權(quán)利要求書： 1.一種反井鉆機(jī)鉆桿，包括桿體(1)，其特征在于：所述桿體(1)一端設(shè)置有外螺紋(2)，所述桿體(1)的另一端設(shè)置有內(nèi)螺紋(3)，所述外螺紋(2)與所述內(nèi)螺紋(3)均為斜梯形錐螺紋，所述斜梯形錐螺紋的牙寬為L1，牙距為P，牙高為H1，中徑的圓周到牙底的距離為H2，所述斜梯形錐螺紋的牙底與螺紋的中心線具有夾角c，所述斜梯形錐螺紋的牙的一面與螺紋中心線的垂線具有夾角a，所述斜梯形錐螺紋的牙的另一面與螺紋中心線的垂線具有夾角b。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種反井鉆機(jī)鉆桿，其特征在于：所述斜梯形錐螺紋的牙寬L1為8.3～8.5mm，所述斜梯形錐螺紋的牙距P為4.2～4.4mm，所述斜梯形錐螺紋的牙高H1為

3.8～4.0mm，中徑的圓周到牙底的距離H2為1.25～1.75mm。

3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種反井鉆機(jī)鉆桿，其特征在于：所述斜梯形錐螺紋的牙寬L1為8.38mm，所述斜梯形錐螺紋的牙距P為4.32mm，所述斜梯形錐螺紋的牙高H1為3.92mm，所述斜梯形錐螺紋的中徑的圓周到牙底的距離H2為1.53mm。

4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種反井鉆機(jī)鉆桿，其特征在于：所述夾角a為44°～46°，所述夾角b為14～16°，所述夾角c為3°～5°。

5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的一種反井鉆機(jī)鉆桿，其特征在于：所述夾角a為45°，所述夾角b為15°，所述夾角c為3.58°。

6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種反井鉆機(jī)鉆桿，其特征在于：所述斜梯形錐螺紋的錐度為

1:8。

說明書： 一種反井鉆機(jī)鉆桿技術(shù)領(lǐng)域[0001] 本實(shí)用新型涉及反井鉆機(jī)的鉆桿連接領(lǐng)域，特別是一種反井鉆機(jī)鉆桿。背景技術(shù)[0002] 反井鉆機(jī)在井下工程施工中很好地替代了原傳統(tǒng)豎井施工工藝，使工人從最危險(xiǎn)的施工方法中解放出來，施工效率大幅提高，實(shí)現(xiàn)了豎井施工機(jī)械化，提升了豎井施工安全

本質(zhì)化；采用柴油機(jī)行走和電動(dòng)作用，雙速液壓驅(qū)動(dòng)履帶底盤，可人工手動(dòng)換擋，也可根據(jù)

負(fù)載變化自動(dòng)換擋和自動(dòng)無級(jí)變速，操作簡單；反井鉆機(jī)搭載RCS操作系統(tǒng)智能化程度高，

安全保護(hù)功能，自動(dòng)作業(yè)功能，模式選擇功能(恒壓模式，恒速模式)，具有高智能、高效安

全，為我公司豎井施工實(shí)現(xiàn)安全生產(chǎn)做出了很大貢獻(xiàn)。

[0003] 玉溪飛亞礦業(yè)目前使用的兩臺(tái)天井鉆機(jī)自投入運(yùn)行以來，出現(xiàn)了四次拉桿(螺紋根部)斷裂事故，嚴(yán)重影響我公司的安全生產(chǎn)，也增加設(shè)備運(yùn)行維修費(fèi)用；通過反井鉆機(jī)拉

桿(螺紋根部)斷裂原因分析中，得出拉桿斷裂失效部位均為拉桿截面積最小處，不排除原

材料達(dá)不到設(shè)計(jì)要求；拉桿、鉆桿螺紋牙形及退刀槽的結(jié)構(gòu)、加工有待提高和優(yōu)化，從技術(shù)

措施上解決應(yīng)力集中問題；斷口斷面的分析認(rèn)為產(chǎn)品生產(chǎn)廠家在加工制作工藝、質(zhì)量可能

存在不足；如果繼續(xù)使用此螺紋的拉桿、穩(wěn)定桿，存在拉桿斷裂重復(fù)事故的可能性。

[0004] 此前我公司使用反井鉆機(jī)拉桿、鉆桿、穩(wěn)定桿所使用的螺紋為錐三角螺紋；通過了解同廠家、同設(shè)備在其他單位使用的情況，都存在拉桿斷裂的情況，是目前反井鉆機(jī)最薄弱

