阅读说明：本技术 带液压离合装置的球笼式万向联轴器 (Rzeppa universal coupling with hydraulic clutch ) 是由 王何群 吴华涛 陈思立 李丹 田冬泳 李文喜 于 2019-03-19 设计创作，主要内容包括：一种带液压离合装置的球笼式万向联轴器,主要用于石油压裂泵撬设备用万向联轴器的离合。内圈一与主动端轴伸配合连接,实现动力输入,内圈一经钢球一与外圈一连接,外圈一上沿圆周径向有一条联通各条直沟道的滚道；外圈一与外圈二相连；外圈二经钢球二与内圈二连接,内圈二与从动端法兰轴通过平键配合连接,实现动力输出；法兰轴内设有液压离合装置,动力断开时通过向液压接口座内注入液压油,油压推动滑座与推杆一起压缩弹簧并推动推板座与推板,推板推动外圈一与外圈二同时右移,使钢球一球进入到外圈一的滚道内,钢球一空转后动力断开。本发明安装简单,能实现较大的角度补偿与长度补偿,可避免联轴器温升较大及液压油泄露的问题。(A ball cage type universal coupling with a hydraulic clutch device is mainly used for clutching of the universal coupling for petroleum fracturing pump prying equipment. The inner ring I is connected with the driving end shaft in a matching mode to realize power input, the inner ring I is connected with the outer ring I through a steel ball I, and a roller path communicated with each straight channel is arranged on the outer ring I along the circumferential radial direction; the outer ring I is connected with the outer ring II; the outer ring II is connected with the inner ring II through a steel ball II, and the inner ring II is connected with the driven end flange shaft in a matched manner through a flat key, so that power output is realized; a hydraulic clutch device is arranged in the flange shaft, when power is disconnected, hydraulic oil is injected into the hydraulic interface seat, the hydraulic oil pushes the sliding seat and the push rod to compress the spring and push the push plate seat and the push plate together, the push plate pushes the first outer ring and the second outer ring to move right simultaneously, a first steel ball enters a raceway of the first outer ring, and power is disconnected after the first steel ball idles. The invention has simple installation, can realize larger angle compensation and length compensation, and can avoid the problems of larger temperature rise of the coupler and leakage of hydraulic oil.)

带液压离合装置的球笼式万向联轴器

技术领域

本发明涉及联轴器传动技术领域，特别是一种用于石油压裂泵撬设备的带离合功能的万向联轴器。

背景技术

由于石油压裂泵注压作业需保障作业的连续不可间断性，目前，石油压裂泵撬通常采用一个电机带两个泵的布置结构。正常工作时两个泵同时作业，若一侧出现紧急情况，如传动轴损坏或其它特殊情况时，可使一侧传动轴与动力脱开使泵停止工作，而另一台泵仍可单独继续作业。这样不仅能保证泵作业的连续顺利进行，避免产生不可估量的经济损失，而且可有效防止突发意外情况导致设备损坏与作业人员人身安全隐患。

除此之外，还有一种依靠液压推动弹簧与摩擦片接触或分离，以实现离合功能的单边法兰式联轴器，由于该联轴器工作状态时的液压一直处于保压状态，故而联轴器温升较高，并且存在液压泄露的问题。同时，此种联轴器角度偏差补偿量和轴向位移补偿量都很小，安装时需检查电机轴与泵输入轴的同心度，必须保证在0.7mm以内，以及严格控制电机轴与压裂泵的轴向安装距离。由于整台压裂泵撬设备重达几十吨，电机与泵都较重，此传动轴安装调整困难。在使用中，传动轴无法灵活响应压裂泵轴向窜动，且轴向位移补偿量小，容易出现压裂泵小齿轮轴花键损坏的问题。

发明内容

为克服现有技术的不足，本发明的发明目的在于提供一种带液压离合装置的球笼式万向联轴器，便于安装，并能实现较大的角度补偿与轴向长度补偿和离合功能。

为实现上述发明目的，本发明的内圈一与主动端轴伸配合连接，实现动力输入，内圈一经钢球一与外圈一连接，外圈一上沿圆周径向有一条联通外圈一上各条直沟道的滚道；外圈一与外圈二相连；外圈二经钢球二与内圈二连接，内圈二与从动端法兰轴通过平键配合连接，实现动力输出；法兰轴内设有液压离合装置，动力断开时通过向液压接口座内注入液压油，油压推动滑座与推杆一起压缩弹簧并推动推板座与推板，推板推动外圈一与外圈二同时右移，使钢球一球进入到外圈一的滚道内，钢球一空转后动力断开。

所述内圈一、外圈一、内圈二、外圈二上有多条沿圆周同等距离轴向分布的直沟道；内圈一和外圈一之间装有钢球一, 钢球一安装在保持架一的窗口内，外圈二与外圈一之间通过螺栓、螺母一、垫圈连接；外圈二与内圈二之间装有钢球二，钢球二安装在保持架二的窗口内，内圈二通过平键与法兰轴连接；唇形密封一安装在压盖一上，压盖一与外圈一连接；唇形密封二安装在压盖二上，压盖二与外圈二连接。

