CN216641986U - 滑块式活铰关节及分体式滑块万向轴 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及滑块式活铰关节及分体式滑块万向轴，包括短杆、球头杆、方轴、护套、球座和密封环；球头杆的球头上沿圆周方向等间隔设有至少两个第一沉孔，球头杆的每个第一沉孔中装有方轴，短杆一端加工有第二沉孔，球座装在第二沉孔的内端，球头杆的球头与球座球面接触；短杆一端沿圆周方向等间隔加工有至少两个槽口，槽口与方轴一一对应，方轴的外端位于槽口内；密封环套在球头杆外，护套从轴端扣住密封环，护套套在短杆外并与短杆螺纹连接，密封环与球头杆的球头球面接触。本申请用球面接触，接触面积大，磨损小，可延长使用寿命；本申请的分体式滑块万向轴，具有拆装方便，零件利用率高，使用成本低的优点。

Description

滑块式活铰关节及分体式滑块万向轴

技术领域

本实用新型涉及万向轴技术领域，尤其涉及滑块式活铰关节及分体式滑块万向轴。

背景技术

螺杆钻具（PDM drill），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和传动轴传递给钻头，从而实现钻井作业。

万向轴的作用是将马达的行星运动转变为传动轴的定轴转动，将马达产生的扭矩及转速传递给传动轴至钻头。

如图1所示，现有的万向轴关节，包括短杆（序号1）、球座（序号6）、球头（序号107）、钢球（序号106）和连杆（序号109）。球座装于短杆的内孔中，球头装于连杆上，球头与球座球面接触。连杆的外壁上沿圆周方向加工有球形凹槽，钢球逐一装于球形凹槽中并外凸出来。短杆内孔的圆周面上加工有与钢球一一对应轴向的圆柱槽（序号108），钢球的外凸部分置于圆柱槽内。

现有技术的钢球与短杆线接触，接触面积小，构件磨损大，构件寿命短。此外，钢球加工要求高，加工成本高。

实用新型内容

本申请提供一种滑块式活铰关节及分体式滑块万向轴，旨在解决现有技术中钢球与短杆接触面积小的技术问题。

本申请通过下述技术方案实现：

本申请提供的滑块式活铰关节，包括短杆、球头杆、方轴、护套、球座和密封环；

球头杆的球头上沿圆周方向等间隔设有至少两个第一沉孔，第一沉孔径向设置且垂直于轴向方向；球头杆的每个第一沉孔中装有方轴，短杆一端加工有第二沉孔，球座装在第二沉孔的内端，球座的球形面朝外，球头杆的球头与球座球面接触；

短杆一端沿圆周方向等间隔加工有至少两个槽口，槽口与方轴一一对应，方轴的外端位于槽口内；

密封环套在球头杆外，护套从轴端扣住密封环，护套套在短杆外并与短杆螺纹连接，密封环与球头杆的球头球面接触，方轴位于球座与密封环之间。

该滑块式活铰关节的方轴的两端分别置于短杆的槽口和球头的沉孔中，可传递扭矩和转速；而球头杆、球座和密封环均采用面接触，相比于现有技术的线接触，接触面积更大，可减小磨损，利于延长使用寿命。

可选的，第一沉孔为圆形孔，所述球头杆的每个第一沉孔中均装有适配的滑动套，滑动套套在方轴外并与方轴间隙配合，滑动套与第一沉孔间隙配合，滑动套外端面为与球头杆表面齐平的球面。

可选的，滑块式活铰关节还包括滑动块，滑动块内端面为球面；每一方轴外端套有滑动块，滑动块内端与滑动套外端球面接触，滑动块置于短杆对应的槽口中。

特别的，为了保证运转过程中球面接触完全，在密封环与护套端部之间设有弹簧。

基于上述滑块式活铰关节，本申请还提供一种分体式滑块万向轴，其包括接箍以及所述的滑块式活铰关节，所述滑块式活铰关节有两个，两个滑块式活铰关节的球头杆远离球头的一端通过接箍连接在一起。万向轴通常输入端比输出端受力大，输入端的损耗也较大于输出端，本申请的中间连杆采用分体式设计，可以通过更换输入端连杆来延长整体连杆寿命，极大提高零件的利用率，较整体式结构可节省1/3以上成本。

