CN101825157A - 一种减速/变速装置 - Google Patents

Abstract

一种减速/变速装置包括减速齿圈和滑套；减速齿圈的前后端分别设有棘齿，和齿圈星齿轮，内孔中设有齿圈内齿；滑套前后端分别设有滑套星齿轮，内孔中设有滑套内齿；减速齿圈通过定位轴承装设在电机轴头上，主驱动齿轮位于减速齿圈内，主驱动齿轮通过多个星齿轮销轴与减速齿圈的齿圈内齿转动连接；减速齿圈的后端装有滑套，滑套内齿与星齿轮销轴转动连接，输出轴的前端设有轴齿，轴齿与星齿轮销轴相啮合。减速齿圈的齿圈星齿轮与滑套的滑套星齿轮相互离合；本发明设计科学、合理、富有创意、结构紧凑、严密，实用效果佳，整体投资小，生产成本低廉，效率高，结构简单，稳定可靠，实用性较强，具有较好的发展前景，本发明适宜抽油机制作和改装。

Description

一种减速/变速装置

技术领域

本发明涉及的是减速器，具体的是应用在油田抽油机上使用的一种减速/变速装置。

背景技术

抽油机是油田常见而必用的主要设备，抽油机是由多个较大部件组成的一个大型机械设备。因抽油机启动的瞬间要克服很大的静荷载，因此需要有很大的扭矩，而运行起来之后相比较又需要小了很多的扭矩就可以连续运转。目前抽油机因为配置了较大的电动机，因启动时可以提供较大的转矩，而正常运转后负载减小了，需要较小的扭矩，用原来配置的电动机就相当于大马拉小车，有一定的能耗被浪费。而现在尚没有能提供较大启动扭矩，又可以在启动后自动减低扭矩的，即满足启动要求又能实现节能且方便操作的抽油机。

发明内容

本发明的目的是为了解决目前使用的抽油机转矩始终不变既浪费了能源又使设备在运行中受到损害的问题而提供利用行星减速原理实现减速启动，扩大启动转矩却仍然能够满足正常运行负载扭矩需要的一种减速/变速装置。

采用的技术方案是：

一种减速/变速装置包括壳体及装设在壳体中的减速/变速机构；所述壳体的前、后端分别设置有连接法兰和端法兰，壳体与连接法兰和端法兰固定连接；壳体后端的端法兰的中心装设有轴承座，端法兰与轴承座通过螺丝固定连接，轴承座的中心装设有轴承，轴承套设在输出轴上；壳体前端的连接法兰通过螺丝与前罩盖固定连接，前罩盖中心设置有轴孔，电机轴头穿设轴孔。

所述的减速/变速机构由减速机构和变速机构所组成，减速机构包括主驱动齿轮、星齿轮、减速齿圈和输出轴；所述减速齿圈的前端沿圆周均匀布设多个凹窝，每个凹窝里放置有滚子，减速齿圈的前部装设在离合器外环的内孔中，离合器外环的内孔与减速齿圈通过滚子的摩擦传动在任意位置结合构成超越离合器，能进行逆时针逆止和顺时针旋转。减速齿圈的后端设有多个梯形凸起的齿圈齿块，多个齿圈齿块与减速齿圈一体连接；减速齿圈的内孔中设有内齿；

上述减速齿圈前端的中心孔装设在定位轴承上，定位轴承镶嵌在电机轴头上，在定位轴承的后侧并列设置有主驱动齿轮，主驱动齿轮装设在电机轴头上并位于减速齿圈内，多个星齿轮均匀布设在主驱动齿轮和减速齿圈之间；每个星齿轮中心设置有星齿销轴，星齿销轴穿设输出轴前部法兰上的销轴孔，多个星齿轮与输出轴转动连接；所述的输出轴前部设置有法兰，法兰与输出轴为一体连接，法兰的边缘设置有输出轴外齿，法兰上均匀设置有与多个星齿销轴相对应的销轴孔；

