CN201507567U - 一种花键型万向轴 - Google Patents

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常永忠
叶道辉
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Abstract

本实用新型涉及一种石油钻探领域与螺杆钻具配套使用的花键型万向轴。包括中间轴，中间轴的两端与连接头相配接，其不同之处在于所述的中间轴顶端设置顶端球面，顶端球面通过支撑球与连接头孔腔中的轴向球座相配置，在中间轴的两端设置有外花键，外花键与连接头孔腔中的花键孔相配置。在连接头孔腔外端设置与中间轴相配置的密封装置。本实用新型的有益效果在于采用花键结构不仅结构简单紧凑，易于加工，而且传动平稳，传递扭矩大，工作性能可靠，并延长了万向轴的使用寿命。

Description

一种花键型万向轴
技术领域
本实用新型涉及一种石油钻探领域与螺杆钻具配套使用的花键型万向轴。
背景技术
在石油开采和修井中，井下动力钻具特别是螺杆钻具的应用已经越来越广泛。螺杆钻具包括旁通阀总成、马达总成、万向轴和传动轴总成，各个部分分别自上而下依次连接，其中万向轴的上端和马达转子连接，下端与传动轴连接，其作用是将马达转子的行星运动转化为传动轴的定轴运动，使马达产生的扭矩和转速平稳的传递给钻头。可见，万向轴总成是螺杆钻具极为关键的部件，其结构性能直接关系到螺杆钻具的钻井效率和使用寿命。
目前螺杆钻具的万向轴主要有球铰式和球齿式两种结构形式。球铰式万向轴以钢球传递扭矩，传动平稳，导向灵活，但因钢球工作接触面小，传递扭矩受限；球齿式万向轴(如图1所示)通过齿啮合传递扭矩，接触面积大，承载能力强，但内弧形齿加工困难。
发明内容
本实用新型所要解决的技术问题是针对上述现有技术存在的不足提供一种易加工、传动平稳、传递扭矩大、使用寿命长的螺杆钻具花键型万向轴。
本实用新型为解决上述提出的问题所采用的技术方案为：包括中间轴，中间轴的两端与连接头相配接，其不同之处在于所述的中间轴顶端设置顶端球面，顶端球面通过支撑球与连接头孔腔中的轴向球座相配置，在中间轴的两端设置有外花键，外花键与连接头孔腔中的花键孔相配置。
按上述方案，在连接头孔腔外端设置与中间轴相配置的密封装置。
按上述方案，所述的外花键设有4～10个齿与花键孔的齿槽相配置并保持间隙。
按上述方案，所述的外花键和花键孔径向截面的齿形为两侧面相平行的近似矩形或为轮齿形。
按上述方案，所述的外花键齿顶沿轴向为平直形或圆弧形。
按上述方案，所述的密封装置包括与连接头孔腔相配置的锁紧螺套，锁紧螺套的内端安设密封圈。
按上述方案，所述的外花键与花键孔保持的间隙为2～10毫米，中间轴与连接头的相对摆动角度为0～5度。
本实用新型的有益效果在于采用花键结构不仅结构简单紧凑，易于加工，而且传动平稳，传递扭矩大，工作性能可靠，并延长了万向轴的使用寿命。
附图说明
图1是现有球齿式万向轴的纵向半剖视图。
图2是本实用新型一个实施例的轴向剖视图。
图3是图2中的A-A剖视图，表示外花键和花键孔的横截面形状。
图4是本实用新型另一种外花键和花键孔的横截面形状截面图。
图5是图4中外花键的横截面图。
图6是图5中外花键齿的B向视图。
具体实施方式
以下结合附图进一步说明本实用新型的实施例。
包括中间轴6，中间轴顶端设置顶端球面，在中间轴的两端设置有外花键8，中间轴的两端与连接头1相配接，连接头外端设置连接锥螺纹，连接头内端设置孔腔，中间轴的顶端球面通过支撑球3与连接头孔腔中的轴向球座2相配置，用于支承轴向力，在中间轴的两端设置的外花键与连接头孔腔中的花键孔相配置，所述的外花键设有8个齿与花键孔的齿槽相配置，所述的外花键和花键孔径向截面的齿形为共轭曲面形成的轮齿形，包括渐开线齿形或摆线齿形，且所述的齿形在轴向为圆弧齿形，或为直齿形并保持一定齿隙，使得中间轴与连接头的相对摆动角度为0～5度。所述的外花键和花键孔径向截面的齿形也可为两侧面相平行的近似矩形，如图4所示，所述的外花键齿顶沿轴向为圆弧形，或为平直形，平直形花键外径与花键孔外径保持3～4毫米的间隙，以使它们间能够保持一定的摆动。在连接头孔腔外端设置与中间轴相配置的密封装置，所述的密封装置包括与连接头孔腔相配置的锁紧螺套7，锁紧螺套的内端与安设在连接头孔腔密封槽中的橡胶密封圈4相配置，在锁紧螺套的侧向配置有定位螺钉5，定位螺钉的前端与中间轴上的定位孔相配置，用于对中间轴与连接头之间以及锁紧螺套的定位。装配前在连接头孔腔中先注入润滑脂，然后安装密封装置，使连接头孔腔保持密封，球铰和花键处于一个良好的润滑状态中。
另一种实施方式：外花键的齿侧面为：以内花键的齿侧面为母面，按万向轴规定的配合运动包络生成的共轭曲面。这样外花键所有齿的右齿侧面均能与内花键齿侧面同时啮合时，传递扭矩大，传动更加平稳。

Claims (9)

1.一种花键型万向轴，包括中间轴，中间轴的两端与连接头相配接，其特征在于所述的中间轴顶端设置顶端球面，顶端球面通过支撑球与连接头孔腔中的轴向球座相配置，在中间轴的两端设置有外花键，外花键与连接头孔腔中的花键孔相配置。
2.根据权利要求1所述的花键型万向轴，其特征是：在连接头孔腔外端设置与中间轴相配置的密封装置。
3.根据权利要求1或2所述的花键型万向轴，其特征是：所述的外花键设有4～10个齿与花键孔的齿槽相配置并保持间隙。
4.根据权利要求1或2所述的花键型万向轴，其特征是：所述的外花键和花键孔径向截面的齿形为两侧面相平行的近似矩形或为轮齿形。
5.根据权利要求4所述的花键型万向轴，其特征是：所述的外花键齿顶沿轴向为平直形或圆弧形。
6.根据权利要求1或2所述的花键型万向轴，其特征是：所述的外花键与花键孔保持的间隙为2～10毫米，中间轴与连接头的相对摆动角度为0～5度。
7.根据权利要求2所述的花键型万向轴，其特征是：所述的密封装置包括与连接头孔腔相配置的锁紧螺套，锁紧螺套的内端安设密封圈。
8.根据权利要求7所述的花键型万向轴，其特征是：在锁紧螺套的侧向配置有定位螺钉，定位螺钉的前端与中间轴上的定位孔相配置。
9.根据权利要求1或2所述的花键型万向轴，其特征是：所述外花键的齿侧面为：以内花键的齿侧面为母面，按万向轴规定的配合运动包络生成的共轭曲面。
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