与现有技术相比，本申请具有以下有益效果：

1，本申请的滑块式活铰关节采用球面接触，接触面积大，磨损小，可延长使用寿命；其尤其适用于螺杆钻具的万向轴。

2，本申请的分体式滑块万向轴，除了具有滑块式活铰关节的优点外，还具有拆装方便，零件利用率高，使用成本低的优点。

附图说明

此处所说明的附图用来提供对本申请实施方式的进一步理解，构成本申请的一部分，并不构成对本实用新型实施方式的限定。

图1是现有技术的结构示意图；

图2是实施例一中滑块式活铰关节的结构示意图；

图3是实施例一中滑块式活铰关节的局部剖视图；

图4是实施例一中短杆的剖视图；

图5是实施例一中短杆的侧视图；

图6是实施例一中短杆的槽口部位的俯视图；

图7是实施例一中滑动块的主视图；

图8是实施例一中滑动块的剖视图；

图9是实施例二中分体式滑块万向轴的结构示意图；

图10是实施例二中接箍与球头杆连接处的局部剖视图。

具体实施方式

为使本申请的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合实施方式中的附图，对本实用新型实施方式中的技术方案进行清楚、完整地描述。显然，所描述的实施方式是本实用新型一部分实施方式，而不是全部的实施方式。通常在此处附图中描述和示出的本实用新型实施方式的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。

因此，以下对在附图中提供的本实用新型的实施方式的详细描述并非旨在限制要求保护的本实用新型的范围，而是仅仅表示本实用新型的选定实施方式。基于本实用新型中的实施方式，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施方式，都属于本实用新型保护的范围。

需要说明的是，在不冲突的情况下，本实用新型中的实施方式及实施方式中的特征可以相互组合。需要说明的是，本说明书中的各个实施例均采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似的部分互相参见即可。

应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步定义和解释。

在本实用新型的描述中，需要说明的是，术语 “内”、“外”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，或者是该实用新型产品使用时惯常摆放的方位或位置关系，或者是本领域技术人员惯常理解的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，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实用新型的限制。

在本实用新型的描述中，还需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“设置”、“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，可以具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。

实施例一

如图2、图3所示，本实施例公开的滑块式活铰关节100，包括短杆1、球头连杆组件、护套5、球座6、滑动块9和密封环10。

球头连杆组件包括球头杆2、方轴7和滑动套8。球头杆2在球头上沿圆周方向等间隔加工有至少两个第一沉孔，第一沉孔径向设置且垂直于轴向方向。球头上的第一沉孔的数量根据需要合理设置即可，可为2个、3个、4 个或者更多。

滑动套8外圆内方，可套在方轴7上，方轴7、滑动套8组合后可以放入第一沉孔中。球头杆2的每个第一沉孔中装有方轴7和滑动套8，滑动套8套在方轴7上并与方轴7间隙配合，滑动套8与第一沉孔间隙配合，滑动套8外端面为与球头杆2表面齐平的球面。

如图4-图6所示，短杆1一端加工有第二沉孔11，第二沉孔11为台阶孔，球座6装在第二沉孔11的最里面的小沉孔中。球座6的球形面朝外，球头连杆组件沿轴向放进短杆1内，使球头杆2的球头球面与球座6的球面完全接触。

在短杆1一端沿圆周方向等间隔加工有至少两个槽口12，槽口12与球头的第一沉孔一一对应。槽口12贯通第二沉孔11外侧的大沉孔。

如图7、图8所示，滑动块9有与方轴7适配的方孔，滑动块9内端面为球面。每一方轴7外端套有滑动块9，滑动块9内端与滑动套8球面接触。如图2、图3所示，滑动块9置于短杆1对应的槽口12中。特别的，槽口12为方形，增大传递扭时的接触面积。

密封环10套在球头杆2外，方轴7位于球座6与密封环10之间，护套5从轴端扣住密封环10，护套5套在短杆1外并通过螺纹与短杆1连接。密封环10与球头杆2的球头球面接触。

可选的，为了保证运转过程中球面接触完全，在密封环10与护套5端部之间增加有弹簧101。特别的，在密封环10上沿周向等间隔加工有弹簧孔，弹簧101装于弹簧孔中，弹簧101的一端抵持在护套5上。弹簧101给密封环10推力，使密封环10与球头杆2的球头保持球面接触，同时密封环10又将力传递给球头杆2，使得球头杆2与球座6球面接触完全。

为了保证密封环10与护套5之间的密封性能，在密封环10与护套5之间装有O形密封圈102，护套5与短杆1之间装有O形密封圈102，通过O形密封圈102保证密封。

短杆1上设有注油孔104，注油孔104与第二沉孔11相通，注油孔104用于加注润滑油，注油孔104处装有密封帽104。

本实施例中的球头杆2、球座6、滑动套8、滑动块9、密封环10均有球面结构，通过这个球面接触可以实现短杆1在球头中心点的垂直轴向360°范围内均可弯曲，继而实现万向的传动。由于结构限制，弯曲角度≤±4°。

