩，在不改变材料的状况下，解决断轴问题。本发明是用来实现SBT水泥胶结测井仪器极板推靠传动。
本发明的目的是通过下述技术方案来实现的。
一种SBT水泥胶结测井仪球铰传动轴，包括传动轴本体，沿所述传动轴端头内侧开有环形槽，沿传动轴环形槽外周卡装有一对呈对称分布的剖分球铰a和剖分球铰b，沿传动轴轴向剖分球铰a和剖分球铰b的两端分别套装有球铰座a和球铰座b。
进一步地，所述一对呈对称分布的剖分球铰a和剖分球铰b上分别设有与传动轴上的环形槽相配合的环形凸体a和环形凸体b，在剖分球铰a和剖分球铰b外侧面设置有球面a和球面b。
进一步地，所述球铰座a设置在靠近传动轴端头侧，球铰座a内侧壁设有与剖分球铰外侧的球面a和球面b侧部相配合的球铰座a球面；所述球铰座b设置在与球铰座a相接的另一侧，球铰座b内侧壁设有与剖分球铰外侧的球面a和球面b侧部相配合的球铰座b球面。
进一步地，所述球铰座a上设凸起，球铰座b设凹槽，凸起和凹槽构成球铰座a和球铰座b相接合端的凹凸接合面；凹凸接合面接合后将球铰座a和球铰座b刚性连接在一起。
进一步地，所述传动轴能够绕球铰座a和球铰座b的轴线360度旋转，绕球铰座a球面和球铰座b球面的中心以给定的角度在任意方向上摆动。
本发明传动轴用以传递传动部分输出的轴向力。剖分球铰卡箍在轴上，与传动轴不发生轴向位移，周向可以360度自由旋转。球铰座承担来至传动轴，并经过剖分球铰传递来的轴向力，可以相对于传动轴360度旋转和按一定角度摆动。
附图说明
图1为发明所涉及SBT仪器局部工作图。
图2-1和图2-2为原仪器传动轴传动连接工作原理图。
图3-1和图3-2为本发明传动轴装配结构图。
图4-1和图4-2为本发明仪器传动轴传动连接工作原理图。
图中：1、推靠臂；2、支点块；3、防脱销；4、弹簧；5、轴；6、连杆；7、紧定螺钉；8、传动连接套；9、轴端法兰台阶；10、螺纹；11、轭；12、传感器；13、连接螺纹；14、连接筒；15、螺钉；16、传动轴；17、直槽；18、螺钉；19、传动部分；20、传动轴轴线；21、传动连接套轴线；23、锥面素线；24、传动连接套内孔端面；25、传动轴台阶端面；26、传动轴台阶端面上的点；27、传动轴台阶端面根部；28、连接筒端面；29、传动轴球铰中心；30、球铰座a；31、剖分球铰a；32、焊缝；33、球铰座b；35、环形凸体a；36、环形槽；37、剖分球铰b；38、扳手槽；39、环形凸体b；40、球铰座a球面；41、球面a；42、球铰座b球面；43、凹槽；44、球面b；45、凸起。
具体实施方式
下面通过附图和具体实施例对本发明做进一步详细说明。
本发明是用来实现SBT水泥胶结测井仪器传动部分与传感器部分的传动连接。
如图3-2所示，为本发明传动轴结构图。该SBT水泥胶结测井仪球铰传动轴，包括传动轴16本体，沿传动轴16端头内侧加工有环形槽36，沿传动轴16环形槽36外周卡装有一对呈对称分布的剖分球铰a31和剖分球铰b37，在沿传动轴16轴向剖分球铰a31和剖分球铰b37的两端分别套装有球铰座a30和球铰座b33。
其中，一对呈对称分布的剖分球铰a31和剖分球铰b37上分别加工有与传动轴16上的环形槽36相配合的环形凸体a35和环形凸体b39，在剖分球铰a31和剖分球铰b37外侧面加工有球面a44和球面b41。球铰座a30设置在靠近传动轴16端头侧，球铰座a30内侧壁设有与剖分球铰外侧的球面a44和球面b41侧部相配合的球铰座a球面40；球铰座b33设置在与球铰座a30相接的另一侧，球铰座b33内侧壁设有与剖分球铰外侧的球面a44和球面b41侧部相配合的球铰座b球面42，球面a44和球面b41与球铰座a球面40和球铰座b球面42形状尺寸吻合。