的一個(gè)點(diǎn)，通過全方面的了解，在國外許多大型反井鉆機(jī)的鉆桿螺紋基本都采用了斜梯形

錐螺紋，且制定了相關(guān)的企業(yè)標(biāo)準(zhǔn)—DI標(biāo)準(zhǔn)；通過對斜梯形錐螺紋牙形的分析研究和受力

分析，發(fā)現(xiàn)斜梯形錐螺紋牙形承受軸向拉力的能力要比三角螺紋要強(qiáng)得多，因而對反井鉆

機(jī)這種往下鉆小孔，鉆具所受的壓力較小，往上反擴(kuò)孔徑大，鉆具承受較大拉力的工況特別

適用，因此考慮把梯形螺紋使用在我公司反井鉆機(jī)上，消除拉桿、鉆桿、穩(wěn)定桿螺紋斷裂的

隱患。

實(shí)用新型內(nèi)容

[0005] 本實(shí)用新型的目的在于克服現(xiàn)有技術(shù)的缺點(diǎn)，減少了反井鉆機(jī)拉桿容易斷裂的問題，提供一種反井鉆機(jī)鉆桿。

[0006] 本實(shí)用新型的目的通過以下技術(shù)方案來實(shí)現(xiàn)：一種反井鉆機(jī)鉆桿，包括桿體，還包括設(shè)置在桿體一端的外螺紋，設(shè)置在桿體另一端的內(nèi)螺紋，外螺紋與內(nèi)螺紋均為斜梯形錐

螺紋，斜梯形錐螺紋的牙寬為L1，牙距為P，牙高為H1，中徑的圓周到牙底的距離為H2，斜梯

形錐螺紋的牙底與螺紋的中心線具有夾角c，斜梯形錐螺紋的牙的一面與螺紋中心線的垂

線具有夾角a，斜梯形錐螺紋的牙的另一面與螺紋中心線的垂線具有夾角c。

[0007] 進(jìn)一步地，斜梯形錐螺紋的牙寬L1為8.3～8.5mm，斜梯形錐螺紋的牙距P為4.2～4.4mm。

[0008] 進(jìn)一步地，斜梯形錐螺紋的牙高H1為3.8～4.0mm，中徑的圓周到牙底的距離H2為1.25～1.75mm。

[0009] 進(jìn)一步地，斜梯形錐螺紋的牙底面與牙頂面平行，且均與螺紋中心線具有夾角c，夾角c為3°～5°。

[0010] 進(jìn)一步地，夾角a為44°～46°，夾角b為14～16°。[0011] 進(jìn)一步地，斜梯形錐螺紋的錐度為1:8。[0012] 本實(shí)用新型具有以下優(yōu)點(diǎn)：本實(shí)用新型的一種反井鉆機(jī)鉆桿，其采用的斜梯形錐螺紋連接結(jié)構(gòu)，在彎曲應(yīng)力、剪切應(yīng)力和擠壓應(yīng)力的承受能力要超于目前反井鉆機(jī)鉆桿采

用的三角形螺紋，降低了螺紋根部斷裂的風(fēng)險(xiǎn)。

附圖說明[0013] 圖1為斜梯形錐螺紋的外形示意圖；[0014] 圖2為斜梯形錐螺紋牙形示意圖；[0015] 圖3為普通三角螺紋受力簡圖；[0016] 圖4為普通三角形螺紋與斜梯形錐螺紋的螺紋展開對比示意圖；[0017] 圖中，1?鉆桿，2?外螺紋，3?內(nèi)螺紋。具體實(shí)施方式[0018] 為使本實(shí)用新型實(shí)施方式的目的、技術(shù)方案和優(yōu)點(diǎn)更加清楚，下面將結(jié)合本實(shí)用新型實(shí)施方式中的附圖，對本實(shí)用新型實(shí)施方式中的技術(shù)方案進(jìn)行清楚、完整地描述，顯

然，所描述的實(shí)施方式是本實(shí)用新型一部分實(shí)施方式，而不是全部的實(shí)施方式。通常在此處

附圖中描述和示出的本實(shí)用新型實(shí)施方式的組件可以以各種不同的配置來布置和設(shè)計(jì)。

[0019] 因此，以下對在附圖中提供的本實(shí)用新型的實(shí)施方式的詳細(xì)描述并非旨在限制要求保護(hù)的本實(shí)用新型的范圍，而是僅僅表示本實(shí)用新型的選定實(shí)施方式?；诒緦?shí)用新型