所述离合装置的液压接口座通过螺钉固定在法兰轴上，液压接口座与法兰轴之间装有O型圈一；滑座安装在法兰轴型腔左侧，滑座的一侧与液压接口座接触，滑座与法兰轴之间装有密封环一、密封环二、密封圈；推杆通过螺母二、垫片与滑座连接，推杆与滑座之间装有O型圈二；弹簧穿装在推杆上，限位套与导向套安装在法兰轴的型腔壁内，弹簧的一侧与滑座的另一侧接触，弹簧的另一侧顶在法兰轴的内腔台阶面上；推板座安装在推杆上，通过销限位、防松，内、外径上带有圆弧面的推板的外圆安装在外圈一与外圈二之间的凹槽内，内圆安装在推板座的凹槽内。

所述滚道为圆形、椭圆形或腰形。

所述钢球一与滚道的中心距设为L，保持架二左端面与压盖二内端面的距离设为S，内圈一左端面与推板座右端面的距离设为M，限位套左端面与滑座内端面的距离设为D，联轴器结构尺寸满足S＞L，M＞L，D=L。

本发明的液压离合装置在泵需要动力断开时通过向液压接口座内注入液压油，油压推动滑座与推杆一起压缩弹簧并推动推板座与推板，推板推动外圈一与外圈二同时右移使钢球一进入到外圈一的滚道内，外圈一与外圈二右移的距离由限位套控制。需要泵再次工作时，液压油卸载，压缩状态的弹簧带动外圈一、外圈二、滑座等回复原位，钢球一进入外圈一的轴向沟道内，动力再次连接。

本发明与现有技术相比，具有以下优点：

1、联轴器安装简单，能实现较大的角度补偿与长度补偿。

2、与原联轴器相比，能更快响应压裂泵轴向窜动而产生的长度变化，及时进行长度变化补偿，有效避免压裂泵小齿轮轴花键损坏的情况。

3、该联轴器的液压离合装置在工作状态(常态)下常闭，不需要注油并保持一定的油压，只有在需要脱开动力时短时保持油压，并且在泵的整个寿命周期内需要脱离的次数相当少。因此，与原摩擦片离合式联轴器相比，避免了需要常态保持油压造成的联轴器温升较大，液压油泄露的问题。

4、不仅能保证泵作业的连续顺利进行，避免产生不可估量的经济损失，而且可有效防止突发意外情况导致设备损坏与人员人身安全隐患。

附图说明

图1是本发明的结构简图。

图2 为本发明的安装位置示意图。

具体实施方式

如图1、图2所示，本发明的内圈一1与主动端轴伸配合连接，实现动力输入，内圈一1经钢球一5与外圈一6连接，外圈一6上沿圆周径向有一条联通外圈一上各条直沟道的滚道35，滚道35为圆形、椭圆形或腰形。；外圈一6与外圈二12相连；外圈二12经钢球二14与内圈二15连接，内圈二15与从动端法兰轴23通过平键配合连接，实现动力输出；法兰轴23内设有液压离合装置，以实现联轴器的离合功能。

内圈一1、外圈一6、内圈二15、外圈二12上有多条沿圆周同等距离轴向分布的直沟道；内圈一1和外圈一6之间装有钢球一5, 钢球一5安装在保持架一4的窗口内，外圈二12与外圈一6之间通过螺栓8、螺母一9、垫圈10连接；外圈二12与内圈二15之间装有钢球二14，钢球二14安装在保持架二13的窗口内，内圈二15通过平键20与法兰轴23连接；唇形密封一2安装在压盖一3上，压盖一3与外圈一6连接；唇形密封二18安装在压盖二17上，压盖二17与外圈二12连接。

离合装置的液压接口座29通过螺钉25固定在法兰轴23上，液压接口座29与法兰轴23之间装有O型圈一26；滑座22安装在法兰轴23型腔左侧，滑座22的一侧与液压接口座29接触，滑座22与法兰轴23之间装有密封环一21、密封环二24、密封圈30；推杆16通过螺母二27、垫片28与滑座22连接，推杆16与滑座22之间装有O型圈二31；弹簧19穿装在推杆16上，限位套32与导向套33安装在法兰轴23的型腔壁内，弹簧19的一侧与滑座22的另一侧接触，弹簧19的另一侧顶在法兰轴23的内腔台阶面上；推板座7安装在推杆16上，通过销34限位、防松，内、外径上带有圆弧面的推板11的外圆安装在外圈一6与外圈二12之间的凹槽内，内圆安装在推板座7的凹槽内。

钢球一5与滚道35的中心距设为L，保持架二13左端面与压盖二17内端面的距离设为S，内圈一1左端面与推板座7右端面的距离设为M，限位套32左端面与滑座22内端面的距离设为D，联轴器结构尺寸满足S＞L，M＞L，D=L。

本发明的泵36通过球笼式万向联轴器37与电机38连接。液压离合装置在泵36需要动力断开时通过向液压接口座内注入液压油，油压推动滑座22与推杆16一起压缩弹簧19并推动推板座7与推板11，推板11推动外圈一6与外圈二12同时右移使钢球一5进入到外圈一6的滚道内，外圈一6与外圈二12右移的距离由限位套32控制。需要泵36再次工作时，液压油卸载，压缩状态的弹簧19带动外圈一6、外圈二12、滑座22等回复原位，钢球一5进入外圈一6的轴向沟道内，动力再次连接。