一种机械式振动冲击马达制造技术

本发明专利技术涉及一种机械式振动冲击马达，包括马达短节和振动传动轴短节，所述振动传动轴短节包括串轴承壳体、串轴承、输出轴、加长轴、弹簧壳体、弹簧体、锁紧套、锁紧块、上冲击体、下冲击体、钻头接头、扶正器壳体和滚轮。输出轴下端与加长轴连接，加长轴与钻头接头花键连接，上冲击体的导向结构与扶正器壳体导向槽相配合，上冲击体下部圆周均布具有滑动轴承的滚轮，下冲击体下部与钻头接头固定连接，下冲击体上端面均布与滚轮配合的冲击面。其振动冲击装置的冲击和蓄能过程同时完成，占用马达旋转周期时间短，输出脉冲式冲击载荷，可显著提高钻头的切削效率。

A Mechanical Vibration Impulse Motor

The invention relates to a mechanical vibration impact motor, which comprises a motor short section and a vibration transmission shaft short section. The vibration transmission shaft short section includes a series bearing shell, a series bearing, an output shaft, a lengthened shaft, a spring shell, a spring body, a locking sleeve, a locking block, an upper impact body, a lower impact body, a bit joint, a centralizer shell and a roller. The lower end of the output shaft is connected with the lengthening shaft, the lengthening shaft is splined with the bit joint, the guiding structure of the upper impact body is matched with the guide groove of the centralizer shell, the lower circumference of the upper impact body is evenly distributed with the roller of sliding bearing, the lower part of the lower impact body is fixed with the bit joint, and the upper end surface of the lower impact body is evenly distributed with the impact surface of the roller. The impact and energy storage process of the vibration impact device is completed at the same time. It occupies a short rotating period of the motor and outputs impulse impact load, which can significantly improve the cutting efficiency of the drill.

