CN204267626U - 一种齿轮齿条传动柔性连接结构 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及石油机械设备领域，特别是一种齿轮齿条传动柔性连接结构，其包括：齿条；与齿条啮合、能够主动旋转的主动齿轮，其安装于连接座，连接座铰接于第一固定结构上，能够进行与齿条传动方向相切的自由旋转，第一固定结构与齿条能够相对移动；导向轮，其安装于连接座上，与齿条与齿轮啮合面的相对面贴合；本实用新型的发明目的在于提供一种齿轮齿条传动的柔性连接结构。该柔性连接结构可以根据齿条的直线度自动调节，在齿条安装直线度不够和第二固定结构发生变形的情况下，自适应齿条，从而保证整个传动过程中齿轮齿条中心距基本恒定，大大的降低加工和安装成本，扩展齿轮齿条传动的应用范围。

Description

一种齿轮齿条传动柔性连接结构

技术领域

本实用新型涉及石油机械设备领域，特别是一种齿轮齿条传动柔性连接结构。

背景技术

    在石油机械设备（包括陆地和海洋石油设备）制造过程中，齿轮齿条传动由于传递动力大、工作平稳、寿命长、可靠性高等优点，被广泛应用，但是其安装精度要求较高，对于结构整体刚性要求较高，在一定程度上限制了其使用。尤其对于长距离的传动，对于齿条的直线度要求较高；此外，若支撑连接结构在各种力的作用下发生变形后，会对啮合中心距造成影响，从而产生啃齿或者脱齿的风险。

由于以上条件的限制，使得齿轮齿条传动加工安装成本高，齿轮的布置位置要求高，在空间有限和整个传动结构比较庞大的情况下，使用齿轮齿条传动，会给设计和加工带来很大的难度。

为了保证传动过程中，齿轮齿条的啮合中心距基本恒定，通常采用增加调整垫片等可调节方式或者提高加工精度的方法。

提供加工精度意味着成本增加，而且齿轮齿条啮合中心距精度要求较高，通常都小于0.5mm，对于长距离的齿轮齿条传动，要把齿条的直线度保证在这个范围内是非常困难的，如果不能保证，在传动过程中，就会出现啃齿或者脱齿的风险，大大的降低传动的平稳性和齿轮齿条的使用寿命。

增加垫片等可调节方式对于齿轮端调节比较方便，但是由于加工过程中齿条直线度和定位的限制，而齿轮齿条啮合中心距精度要求较高，往往只是调节齿轮端不能满足整个传动过程中中心距的要求，还需要对齿条端进行调节，对于长距离的齿轮齿条传动、传动机构比较庞大、或者齿轮安装位置操作不方便的，调节齿条的工作量巨大，而且设计难度大，不易保证齿条接头处的节距。

而且以上两种方法只可以适用于传动机构初始安装过程中齿轮齿条中心距的调节，通常，齿轮齿条是分别安装在不同的结构上，如果安装齿轮齿条的结构在受到外力的情况下发生变形，就会影响齿轮齿条啮合中心距，出现啃齿或者脱齿的风险，大大的降低传动的平稳性和齿轮齿条的使用寿命。这也大大限制了齿轮齿条传动的应用范围。

实用新型内容

针对现有技术存在的问题，本实用新型的发明目的在于提供一种齿轮齿条传动的柔性连接结构。该柔性连接结构可以根据齿条的直线度自动调节，在齿条安装直线度不够和第二固定结构发生变形的情况下，自适应齿条，从而保证整个传动过程中齿轮齿条中心距基本恒定，大大的降低加工和安装成本，扩展齿轮齿条传动的应用范围。

为了实现上述目的，本实用新型采用的技术方案为：

一种齿轮齿条传动柔性连接结构，其包括：

齿条；

与所述齿条啮合、能够主动旋转的主动齿轮（主动齿轮用于驱动齿轮齿条传动），其安装于连接座，连接座铰接于第一固定结构上（能够进行与齿条传动方向相切的自由旋转，以适应齿条直线度的变化），其安装轴与齿条整体的宽度方向平行，，所述第一固定结构能够相对于齿条移动；

导向轮，其安装于连接座上，与所述齿条与齿轮啮合面的相对面贴合（可以随着齿轮直线度的变化趋势转动）。

在加工制造过程中，只需要保证导向轮的安装轴孔和主动齿轮的安装止口之间的距离，导向轮的外径公差，齿条厚度，就可以保证整个齿轮齿条啮合过程中，齿轮齿条啮合的中心距恒定，对于齿条加工和安装的直线度可以放宽公差要求，大大降低了加工制造、安装的成本和难度。

在齿轮齿条传动过程中，如果由于加工和安装误差导致齿轮与齿条的中心距增加，位于齿条啮合面背面的导向轮会随着齿条移动，而导向轮与主动齿轮之间通过连接座成为一个整体，带动主动齿轮也向齿条的方向移动，从而自动调节齿轮齿条之间的中心距，使其保持基本恒定；如果由于加工和安装误差导致齿轮与齿条的中心距减少，啮合过程中的啮合力会把主动齿轮推向远离齿条的方向，整个驱动机构通过安装轴实现与固定结构之间的移动，从而保证整个柔性驱动机构在啮合过程中，自适应齿轮直线度的变化。

