齿轮联轴器.pdf

一种齿轮联轴器，包括依次连接的花键联接端组件、过度联接组件、中间联接组件和联接套，传动轴在所述过度联接组件内轴向定位，一端通过花键联轴器与电机及其保护器的传动轴相连，另一端设置在所述中间联接组件内，所述联接套内设有第一齿轮轴和第二齿轮轴，两者通过球形支撑组件相连，第二齿轮轴通过所述球形支撑组件相对于第一齿轮轴360°摆动。本发明通过特殊的球形联接结构使电机传动轴与螺杆泵的转轴浮动连接，减小磨损延长寿命，同时消除了传动过程中的不稳定因素，具有缓冲、减振和提高轴系动态性能的作用。

权利要求书
1.  一种齿轮联轴器，包括依次连接的花键联接端组件、过度联接 组件、中间联接组件和联接套，传动轴在所述过度联接组件内轴向定 位，一端通过花键联轴器与电机及其保护器轴相连，另一端设置在所 述中间联接组件内，其特征在于：所述联接套内设有第一齿轮轴和第 二齿轮轴，两者通过球形支撑组件相连，第二齿轮轴通过所述球形支 撑组件相对于第一齿轮轴360°摆动。

2.  如权利要求1所述的齿轮联轴器，其特征在于，所述球形支撑 组件包括设置在第一齿轮轴联接端的支撑体和设置在第二齿轮轴联接 端的球形件，所述支撑体外表面上开设有第一凹槽，所述球形件对应 嵌设在所述第一凹槽中；
所述第一齿轮轴和第二齿轮轴上分别套设有球面支撑座，球面支 撑座的圆弧面各自开设在其远离连接端的一侧，所述球面支撑座的外 侧分别设有球面垫板和球面压板，所述球面垫板和球面压板上开设有 第二凹槽，所述球面支撑座的圆弧面分别对应嵌设在所述第二凹槽中， 球面垫板的端面与所述传动轴端面顶紧，球面压板的端面与所述联接 套的内端面顶紧；
分别套设在所述第一齿轮轴和第二齿轮轴上的球面支撑座通过齿 轮套相连。

3.  如权利要求2所述的齿轮联轴器，其特征在于，所述第一凹槽 的形状为内凹的圆锥台状。

4.  如权利要求2所述的齿轮轴联轴器，其特征在于，所述花键联 接端组件包括接头和接头联接套，所述接头固定在接头联接套上，所 述接头内部设有花键联轴器，所述花键联轴器的一端与电机及其保护 器轴相连，另一端与所述传动轴相连，所述传动轴上套设第一弹簧和 调压活塞，所述第一弹簧使所述调压活塞在所述传动轴的第一轴肩定 位。

5.  如权利要求4所述的齿轮轴联轴器，其特征在于，所述过度联 接组件包括轴承室，所述轴承室的两端分别与所述接头联接套和中间 联接组件相连，形成密闭的空间；所述传动轴上套设有推力轴承和角 接触轴承，以所述传动轴的第二轴肩为轴向定位。

6.  如权利要求5所述的齿轮轴联轴器，其特征在于，所述中间联 接组件包括中间接头，所述中间接头的两端分别与所述轴承室和所述 联接套相连；所述传动轴与所述第一齿轮轴在所述中间接头内通过花 键相连。

