用于螺杆钻具的万向轴总成的制作方法

本实用新型涉及钻井工程技术领域，更具体地说，涉及一种用于螺杆钻具的万向轴总成。

背景技术：

螺杆钻具是开采石油或修井时使用的一种井下动力钻具，主要在石油地质钻探作业中提供各种动力，包括旋转和轴向动力，从而达到破碎岩层的目的。螺杆钻具主要包括旁通阀总成、马达总成、万向轴总成和传动轴总成，其中万向轴总成在螺杆钻具中起到承上启下的作用，其上端与马达转子连接，下端与传动轴连接，其功能是将马达转子的偏心运动转化为传动轴的定轴转动。为保证螺杆钻具的正常工作，万向轴总成应具有运转平稳和足够的工作寿命特征。

目前，螺杆钻具万向轴总成一般有花瓣式、球铰接式和挠轴式三种形式，其中，花瓣式和球铰接式万向轴在生产时存在加工工艺复杂、表面处理困难等问题，挠轴式万向轴存在材料成本过高的问题。

技术实现要素：

本实用新型要解决的技术问题在于，针对现有技术的上述缺陷，提供一种结构简单、转动灵活、传递扭矩大的用于螺杆钻具的万向轴总成。

本实用新型解决其技术问题所采用的技术方案是：

一种用于螺杆钻具的万向轴总成，包括支撑球、第一牙嵌轴、第二牙嵌轴和锁紧件；

所述第一牙嵌轴与第二牙嵌轴的结构相同，第一牙嵌轴与第二牙嵌轴的端头中部设有空腔，端头外壁沿周向设有至少两牙嵌块，相邻牙嵌块之间设有牙嵌槽，所述第一牙嵌轴与第二牙嵌轴相对设置以将所述支撑球包容于所述空腔内，且第一牙嵌轴的牙嵌块与第二牙嵌轴的牙嵌槽配合，第二牙嵌轴的牙嵌块与第一牙嵌轴的牙嵌槽配合；

所述支撑球沿周向设有滚道，所述第一牙嵌轴与第二牙嵌轴分别通过锁紧件与所述滚道的配合实现与所述支撑球的连接和轴向定位。

上述方案中，所述支撑球由一体成型的两个球缺构成，这两个球缺的底面重合且关于底面对称，两个球缺之间通过圆弧形凹槽过渡，圆弧形凹槽形成所述滚道。

上述方案中，所述锁紧件包括滚珠和塞销，所述滚珠的直径等于所述滚道的内径，滚珠置于滚道内并能沿滚道滚动，所述塞销的一端与滚珠紧密接触，塞销的另一端与所述牙嵌块固定连接。

上述方案中，所述塞销与所述滚珠相接触的端面为与所述滚珠尺寸匹配的凹面。

上述方案中，所述塞销与所述牙嵌块焊接。

上述方案中，所述支撑球与第一牙嵌轴之间设有第一支撑座，所述第一支撑座的一端与支撑球的一端紧密接触，第一支撑座的另一端与所述第一牙嵌轴间隙配合。

上述方案中，所述支撑球与第二牙嵌轴之间设有第二支撑座，所述第二支撑座的一端与支撑球的另一端紧密接触，第二支撑座的另一端与所述第二牙嵌轴间隙配合。

上述方案中，所述第一支撑座和第二支撑座与所述支撑球相接触的端面均为与所述支撑球尺寸匹配的凹面。

上述方案中，所述第一牙嵌轴与第二牙嵌轴均包括两个牙嵌块和两个牙嵌槽。

上述方案中，所述第一牙嵌轴的牙嵌块与第二牙嵌轴的牙嵌块之间有间隙。

实施本实用新型的用于螺杆钻具的万向轴总成，具有以下有益效果：

本实用新型的用于螺杆钻具的万向轴总成通过同一支撑球实现周向和轴向载荷的传递，支撑球与第一牙嵌轴、第二牙嵌轴通过锁紧件连为一体，实现上下牙嵌轴的防脱，从而形成一个完整的“十”字形万向节，第一牙嵌轴转动，在相互啮合的牙嵌块的作用下带动第二牙嵌轴转动，从而实现周向载荷的传递；支撑球轴向的两个面与第一牙嵌轴、第二牙嵌轴接触实现扭矩的传递，避免了周向和轴向载荷相互影响，使得工作状态更趋于平稳；结构简单，加工容易，在加工时能够方便地对每个接触面进行表面强化，提高了表面耐磨性。