对于啮合过程中，出现安装齿轮齿条的结构在受到外力的作用下发生变形，从而影响齿轮齿条啮合中心距的情况，如果是固定齿条的结构发生变形，从而导致齿条整体直线度发生变化，该柔性连接结构可以自适应齿条的直线度变化，前面已经分析过；如果固定柔性连接机构的结构发生变形，由于导向轮贴死齿条，而导向轮和主动齿轮为一个整体结构，故整个柔性连接结构在导向轮支撑力的作用下转动，从而保证齿轮齿条之间的中心距基本恒定（相对于齿轮，齿条位置发生变化），保证齿轮齿条传动的各种工况下均可以工作平稳、可靠。

作为本实用新型的优选方案，所述连接座上设置有驱动主动齿轮转动的驱动装置，其为马达或电机，结构更紧凑，节约空间。

作为本实用新型的优选方案，所述连接座包括一主板，其一端设置有与其平行的分板，分板通过加固结构固定于主板上方，主板与分板上开有对应的用于铰接的通孔，分板与主板组合成与第一固定结构铰接的铰接结构，节约了空间与材料。

作为本实用新型的优选方案，所述加固结构包括：

圆柱形钢结构，其均与所述主板、分板垂直，两端分别焊接于主板、分板上；

钢板，其焊接于圆柱形钢结构两侧，并与主板、分板固定连接。

作为本实用新型的优选方案，所述驱动装置安装于主板上安装加固结构的一面，其输出轴穿过所述主板并支出，支出部分安装所述主动齿轮。

作为本实用新型的优选方案，所述齿条为直齿齿条，所述主动齿轮为直齿齿轮。

作为本实用新型的优选方案，所述齿条固定安装于第二固定结构上，所述第一固定结构安装于第二结构上并能够在第二结构上滑动。

作为本实用新型的优选方案，所述主动齿轮、导向轮的数量均为一个，结构优化、简单，降低制造成本与维修成本。

本实用新型的有益效果是：

1）.该发明在加工制造过程中，只需保证整个柔性结构的制造公差，对于齿条的直线度加工误差要求不高，大大的降低了加工制造成本。

2）.该发明在安装过程中，无需调节齿轮齿条之间的啮合中心距，安装简单方便，大大的降低了安装难度和成本。

3). 该发明对于齿轮的布置位置要求不高，可以自动补偿结构变形造成的啮合中心距变化，大大的降低了设计难度，提高了传动的可靠性、平稳性和齿轮齿条的寿命。

4）.该发明可以自适应齿条的直线度，有效保证齿轮齿条传动的中心距，很大程度上扩展了齿轮齿条传动的应用范围。

附图说明

图1是本实用新型的结构示意图；

图2是本实用新型的另一视角结构示意图（此图中齿条实际安装位置为理论位置，无偏差）；

图3、4为齿条实际安装位置与理论位置相差15mm时的结构示意图；

图5是本实用新型使用的轴测图；

图6是图5中的A向视图。

图中标记：1-连接座，2-安装轴，3-主动齿轮，4-齿条，5-导向轮，6-第一固定结构，7-第二固定结构，8-齿条安装理论节线。

具体实施方式

下面结合实施例及具体实施方式对本实用新型作进一步的详细描述。但不应将此理解为本实用新型上述主题的范围仅限于以下的实施例，凡基于本实用新型的发明内容所实现的技术均属于本实用新型的范围。

实施例1

如图1、2、5、6，一种齿轮齿条传动柔性连接结构，其包括：

齿条4，所述齿条4固定安装于第二固定结构7上（齿条4采用常规固定形式，如焊接、螺栓连接等），所述齿条4为直齿齿条；

与所述齿条啮合、能够主动旋转的主动齿轮3，其安装于连接座1，连接座1铰接于第一固定结构6上，其安装轴2与齿条4齿顶平行，所述齿条4固定安装于第二固定结构7上，所述第一固定结构6安装于第二固定结构7上并能够在第二结构上滑动，所述主动齿轮3为直齿齿轮，该实施例也可以适用于斜齿轮或者人字形的齿轮等，需要采用相匹配的非直齿齿条；

导向轮5，其安装于连接座1上，其外圆周面与所述齿条4与主动齿轮3啮合面的相对面贴合。

所述主动齿轮3、导向轮5的数量均为一个，所述连接座1上设置有驱动主动齿轮3转动的驱动装置，其为马达或电机。

所述连接座1包括一主板，其一端设置有与其平行的分板，分板通过加固结构固定于主板上方，主板与分板上开有对应的用于铰接的通孔，分板与主板组合成与第一固定结构6铰接的铰接结构，所述驱动装置安装于主板上安装加固结构的一面，其输出轴穿过所述主板并支出，支出部分安装所述主动齿轮3。

