CN211623990U - 一种螺杆钻具高性能长寿命联轴器 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种螺杆钻具高性能长寿命联轴器，包括中间轴和内齿槽球体，中间轴的两端分别通过球齿式万向节与内齿槽球体连接，球齿式万向节包括固定设置在中间轴两端的外齿槽球体，外槽球体的整体结构呈两段式连接，其与中间轴连接的一段为圆柱形轴状，其远离中间轴的一段呈圆球状，外齿槽球体的前半球面上均匀分布有多条沿圆面开设的球形齿，内齿槽球体的端面加工有球面凹槽，球面凹槽内加工有与上述外齿槽球体上球形齿相啮合的内球形齿槽，本实用新型能够增大球形齿的整体结构强度大和抗剪切能力，进而增大传递扭矩，并且球形体的原理将平面改为球面再制造球形齿，提高了材料的最大化利用，使齿的有效啮合面和强度达到高效长寿的目的。

Description

一种螺杆钻具高性能长寿命联轴器

技术领域

本实用新型涉及一种联轴器，具体的说，涉及一种结构简单,制造方便，啮合面强度高，使用寿命长，并且能够360度摆动的螺杆钻具高性能长寿命联轴器，属于联轴器技术领域。

背景技术

联轴器是用来联接不同机构中的两根轴(主动轴和从动轴)使之共同旋转以传递扭矩的机械零件，而在石油钻井机械“螺杆钻具”是石油开发钻探所必须的关键产品之一，它由四部分组成：旁通阀部分、马达部件、联轴器部件和传动轴部件，而联轴器部件是螺杆钻具产品较薄弱的关键部件之一，目前国际、国内的螺杆钻具中所常用的联轴器部件多以花瓣式、球铰式。

其中花瓣式万向连接轴整体结构简单，方便制造使用，但严重存在传递扭矩小和角速度不恒定的缺点，并且其连接处容易出现磨损严重，进而大大降低使用寿命，需经常停机更换该传动万向轴，严重制约生产效率。

其中球铰式万向联轴器是以耳爪、空心轴为铰接点组成的万向联轴器，由于其结构的局限，其传递转矩相对较小，并且整体结构的强度和刚性小，在联轴器运行过程中，连接处容易发生松动，从而导致联轴器无法正常工作，甚至发生故障。

为了解决上述问题，市面上出现了一种球齿式万向联轴器，如专利号为：200710017055.3 公开了一种球齿式万向联轴器，包括左右对称的中间联接轴和通过端盖安装在中间联接轴两端的半联轴器，所说的半联轴器为分别与动力输入端和动力输出端相连接的圆球状球节，球节前半球面加工有多条外凸弧形齿，在中间联接轴两端球面凹槽内加工有内凹弧形齿，端盖内腔是与球节后部球面相对应的球面凹槽，球节通过端盖活动安装在端盖和中间联接轴形成的球形内腔中。

该类联轴器能够用于螺杆钻具上进行传动，整体结构复杂，制造难度大，且孔道和凹槽繁多，使整体结构强度小，传递扭矩小，整体转向不灵活，容易出现卡顿，并且在传动时如果出现卡顿容易使摩擦面易疲劳受损，并且传动效率低下。

实用新型内容

本实用新型要解决的主要技术问题是提供一种结构简单,制造方便，啮合面强度高，使用寿命长，并且能够360度摆动的螺杆钻具高性能长寿命联轴器。

为解决上述技术问题，本实用新型提供如下技术方案：

一种螺杆钻具高性能长寿命联轴器，包括中间轴和内齿槽球体，中间轴的两端分别通过球齿式万向节与内齿槽球体连接，球齿式万向节包括固定设置在中间轴两端的外齿槽球体，外槽球体的整体结构呈两段式连接，其与中间轴连接的一段为圆柱形轴状，其远离中间轴的一段呈圆球状，外齿槽球体的前半球面上均匀分布有多条沿圆面开设的球形齿，内齿槽球体的端面加工有球面凹槽，球面凹槽内加工有与上述外齿槽球体上球形齿相啮合的内球形齿槽。