主驱动齿轮与多个星齿轮相啮合，多个星齿轮与减速齿圈的内齿相啮合，主驱动齿轮、多个星齿轮和减速齿圈构成减速机构；

所述变速机构包括滑套、离合器外环、滑套支撑环、变速杆、变速拨杆、变速连杆、变速转盘、变速支撑杆和变速弹簧；

所述的滑套与减速齿圈并列设置，滑套位于减速齿圈的后面，滑套的前部设置有多个梯形凸起的滑套齿块，多个滑套齿块与滑套一体连接，同步时多个滑套齿块与多个齿圈齿块相啮合；滑套的后端与变速弹簧的一端抵顶，变速弹簧的另一端与输出轴轴承内环相抵；滑套的内壁设置有滑套内齿，滑套内齿与输出轴的外齿啮合；

上述离合器外环装设在连接法兰的内孔中，连接法兰的内沿设置有环型凹槽，环型凹槽内装设变速转盘的外环，变速转盘可在环型凹槽内浮动旋转；

上述变速杆位于壳体的上部，变速杆的后端穿设端法兰，且变速杆后端部固定设置一变速拨杆，变速杆的前端装设在杆座上，杆座与连接法兰固定连接，变速杆的前部设置有变速连杆，变速杆与变速连杆固定连接，变速连杆装设在变速转盘上，变速连杆通过轴销与变速转盘转动连接，变速转盘周边均匀设置多个变速支撑杆，变速支撑杆一端装设在变速转盘上设有的孔内，变速支撑杆的另一端抵顶在支撑环的V型槽内；所述的支撑环前端面均匀布设多个V型槽，支撑环内镶嵌有支撑环轴承，支撑环轴承套设在滑套上，支撑环上面固定设有一个定位支架，变速杆位于定位支架上部的缺口中，运转时滑套随输出轴旋转，支撑环静止。所述的变速拨杆、变速连杆、变速转盘、变速支撑杆、变速杆构成变速机构。

本发明的工作原理：

减速/变速启动工作过程的实现是在电机输出轴外套一个主驱动齿轮，利用多个星齿轮(四个或者三个星齿轮)将力矩减速传递给减速齿圈，减速齿圈静止反推星齿轮带动输出轴转动。即在减速时，为了输出轴转动并输出减速的旋转速度、输出转矩，装置中用超越离合器将齿圈反向锁住，提供一个外力。这个力就是在齿圈受到顺时针转矩时，离合器的外环和减速齿圈间用滚子将两者联系在一起构成超越离合器，离合器外环通过滚子限制了齿圈做顺时针旋转，这样减速齿圈静止，星齿就不能做逆时针旋转，多个星齿轮只能跟随着且围绕主驱动齿轮沿顺时针方向旋转，且减速比就是主驱动齿轮齿数和减速齿圈齿数的反比。减速比根据电机和负载转速及电机功率和负载大小来计算确定。主驱动齿轮、星齿轮、减速齿圈的齿数、模数、厚度等参数根据实际负载计算确定。简单讲：多个星齿轮(四个或三个)与输出轴连接在一起，减速启动时减速齿圈静止，输出轴随星齿轮和电机主轴顺时针方向减速转动。通过减速运转实现提高转矩的目的。

变速操纵时，拨动变速拨杆，变速杆随变速拨杆转动，变速杆带动变速连杆，变速连杆带动变速转盘，变速转盘上面安装有多个变速支撑杆，因变速转盘的转动使变速支撑杆沿滑套支撑环的V形凹槽移动至槽底，从而使滑套支撑环做轴向移动，滑套便在支撑环和变速弹簧的作用下做轴向移动，滑套端部有6个梯形凸起齿块和减速齿圈后部的6个梯形凸起齿块结合，构成变速接合子传递扭矩，滑套和减速齿圈分离时本装置处于减速启动工作状况，滑套和减速齿圈接合时本装置处于同步正常运转工作状态。滑套的内孔中设有内齿和输出轴的外齿滑动配合，滑套既能通过内齿沿输出轴外齿移动，又能直接传递同步运转时的扭矩。

