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什么是球铰接销键式万向轴?
 目前螺杆钻具的万向轴主要结构有花瓣式、球铰接式及钛合金万向轴。花瓣式万向轴主要应用于有固定弯角结构的螺杆钻具,球铰接式万向轴及钛合金万向轴主要应用于可调弯角结构的螺杆钻具中。
 
    普通花瓣式万向轴出现最早,目前应用最广,但受其结构和工艺限制,使用寿命一般,且已发展到极致,已经没有再进一步提高的空间。
     
    钛合金万向轴是依靠钛合金比强度高及柔韧性好的特点来实现万向转换功能的。尽管使用寿命较长,但一来价格昂贵,并且这种材料的供应都被国营军工企业所垄断,供应不稳定,采购困难;二是热处理要求很复杂,如处理不好会早期失效,很快断裂,使企业得不偿失,风险很大。
    
    球铰接万向轴是近几年刚刚发展起来的一种新型万向轴,可在可调弯壳体中使用,也可代替花瓣式,应用面比较广。相较普通花瓣式它最大的特点就是密封润滑结构,使运动传力部件在油浴环境中工作,不受泥浆冲刷,从而提高使用寿命。
目前有这几种结构形式:
(1)球齿式
(2)花键式
(3)球杆式
 
 (1)球齿式万向轴
    球齿式万向轴,是以球铰接实现万向摆动连接,以钢球传递扭矩,将转子的行星运动及扭矩传给传动轴,从而实现螺杆钻具的钻进。这种万向轴结构简单,运转灵活,不足之处在于钢球与中间轴的球窝以及与丝接头内腔凹槽之间接触面积小,局部接触应力过大,磨损剧烈,从而早期失效。(国内原材料及热处理工艺还是落后于西方发达国家)
 (2)花键式万向轴
    花键式万向轴就是为克服齿球与球窝和凹槽接触面积过小而出现的,利用内外花键传递扭矩,从一定程度增大了接触面积。但是由于转子的行星运动与传动轴的定心运动,使得内外花键不能稳定而紧密地贴合在一起传递扭矩,在运动过程中又产生了干涉,造成额外的破坏应力。
 (3) 球杆式万向轴
    球杆式万向轴是球齿式的一个变种,它是在半圆柱体中间有一个半球体,半球体装在中间轴球窝中,半圆柱体插入丝接头内腔凹槽中,作为传力部件。球杆只是单方面增大了它与丝接头凹槽接触面积,而与中间轴球窝接触面积并没有改变。半球体与球窝仍是它的薄弱环节。
 
    我公司在充分研究上述几种球铰接万向轴特点的基础上,推陈出新,变球齿传动为销键传动,从而发明了一种球铰接销键式万向轴
      
    我们采用销键作为传递扭矩的部件,它一头做成圆柱销,另一头做成键,在中间轴球铰接中心处外圆上加工出圆柱孔,将销键圆柱一端插入孔中,这样销键可在孔中自由转动,同时在丝接头孔壁加工出键槽,将中间轴装上销键插入其中,这样中间轴在丝接头中沿球铰中心自由偏摆的同时又通过销键和键槽无干涉地贴合在一起,平稳地传递扭矩。
 
销键式万向轴优点在于:
    一 结构简单,易于加工和组装,而且销键与丝接头内腔键槽面接触面积大,同时销键圆柱与中间轴圆孔配合并能自由转动,工作过程中消除了附加应力,接触面积也变大,耐磨损抗挤压能力强,因而传递扭矩大;
    二销键式万向轴主要传动零件均采用性能优异的高强度合金钢,结构优化设计,表面硬化处理,真正做到表硬里韧,使得传动部件能承受高应力的同时,还具备很高的耐磨性能。