專利名稱：油田用可調(diào)速偶合器減速箱的制作方法
技術領域：
本實用新型涉及一種油田用可調(diào)速偶合器減速箱。
技術背景目前，油田鉆機集中式動力機組的基本配制有兩種 一種是柴油 機+減速機構到負載機組；與柴油機匹配的減速機構有液力變矩器、液力偶合 器減速箱、機械減速箱三種。另一種是交流電機+可調(diào)速的傳動機構，然后輸 出到負載機組；其中有的液力偶合器減速箱附帶有小范圍調(diào)速功能。在與交 流電機配套的可調(diào)速的傳動機構目前只有進口式調(diào)速型偶合器減速箱。這些 機構或減變速裝置的主要功能是把原動機的功率經(jīng)過處理后傳遞到負載機組 它們特點各異，優(yōu)缺點分別為
A機械減速箱操作簡單，修理維護容易，但屬于直連方式，對傳動鏈沒 有保護功能。
B液力變矩器可實現(xiàn)輸入輸出互不干涉，有保護動力機組的優(yōu)點，但傳 動效率低，機組經(jīng)濟性差。
C與柴油機配套的液力偶合器減速箱的傳動效率高，額定效率可達95% 以上，但不能調(diào)速，或調(diào)速范圍非常小。
D與電機配套的調(diào)速型偶合器目前在油田只有一種進口式調(diào)速型，用于 鉆井的泥漿泵組，但其調(diào)速范圍是0.75 0.97，調(diào)速范圍比較窄。
調(diào)速型偶合器，目前沒有在油田鉆機上得到廣泛推廣，其石油鉆機傳動 系統(tǒng)的技術難點是
A主要是因為油田鉆機的負載非常復雜，如果不經(jīng)過精確的計算，很難設 計出正確的調(diào)速范圍和調(diào)速方法。
B傳動系統(tǒng)易發(fā)生扭振，偶合器葉片傾倒，悠車等故障發(fā)生。輕則傳動箱 損壞，重則扭斷鉆桿，損壞鉆機，導致鉆井失敗。
C采用調(diào)速型偶合器，需要一些電器，由于動力機組屬于二級防爆區(qū)，傳 動箱的所有電器采用防爆裝置。所以生產(chǎn)廠家在油田鉆機中運用調(diào)速型偶合器都非常謹慎，其中不乏失敗者 目前，在油田鉆機上主傳動運用的偶合器傳動箱沒有真正的調(diào)速型偶合器傳 動裝置。
發(fā)明內(nèi)容本實用新型所要解決的技術問題是，為油田鉆機動力機組提供一種 滿足不同工況下速度與功率要求的液力偶合器與齒輪減速箱相結合的油田用 可調(diào)速偶合器減速箱。本實用新型油田用可調(diào)速偶合器減速箱，包括扁圓形 液力偶合器及齒輪減速箱，偶合器背殼安裝在傳動箱的輸入端，與泵輪和旋 轉(zhuǎn)外殼安裝在一起，勺管殼體與輸入軸承座結合在一起，勺管從勺管殼體中 直接伸到箱體外，偶合器泵輪與偶合器渦輪之間帶有葉片的空腔構成了偶合 器工作腔，偶合器泵輪與輸入軸相連，偶合器渦輪與渦輪軸相連，渦輪軸與 輸出軸位于同一軸線上，與其平行的過渡軸二端的減速齒輪分別與渦輪軸上 的齒輪、輸出軸上的齒輪相嚙合，構成了兩級減速機構，偶合器旋轉(zhuǎn)外殼的 齒輪與供油泵軸上的供油泵增速齒輪相嚙合，供油泵軸驅(qū)動供油泵的主動齒 輪軸，供油泵出口管路上設有散熱器。可沿勺管殼體移動的勺管與勺管殼體 之間構成勺管腔，勺管上設有排油孔，勺管殼體上也設有排油孔，勺管腔與 勺管殼體的排油孔相通并直接連通到箱體底部，勺管的頂端與可使勺管沿勺 管殼體伸縮的防爆電動執(zhí)行器相連接。散熱器依次由風扇防爆電機、風扇、 導風筒、散熱器體、散熱器單節(jié)組成的。供油泵是齒輪泵，主、從動齒輪軸、 安裝在內(nèi)、外側(cè)支撐軸承中，內(nèi)側(cè)支撐軸承為短圓柱滾子軸承，外側(cè)支撐軸