减速启动机同步运转的实现过程是在输出轴上加一个滑套，滑套有内齿，输出轴有外齿，滑套和输出轴之间通过内外齿实现轴向顺内外齿滑动配合，径向靠内外齿传递转矩。减速启动机减速启动后手动将滑套轴向移动，滑套前端的齿块和齿圈后端的齿块错位啮合后，齿圈和滑套同步，滑套和输出轴同步，这样行星减速工作状态被破坏。输出轴、主驱动齿轮、星齿轮、齿圈整体都与电机主轴同步运转。提高转速的同时降低转矩。

本发明的特点：

通常的抽油机在启动瞬间需克服很大的静荷载，需要很大的扭矩，而运行起来需要小很多的扭矩就可以带动机械连续运转。为适宜实际工作的要求，电动机配置又都很大。根据调查，油田抽油机的正常运行负荷不足启动负荷的50％。这样就存在一个电动机配置过大的实际问题，造成了不必要的浪费。通过这种减速方式初始提供一个较大的启动转矩，启动后又可以将过大的启动转矩撤除是实现节能的关键。

减速/变速启动机就是利用机械结构的改进，实现行星减速启动，提供一个较大的启动扭矩，然后再恢复到正常速度，降低工作扭矩的方法。这样可以将电动机的配置减小一半。比如正常在油田广泛使用的配置45KW电动机的抽油机使用减速/变速启动机后可以仅配置24KW电动机就能正常运转。通过调整，实现更精确动力配置，可以实现节电22％-30％。

本发明设计科学、合理、富有创意、结构紧凑、严密，实用效果佳，整体投资小，生产成本低廉，效率高，结构简单，稳定可靠，实用性较强，具有较好的发展前景，本发明适宜抽油机制作和改装。

附图说明

图1是本发明结构示意图。

图2是本发明的减速齿圈结构示意图。

图3是图2的左视并加装了滚子的示意图。

图4是图2的右视示意图。

图5是本发明的滑套结构示意图。

图6是图5的左视示意图。

图7是本发明的输出轴结构示意图。

图8是图7的左视示意图。

图9是本发明的支撑环结构示意图。

图10是图9的A-A方向示意图。

图11是本发明的变速转盘及变速连杆连接示意图。

图12是图1的B局部放大示意图。

图13是图12的C方向示意图。

具体实施方式

实施例

一种减速/变速装置包括壳体12及装设在壳体12中的减速/变速机构；所述壳体12的前、后端分别设置有连接法兰14和端法兰9，壳体12与连接法兰14和端法兰9固定连接；壳体12后端的端法兰9的中心装设有轴承座8，端法兰9与轴承座8通过螺丝固定连接，轴承座8的中心装设有输出轴轴承5，输出轴轴承5套设在输出轴4上，输出轴轴承5的后面装设有轴承压盖6；壳体12前端的连接法兰14通过螺丝与前罩盖24固定连接，前罩盖24中心设置有轴孔，电机轴头21穿设轴孔。

所述的减速/变速机构由减速机构和变速机构所组成，减速机构包括主驱动齿轮19、星齿轮23、减速齿圈18和输出轴4；所述减速齿圈18的前端沿圆周均匀布设六个凹窝26，每个凹窝26里放置有滚子29，减速齿圈18的前部装设在离合器外环17的内孔中，离合器外环17的内孔与减速齿圈18通过滚子29的摩擦传动在任意位置结合构成超越离合器，能进行逆时针逆止和顺时针旋转。减速齿圈18的后端设有六个梯形凸起的齿圈齿块27，六个齿圈齿块27与减速齿圈18一体连接；减速齿圈18的内孔中设有齿圈内齿28；

上述减速齿圈18前端的中心孔装设在定位轴承20上，定位轴承20镶嵌在电机轴头21上，在定位轴承20的后侧并列设置有主驱动齿轮19，主驱动齿轮19装设在电机轴头21上并位于减速齿圈18内，四个星齿轮23均匀布设在主驱动齿轮19和减速齿圈18之间；每个星齿轮23中心设置有星齿轮销轴22，销轴22的一端穿设输出轴4的前部销轴孔34并与输出轴4转动连接，输出轴4的前部设置有法兰32，法兰32与输出轴4为一体连接，法兰32的边缘设置有输出轴4的外齿33，法兰32的前端面上设置有与四个星齿轮销轴22相对应的销轴孔34；