说明书齿轮联轴器
技术领域
本发明涉及一种齿轮联轴器，属于机械制造技术领域。
背景技术
联轴器属于机械通用零部件，是用来连接不同机构中的主动轴和 从动轴，并使两者共同旋转以传递扭矩的机械零件。在井下石油开采 设备中，需要通过联轴器将驱动电机及其保护器的传动轴与螺杆泵的 转轴相连。现有联轴器将两者刚性连接，由于石油开采设备所处的作 业环境为重载的动力传动环境，具体来说，螺杆泵的负载大而且并不 完全恒定，在作业的过程中不断发生变化，导致螺杆泵的转轴转动不 规则，致使联轴器磨损大、寿命短，同时也不能将驱动电机及其保护 器传动轴的动力完全传递给螺杆泵的转轴，工作损失大，效率低。
发明内容
本发明所要解决的技术问题在于针对现有技术的不足，提供一种 齿轮联轴器，通过特殊的球形联接结构使电机及其保护器的传动轴与 螺杆泵的转轴浮动连接，减小磨损延长寿命，同时消除了传动过程中 的不稳定因素，具有缓冲、减振和提高轴系动态性能的作用。
本发明的所要解决的技术问题是通过如下技术方案实现的：
一种齿轮联轴器，包括依次连接的花键联接端组件、过度联接组 件、中间联接组件和联接套，传动轴在所述过度联接组件内轴向定位， 一端通过花键联轴器与电机及其保护器轴相连，另一端设置在所述中 间联接组件内，所述联接套内设有第一齿轮轴和第二齿轮轴，两者通 过球形支撑组件相连，第二齿轮轴通过所述球形支撑组件相对于第一 齿轮轴360°摆动。
具体来说，所述球形支撑组件包括设置在第一齿轮轴联接端的支 撑体和设置在第二齿轮轴联接端的球形件，所述支撑体外表面上开设 有第一凹槽，所述球形件对应嵌设在所述第一凹槽中；所述第一齿轮 轴和第二齿轮轴上分别套设有球面支撑座，球面支撑座的圆弧面各自 开设在其远离连接端的一侧，所述球面支撑座的外侧分别设有球面垫 板和球面压板，所述球面垫板和球面压板上开设有第二凹槽，所述球 面支撑座的圆弧面分别对应嵌设在所述第二凹槽中，球面垫板的端面 与所述传动轴端面顶紧，球面压板的端面与所述联接套的内端面顶紧； 分别套设在所述第一齿轮轴和第二齿轮轴上的球面支撑座通过齿轮套 相连。
为了便于球形件的运动，所述第一凹槽的形状为内凹的圆锥台状。
根据需要，所述花键联接端组件包括接头和接头联接套，所述接 头固定在接头联接套上，所述接头内部设有花键联轴器，所述花键联 轴器的一端与电机及其保护器轴相连，另一端与所述传动轴相连，所 述传动轴上套设第一弹簧和调压活塞，所述第一弹簧使所述调压活塞 在所述传动轴的第一轴肩定位。
另外，所述过度联接组件包括轴承室，所述轴承室的两端分别与 所述接头联接套和中间联接组件相连，形成密闭的空间；所述传动轴 上套设有推力轴承和角接触轴承，以所述传动轴的第二轴肩为轴向定 位。
为了保证稳定连接，所述中间联接组件包括中间接头，所述中间 接头的两端分别与所述轴承室和所述联接套相连；所述传动轴与所述 第一齿轮轴在所述中间接头内通过花键相连。
综上所述，本发明通过特殊的球形联接结构使电机及其保护器传 动轴与螺杆泵的转轴浮动连接，减小磨损延长寿命，同时消除了传动 过程中的不稳定因素，具有缓冲、减振和提高轴系动态性能的作用。
下面结合附图和具体实施例，对本发明的技术方案进行详细地说 明。
附图说明
图1为本发明齿轮联轴器的外形图之一；
图2为本发明齿轮联轴器的外形图之二；
图3为本发明实施实例的齿轮联轴器的整体结构示意图；
图4为本发明第一齿轮轴、支撑体和球形件的装配位置关系图；
图5为图3中花键联接组件的组成结构示意图；
图6为图3中过度联接组件的组成结构示意图；
图7为图3中中间联接组件的组成结构示意图；
图8为图3中联接套内的部分组成结构示意图；
图9为图3中第二齿轮轴的组成结构示意图；
图10为本发明齿轮联轴器的总体结构剖面图。
具体实施方式
图1为本发明齿轮联轴器的外形图之一；图2为本发明齿轮联轴 器的外形图之二。如图1并结合图2所示，本发明提供一种齿轮联轴 器，包括依次连接的花键联接端组件100、过度联接组件200、中间联 接组件300和联接套400，传动轴210设置在所述过度联接组件200内， 一端通过花键联轴器130与电机及其保护器的传动轴（图中未示出） 相连，另一端设置在所述中间联接组件300内，所述联接套400内设 有第一齿轮轴410和第二齿轮轴420，两者通过球形支撑组件相连，第 二齿轮轴通过所述球形支撑组件可以相对于第一齿轮轴360°摆动。