以下是本实用新型对上述技术方案的进一步优化：

所述球形齿的横截面形状呈大于或等于半圆的弧形，内球形齿槽的横截面形状与球形齿的横截面形状相匹配。

进一步优化：所述外齿槽球体上的球形齿的整体形状由外齿槽球体的最大直径处分别向两端或前端延伸，且球形齿的横截面弧度有外齿槽球体的最大直径处分别向两端或前端逐渐减小。

进一步优化：所述内齿槽球体上的球面凹槽的直径大于或等于外齿槽球体圆球面的直径。

进一步优化：所述外齿槽球体的圆球面顶部加工有小球面凹槽，内齿槽球体的球面凹槽的底部也分别加工有小球面凹槽，小球面凹槽、形成的空腔内安装有支撑球。

进一步优化：所述内齿槽球体靠近中间轴一侧的端部固定设置有球齿帽，球齿帽上开设有与外齿槽球体的后半球面形状相匹配的球形凹槽。

进一步优化：所述球齿帽与内齿槽球体固定连接使球形凹槽与球面凹槽之间形成球形内腔，外齿槽球体呈圆球状的一端设置在该球形内腔内。

进一步优化：所述球齿帽的球形凹槽上的内表面上开设有与外齿槽球体上的球形齿相啮合的齿槽。

进一步优化：所述外齿槽球体上固定设置有密封组件，密封组件包括套设在外齿槽球体的圆柱形轴状段上的密封套，所述密封套的另一端固定套设在球齿帽上。

进一步优化：所述球齿帽上固定连接有用于将密封套压紧在球齿帽上的密封套压帽。

本实用新型采用上述技术方案，构思巧妙，结构合理，能够增大球形齿的整体结构强度大和抗剪切能力，进而增大传递扭矩，并且球形齿与球形齿槽啮合连接后，其之间的摩擦面为线接触，摩擦小，磨损程度小，进而大大提高使用寿命和传动效果，并且球形体的原理将平面改为球面，再制造球形齿，能够大大增加了材料的最大化利用，达到了提高齿的有效啮合面和强度达到高效长寿的目的，使联轴器部件不再是螺杆钻具的薄弱环节之一。

并且球形凹槽与球面凹槽之间形成良好密封空腔，并且该密封空腔内可填充润滑油，继而能够保证对齿槽球体的润滑效果，提高使用寿命；并且整体结构简单紧凑，制造成本低，使用安装方便快捷。

下面结合附图和实施例对本实用新型进一步说明。

附图说明

图1为本实用新型实施例1的总体结构示意图；

图2为附图1中A-A向的剖视图；

图3为本实用新型实施例1中内齿槽球体的结构示意图；

图4为本实用新型实施例1中外齿槽球体的结构示意图；

图5为附图5的侧视视图；

图6为本实用新型实施例1中球齿帽的结构示意图；

图7为附图6的侧视图；

图8为本实用新型实施例2中球齿帽的结构示意图；

图9为附图8的侧视图；

图10为本实用新型实施例3中球齿帽的结构示意图；

图11为附图8的侧视图。

图中：1-支撑球；2-内齿槽球体；3-外齿槽球体；4-球齿帽；5-密封套压帽；6-密封套；7-中间轴；8-球形齿；9-球面凹槽；10-内球形齿槽；11-小圆柱孔槽；12-圆柱孔；13-球形凹槽；14-齿槽。

具体实施方式

实施例：请参阅图1-7，一种螺杆钻具高性能长寿命联轴器，包括中间轴7和内齿槽球体2，所述中间轴7的两端分别通过球齿式万向节与内齿槽球体2连接，所述球齿式万向节包括固定设置在中间轴7两端的外齿槽球体3，所述外槽球体3的整体结构呈两段式连接，其与中间轴7连接的一段为圆柱形轴状，其远离中间轴7的一段呈圆球状，所述外齿槽球体3的前半球面上均匀分布有多条沿圆面开设的球形齿8，所述内齿槽球体2的端面加工有球面凹槽9，所述球面凹槽9内加工有与上述外齿槽球体3上球形齿8相啮合的内球形齿槽10。