承為自動調(diào)心滾子軸承。經(jīng)過特殊設計的散熱器能帶走大約為240 360kW的 熱量。風扇防爆電機滿足長期野外工作條件，防護等級高；風扇為特殊高壓 頭風扇，最大壓頭可達880Pa，散熱器體可安裝12 14個散熱器單節(jié)。為解 決調(diào)速過程中發(fā)生扭振時葉輪強度問題，我們通過有限元設計分析模擬液流 流動的力學場，對葉輪、葉片作出精確的應力計算，設計出循環(huán)圓直徑為700 750mm的多角形偶合器的三個葉輪及葉片的基本厚度5 。滿足調(diào)速時惡劣工況 下的強度要求，安全系數(shù)適度。與電動機輸出軸相連的輸入軸的轉(zhuǎn)動帶動偶合器泵輪轉(zhuǎn)動，只要使偶合 器工作腔充油，偶合器渦輪就旋轉(zhuǎn)，并通過渦輪軸、過渡軸、輸出軸輸出功 率。同時偶合器旋轉(zhuǎn)外殼通過齒輪嚙合驅(qū)動供油泵增速齒輪及其供油泵軸， 帶動供油泵旋轉(zhuǎn)，為整個傳動箱供油.。當需要調(diào)節(jié)速度時，防爆電動執(zhí)行器 拉動勺管在勺管殼體并軸承座與偶合器背殼形成的油腔中作直線往復運動， 調(diào)節(jié)整個偶合器腔體中的油位，使偶合器泵輪與偶合器渦輪之間傳遞的扭矩 發(fā)生變化，在外部負載的作用下，使輸出的轉(zhuǎn)速達到所需要的范圍。 現(xiàn)在油田鉆機主傳動用偶合器傳動箱還沒有調(diào)速功能，本偶合器傳動箱調(diào)速 性能完全滿足油田鉆機負載(泥漿泵、絞車、轉(zhuǎn)盤)的需要，調(diào)速機理采用勺 管調(diào)節(jié)偶合器充油量，使之輸出轉(zhuǎn)速實現(xiàn)無級變速，既可在額定點實現(xiàn)高效
率，又可在需要的工況下實現(xiàn)變速。調(diào)速時，熱損耗允許達到40%，滿足鉆機 所需牽引力和調(diào)速范圍。防爆電動執(zhí)行器的控制盤上設有精確的電位顯示。
本實用新型與現(xiàn)有技術相比可實現(xiàn)
1，油田運用的主傳動用偶合器傳動箱是離合型，無法實現(xiàn)調(diào)速，只能與 柴油機實現(xiàn)配套，無法與交流電動機實現(xiàn)配套，而本實用新型不但可以離合 而且在與電動機配套時，可實現(xiàn)輸出功率從小到大的調(diào)節(jié)，輸出轉(zhuǎn)速相應變 化，滿足不同工況下的速度和功率要求。
2，現(xiàn)有的油田鉆機的輔助傳動裝置運用的調(diào)速型液力偶合器傳動箱功率 僅有40 80kW;本實用新型功率擴展到800 1200kW，調(diào)速范圍擴展到40%
解決了在調(diào)速工況下?lián)p失功率及散熱冷卻問題。
3，與傳統(tǒng)的進口調(diào)節(jié)式液力偶合器相比，其采用人工手動控制，可實現(xiàn) 無級變速；本實用新型的控制依據(jù)鉆機工況不同，可實現(xiàn)電動控制，實現(xiàn)功 率無級變化、輸出轉(zhuǎn)速無級變化。當需要在鉆機中并車運用時，可用相應的 電路調(diào)節(jié)，實現(xiàn)兩個或兩個以上的傳動箱并行控制，達到相同的輸入功率和 輸出功率配置。能使原動機的功率分配保持在一個比較均衡的范圍內(nèi)。
