[实用新型]非螺纹式传动轴连接结构

说明书

技术领域

本实用新型是一种适用于机械传动轴的非螺纹式传动轴连接结构，该结构采用花键及特殊设计的非圆截面轴孔插接等方式实现传动轴与其他轴体零件的连接，满足传递扭矩需要的同时能够提高传动轴的性能。

背景技术

螺杆钻具是当前石油天然气钻井行业中所使用的重要工具之一，尤其是在定向井、水平井以及多分支井作业中更是不可或缺的必备工具。传动轴是螺杆钻具中的关键部件之一，其下面连接钻头，上面通过万向节连接钻具的动力输出部分——马达，起动力输出的作用。传统的螺杆钻具中，传动轴的连接方式都是各种螺纹连接，虽然简单实用但也存在一些问题。

螺杆钻具是一种井下马达，能够在井底把钻井介质的压能转换成带动钻头旋转的机械能。传统的转盘钻井是用地面的转盘带动整个钻柱和钻头一起旋转钻进，直接传递机械能；螺杆钻具则不需要开动转盘就可以带动钻头钻进。基于这个特点，先前螺杆钻具主要用于定向井、水平井的造斜作业。在造斜作业中，转盘是锁死的，不允许转动的。随着钻井工业的不断发展，出于节约成本、提高效率的需要，许多新的钻井方式、方法不断被采用，复合钻井就是一例。复合钻井就是螺杆钻具与转盘同时开动的钻井方式，采用复合钻能够减少起下钻的次数，大大提高机械钻速，有利于节约钻井成本。当前，复合钻正在被越来越多的钻井工作者认识和采用。然而复合钻在给使用者带来效益的同时，给井下钻井工具带来了新的挑战，使得井下工具的工作负荷成倍增加，这样，就要求螺杆钻具具有更高的机械性能。另外，随着钻探地域的扩大，螺杆钻具也被越来越多的推向难于钻探的复杂区块，如超硬研磨地层、含硫地层等，这些为井下工具同样带来了挑战。

传统螺杆钻具的传动轴与其他轴体的连接都是螺纹连接的方式，此处螺纹连接的主要功能就是传递扭矩。但井下工况十分恶劣，传动轴在工作中受力情况是十分复杂的，除扭矩外还不可避免的受到弯曲、冲击等作用，这就对传动轴的机械强度等性能提出了很高的要求。传统的螺纹连接需要在传动轴上加工螺纹，螺纹的自身结构决定了螺纹部位往往容易产生应力集中，从而会大大降低传动轴的整体强度，遇到过大负荷时容易断裂失效。随着现今复合钻、复杂地区螺杆钻具钻井的推广，螺杆钻具传动轴的工作负荷越来越大，断裂事故时有发生，而且有逐渐增多的趋势，而断裂大多数都发生在螺纹连接的部位，可以说，螺纹连接正在成为制约传动轴性能提升的薄弱环节，渐感难以适应当前钻井行业的发展趋势。

发明内容

本实用新型的目的在于提供一种非螺纹式传动轴连接结构，采用花键、非圆截面轴孔插接等方式代替螺纹连接来传递扭矩，可以有效的减少通过螺纹结构和加工产生的应力集中，使得传动轴的机械强度等性能得到提高，有利于提高螺杆钻具的整体性能，延长其使用寿命。

本实用新型是这样实现的：包括传动轴1、传动轴2、结合面3，传动轴1与传动轴2连接，在传动轴1与传动轴2之间设有结合面3，结合面3为非圆形。

本实用新型还采用如下技术方案：

结合面3呈凹凸的花键形式。

结合面3或者是椭圆形，或者是不规则的非圆形。

本结构是采用花键、非圆截面轴孔插接配合等方式实现传动轴与其他轴体的连接，满足传递扭矩需要的同时提高传动轴的机械性能，有利于提高螺杆钻具的整体性能，延长使用寿命。

附图说明

附图1为本实用新型的结构示意图；

附图2为本实用新型结合面3为花键的结构示意图；

附图3为本实用新型结合面3为不规则的非圆形的结构示意图；

附图4为本实用新型结合面3为椭圆形的结构示意图。

具体实施方式

如附图1所示，包括传动轴1、传动轴2、结合面3，传动轴1与传动轴2连接，在传动轴1与传动轴2之间设有结合面3，结合面3为非圆形。

如附图2所示，结合面3呈凹凸的花键形式。

如附图3所示，结合面3为不规则的非圆形的结构。

如附图4所示，结合面3为椭圆形的结构。

本实用新型是一种在螺杆钻具上适用的新型传动轴连接结构，采用花键、非圆截面轴孔插接等方式代替螺纹连接来传递扭矩，有效的改善了螺纹结构中的应力集中问题，在一定程度上提高了传动轴的承载能力，避免工作扭矩过大时传动轴断裂失效现象。针对这一问题，我们设计了这种非螺纹式的连接结构。