附图说明

下面将结合附图及实施例对本实用新型作进一步说明，附图中：

图1是本实用新型用于螺杆钻具的万向轴总成的立体分解图；

图2是图1所示用于螺杆钻具的万向轴总成的组装图；

图3是图2所示用于螺杆钻具的万向轴总成的剖视图；

图4是图2所示用于螺杆钻具的万向轴总成的俯视图。

图中：10、支撑球；11、滚道；21、第一牙嵌轴；22、第二牙嵌轴；211、牙嵌块；212、牙嵌槽；31、第一支撑座；32、第二支撑座；40、锁紧件；41、滚珠；42、塞销；50、间隙。

具体实施方式

为了对本实用新型的技术特征、目的和效果有更加清楚的理解，现对照附图详细说明本实用新型的具体实施方式。

如图1-4所示，为本实用新型一较佳实施例的用于螺杆钻具的万向轴总成，包括支撑球10、第一牙嵌轴21、第二牙嵌轴22和锁紧件40。第一牙嵌轴21与第二牙嵌轴22的结构相同，第一牙嵌轴21与第二牙嵌轴22的端头中部设有空腔，端头外壁沿周向设有至少两牙嵌块211，相邻牙嵌块211之间设有牙嵌槽212，第一牙嵌轴21与第二牙嵌轴22相对设置以将支撑球10包容其中，且第一牙嵌轴21的牙嵌块211与第二牙嵌轴22的牙嵌槽212配合，第二牙嵌轴22的牙嵌块211与第一牙嵌轴21的牙嵌槽212配合。支撑球10沿周向设有滚道11，第一牙嵌轴21与第二牙嵌轴22分别通过锁紧件40与滚道11的配合实现与支撑球10的连接和轴向定位。支撑球10与第一牙嵌轴21、第二牙嵌轴22通过锁紧件40连为一体，实现上下牙嵌轴的防脱，从而形成一个完整的“十”字形万向节，第一牙嵌轴21转动，在相互啮合的牙嵌块211的作用下带动第二牙嵌轴22转动，从而实现周向载荷的传递。

进一步优化，本实施例中，支撑球10由一体成型的两个球缺构成，这两个球缺的底面重合且关于底面对称，两个球缺之间通过圆弧形凹槽过渡，圆弧形凹槽形成滚道11。

进一步优化，本实施例中，锁紧件40包括滚珠41和塞销42，滚珠41的直径等于滚道11的内径，滚珠41置于滚道11内并能沿滚道11滚动，塞销42的一端与滚珠41紧密接触，塞销42的另一端与牙嵌块211固定连接。当第一牙嵌轴21或第二牙嵌轴22转动时，相应的滚珠41在滚道11滚动。

进一步优化，本实施例中，塞销42与滚珠41相接触的端面为与滚珠41尺寸匹配的凹面，这样的面接触设计增大了接触面积，降低了接触比压，有利于降低接触面的磨损。

进一步优化，本实施例中，塞销42与牙嵌块211焊接。

进一步优化，本实施例中，支撑球10与第一牙嵌轴21之间设有第一支撑座31，第一支撑座31的一端与支撑球10的一端紧密接触，第一支撑座31的另一端与第一牙嵌轴21间隙配合。

进一步优化，本实施例中，支撑球10与第二牙嵌轴22之间设有第二支撑座32，第二支撑座32的一端与支撑球10的另一端紧密接触，第二支撑座32的另一端与第二牙嵌轴22间隙配合。

进一步优化，本实施例中，第一支撑座31和第二支撑座32与支撑球10相接触的端面均为与支撑球10尺寸匹配的凹面，这种面接触设计同样能降低接触比压，降低接触面的磨损。

进一步优化，本实施例中，第一牙嵌轴21与第二牙嵌轴22均包括两个牙嵌块211和两个牙嵌槽212。

本实用新型的用于螺杆钻具的万向轴总成通过同一支撑球10实现周向和轴向载荷的传递，即支撑球10周向的四个面与第一牙嵌轴21、第二牙嵌轴22接触，通过第一牙嵌轴21和第二牙嵌轴22的相互作用实现扭矩的传递；支撑球10轴向的两个面与第一牙嵌轴21、第二牙嵌轴22接触实现扭矩的传递，避免了周向和轴向载荷相互影响，使得工作状态更趋于平稳；结构简单，加工容易，在加工时能够方便地对每个接触面进行表面强化，提高了表面耐磨性。

进一步优化，本实施例中，第一牙嵌轴21的牙嵌块211与第二牙嵌轴22的牙嵌块211之间有间隙50，间隙50的大小根据万向节转角范围确定。

上面结合附图对本实用新型的实施例进行了描述，但是本实用新型并不局限于上述的具体实施方式，上述的具体实施方式仅仅是示意性的，而不是限制性的，本领域的普通技术人员在本实用新型的启示下，在不脱离本实用新型宗旨和权利要求所保护的范围情况下，还可做出很多形式，这些均属于本实用新型的保护之内。