本实施例的活接部位采用球面接触，接触面积大，磨损小，可延长使用寿命。螺杆钻具的万向轴的两端可采用本实施例的滑块式活铰关节。

实施例二

本实施例公开一种分体式滑块万向轴，如图9、图10所示，该分体式滑块万向轴包括两个滑块式活铰关节100和接箍3，滑块式活铰关节100的结构和实施例一中的相同，此处不再赘述。

两个滑块式活铰关节100分开组装完成后，再用接箍3进行整体螺纹连接。具体的，两个滑块式活铰关节100的球头杆2远离球头的一端通过接箍3连接在一起。球头杆2与接箍3螺纹连接。

可选的，为保证刚性，在接箍3的连接螺纹外侧增加开口套32，开口套32具有外锥面，螺母31套在开口套32外，螺母31通过外螺纹与接箍3的内螺纹连接。通过旋紧螺母31使开口套32夹紧球头杆2，从而使接箍3、球头杆2牢牢连接成一体。

本实施例中万向轴传动过程：短杆1→滑动块9→方轴7→滑动套8→球头杆2→接箍3→球头杆2→滑动套8→方轴7→滑动块9→短杆1，扭矩和转速通过这一传动链进行传递。

本实施例的中间连杆采用分体式设计，拆装方便，通常输入端比输出端受力大，输入端的损耗也较大于输出端，分体设计后可以通过更换输入端连杆来延长整体连杆寿命，极大提高零件的利用率，较整体式结构可节省1/3以上成本。

以上的具体实施方式，对本申请的目的、技术方案和有益效果进行了进一步详细说明，所应理解的是，以上仅为本实用新型的具体实施方式而已，并不用于限定本实用新型的保护范围，凡在本实用新型的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。

Claims (10)

1.滑块式活铰关节，其特征在于：包括短杆（1）、球头杆（2）、方轴（7）、护套（5）、球座（6）和密封环（10）；

球头杆（2）的球头上沿圆周方向等间隔设有至少两个第一沉孔，第一沉孔径向设置且垂直于轴向方向；

球头杆（2）的每个第一沉孔中装有方轴（7），短杆（1）一端加工有第二沉孔（11），球座（6）装在第二沉孔（11）的内端，球座（6）的球形面朝外，球头杆（2）的球头与球座（6）球面接触；

短杆（1）一端沿圆周方向等间隔加工有至少两个槽口（12），槽口（12）与方轴（7）一一对应，方轴（7）的外端位于槽口（12）内；

密封环（10）套在球头杆（2）外，护套（5）从轴端扣住密封环（10），护套（5）套在短杆（1）外并与短杆（1）螺纹连接，密封环（10）与球头杆（2）的球头球面接触，方轴（7）位于球座（6）与密封环（10）之间。

2.根据权利要求1所述的滑块式活铰关节，其特征在于：第一沉孔为圆形孔，所述球头杆（2）的每个第一沉孔中均装有适配的滑动套（8），滑动套（8）套在方轴（7）外并与方轴（7）间隙配合，滑动套（8）与第一沉孔间隙配合，滑动套（8）外端面为与球头杆（2）表面齐平的球面。

3.根据权利要求2 所述的滑块式活铰关节，其特征在于：还包括滑动块（9），滑动块（9）内端面为球面；每一方轴（7）外端套有滑动块（9），滑动块（9）内端与滑动套（8）外端球面接触，滑动块（9）置于短杆（1）对应的槽口（12）中。

4.根据权利要求1所述的滑块式活铰关节，其特征在于：球头杆（2）上沿圆周方向等间隔设有4个第一沉孔。

5.根据权利要求1-4中任一项所述的滑块式活铰关节，其特征在于：所述槽口（12）为方形。

6.根据权利要求1所述的滑块式活铰关节，其特征在于：第二沉孔（11）为台阶沉孔，球座（6）装在第二沉孔（11）内端的小沉孔中，所述槽口（12） 设于第二沉孔（11）外端的大沉孔的圆周上。

7.根据权利要求1所述的滑块式活铰关节，其特征在于：在密封环（10）与护套（5）端部之间设有弹簧（101）。

8.根据权利要求1-4、6、7中任一项所述的滑块式活铰关节，其特征在于：密封环（10）与护套（5）之间、护套（5）与短杆（1）之间均装有密封圈。

9.分体式滑块万向轴，其特征在于：包括接箍（3）以及如权利要求1-8中任一项所述的滑块式活铰关节，所述滑块式活铰关节有两个，两个滑块式活铰关节的球头杆（2）远离球头的一端通过接箍（3）连接在一起。

10.根据权利要求9所述的分体式滑块万向轴，其特征在于：还包括开口套（32）和螺母（31），开口套（32）具有外锥面，螺母（31）有内锥面；

螺母（31）套在开口套（32）外使开口套（32）夹紧球头杆（2），螺母（31）通过外螺纹与接箍（3）连接。

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