【技术实现步骤摘要】
一种机械式振动冲击马达
本专利技术涉及油气田钻井工具
，尤其涉及一种机械式振动冲击马达。
技术介绍
在当前钻井工艺条件下，螺杆马达配PDC钻头与转盘双重驱动复合钻井是提高机械钻速的有效途径，但对于研磨性和脆硬性地层，机械钻速却亟待提高，其原因主要是岩层硬度高,PDC钻头在一个旋转周期内,钻头处于阻卡和滑动状态占用较多时间，不能有效地均匀吃入地层，切削效率低，致使机械钻速低下。研究表明：对钻头施加一定频率和适当大小的轴向冲击载荷，能有效改善钻头的这种阻卡和滑动状态，使钻头能更有效地吃入地层,从而显著提高机械钻速。目前，国内外已发展出一些具有冲击功能的螺杆马达，其工作原理主要是通过在螺杆传动轴位置增加冲击装置，冲击装置采用相耦合的具有一定齿型的两只盘状结构直接或间接相互啮合，盘状结构之一与马达壳体连接，可以产生轴向位移，另一个由螺杆传动轴驱动旋转，在两个盘状结构的相对转动过程中因齿型直接或间接相互作用而产生冲击，一个冲击工作周期包括蓄能和冲击两个工作过程，这种结构的冲击马达存在蓄能过程占用钻头旋转周期时间较多的问题，总体上影响了马达的旋转输出效果，同时冲击装置寿命有限。
技术实现思路
针对上述问题，本专利技术提供了一种机械式振动冲击马达，马达振动冲击装置的蓄能和冲击过程同时进行，显著减少振动冲击过程占用马达旋转周期时间，使螺杆马达在输出旋转扭矩的同时，输出脉冲式的轴向振动冲击载荷，改善钻头的阻卡和滑动状态更加有效，从而提高PDC钻头对于研磨性和脆硬性地层的破岩效率，达到提高钻井机械钻速的目的。本专利技术解决其技术问题所采用的技术方案是：一种机械式振动冲击马达，包括马达短节3和振动传动轴短节5、加长轴502、弹簧壳体503、弹簧体504、锁紧套505、锁紧块506、上冲击体507、下冲击体508、钻头接头509、扶正器壳体511、滚轮512；所述振动传动轴短节5包括串轴承壳体515和设置在串轴承壳体515内的串轴承516和输出轴501；所述弹簧壳体503上端与串轴承壳体515固连，下端与扶正器壳体511固连构成外部结构；所述钻头接头509顶部是花键，中部是外连接螺纹，下部内设钻头螺纹；所述加长轴502为中空体，其上端与输出轴501固连，下端部带有外凸沿，下端与钻头接头509顶部花键连接后构成中心结构；所述扶正器壳体511上部中间是缩径的通孔，通孔内壁周向均布2-6个矩形导向槽511a；所述上冲击体507是下部略粗、上部带开放键槽结构的筒体，筒体下段粗筒壁外表面周向向内均布2-6个弧形凹槽，滚轮512通过滚轮轴507c连接连接在每个弧形凹槽内，筒体上部设置与扶正器壳体511通孔内壁的矩形导向槽511a轴向插接配合的开放导向槽507b，在各个导向槽507b上端部两侧设置锁紧槽507a，锁紧块506和锁紧套505与锁紧槽507a构成锁定配合；下冲击体508是套状柱体，上段端部设内凸沿，该内凸沿与加长轴502下端部外凸沿构成阻挡配合，上端面是与滚轮512滚动配合的多个圆弧状凹凸冲击面508a，下端与钻头接头509固连；弹簧体504、上冲击体507和下冲击体508自上而下依次设置在外部结构与中心结构之间的环形空间内。上述方案进一步包括：在扶正器壳体511和下冲击体508之间设有扶正轴承510。所述下冲击体508下段外壁是硬质合金层508b；所述扶正器壳体511外壁轴向均布多条直型或螺旋型弧截面水槽511b，上端和下端采用螺纹连接，且下端是反扣连接螺纹。在马达短节3和振动传动轴短节5之间还连接有万向轴短节4。在弹簧体504外部设置弹簧套514。本专利技术相对于现有技术，具有如下的有益效果：1、在输出扭矩的同时，能输出轴向振动冲击载荷，可有效改善钻头的阻卡和滑动状态，从而提高钻头对于研磨性和脆硬性地层的破岩效率，达到提高钻井机械钻速的目的。2、其振动冲击装置的冲击和蓄能过程同时完成，占用马达旋转周期时间短，输出冲击载荷接近脉冲式，对改善钻头的阻卡和滑动状态更有效。3、其振动冲击装置采用滑动轴承和滚轮结构，并具有防空打装置，冲击装置的的寿命显著延长。附图说明图1是一种机械式振动冲击马达振动传动轴短节全剖结构图；图2是一种机械式振动冲击马达振动传动轴短节外壳剖切结构图；图3是图1中A-A处截面图；图4是下冲击体结构图；图5是上冲击体结构图；图6是扶正器壳体结构图。上图中：旁通阀1、防掉短节2、马达短节3、万向轴短节4、振动传动轴短节5、输出轴501、加长轴502、弹簧壳体503、弹簧体504、锁紧套505、锁紧块506、上冲击体507、下冲击体508、钻头接头509、扶正轴承510、扶正器壳体511、滚轮512、滚轮盖513、弹簧套514、串轴承壳体515、串轴承516、凹冲击面508a、硬质合金层508b、锁紧槽507a、导向槽507b、轴承轴507c、外导向槽511a、水槽511b。具体实施方式如图1、图2所示，本专利技术提到的一种机械式振动冲击马达，包括旁通阀1、防掉短节2、马达短节3、万向轴短节4和振动传动轴短节5。所述旁通阀1、防掉短节2、马达短节3和万向轴短节4借用常规螺杆马达组件。振动传动轴短节5包括输出轴501、加长轴502、弹簧壳体503、弹簧体504、锁紧套505、锁紧块506、上冲击体507、下冲击体508、钻头接头509、扶正轴承510、扶正器壳体511、滚轮512、滚轮盖513、弹簧套514、串轴承壳体515和串轴承516。串轴承壳体515、串轴承516和输出轴501上部结构与常规螺杆马达相同。弹簧壳体503、扶正器壳体511和扶正轴承510依次与串轴承壳体515螺纹连接，相对马达壳体静止。输出轴下端501与加长轴502上端螺纹连接，加长轴502下端与钻头接头509上端花键连接，加长轴502可以向钻头接头509传递扭矩并可以轴向产生相对位移。上冲击体507上部与锁紧块505、锁紧套506组合成封闭的导向槽507b，与扶正器壳体511外导向槽511a相配合，只可以轴向上下运动，位移大小并受到限制，下部圆周均布具有滑动轴承的滚轮512。下冲击体508下部与钻头接头509中部螺纹固定连接，上端内凸沿可悬挂在加长轴502下部外凸沿，支撑钻头和钻头接头509重量，其上端面均布与滚轮数量相同的圆弧状凹冲击面508a，由于上冲击体507上面布置弹簧体504预压蓄能，当滚轮512沿下冲击体508上端面相对滚动，经过圆弧状凹冲击面508a时产生轴向冲击合力，冲击合力施加到钻头接头509与钻头上，随着钻头接头509的连续转动，下冲击体508受滚轮冲击，马达连续输出振动冲击载荷。钻头接头509是中空回转体，中间是钻井液流道，下部内侧是钻头连接螺纹，中部外侧是连接螺纹，用于与下冲击体固定连接，上部外侧是外花键，与加长轴内花键相配合。加长轴502是下端略粗的中空柱体，中间是钻井液流道，下部粗端上凸沿面用于悬挂下冲击体，内侧是内花键，与钻头接头外花键相配合，上部外侧是连接螺纹，与输出轴固定连接。如图4所示，下冲击体508是套状柱体，上段端部中间是直径略小的通孔，上端面是滚轮滚动接触面，周向均布多个圆弧状凹冲击面508a，上端内凸沿面用于悬挂承重，下段内孔是连接螺纹，用于连接钻头接头，下段外侧壁是硬质合金层508b用作扶正轴承内圈。本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种机械式振动冲击马达，包括马达短节（3）和振动传动轴短节（5），所述振动传动轴短节（5）包括串轴承壳体（515）和设置在串轴承壳体（515）内的串轴承（516）和输出轴（501），其特征是还包括：加长轴（502）、弹簧壳体（503）、弹簧体（504）、锁紧套（505）、锁紧块（506）、上冲击体（507）、下冲击体（508）、钻头接头（509）、扶正器壳体（511）和滚轮（512）；所述弹簧壳体（503）上端与串轴承壳体（515）固连，下端与扶正器壳体（511）固连构成外部结构；所述钻头接头（509）顶部是花键，中部是外连接螺纹，下部内设钻头螺纹；所述加长轴（502）为中空体，其上端与输出轴（501）固连，下端部带有外凸沿，下端与钻头接头（509）顶部花键连接后构成中心结构；所述扶正器壳体（511）上部中间是缩径的通孔，通孔内壁周向均布2‑6个矩形导向槽（511a）；所述上冲击体（507）是下部略粗、上部带开放键槽结构的筒体，筒体下段粗筒壁外表面周向向内均布2‑6个弧形凹槽，滚轮（512）通过滚轮轴（507c）连接连接在每个弧形凹槽内，筒体上部设置与扶正器壳体（511）通孔内壁的矩形导向槽（511a）轴向插接配合的开放导向槽（507b），在各个导向槽（507b）上端部两侧设置锁紧槽（507a），锁紧块（506）和锁紧套（505）与锁紧槽（507a）构成锁定配合；下冲击体（508）是套状柱体，上段端部设内凸沿，该内凸沿与加长轴（502）下端部外凸沿构成阻挡配合，上端面是与滚轮（512）滚动配合的多个圆弧状凹凸冲击面（508a），下端与钻头接头（509）固连；弹簧体（504）、上冲击体（507）和下冲击体（508）自上而下依次设置在外部结构与中心结构之间的环形空间内。...