图3为本发明实施实例的齿轮联轴器的整体结构示意图；图4为 本发明第一齿轮轴、支撑体和球形件的装配位置关系图；图8为图3 中联接套内的部分组成结构示意图；图9为图3中第二齿轮轴的组成 结构示意图；图10为本发明齿轮联轴器的总体结构剖面图。如图1至 图3并结合图8至图10所示，所述球形支撑组件包括设置在第一齿轮 轴410联接端的支撑体411和设置在第二齿轮轴420联接端的球形件 421，所述支撑体外表面上开设有第一凹槽4111，所述球形件421对应 嵌设在所述第一凹槽4111中。为了便于球形件的运动，所述第一凹槽 的形状为内凹的圆锥台状。所述第一齿轮轴410和第二齿轮轴420上 分别套设有球面支撑座430，球面支撑座的圆弧面各自开设在其远离联 接端的一侧。所述球面支撑座430的外侧分别设有球面垫板431和球 面压板432，所述球面垫板431和球面压板432上开设有第二凹槽433， 所述球面支撑座430的圆弧面分别对应嵌设在所述第二凹槽433中， 球面垫板431的端面与所述传动轴210端面顶紧，球面压板432的端 面与所述联接套400的内端面顶紧。分别套设在所述第一齿轮轴410 和第二齿轮轴420上的球面支撑座430通过齿轮套440相连。
具体来说，如图10所示，该齿轮联轴器的主体部分包括了第一齿 轮轴410、齿轮套440和第二齿轮轴420，第一、第二齿轮轴与齿轮套 之间通过齿轮啮合。第一、第二齿轮轴之间设有支撑体411和球形件 421来实现第二齿轮轴的轴向支撑，采用球面点接触实现第二齿轮轴的 360度摆动，从而对左右两轴实现动力补偿。为实现齿轮套440随第二 齿轮轴的摆动，在齿轮套440的两侧还分别设有球面支撑座430。第一 齿轮轴410侧的球面支撑座430与球面垫板431通过球面配合，而第 二齿轮轴420侧的球面支撑座430则与球面压板432通过球面配合。 压紧球面压板432在球面压板后设有弹簧，通过两个锁紧螺母调节弹 簧实现球面压板432的压紧。在齿轮联轴器主体部分外设有联接套400， 其右侧为法兰面。第一齿轮轴410通过键450与传入扭矩的传动轴210 连接。传动轴210左侧与花键联轴器130通过花键连接。花键联轴器 左侧与电机及其保护器的传动轴（图中未示出）相连，实现转矩输入。 由于传动轴210较长且承受向左的强大压力因此在传动轴上设有用于 扶正和支撑的角接触球轴承230、用于止推的推力圆柱滚子轴承220和 用于支撑的深沟球轴承320。深沟球轴承320左侧采用轴肩定位，右端 设有轴用挡圈用于轴承固定。角接触球轴承230左侧采用两个锁紧螺 母和止动垫圈固定。传动轴外部设有中间接头310和轴承室240构成 封闭空间。为实现轴承的润滑，中间接头开设有注油孔用于注油。中 间接头310右侧设有密封环，防止用于轴承润滑的润滑油漏出。轴承 室左侧与接头联接套120连接。接头联接套120内侧设有第一弹簧140 和调压活塞150用于调节接头联接套120的内部压强。接头联接套120 上开设有通气孔，压强过大时可以拧开设置在通气孔上的螺钉放气。 接头联接套120左侧为法兰面，通过螺栓与电机端接头连接。
图5为图3中花键联接组件的组成结构示意图。如图5所示，所 述花键联接端组件100包括接头110和接头联接套120，所述接头110 固定在接头联接套120上，所述接头110内部设有花键联轴器130，所 述花键联轴器130的一端与电机及其保护器轴（图中未示出）相连， 另一端与所述传动轴210相连，所述传动轴210上套设第一弹簧140 和调压活塞150，所述第一弹簧140使所述调压活塞150在所述传动轴 210的第一轴肩211定位。除了上述的主要部件之外，如图5所示，还 依次包括了螺钉组合、垫圈组合、垫圈、螺钉等常用的构件，用于将 上述各个主要部件之间的连接固定。接头联接套120由中心通孔、端 面螺纹孔组合和侧面螺纹孔构成，其中的中心通孔用于穿过花键联轴 器130和传动轴210，端面螺纹孔组合用于与接头110连接,侧面螺纹 孔用于与螺栓连接。花键联轴器130由花键孔和侧面螺纹孔构成，花 键孔用于与外部电机及其保护器轴（图中未示出）连接,侧面螺纹孔用 于与定位螺栓连接。
图6为图3中过度联接组件的组成结构示意图。如图6所示，所 述过度联接组件200主要包括轴承室240，所述轴承室240的两端分别 与所述接头联接套120和中间联接组件300相连，形成密闭的空间。 所述传动轴210上套设有推力轴承220和角接触轴承230，以所述传动 轴210的第二轴肩212为轴向定位。除此之外，还包括了锁紧螺母和O 型圈等常用的构件。