中的實(shí)施方式，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員在沒有作出創(chuàng)造性勞動(dòng)前提下所獲得的所有其他實(shí)施

方式，都屬于本實(shí)用新型保護(hù)的范圍。

[0020] 需要說明的是，在不沖突的情況下，本實(shí)用新型中的實(shí)施方式及實(shí)施方式中的特征可以相互組合。

[0021] 應(yīng)注意到：相似的標(biāo)號(hào)和字母在下面的附圖中表示類似項(xiàng)，因此，一旦某一項(xiàng)在一個(gè)附圖中被定義，則在隨后的附圖中不需要對其進(jìn)行進(jìn)一步定義和解釋。

[0022] 在本實(shí)用新型的描述中，需要說明的是，術(shù)語“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“豎直”、“水平”、“內(nèi)”、“外”等指示的方位或位置關(guān)系為基于附圖所示的方位或位置關(guān)系，或者

是該實(shí)用新型產(chǎn)品使用時(shí)慣常擺放的方位或位置關(guān)系，或者是本領(lǐng)域技術(shù)人員慣常理解的

方位或位置關(guān)系，僅是為了便于描述本實(shí)用新型和簡化描述，而不是指示或暗示所指的裝

置或元件必須具有特定的方位、以特定的方位構(gòu)造和操作，因此不能理解為對本實(shí)用新型

的限制。此外，術(shù)語“第一”、“第二”等僅用于區(qū)分描述，而不能理解為指示或暗示相對重要

性。

[0023] 在本實(shí)用新型的描述中，還需要說明的是，除非另有明確的規(guī)定和限定，術(shù)語“設(shè)置”、“安裝”、“相連”、“連接”應(yīng)做廣義理解，例如，可以是固定連接，也可以是可拆卸連接，

或一體地連接；可以是機(jī)械連接，也可以是電連接；可以是直接相連，也可以通過中間媒介

間接相連，可以是兩個(gè)元件內(nèi)部的連通。對于本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員而言，可以具體情況理

解上述術(shù)語在本實(shí)用新型中的具體含義。

[0024] 在本實(shí)施例中，如圖1所示，一種反井鉆機(jī)鉆桿，包括桿體1，還包括設(shè)置在桿體1一端的外螺紋2，設(shè)置在桿體另一端的內(nèi)螺紋3，外螺紋2與內(nèi)螺紋3均為斜梯形錐螺紋，斜梯形

錐螺紋的牙寬為L1，牙距為P，牙高為H1，中徑的圓周到牙底的距離為H2，斜梯形錐螺紋的牙

底與螺紋的中心線具有夾角c，斜梯形錐螺紋的牙的一面與螺紋中心線的垂線具有夾角a，

斜梯形錐螺紋的牙的另一面與螺紋中心線的垂線具有夾角c；優(yōu)選的，斜梯形錐螺紋的牙寬

L1為8.38mm，斜梯形錐螺紋的牙距P為4.32mm；優(yōu)選的，斜梯形錐螺紋的牙高H1為3.92mm，

中徑的圓周到牙底的距離H2為1.53mm。斜梯形錐螺紋的牙底面與牙頂面平行，且均與螺紋

中心線具有夾角c，夾角c為3.58°。夾角a為45°。夾角b為15°，斜梯形錐螺紋的錐度為1:8。

[0025] 斜梯形錐螺紋強(qiáng)度計(jì)算可參照普通三角螺紋的強(qiáng)度計(jì)算方法進(jìn)行計(jì)算，計(jì)算螺紋牙形的剪切、彎曲、擠壓強(qiáng)度是螺紋直徑可取梯形錐螺紋基面處大徑進(jìn)行計(jì)算。

[0026] 斜梯形錐螺紋螺桿部分的整體拉伸強(qiáng)度計(jì)算[0027] 斜梯形錐螺紋公接頭部分的外徑d可按公接頭根部外徑d2進(jìn)行計(jì)算，對于鉆機(jī)用鉆桿而言，接頭內(nèi)部還有中心孔d3，其整體拉伸強(qiáng)度

