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球鉸接銷鍵式萬向軸
球鉸接銷鍵式萬向軸
目前螺桿鉆具的萬向軸主要結構有花瓣式、球鉸接式及鈦合金萬向軸?;ò晔饺f向軸主要應用于有固定彎角結構的螺桿鉆具,球鉸接式萬向軸及鈦合金萬向軸主要應用于可調彎角結構的螺桿鉆具中。
 
    普通花瓣式萬向軸出現最早,目前應用最廣,但受其結構和工藝限制,使用壽命一般,且已發展到極致,已經沒有再進一步提高的空間。
     
    鈦合金萬向軸是依靠鈦合金比強度高及柔韌性好的特點來實現萬向轉換功能的。盡管使用壽命較長,但一來價格昂貴,并且這種材料的供應都被國營軍工企業所壟斷,供應不穩定,采購困難;二是熱處理要求很復雜,如處理不好會早期失效,很快斷裂,使企業得不償失,風險很大。
    
    球鉸接萬向軸是近幾年剛剛發展起來的一種新型萬向軸,可在可調彎殼體中使用,也可代替花瓣式,應用面比較廣。相較普通花瓣式它最大的特點就是密封潤滑結構,使運動傳力部件在油浴環境中工作,不受泥漿沖刷,從而提高使用壽命。
目前有這幾種結構形式:
(1)球齒式
(2)花鍵式
(3)球桿式
 
 (1)球齒式萬向軸
    球齒式萬向軸,是以球鉸接實現萬向擺動連接,以鋼球傳遞扭矩,將轉子的行星運動及扭矩傳給傳動軸,從而實現螺桿鉆具的鉆進。這種萬向軸結構簡單,運轉靈活,不足之處在于鋼球與中間軸的球窩以及與絲接頭內腔凹槽之間接觸面積小,局部接觸應力過大,磨損劇烈,從而早期失效。(國內原材料及熱處理工藝還是落后于西方發達國家)
 (2)花鍵式萬向軸
    花鍵式萬向軸就是為克服齒球與球窩和凹槽接觸面積過小而出現的,利用內外花鍵傳遞扭矩,從一定程度增大了接觸面積。但是由于轉子的行星運動與傳動軸的定心運動,使得內外花鍵不能穩定而緊密地貼合在一起傳遞扭矩,在運動過程中又產生了干涉,造成額外的破壞應力。
 (3) 球桿式萬向軸
    球桿式萬向軸是球齒式的一個變種,它是在半圓柱體中間有一個半球體,半球體裝在中間軸球窩中,半圓柱體插入絲接頭內腔凹槽中,作為傳力部件。球桿只是單方面增大了它與絲接頭凹槽接觸面積,而與中間軸球窩接觸面積并沒有改變。半球體與球窩仍是它的薄弱環節。
 
    我公司在充分研究上述幾種球鉸接萬向軸特點的基礎上,推陳出新,變球齒傳動為銷鍵傳動,從而發明了一種球鉸接銷鍵式萬向軸。
      
    我們采用銷鍵作為傳遞扭矩的部件,它一頭做成圓柱銷,另一頭做成鍵,在中間軸球鉸接中心處外圓上加工出圓柱孔,將銷鍵圓柱一端插入孔中,這樣銷鍵可在孔中自由轉動,同時在絲接頭孔壁加工出鍵槽,將中間軸裝上銷鍵插入其中,這樣中間軸在絲接頭中沿球鉸中心自由偏擺的同時又通過銷鍵和鍵槽無干涉地貼合在一起,平穩地傳遞扭矩。
 
銷鍵式萬向軸優點在于:
    一 結構簡單,易于加工和組裝,而且銷鍵與絲接頭內腔鍵槽面接觸面積大,同時銷鍵圓柱與中間軸圓孔配合并能自由轉動,工作過程中消除了附加應力,接觸面積也變大,耐磨損抗擠壓能力強,因而傳遞扭矩大;
    二銷鍵式萬向軸主要傳動零件均采用性能優異的高強度合金鋼,結構優化設計,表面硬化處理,真正做到表硬里韌,使得傳動部件能承受高應力的同時,還具備很高的耐磨性能。
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