图7为图3中中间联接组件的组成结构示意图。如图7所示，为 了保证稳定连接，所述中间联接组件300包括中间接头310，所述中间 接头310的两端分别与所述轴承室240和所述联接套400相连；所述 传动轴210与所述第一齿轮轴410在所述中间接头310内通过花键相 连。同样地，除此之外，还包括了深沟球轴承320、轴承挡圈、密封环 330、垫圈组合和螺钉组合用于连接、定位和密封。
下面结合附图对本发明齿轮联轴器的安装及连轴过程进行详细地 说明：
首先，取传动轴210，在传动轴210轴径较大的一端（右端）以 轴肩作为轴向定位，以过盈连接方式装上深沟球轴承320，在其右侧卡 上轴用挡圈。在传动轴210左侧以轴肩为轴向定位，装上推力圆柱滚 子轴承220。从传动轴210左侧装上轴承室240，使其与推力圆柱滚子 轴承220的端面紧密接触。接着从传动轴210左侧装入角接触球轴承 230（注意方向，大口朝外），在其左侧拧上锁紧螺母，将角接触球轴 承230和推力圆柱滚子轴承320压紧。再装上止动垫圈，其中一个止 动片折弯卡入键槽内，再拧上一个锁紧螺母，拧紧后将止动垫圈的止 动片折弯卡入锁紧螺母的开槽内防止螺母松动。取调压活塞150，在其 内、外圈各装上O型圈，再将其以轴肩定位从传动轴左侧套入。接着 在轴承室240左侧外圈也装上O型圈，取接头联接套120从传动轴210 左侧装上，使接头联接套120右侧轴面与轴承室240左侧轴肩紧密接 触。取第一弹簧140，从传动轴210左侧装上，再在传动轴210轴端装 上花键联轴器130，在花键联轴器130上锁上紧定螺钉防止其松动。接 着在花键联轴器130外侧装上电机端接头，用内六角螺栓将之通过螺 纹连接到接头联接套120上。在接头联接套120的螺纹孔上放上垫圈， 在拧上螺钉。再在电机端接头左侧凹槽内装上O型圈。至此齿轮联轴 器左半边的主要装配基本完成。
取密封环330，在凹槽内装上O型圈，将其从传动轴210右侧装 上。使密封环轴肩与中间接头310右侧轴肩紧密接触。取螺钉装上垫 圈，将密封环和中间接头310锁紧，达到密封效果。
取第一齿轮轴410从左侧依次装上球面支撑座430和球面垫板 431，将第一齿轮轴410用键与传动轴210过盈连接，球面垫板431端 面与传动轴210端面紧密接触并保证传动轴能带动第一齿轮轴转动。 在第一齿轮轴右侧孔处以过盈连接装上支撑体411。从第一齿轮轴右侧 装上齿轮套440，使齿轮套440左侧内齿与第一齿轮轴410外齿啮合。
取球形件421与第二齿轮轴420左侧孔过盈连接，将其从轴承套右 侧装上，使球形件421的球面与支撑体411端面接触、轴承套右侧内 齿与第二齿轮轴420外齿啮合。应保证传动轴210的运动能传到第二 齿轮轴420上。接着依次从第二齿轮轴420右侧装上球面支撑座430、 球面压板432和第二弹簧422。第二齿轮轴420右侧螺纹拧上两个锁紧 螺母，通过锁紧螺母调节第二弹簧422使球面压板432压紧。
取联接套400从第二齿轮轴420右侧装上，使其左侧轴端面与中 间接头310轴肩紧密接触。
取螺纹联轴器500从第二齿轮轴420右侧装上，使其左侧螺纹孔 与第二齿轮轴420上右侧凹槽对准。最后取紧定螺钉将螺纹联轴器500 与第二齿轮轴420锁紧。至此整个齿轮联轴器装配完成。
本发明所提供的齿轮联轴器在工作过程中，传动轴210将电机轴 的动力传递给第一齿轮轴410，再通过第二齿轮轴420传递给螺杆泵的 转轴。在动力的整个传递过程中，由于石油开采设备所处的作业环境 为高速重载的动力传动环境，井下作业的工作环境很不稳定，螺杆泵 的负载大而且并不完全恒定，在作业的过程中不断发生变化，导致螺 杆泵的转轴转动不规则，此时，加载在第一齿轮轴410和第二齿轮轴 420两端的力不平衡，但由于第一齿轮轴410和第二齿轮轴420之间是 通过支撑体411和球形件421相互连接的，且球形件421可以在支撑 体411的第一凹槽4111中摆动，与此同时，开设在球面垫板431和球 面压板432上的第二凹槽433和两侧球面支撑座430的球面相互配合 形成浮动连接，使第二齿轮轴420通过所述球形支撑组件相对于第一 齿轮轴410可以360°的摆动，进而吸收了所有的不平衡和不稳定因素。
综上所述，本发明通过特殊的球形连接结构使电机及其保护器传 动轴与螺杆泵的转轴浮动连接，减小磨损延长寿命，同时消除了传动 过程中不稳定因素，具有缓冲、减振和提高轴系动态性能的作用。