【技术特征摘要】
1.一种机械式振动冲击马达，包括马达短节（3）和振动传动轴短节（5），所述振动传动轴短节（5）包括串轴承壳体（515）和设置在串轴承壳体（515）内的串轴承（516）和输出轴（501），其特征是还包括：加长轴（502）、弹簧壳体（503）、弹簧体（504）、锁紧套（505）、锁紧块（506）、上冲击体（507）、下冲击体（508）、钻头接头（509）、扶正器壳体（511）和滚轮（512）；所述弹簧壳体（503）上端与串轴承壳体（515）固连，下端与扶正器壳体（511）固连构成外部结构；所述钻头接头（509）顶部是花键，中部是外连接螺纹，下部内设钻头螺纹；所述加长轴（502）为中空体，其上端与输出轴（501）固连，下端部带有外凸沿，下端与钻头接头（509）顶部花键连接后构成中心结构；所述扶正器壳体（511）上部中间是缩径的通孔，通孔内壁周向均布2-6个矩形导向槽（511a）；所述上冲击体（507）是下部略粗、上部带开放键槽结构的筒体，筒体下段粗筒壁外表面周向向内均布2-6个弧形凹槽，滚轮（512）通过滚轮轴（507c）连接连接在每个弧形凹槽内，筒体上部设置与扶正器壳体（511）通孔内壁的矩形导向槽（511a）轴向插接配合的开放导向槽（...

【专利技术属性】
技术研发人员：陈勇，聂云飞，裴学良，罗朝东，刘峰，杨保健，程江涛，王彬，张锐，
申请(专利权)人：中石化石油工程技术服务有限公司，中石化胜利石油工程有限公司，中石化胜利石油工程有限公司钻井工艺研究院，
类型：发明
国别省市：北京,11