CN116658510A - 一种自适应传动轴总成 - Google Patents

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CN116658510A CN202310529336.6A CN202310529336A CN116658510A CN 116658510 A CN116658510 A CN 116658510A CN 202310529336 A CN202310529336 A CN 202310529336A CN 116658510 A CN116658510 A CN 116658510A
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shaft sleeve
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关勤勤
张诚成
刘丹丹
袁咏心
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China Petroleum and Chemical Corp
Sinopec Oilfield Equipment Corp
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Abstract

本申请涉及一种自适应传动轴总成，属于螺杆钻具技术领域，该自适应传动轴总成包括外壳体；传动轴，其同轴设置于所述外壳体的内部；下径向轴套，其位于外壳体的下端与传动轴之间；调心件，其位于所述下径向轴套和传动轴之间，且跟随所述传动轴的倾斜方向在下径向轴套内转动。由于在外壳体上的下径向轴套和传动轴之间设置有调心件，因此，当螺杆钻具传动轴在工作过程中因侧向力倾斜时，调心件能跟随传动轴的倾斜方向在下径向轴套内转动调整，保证传动轴与下径向轴套滑动配合面之间的接触面积，避免传动轴和下径向轴套之间形成应力集中点而加剧磨损，进而保证了对传动轴的径向扶正效果，满足了传动轴的对中性要求，延长了传动轴的使用寿命。

Description

一种自适应传动轴总成
技术领域
本申请涉及螺杆钻具技术领域，特别涉及一种自适应传动轴总成。
背景技术
目前在石油和天然气开采中，螺杆钻具的应用越来越广泛，螺杆钻具带动钻头实现地层的钻进，螺杆钻具通过地面设备泵入的钻井液驱动，是一种以钻井液为动力，把液体压力能转为机械能的容积式井下动力钻具。当泥浆泵泵出的泥浆流经旁通阀进入马达，在马达的进、出口形成一定的压力差，推动转子绕定子的轴线旋转，并将转速和扭矩通过万向轴总成和传动轴总成传递给钻头，从而实现钻井作业。
相关技术中，传动轴总成上端连接万向轴总成，下端连接钻头，其作用是将马达的旋转动力传递给钻头，同时承受钻压所产生的轴向载荷和径向载荷。
但是，在钻进过程中，当螺杆钻具受到侧向力作用时，传动轴相对传动轴壳体中心线处于倾斜状态，此时常规传动轴总成结构的下径向轴承静套和下径向轴承动套为点接触，接触面积小，容易造成下径向轴承配合表面快速磨损或应力集中而破裂，导致对传动轴的径向扶正效果差，轴承耐磨性降低，进而导致螺杆钻具轴承和传动轴失效，使用寿命降低。
发明内容
本申请实施例提供一种自适应传动轴总成，以解决相关技术中因侧向力造成螺杆钻具径向轴承磨损严重而导致的传动轴径向扶正效果差和使用寿命低的问题。
本申请实施例提供了一种自适应传动轴总成，包括：
外壳体；
传动轴，其同轴设置于所述外壳体的内部；
下径向轴套，其位于外壳体的下端与传动轴之间；
调心件，其位于所述下径向轴套和传动轴之间，且跟随所述传动轴的倾斜方向在下径向轴套内转动。
一些实施例中，所述下径向轴套包括与外壳体螺纹连接的轴套螺纹段和与调心件转动连接的轴套伸出段。
一些实施例中，所述调心件为外球面套，所述外球面套的外表面为与下径向轴套转动连接的球形面。
一些实施例中，还包括位于所述轴套伸出段内部并与球形面相适配的内球面套，所述轴套伸出段上设置有将内球面套固定于轴套伸出段内部的防掉环，所述防掉环与所述轴套伸出段螺纹连接。
一些实施例中，所述外球面套表面沿轴向设置有至少一个键槽，所述内球面套的内侧设置有与键槽相适配的键块。
一些实施例中，所述轴套伸出段和内球面套上均开设有用于向外球面套注入油脂的注油孔。
一些实施例中，所述外球面套的两端均设置有与内球面套密封连接的密封圈。
一些实施例中，所述传动轴与下径向轴套内孔配合的表面设置有第一耐磨层，所述调心件的内孔表面设置有第二耐磨层，所述下径向轴套的内孔表面设置有第三耐磨层。