[0028][0029] (1)式中F———斜梯形錐螺紋公接頭所承受的軸向拉力；[0030] [σ]———接頭材料的許用拉應(yīng)力。[0031] 斜梯形錐螺紋牙形的剪切強(qiáng)度計(jì)算[0032] 如圖3所示，作用于每圈螺紋上的軸向載荷P1[0033] 由螺紋牙沿周向懸臂梁根部斷面的剪切所平衡，假設(shè)剪應(yīng)力平均分布在牙根端面上，斜梯形錐螺紋公接頭所承受的軸向拉力為F，螺紋有效作用牙數(shù)為n，斜梯形錐螺紋牙形

的螺紋牙根寬度為L1，則P1＝F*n，斜梯形錐螺紋牙形的剪切強(qiáng)度條件為

[0034][0035] (2)式中d4———對斜梯形錐螺紋而言可取基面處螺紋小徑尺寸；[0036] [τ]———接頭材料的許用剪應(yīng)力。[0037] 由圖4可以看出，對于具有同樣牙高和內(nèi)外徑的斜梯形錐螺紋和三角形螺紋，由于斜梯形錐螺紋牙形的外螺紋大徑處牙寬大于三角形螺紋，當(dāng)二者牙形夾角相同時(shí)，斜梯形

錐螺紋牙形的螺紋牙根寬度L1大于三角形螺紋的牙根寬度a，從而斜梯形錐螺紋牙形的剪

切強(qiáng)度要高于三角形螺紋。

[0038] 斜梯形錐螺紋牙形的彎曲強(qiáng)度計(jì)算[0039] 計(jì)算斜梯形錐螺紋牙形的彎曲強(qiáng)度時(shí)，同樣應(yīng)把螺紋牙展開，把螺紋牙看作是在螺紋牙高度中點(diǎn)處受到平均分布力P1作用下的懸臂梁，如圖4所示，其最大彎曲應(yīng)力

[0040][0041] (3)式中[σ]w———接頭材料的許用彎曲應(yīng)力。由此可以看出斜梯形錐螺紋牙形的彎曲強(qiáng)度要高于三角形螺紋。

[0042] 斜梯形錐螺紋牙形的擠壓強(qiáng)度計(jì)算[0043] 同樣，每圈螺紋所受的作用力P1對螺紋牙型的平均擠壓應(yīng)力[0044] (4)式中[σ]j———接頭材料的許用擠壓應(yīng)力。[0045] 可以看出，對于具有同樣牙高和內(nèi)外徑的斜梯形錐螺紋和三角形螺紋，由于大小徑尺寸相同，從而斜梯形錐螺紋牙形的擠壓強(qiáng)度與三角形螺紋也相同。在計(jì)算斜梯形錐螺

紋牙形的強(qiáng)度時(shí)，必須同時(shí)滿足式(2)、式(3)、式(4)3個(gè)條件，如內(nèi)螺紋的材料與外螺紋相

同，可不必計(jì)算內(nèi)螺紋的彎曲和剪切應(yīng)力，因?yàn)閮?nèi)螺紋的受彎和受剪斷面積比外螺紋大，相

應(yīng)的應(yīng)力值肯定小于外螺紋，但當(dāng)內(nèi)外螺紋所采用的材料不同時(shí)，其牙形強(qiáng)度必須分別進(jìn)

行計(jì)算。

[0046] 通過對斜梯形錐螺紋牙形的分析研究和強(qiáng)度計(jì)算比較，發(fā)現(xiàn)斜梯形錐螺紋牙形承受軸向拉力的能力要比三角螺紋強(qiáng)得多，因而對反井鉆機(jī)鉆具等承受較大拉力的工況設(shè)備

特別適用。

[0047] 具體實(shí)施例：采用普通螺紋刀盤拉桿與本發(fā)明提出的斜梯形錐螺紋進(jìn)行對比試驗(yàn)，普通螺紋刀盤拉桿使用至斷裂的壽命為340，本實(shí)用新型使用至450m時(shí)未出現(xiàn)斷裂情

況。

[0048] 盡管參照前述實(shí)施例對本實(shí)用新型進(jìn)行了詳細(xì)的說明，對于本領(lǐng)域的技術(shù)人員來說，其依然可以對前述各實(shí)施例所記載的技術(shù)方案進(jìn)行修改，或者對其中部分技術(shù)特征進(jìn)

行等同替換，凡在本實(shí)用新型的精神和原則之內(nèi)，所作的任何修改、等同替換、改進(jìn)等，均應(yīng)

包含在本實(shí)用新型的保護(hù)范圍之內(nèi)。