所述球形齿8的横截面形状呈小于或等于半圆的弧形。

所述外齿槽球体3上的球形齿8的整体形状由外齿槽球体3的最大直径处分别向两端或前端延伸，且球形齿8的横截面弧度有外齿槽球体3的最大直径处分别向两端或前端逐渐减小，使其球形齿8的整体形状呈楔形弧形齿。

所述内球形齿槽10的横截面形状与球形齿8的横截面形状相匹配。

所述内齿槽球体2上的球面凹槽9的直径大于或等于外齿槽球体3圆球面的直径。

这样设计，可方便的将外齿槽球体3呈圆球状的一段装配在内齿槽球体2的球面凹槽9内，并且通过球形齿8和内球形齿槽10的啮合，使内齿槽球体2与中间轴7之间可相互传动。

并且球形齿8的整体形状呈大于或等于半圆的弧形，使球形齿8的整体结构强度大，抗剪切能力强，增大传递扭矩，并且球形齿8与内球形齿槽10啮合连接后，其之间的摩擦面为线接触，摩擦小，磨损程度小，进而大大提高使用寿命和传动效果。

所述球形齿8的长度沿外齿槽球体3的前半球面设置，且该长度根据用途而定，可超越球形齿8的中心。

所述外齿槽球体3的圆球面顶部加工有小圆柱孔槽11，在内齿槽球体2的球面凹槽9的底部也分别加工有圆柱孔12，所述小圆柱孔槽11与圆柱孔12形成的空腔内安装有支撑球1。

所述支撑球1为钢球，这样设计，通过支撑球1可用于减轻内齿槽球体2和外齿槽球体3之间的轴向压力，且报二者之间的啮合精度，并且支撑球1能够用于支撑外齿槽球体3在内齿槽球体2的内球形齿槽10内摆动，使转向更加灵活，避免卡顿。

所述内齿槽球体2靠近中间轴7一侧的端部固定设置有球齿帽4，所述球齿帽4上开设有与外齿槽球体3的后半球面形状相匹配的球形凹槽13。

所述球齿帽4与内齿槽球体2固定连接使球形凹槽13与球面凹槽9之间形成球形内腔，所述外齿槽球体3呈圆球状的一端设置在该球形内腔内。

所述球齿帽4的球形凹槽13上的内表面上开设有与外齿槽球体3上的球形齿8相啮合的齿槽14。

这样设计，可通过该齿槽14与球形齿8的啮合可方便支撑外齿槽球体3位于球形凹槽13与球面凹槽9之间形成的球形内腔内摆动，进而提高外齿槽球体3的活动范围和强度。

所述内齿槽球体2与球齿帽4之间为固定连接，所述内齿槽球体2与球齿帽4之间可采用螺栓固定连接或直接焊合连接。

这样设计，在使用时，可以将中间轴7两端的内齿槽球体2的外端分别与待传动的动力输入端和动力输出端相连接即可用于传动。

所述外齿槽球体3上固定设置有用于防止污垢进入球形凹槽13与球面凹槽9之间形成球形内腔内的密封组件。

所述密封组件包括套设在外齿槽球体3的圆柱形轴状段上的密封套6，所述密封套6呈两段孔径不等且一体连接式结构。

所述密封套6的小孔径段固定套设在外齿槽球体3的圆柱形轴状段上。

所述密封套6的大孔径段固定套设在球齿帽4上，且球齿帽4上固定连接有用于压紧密封套6的密封套压帽5。

这样设计，可通过密封套压帽5用于将密封套6的大孔径段固定压紧在球齿帽4上并且通过密封套6的小孔径段与外齿槽球体3的配合，能够实现密封球形凹槽13与球面凹槽9之间形成球形内腔，进而能够避免污垢进入该空腔内。

并且可以将球形凹槽13与球面凹槽9之间形成球形密封内腔内注入润滑油，继而能够保证对齿槽球体3的润滑效果，提高使用寿命。

在使用时，将该螺杆钻具高性能长寿命联轴器的两端分别与动力输出装置和传动轴传动连接，即可用于传动，进而动力输出装置输出动力时通过该螺杆钻具高性能长寿命联轴器能够将动力输出装置输出的离心转动力转换为传动轴的向心转动，进行传动。