主驱动齿轮19与四个星齿轮23相啮合，四个星齿轮23与减速齿圈18的内齿28相啮合，主驱动齿轮19四个星齿轮23和减速齿圈18构成减速机构；

所述变速机构包括滑套3、离合器外环17、滑套支撑环1、变速杆11、变速连杆13、变速转盘15、变速支撑杆25和变速弹簧7；

上述滑套3与减速齿圈18并列设置，滑套3位于减速齿圈18的后面，滑套3的前部设置有六个梯形凸起的滑套齿块31，六个滑套齿块31与滑套3一体连接，六个滑套齿块31与六个齿圈齿块27相啮合；滑套3的后端与变速弹簧7的一端抵顶，变速弹簧7的另一端与输出轴轴承5相抵；滑套3的内壁设置有滑套内齿30，滑套内齿30与输出轴4的外齿33啮合；

上述离合器外环17装设在连接法兰14的内孔中，连接法兰14的内沿设置有环型凹槽16，环型凹槽16内装设变速转盘15的外环，变速转盘15可在环型凹槽16内浮动旋转；

上述变速杆11位于壳体12的上部，变速杆11的后端穿设端法兰9，并与端法兰9转动连接，且变速杆11的后端部固定设置一变速拨杆10，变速杆11的前端装设在杆座上，杆座与连接法兰14固定连接，变速杆11的前部设置有变速连杆13，变速杆11与变速连杆13固定连接，变速连杆13装设在变速转盘15上，变速连杆13通过轴销与变速转盘15转动连接，变速转盘15的周边均匀设置四个变速支撑杆25，变速支撑杆25的一端装设在变速转盘15上设有的孔内，变速支撑杆25的另一端抵顶在支撑环1的V型槽内；所述的支撑环1的前端面均匀布设多个V型槽35，支撑环镶嵌有支撑环轴承2，支撑环轴承2套设在滑套3上，支撑环1的上面固定设有一个定位支架36，变速杆11位于定位支架36上部的缺口37中，运转时滑套3旋转，支撑环1静止。所述的变速连杆13、变速转盘15、变速支撑杆25、变速杆11构成变速机构。

减速启动时，主驱动齿轮19带动多个星齿轮23旋转，多个星齿轮23带动输出轴4旋转，减速齿圈18在离合器的作用下反向逆止；同步运转时，减速齿圈18和滑套3接合、滑套3和输出轴4接合，输出轴4和星齿轮23通过星齿轮销轴22连接，因此机构是一个整体，机构整体做顺时针同步旋转，机构处于正常的同步运转工作状态，是用于变速时减速齿圈18后端的齿圈齿块27和滑套3前端的滑套齿块31实现猫爪式接合。

变速拨杆10转动带动变速杆11旋转，变速杆11旋转后通过变速连杆13带动变速转盘15旋转大约17°，变速转盘15上的变速支撑杆25旋转大约17°，沿弧线移动大约38mm，滑套支撑环1的下面有V型槽，滑套支撑环1的上面有一个定位支架36，定位支架36有一个缺口37夹挡了变速杆11，因此滑套支撑环1不能跟随旋转，在变速支撑杆1旋转的作用下，滑套支撑环1沿V型槽做轴向滑动，推动滑套3做轴向滑动(减速启动时变速支撑杆25端部在滑套支撑环1的V型槽35的底部，变速后变速支撑杆25小球转出V型槽35，转动滑套支撑环1的端部)。

Claims (1)

1.一种减速/变速装置包括壳体(12)及装设在壳体(12)中的减速/变速机构；所述壳体(12)的前、后端分别设置有壳连接法兰(14)和端法兰(9)，壳体(12)与连接法兰(14)和端法兰(9)固定连接；壳体(12)后端的端法兰(9)的中心装设有轴承座(8)，端法兰(9)与轴承座(8)通过螺丝固定连接，轴承座(8)的中心装设有输出轴轴承(5)，输出轴轴承(5)套设在输出轴(4)上，输出轴轴承(5)的后面装设有轴承压盖(6)；壳体(12)前端的连接法兰(14)通过螺丝与前罩盖(24)固定连接，前罩盖(24)中心设置有轴孔，电机轴头(21)穿设轴孔；其特征在于：