所述加固结构包括：

圆柱形钢结构，其均与所述主板、分板垂直，两端分别焊接于主板、分板上；

钢板，其焊接于圆柱形钢结构两侧，并与主板、分板固定连接。

对于齿轮齿条传动距离较长的情况下，如图5、6所示，为了保证齿轮齿条啮合中心距，对于齿条4加工和安装的精度要求较高，使用本发明的柔性连接结构，可以大大降低齿条4的加工和安装精度要求，其调节过程发明内容已经详叙。

如图3、4所示，B为齿条4实际安装与齿条4安装理论节线8的相对距离（这里为15mm），C为齿轮齿条啮合中心距偏差（图3-图4，C依次为0.27、0.1mm），从图中可以看出，当齿条4实际安装与齿条4安装理论节线8相差15mm的情况下，实际齿轮齿条啮合中心距只偏差了0.1-0.27mm，完全可以满足齿轮齿条啮合中心距的误差范围，而不使用该柔性连接结构的情况下，当齿条4实际安装与齿条4安装理论节线8相差15mm时，齿轮齿条啮合中心距就会偏差15mm，就会脱齿或者啃齿非常严重，而本实施例中，齿条4实际安装与齿条4安装理论节线8相差15mm是很极端的情况，实际情况下，齿条4安装后实际接线与理论接线不会相差如此大。但是可以看出，使用本发明的柔性连接结构后，对于齿条4的加工和安装精度要求可以大大的降低，当齿条4实际安装与齿条4安装理论节线8相差数值减少时，实际齿轮齿条啮合中心距也相应减少。

此外，可以根据空间限制，位置布置要求，通过优化连接座1上主动齿轮3的安装止口与导向轮5安装轴2孔的位置尺寸，得到各种不同调节量的柔性连接结构，本实施例只是其中的一种具体结构。

在某种应用工况下，齿轮水平布置，当第一固定结构6在外部力的作用下，会产生变形，由于主动齿轮3与其连接，也会随着第一固定结构6的变形趋势在该处发生一定的位移，此时，齿轮齿条的啮合中心距就会发生变形。如果第一固定结构6的刚性不足，变形量就会比较大，就会有脱齿的可能。对于跨度比较大的第一固定结构6，一般设计强度比较容易满足要求，往往由于刚性的限制，需要将结构做的比较粗重，以满足刚性的需要，这样会大大增加结构的重量，带来各种问题。采用本发明的柔性连接结构，可以弥补齿轮固定结构刚性不足带来的问题，其过程及原理发明内容已经详叙。这样齿轮固定结构的设计在满足强度需求时，无需为了增加其刚性增加结构和支撑，可以大大减少重量，降低成本，同时降低整个设备的受力。

上述只是列出了第一固定结构6变形导致齿轮齿条啮合中心距变化的一种情况，对于第二固定结构7变形导致齿轮齿条啮合中心距变化，该发明同样适用，保证齿轮齿条传动的各种工况下均可以工作平稳、可靠。

Claims (8)

1.一种齿轮齿条传动柔性连接结构，其包括：

齿条；

与所述齿条啮合、能够主动旋转的主动齿轮，其安装于连接座，连接座铰接于第一固定结构上，能够进行与齿条传动方向相切的自由旋转，所述第一固定结构能够相对于齿条移动；

导向轮，其安装于连接座上，与所述齿条背面贴合。

2.根据权利要求1所述的一种齿轮齿条传动柔性连接结构，其特征在于，所述连接座上设置有驱动主动齿轮转动的驱动装置，其为马达或电机。

3.根据权利要求1所述的一种齿轮齿条传动柔性连接结构，其特征在于，所述连接座包括一主板，其一端设置有与其平行的分板，分板通过加固结构固定于主板上方，主板与分板上开有对应的用于铰接的通孔，分板与主板组合成与第一固定结构铰接的铰接结构。

4.根据权利要求3所述的一种齿轮齿条传动柔性连接结构，其特征在于，所述加固结构包括：

圆柱形钢结构，其均与所述主板、分板垂直，两端分别焊接于主板、分板上；

钢板，其焊接于圆柱形钢结构两侧，并与主板、分板固定连接。

5.根据权利要求2所述的一种齿轮齿条传动柔性连接结构，其特征在于，所述驱动装置安装于主板上安装加固结构的一面，其输出轴穿过所述主板并支出，支出部分安装所述主动齿轮。

6.根据权利要求1所述的一种齿轮齿条传动柔性连接结构，其特征在于，所述齿条为直齿齿条，所述主动齿轮为直齿齿轮。

7.根据权利要求1所述的一种齿轮齿条传动柔性连接结构，其特征在于，所述齿条固定安装于第二固定结构上，所述第一固定结构安装于第二结构上并能够在第二结构上滑动。

8.根据权利要求1所述的一种齿轮齿条传动柔性连接结构，其特征在于，所述主动齿轮、导向轮的数量均为一个。