实施例2，如图8-9所示：上述实施例1中球齿帽4的整体结构还可以采用图8-9所示结构，所述球齿帽4的整体横截面形状呈半圆弧状，且其内部开设有与外齿槽球体3的后半球面形状相匹配的球形凹槽13。

实施例3，如图10-11所示：上述实施例1中球齿帽4的整体结构还可以采用图10-11所示结构，所述球齿帽4的整体结构呈圆柱形，且其内部开设有与外齿槽球体3的后半球面形状相匹配的球形凹槽13。

对于本领域的普通技术人员而言，根据本实用新型的教导，在不脱离本实用新型的原理与精神的情况下，对实施方式所进行的改变、修改、替换和变型仍落入本实用新型的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种螺杆钻具高性能长寿命联轴器，包括中间轴（7）和内齿槽球体（2），其特征在于：中间轴（7）的两端分别通过球齿式万向节与内齿槽球体（2）连接，球齿式万向节包括固定设置在中间轴（7）两端的外齿槽球体（3），外齿槽球体（3）的整体结构呈两段式连接，其与中间轴（7）连接的一段为圆柱形轴状，其远离中间轴（7）的一段呈圆球状，外齿槽球体（3）的前半球面上均匀分布有多条沿圆面开设的球形齿（8），内齿槽球体（2）的端面加工有球面凹槽（9），球面凹槽（9）内加工有与上述外齿槽球体（3）上球形齿（8）相啮合的内球形齿槽（10）。

2.根据权利要求1所述的一种螺杆钻具高性能长寿命联轴器，其特征在于：所述球形齿（8）的横截面形状呈大于或等于半圆的弧形，内球形齿槽（10）的横截面形状与球形齿（8）的横截面形状相匹配。

3.根据权利要求2所述的一种螺杆钻具高性能长寿命联轴器，其特征在于：所述外齿槽球体（3）上的球形齿（8）的整体形状由外齿槽球体（3）的最大直径处分别向两端或前端延伸，且球形齿（8）的横截面弧度有外齿槽球体（3）的最大直径处分别向两端或前端逐渐减小。

4.根据权利要求3所述的一种螺杆钻具高性能长寿命联轴器，其特征在于：所述内齿槽球体（2）上的球面凹槽（9）的直径大于或等于外齿槽球体（3）圆球面的直径。

5.根据权利要求4所述的一种螺杆钻具高性能长寿命联轴器，其特征在于：所述外齿槽球体（3）的圆球面顶部加工有小圆柱孔槽（11），内齿槽球体（2）的球面凹槽（9）的底部也分别加工有圆柱孔（12），小圆柱孔槽（11）与圆柱孔（12）形成的空腔内安装有支撑球（1）。

6.根据权利要求5所述的一种螺杆钻具高性能长寿命联轴器，其特征在于：所述内齿槽球体（2）靠近中间轴（7）一侧的端部固定设置有球齿帽（4），球齿帽（4）上开设有与外齿槽球体（3）的后半球面形状相匹配的球形凹槽（13）。

7.根据权利要求6所述的一种螺杆钻具高性能长寿命联轴器，其特征在于：所述球齿帽（4）与内齿槽球体（2）固定连接使球形凹槽（13）与球面凹槽（9）之间形成球形内腔，外齿槽球体（3）呈圆球状的一端设置在该球形内腔内。

8.根据权利要求7所述的一种螺杆钻具高性能长寿命联轴器，其特征在于：所述球齿帽（4）的球形凹槽（13）上的内表面上开设有与外齿槽球体（3）上的球形齿（8）相啮合的齿槽（14）。

9.根据权利要求8所述的一种螺杆钻具高性能长寿命联轴器，其特征在于：所述外齿槽球体（3）上固定设置有密封组件，密封组件包括套设在外齿槽球体（3）的圆柱形轴状段上的密封套（6），所述密封套（6）的另一端固定套设在球齿帽（4）上。

10.根据权利要求9所述的一种螺杆钻具高性能长寿命联轴器，其特征在于：所述球齿帽（4）上固定连接有用于将密封套（6）压紧在球齿帽（4）上的密封套压帽（5）。

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