4，輸出轉(zhuǎn)速通過勺管調(diào)節(jié)輸出速度，最低可運行速度是額定工作點速度的60%,獨立設計的供油泵，每分鐘可以向散熱器供油550 600L/min。
5，本偶合器減速箱采用可調(diào)速的扁圓形液力偶合器作為傳動的主要部件 輸出端帶有兩級齒輪減速機構，機械減數(shù)比可以通過改變齒輪齒數(shù)在2. 0左 右自由調(diào)整。功率從800kW到1200kW范圍內(nèi)。
綜上所述，本傳動箱適宜油田7000米以下機械傳動鉆機的動力機組，對 比于現(xiàn)在油田動力機組運用的單變矩器傳動箱、離合型偶合器傳動箱、機械 齒輪傳動箱，它具有效率高、可靠性高、調(diào)速靈活(具有40%的調(diào)速范圍)等特 點。在油田初步獲得運用，可獲得可觀的經(jīng)濟效益。而且其與電動機配套節(jié) 能效果較離合型偶合器傳動箱與柴油機配套節(jié)能效果高許多，而且現(xiàn)場噪聲 大為下降，工人勞動強度降低，對于油田使用者的經(jīng)濟效益非?？捎^，在工
業(yè)運用過程中，鉆機每鉆進l個月，運用調(diào)速型偶合器及電動機組打井可節(jié) 約60t燃油。


圖1是本實用新型主傳動原理示意圖。
圖2是本實用新型結構示意圖。
圖3是本實用新型散熱器結構示意圖。
圖4是本實用新型供油泵結構示意圖。
具體實施方式
現(xiàn)結合附圖對本實用新型作進一步的說明 參照圖l:勺管5的頂端與防爆電動執(zhí)行器12相連，偶合器泵輪6與偶合器 渦輪7之間構成偶合器的工作腔，偶合器泵輪6與輸入軸2相連，偶合器渦 輪7與渦輪軸13相連，渦輪軸13與輸出軸17位于同一軸線上，與其平行的 過渡軸15 二端的減速齒輪14和16分別與渦輪軸13上的齒輪、輸出軸17上 的齒輪相嚙合，構成了兩級減速機構，偶合器旋轉(zhuǎn)外殼8的齒輪與供油泵軸 IO上的供油泵齒輪相嚙合，并驅(qū)動供油泵ll。
參照圖2:這種油田用可調(diào)速偶合器減速箱，其偶合器背殼4安裝在傳動箱的輸入端，與泵輪6和旋轉(zhuǎn)外殼8安裝在一起，勺管殼體與輸入軸承座3結合 在一起，勺管5從勺管殼體中直接伸到箱體外，偶合器泵輪6與偶合器渦輪7 之間帶有葉片的空腔構成了偶合器的工作腔，偶合器泵輪6與輸入軸2相連， 輸入軸端設有輸入法蘭1，偶合器渦輪7與渦輪軸13相連，渦輪軸13與輸出 軸17位于同一軸線上，與其平行的過渡軸15 二端的減速齒輪14和16分別 與渦輪軸13上的齒輪、輸出軸17上的齒輪相嚙合，構成了兩級減速機構。 偶合器旋轉(zhuǎn)外殼8的齒輪與供油泵軸10上的供油泵增速齒輪9相嚙合，供油 泵軸IO驅(qū)動供油泵11的主動齒輪軸，供油泵出口管路上設有散熱器?？裳?勺管殼體3移動的勺管5與勺管殼體之間構成勺管腔，勺管5上設有排油孔， 勺管殼體3上也設有排油孔，勺管腔與勺管殼體3的排油孔相通并直接連通 到箱體底部，勺管5的頂端與可使勺管沿勺管殼體伸縮的防爆電動執(zhí)行器12 相連接。
參照圖3:散熱器依次由風扇防爆電機19、風扇20、導風筒21、散熱器體22、 散熱器單節(jié)23組成的。