1)、所述的减速/变速机构由减速机构和变速机构所组成，减速机构包括主驱动齿轮(19)、星齿轮(23)、减速齿圈(18)和输出轴(4)；所述减速齿圈(18)的前端沿圆周均匀布设多个凹窝(26)，每个凹窝(26)里放置有滚子(29)，减速齿圈(18)的前部装设在离合器外环(17)的内孔中，减速齿圈(18)的后端设有多个梯形凸起的齿圈齿块(27)，多个齿圈齿块(27)与减速齿圈(18)一体连接；减速齿圈(18)的内孔中设有齿圈内齿(28)；

2)、上述减速齿圈(18)前端的中心孔装设在定位轴承(20)上，定位轴承(20)镶嵌在电机轴头(21)上，在定位轴承(20)的后侧并列设置有主驱动齿轮(19)，主驱动齿轮(19)装设在电机轴头(21)上并位于减速齿圈(18)内，多个星齿轮(23)均匀布设在主驱动齿轮(19)和减速齿圈(18)之间；每个星齿轮(23)中心设置有星齿轮销轴(22)，销轴(22)的一端穿设输出轴(4)的前部销轴孔(34)，星齿轮(23)与输出轴(4)转动连接，输出轴(4)的前部设置有法兰(32)，法兰(32)与输出轴(4)为一体连接，法兰(32)的边缘设置有输出轴(4)的外齿(33)，法兰(32)的前端面上设置有与多个星齿轮销轴(22)相对应的销轴孔(34)；

3)、主驱动齿轮(19)与多个星齿轮(23)相啮合，多个星齿轮(23)与减速齿圈(18)的内齿(28)相啮合，主驱动齿轮(19)、多个星齿轮(23)和减速齿圈(18)构成减速机构；

4)、所述变速机构包括滑套(3)、离合器外环(17)、滑套支撑环(1)、变速杆(11)、变速连杆(13)、变速转盘(15)、变速支撑杆(25)和变速弹簧(7)；

上述滑套(3)与减速齿圈(18)并列设置，滑套(3)位于减速齿圈(18)的后面，滑套(3)的前部设置有多个梯形凸起的滑套齿块(31)，多个滑套齿块(31)与滑套(3)一体连接，多个滑套齿块(31)与多个齿圈齿块(27)相啮合；滑套(3)的后端与变速弹簧(7)的一端抵顶，变速弹簧(7)的另一端与输出轴轴承(5)相抵；滑套(3)的内壁设置有滑套内齿(30)，滑套内齿(30)与输出轴(4)的外齿(33)啮合；

5)、上述离合器外环(17)装设在连接法兰(14)的内孔中，连接法兰(14)的内沿设置有环型凹槽(16)，环型凹槽(16)内装设变速转盘(15)的外环，变速转盘(15)可在环型凹槽(16)内浮动旋转；

上述变速杆(11)位于壳体(12)的上部，变速杆(11)的后端穿设端法兰(9)，并与端法兰(9)转动连接，且变速杆(11)的后端部固定设置一变速拨杆(10)，变速杆(11)的前端装设在杆座上，杆座与连接法兰(14)固定连接，变速杆(11)的前部设置有变速连杆(13)，变速杆(11)与变速连杆(13)固定连接，变速连杆(13)装设在变速转盘(15)上，变速连杆(13)通过轴销与变速转盘(15)转动连接，变速转盘(15)的周边均匀设置多个变速支撑杆(25)，变速支撑杆(25)的一端装设在变速转盘(15)上设有的孔内，变速支撑杆(25)的另一端抵顶在支撑环(1)的V型槽内；所述的支撑环(1)的前端面均匀布设多个V型槽(35)，支撑环镶嵌有支撑环轴承(2)，支撑环轴承(2)套设在滑套(3)上，支撑环(1)的上面固定设有一个定位支架(36)，变速杆(11)位于定位支架(36)上部的缺口(37)中，运转时滑套(3)旋转，支撑环(1)静止；所述的变速连杆(13)、变速转盘(15)、变速支撑杆(25)、变速杆(11)构成变速机构。

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