一些实施例中，所述内球面套的内孔表面与外球面套的外表面均设置有第四耐磨层。
一些实施例中，所述外壳体的上端与传动轴之间连接有上径向轴套，所述上径向轴套内设置有所述调心件。
本申请提供的技术方案带来的有益效果包括：
本申请实施例提供了一种自适应传动轴总成，由于在外壳体上的下径向轴套和传动轴之间设置有调心件，因此，当螺杆钻具传动轴在工作过程中因侧向力倾斜时，调心件能跟随传动轴的倾斜方向在下径向轴套内转动调整，保证传动轴与下径向轴套滑动配合面之间的接触面积，避免传动轴和下径向轴套之间形成应力集中点而加剧磨损，进而保证了对传动轴的径向扶正效果，满足了传动轴的对中性要求，延长了传动轴的使用寿命。
附图说明
为了更清楚地说明本申请实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本申请的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本申请实施例的结构示意图；
图2为图1中下径向轴套的局部放大图；
图3为为图2中沿A-A方向的剖视图。
附图中，各标号所代表的部件列表如下：
10、传动轴；10a、第一耐磨层；11、下径向轴套；11a、防掉环；11b、外球面套；11c、注油孔；11d、内球面套；11e、轴套螺纹段；11f、密封圈；11g、球形面；11h、第二耐磨层；11m、第三耐磨层；12、壳体调整套；13、轴定位套；14、推力轴承；15、外壳体；16、上径向轴承静套；17、上径向轴承动套；18、水帽。
具体实施方式
为使本申请实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本申请的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本申请保护的范围。
本申请实施例提供了一种自适应传动轴总成，其能解决相关技术中因侧向力造成螺杆钻具径向轴承磨损严重而导致的传动轴径向扶正效果差和使用寿命低的问题。
参见图1至3所示，本申请实施例提供了一种自适应传动轴总成，包括：
外壳体15；
传动轴10，其同轴设置于外壳体15的内部；
下径向轴套11，其位于外壳体15的下端与传动轴10之间；
调心件，其位于下径向轴套11和传动轴10之间，且跟随传动轴10的倾斜方向在下径向轴套11内转动。
本申请实施例的自适应传动轴总成的外壳体15的下端和传动轴10之间安装有下径向轴套11，下径向轴承11与传动轴10间隙配合，下径向轴套11和传动轴10之间安装有调心件。具体使用时，当螺杆钻具的传动轴10在工作过程中因侧向力而导致调心件连接处传动轴10倾斜时，调心件能跟随传动轴10的倾斜方向在下径向轴套11内转动，自动调整中心线与传动轴10中心线平行。避免传动轴10和下径向轴套11之间形成应力集中点而加剧磨损，保证传动轴10与下径向轴套11滑动配合面之间的接触面积，进而保证了对传动轴的径向扶正效果，满足了传动轴的对中性要求，延长了下径向轴套11和传动轴10的使用寿命。
需要说明的是，传动轴10的上端通过螺纹连接有水帽18，水帽18为螺杆钻具万向轴总成提供连接位置。外壳体15和传动轴10之间从上至下还安装有上径向轴承、推力轴承14和壳体调整套12。上径向轴承包括位于外壳体15内部的上径向轴承静套16和与传动轴10螺纹连接的上径向轴承动套17。上径向轴承静套16与上径向轴承动套17间隙配合，壳体调整套12的内侧安装有与传动轴10的台阶面相互配合的轴定位套13，起到定位作用。推力轴承14压紧在上径向轴承静套16、上径向轴承动套17与轴定位套13、壳体调整套12之间，同时壳体调整套12的下端面与下径向轴套11的上端面贴合。
在一些可选实施例中：参见图1至3所示，本申请实施例提供了一种自适应传动轴总成，该自适应传动轴总成的下径向轴套11包括与外壳体15螺纹连接的轴套螺纹段11e和与调心件转动连接的轴套伸出段；
调心件为外球面套11b，外球面套11b的外表面为与下径向轴套11转动连接的球形面11g。
本申请实施例的自适应传动轴总成的下径向轴套11包括与外壳体15螺纹连接的轴套螺纹段11e和与调心件转动连接的轴套伸出段，调心件为外球面套11b，外球面套11b的外表面为与下径向轴套11转动连接的球形面11g，外球面套11b上的球形面11g能较好的满足任意角度的转动方向。
具体使用时，当螺杆钻具的传动轴10在工作过程中因侧向力而导致外球面套11b连接处传动轴10倾斜时，外球面套11b能跟随传动轴10的倾斜方向在下径向轴套11内转动，自动调整其中心线与传动轴10中心线平行。避免传动轴10和轴套螺纹段11e之间形成应力集中点而加剧磨损，保证传动轴10与轴套螺纹段11e滑动配合面之间的接触面积，进而保证了对传动轴的径向扶正效果，满足了传动轴的对中性要求，延长了下径向轴套11和传动轴10的使用寿命。