參照圖4:供油泵是齒輪泵，主、從動齒輪軸24、 28安裝在殼體25的內(nèi)、外 側(cè)支撐軸承26、 27中，內(nèi)側(cè)支撐軸承為短圓柱滾子軸承，外側(cè)支撐軸承為自 動調(diào)心滾子軸承。
權利要求1一種油田用可調(diào)速偶合器減速箱，包括扁圓形液力偶合器及齒輪減速箱，其特征在于偶合器背殼(4)安裝在傳動箱的輸入端，與泵輪(6)和旋轉(zhuǎn)外殼(8)安裝在一起，勺管殼體與輸入軸承座(3)結合在一起，勺管(5)從勺管殼體中直接伸到箱體外，偶合器泵輪(6)與偶合器渦輪(7)之間帶有葉片的空腔構成了偶合器的工作腔，偶合器泵輪(6)與輸入軸(2)相連，偶合器渦輪(7)與渦輪軸(13)相連，渦輪軸(13)與輸出軸(17)位于同一軸線上，與其平行的過渡軸(15)二端的減速齒輪分別與渦輪軸(13)上的齒輪、輸出軸(17)上的齒輪相嚙合，構成了兩級減速機構，偶合器旋轉(zhuǎn)外殼(8)的齒輪與供油泵軸(10)上的供油泵增速齒輪(9)相嚙合，供油泵軸(10)驅(qū)動供油泵(11)的主動齒輪軸，供油泵出口管路上設有散熱器。
2.要求1所述的油田用可調(diào)速偶合器減速箱，其特征在于可沿 勺管殼體(3)移動的勺管(5)與勺管殼體之間構成勺管腔，勺管(5)上設有排油孔， 勺管殼體(3)上也設有排油孔，勺管腔與勺管殼體(3)的排油孔相通并直接連通 到箱體底部，勺管(5)的頂端與可使勺管沿勺管殼體伸縮的防爆電動執(zhí)行器似 相連接。
3.根據(jù)權利要求1所述的油田用可調(diào)速偶合器減速箱，其特征在于散熱 器依次由風扇防爆電機(19)、風扇(2Q)、導風筒(21)、散熱器體(22)、散熱器單節(jié) (23)組成的。
4.根據(jù)權利要求1所述的油田用可調(diào)速偶合器減速箱，其特征在于供油 泵是齒輪泵，主、從動齒輪軸(24)、 (28)安裝在內(nèi)、外側(cè)支撐軸承(26)、 (27) 中，內(nèi)側(cè)支撐軸承為短圓柱滾子軸承，外側(cè)支撐軸承為自動調(diào)心滾子軸承。
專利摘要一種油田用可調(diào)速偶合器減速箱，偶合器背殼與泵輪和旋轉(zhuǎn)外殼安裝在一起勺管殼體與輸入軸承座結合在一起，勺管從勺管殼體中直接伸到箱體外偶合器泵輪與偶合器渦輪之間構成偶合器工作腔，偶合器泵輪與輸入軸相連偶合器渦輪與渦輪軸相連，渦輪軸與輸出軸位于同一軸線上，與其平行的過渡軸二端的減速齒輪分別與渦輪軸上的齒輪、輸出軸上的齒輪相嚙合，構成兩級減速機構，旋轉(zhuǎn)外殼的齒輪與供油泵軸上的齒輪相嚙合并驅(qū)動供油泵軸供油泵出口管路上設有散熱器。本偶合器減速箱調(diào)速性能完全滿足油田鉆機負載泥漿泵、絞車、轉(zhuǎn)盤的需要，勺管調(diào)節(jié)偶合器充油量，使之輸出轉(zhuǎn)速實現(xiàn)無級變速，既可在額定點實現(xiàn)高效率，又可在需要的工況下實現(xiàn)變速。
文檔編號F16H47/06GK201221596SQ200720015288
公開日2009年4月15日 申請日期2007年10月11日 優(yōu)先權日2007年10月11日
發(fā)明者萍 于, 張宗峰, 張英爽, 曹曉龍, 杜廣明 申請人:中國北車集團大連機車研究所