把剖分球铰a31和剖分球铰b37的环形凸体a35和环形凸体b39卡装在传动轴16上的环形槽36中，分别从传动轴16两端套上两个球铰座a30和球铰座b33，使得球面a44和球面b41被球铰座a球面40和球铰座b球面42包含，球铰座a30的凸起45与球铰座33的凹槽43无缝接触。见图3-1，将球铰座30和球铰座33的两个端面凸起45和凹槽43焊接在一起，凸起45和凹槽43构成球铰座a30和球铰座b33相接合端的凹凸接合面，形成焊缝32；凹凸接合面接合后将球铰座a30和球铰座b33刚性连接在一起（见图3-1所示）。焊接完后，传动轴16可以绕球铰座a30和球铰座b33的轴线360度旋转，绕球铰座a球面40和球铰座b球面42的中心以给定的角度在任意方向上摆动。在传动轴16端部还设有扳手槽38。
图4为本发明发明后仪器传动轴传动连接工作原理图，图4-1是受力前传动轴的连接状态，图4-2是受轴向力F后传动轴的连接状态。受力后，传动轴16台阶端面25可以绕传动轴球铰中心29旋转α度角，与传力面24保持平行，无弯矩产生。
图4-2中，传动轴16上加工有环形槽36，两个剖分球铰a31和剖分球铰b37上分别加工有环形凸体a35和环形凸体b39以及球面a44和球面b41，两个球铰座a30和球铰座b33内分别加工有球铰座a球面40和42，环形凸体35和39与环形槽36形状和尺寸吻合，球面44和41与球面40和球铰座b球面42形状尺寸吻合。把剖分球铰31和37的环形凸体35和39卡装在轴34上的环形槽36中，分别从轴34两端套上两个球铰座30和33，使得内球面44和41被外球面40和42包含，球铰座a30的端面凸起45与球铰座33的端面凹槽43无缝接触。见图4-1，将球铰座a30和球铰座b33的两个端面凸起45和球铰座33的端面凹槽43焊接在一起，形成焊缝32，不可分拆。焊接完后，传动轴16可以绕球铰座a30和球铰座b33的轴线（以传动轴球铰中心29为中心）360度旋转，绕球铰座a球面40和球铰座b球面42的中心以给定的角度在任意方向上摆动。
本发明包括传动轴16，剖分球铰31、37，球铰座a30、球铰座b33，剖分球铰的外球面被两个球铰座内球面包含，球铰座承担经过剖分球铰传递来的轴向力，完成极板推靠动作。相对于传动轴不发生轴向位移，而周向可以自由旋转，并可以绕球面中心摆动。
以上内容是结合具体的优选实施方式对本发明所作的进一步详细说明，不能认定本发明的具体实施方式仅限于此，对于本发明所属技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干简单的推演或替换，都应当视为属于本发明由所提交的权利要求书确定专利保护范围。

Claims (2)

1.SBT水泥胶结测井仪球铰传动轴，包括传动轴(16)本体，其特征在于，沿所述传动轴(16)端头内侧开有环形槽(36)，沿传动轴(16)环形槽(36)外周卡装有一对呈对称分布的剖分球铰a(31)和剖分球铰b(37)，沿传动轴(16)轴向剖分球铰a(31)和剖分球铰b(37)的两端分别套装有球铰座a(30)和球铰座b(33)；
所述一对呈对称分布的剖分球铰a(31)和剖分球铰b(37)上分别设有与传动轴(16)上的环形槽(36)相配合的环形凸体a(35)和环形凸体b(39)，在剖分球铰a(31)和剖分球铰b(37)外侧面设置有球面a(44)和球面b(41)；
所述球铰座a(30)设置在靠近传动轴(16)端头侧，球铰座a(30)内侧壁设有与剖分球铰外侧的球面a(44)和球面b(41)侧部相配合的球铰座a球面(40)；所述球铰座b(33)设置在与球铰座a(30)相接的另一侧，球铰座b(33)内侧壁设有与剖分球铰外侧的球面a(44)和球面b(41)侧部相配合的球铰座b球面(42)；
所述球铰座a(30)上设凸起(45)，球铰座b(33)设凹槽(43)，凸起(45)和凹槽(43)构成球铰座a(30)和球铰座b(33)相接合端的凹凸接合面；凹凸接合面接合后将球铰座a(30)和球铰座b(33)刚性连接在一起。
2.根据权利要求1所述的SBT水泥胶结测井仪球铰传动轴，其特征在于，所述传动轴(16)能够绕球铰座a(30)和球铰座b(33)的轴线360度旋转，绕球铰座a球面(40)和球铰座b球面(42)的中心以给定的角度在任意方向上摆动。
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