在一些可选实施例中：参见图1至3所示，本申请实施例提供了一种自适应传动轴总成，该自适应传动轴总成的还包括位于轴套伸出段内部并与球形面11g相适配的内球面套11d，轴套伸出段上设置有将内球面套11d固定于轴套伸出段内部的防掉环11a，防掉环11a与轴套伸出段螺纹连接。
本申请实施例的自适应传动轴总成的轴套伸出段内部安装有与球形面11g相适配的内球面套11d，即外球面套11b转动连接在内球面套11d内部，轴套伸出段开设有用于容纳内球面套11d的周向槽，轴套伸出段内螺纹连接有将内球面套11d抵接固定于周向槽内的防掉环11a，使得通过拆卸防掉环11a可以取出更换内球面套11d和外球面套11b组成的整体。
具体使用时，内球面套11d与和外球面套11b组装在一起，再将内球面套11d插入轴套伸出段内，安装防掉环11a对内球面套11d进行轴向固定，防止内球面套11d、外球面套11b工作时轴向移动脱落，同时外球面套11b磨损后可以方便的拆卸更换。
在一些可选实施例中：参见图1至3所示，本申请实施例提供了一种自适应传动轴总成，该自适应传动轴总成的外球面套11b表面沿轴向设置有至少一个键槽，内球面套11d的内侧设置有与键槽相适配的键块。
本申请实施例的自适应传动轴总成的外球面套11b表面沿轴向设置有至少一个键槽，内球面套11d的内侧设置有与键槽相适配的键块。需要说明的是，外球面套11b与传动轴10间隙配合，键槽和键块的数量可以为多个，并周向分布和一一对应。具体使用时，键槽和键块配合，用于防止传动轴10在摩擦力的作用下带动外球面套11b在内球面套11d内周向转动，使得外球面套11b在传动轴10产生侧向倾斜时，随传动轴10在内球面套11d内轴向方向摆动，保证传动轴与下径向轴套滑动配合面之间的接触面积，避免传动轴和下径向轴套之间形成应力集中点而加剧磨损，进而保证了对传动轴的径向扶正效果。
在一些可选实施例中：参见图1至3所示，本申请实施例提供了一种自适应传动轴总成，该自适应传动轴总成的轴套伸出段和内球面套11d上均开设有用于向外球面套11b注入油脂的注油孔11c。
本申请实施例的自适应传动轴总成的轴套伸出段和内球面套11d上均开设有用于向外球面套11b注入油脂的注油孔11c，具体使用时，通过轴套伸出段和内球面套11d的注油孔11c向外球面套11b上注入油脂，油脂填充外球面套11b和内球面套11d之间的间隙，能减小外球面套11b和内球面套11d相互之间的磨损，进而可长时间保证外球面套11b自适应传动轴10摆动的配合精度。
在一些可选实施例中：参见图1至3所示，本申请实施例提供了一种自适应传动轴总成，该自适应传动轴总成的外球面套11b的两端均设置有与内球面套11d密封连接的密封圈11f。
本申请实施例的自适应传动轴总成的外球面套11b的两端均设置有与内球面套11d密封连接的密封圈11f，外球面套11b的两端均凸出形成环状凸缘，密封圈11f密封连接在环状凸缘和内球面套11d之间。具体使用时，密封圈11f配合外球面套11b和内球面套11d组成密封腔，使得密封腔内注入的油脂，不会从两端的间隙漏出，保证油脂停留在外球面套11b和内球面套11d之间，进而保证了润滑效果。
在一些可选实施例中：参见图1至3所示，本申请实施例提供了一种自适应传动轴总成，该自适应传动轴总成的传动轴10与下径向轴套11内孔配合的表面设置有第一耐磨层10a，调心件的内孔表面设置有第二耐磨层11h，下径向轴套11的内孔表面设置有第三耐磨层11m。
本申请实施例的自适应传动轴总成的传动轴10与下径向轴套11内孔配合的表面设置有第一耐磨层10a，第一耐磨层10a为碳化钨耐磨层，调心件的内孔表面设置有第二耐磨层11h，下径向轴套11的内孔表面设置有第三耐磨层11m，第二耐磨层11h和第三耐磨层11m均为硬质合金耐磨层。
具体使用时，下径向轴套11内孔上第三耐磨层11m和调心件内孔上第二耐磨层11h均与传动轴10上第一耐磨层10a配合，可提高传动轴10和下径向轴套11内孔的耐磨性，防止泥浆中固相含量对下径向轴套11和传动轴10配合面的磨损，使得传动轴10的第一耐磨层10a与下径向轴承11内孔的配合间隙在比较长的时间内保持在设计允许范围，进而保证了使用寿命。
在一些可选实施例中：参见图1至3所示，本申请实施例提供了一种自适应传动轴总成，该自适应传动轴总成的内球面套11d的内孔表面与外球面套11b的外表面均设置有第四耐磨层。
本申请实施例的自适应传动轴总成的内球面套11d的内孔表面与外球面套11b的外表面均设置有第四耐磨层，第四耐磨层为球面表面镀铬处理或敷焊耐磨合金材料，具体使用时，能提高内球面套11d和外球面套11b上球面的耐磨性，保证内球面套11d和外球面套11b配合使用的寿命。
在一些可选实施例中：参见图1至3所示，本申请实施例提供了一种自适应传动轴总成，该自适应传动轴总成的外壳体15的上端与传动轴10之间连接有上径向轴套，上径向轴套内设置有调心件。
本申请实施例的自适应传动轴总成的外壳体15的上端与传动轴10之间连接有上径向轴套，上径向轴套内设置有调心件，具体使用时，调心件能跟随传动轴10的倾斜方向在上径向轴套内转动，避免传动轴10和上径向轴套之间形成应力集中点而加剧磨损，保证上径向轴套和传动轴10的使用寿命。需要说明的是，本领域技术人员还可以将调心件设置在传动轴总成的其它可能的位置。
在本申请的描述中，需要说明的是，术语“上”、“下”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本申请和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本申请的限制。除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本申请中的具体含义。
需要说明的是，在本申请中，诸如“第一”和“第二”等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。
以上所述仅是本申请的具体实施方式，使本领域技术人员能够理解或实现本申请。对这些实施例的多种修改对本领域的技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本申请的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本申请将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所申请的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。

Claims (10)

1.一种自适应传动轴总成，其特征在于，包括：
外壳体(15)；
传动轴(10)，其同轴设置于所述外壳体(15)的内部；
下径向轴套(11)，其位于外壳体(15)的下端与传动轴(10)之间；
调心件，其位于所述下径向轴套(11)和传动轴(10)之间，且跟随所述传动轴(10)的倾斜方向在下径向轴套(11)内转动。
2.如权利要求1所述的一种自适应传动轴总成，其特征在于：
所述下径向轴套(11)包括与外壳体(15)螺纹连接的轴套螺纹段(11e)和与调心件转动连接的轴套伸出段。
3.如权利要求2所述的一种自适应传动轴总成，其特征在于：
所述调心件为外球面套(11b)，所述外球面套(11b)的外表面为与下径向轴套(11)转动连接的球形面(11g)。
4.如权利要求3所述的一种自适应传动轴总成，其特征在于：
还包括位于所述轴套伸出段内部并与球形面(11g)相适配的内球面套(11d)，所述轴套伸出段上设置有将内球面套(11d)固定于轴套伸出段内部的防掉环(11a)，所述防掉环(11a)与所述轴套伸出段螺纹连接。
5.如权利要求4所述的一种自适应传动轴总成，其特征在于：
所述外球面套(11b)表面沿轴向设置有至少一个键槽，所述内球面套(11d)的内侧设置有与键槽相适配的键块。
6.如权利要求4或5所述的一种自适应传动轴总成，其特征在于：
所述轴套伸出段和内球面套(11d)上均开设有用于向外球面套(11b)注入油脂的注油孔(11c)。
7.如权利要求4或5所述的一种自适应传动轴总成，其特征在于：
所述外球面套(11b)的两端均设置有与内球面套(11d)密封连接的密封圈(11f)。
8.如权利要求1所述的一种自适应传动轴总成，其特征在于：
所述传动轴(10)与下径向轴套(11)内孔配合的表面设置有第一耐磨层(10a)，所述调心件的内孔表面设置有第二耐磨层(11h)，所述下径向轴套(11)的内孔表面设置有第三耐磨层(11m)。
9.如权利要求4所述的一种自适应传动轴总成，其特征在于：
所述内球面套(11d)的内孔表面与外球面套(11b)的外表面均设置有第四耐磨层。
10.如权利要求1所述的一种自适应传动轴总成，其特征在于：
所述外壳体(15)的上端与传动轴(10)之间连接有上径向轴套，所述上径向轴套内设置有所述调心件。
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