CN102588564B - 一种大型石油钻机手动换挡鼓形齿式离合器减速器 - Google Patents
一种大型石油钻机手动换挡鼓形齿式离合器减速器 Download PDFInfo
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Abstract
本发明公开了一种大型石油钻机手动换挡鼓形齿式离合器减速器，包括由下箱体、中箱体和上箱体自下到上立式拼装而成的箱体和设置在箱体内的输入轴系、输出轴系、换档操纵机构、润滑系统、通气器系、测油杆系；输入轴系用于输入功率和高速转速；输出轴系用于输出扭矩和低速转速；换档操纵机构用于改变输入轴系和输出轴系的传动比。该大型石油钻机手动换挡鼓形齿式离合器减速器适应环境温度范围广、能够全天候露天作业，且具有承载能力高、使用寿命长、输出转矩多、适应范围广、传动效率高、工作噪声低、箱体振动小、密封性好、互换性高、安装简便、换档灵活稳定的优点。
Description
技术领域
本发明涉及减速器技术领域，具体涉及一种大型石油钻机转盘驱动用手动换档鼓形齿式离合器减速器。
背景技术
石油钻机转盘驱动用手动换档鼓形齿式离合器减速器用来实现驱动转盘的旋转，转盘的用途为：(1)用转盘钻进或处理事故时用于旋转钻柱；(2)用涡轮或螺杆钻具钻进时承受钻柱上的反作用力矩；(3)起下钻或下套管时承受管柱重亘和起钻杆时卸钻杆扣：(4)钻定向井时调整和控制下井钻头的方位。
目前传统的石油钻机转盘驱动用减速器由于传递功率小、可靠度低、噪声高振动大和效率低，因此不能满足石油钻采企业深井油田开采时对高性能石油钻机转盘驱动用减速器的使用要求。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是：为了克服现有的石油钻机转盘驱动用减速器功率小、可靠度低、噪声高振动大、漏油严重、传动效率低、不适用于钻深较深的石油钻机转盘驱动使用的问题，本发明提供了一种大功率、高可靠度、低噪声、振动小、不漏油和高效率的大型石油钻机转盘驱动用手动换档鼓形齿式离合器减速器。
为解决上述技术问题，本发明所采用的技术方案为：提供一种大型石油钻机手动换挡鼓形齿式离合器减速器，其特征在于：包括由下箱体、中箱体和上箱体自下到上立式拼装而成的箱体和设置在箱体内的输入轴系、输出轴系、换档操纵机构、润滑系统、通气器系、测油杆系；
所述输入轴系用于输入功率和高速转速；所述输出轴系用于输出扭矩和低速转速；所述换档操纵机构用于改变输入轴系和输出轴系的传动比。
所述输入轴系通过铸钢轴承座和支撑架安装在箱体内，且输入轴系与铸钢轴承座滑动配合；所述输入轴系包括输入轴；所述输入轴上套接端盖a、压套、静态隔油环、两个旋转甩油环、两个调心滚子轴承、两个双列圆锥滚子轴承、齿轮a、压盖a、鼓形齿式离合器、齿轮b；
所述鼓形齿式离合器内孔为渐开线内花键，与输入轴上的渐开线外花键相配合组成渐开线花键副；所述鼓形齿式离合器外圆两端为鼓形齿，形状为直齿人字齿轮并将齿面齿根做成鼓形；所述鼓形齿式离合器外圆中部设置有退刀槽；所述鼓形齿式离合器的两侧为双列圆锥滚子轴承；所述齿轮a套接在鼓形齿式离合器一外圆端和双列圆锥滚子轴承的外侧；所述齿轮b套接在鼓形齿式离合器另一外圆端和双列圆锥滚子轴承的外侧；所述鼓形齿式离合器外圆两端的鼓形齿与齿轮a和齿轮b的内齿轮啮合；所述齿轮b一端内圆边缘设置有向延伸的凸环；所述齿轮a外侧与压盖a通过内纹螺钉固定连接；所述压盖a外侧依次为调心滚子轴承、两个旋转甩油环、压套；所述压套的外圆与端盖a配合；所述静态隔油环设置在端盖a与调心滚子轴承之间，且端盖a与静态隔油环通过螺栓固定；所述旋转甩油环位于静态隔油环与输入轴之间；所述齿轮b的外侧为调心滚子轴承；所述调心滚子轴承内边缘与输入轴端部通过压盖c固定，并通过内纹螺钉压实；所述调心滚子轴承外边缘通过端盖b固定，并内纹螺钉压实。
所述输出轴系通过铸钢轴承座和支撑架安装在箱体内，且输出轴系与铸钢轴承座滑动配合；所述输出轴系包括输出轴；所述输出轴上套接端盖a、压套、静态隔油环、两个旋转甩油环、两个调心滚子轴承、齿轮c、齿轮d；
所述齿轮c通过键a与输出轴连接，且齿轮c外圆与齿轮a外圆啮合；所述齿轮d通过键b与输出轴连接，且齿轮d外圆与齿轮b外圆啮合；所述齿轮c的外侧为调心滚子轴承；所述调心滚子轴承内边缘与输出轴端部通过压盖c固定，并通过内纹螺钉压实；所述调心滚子轴承外边缘通过端盖b固定，并内纹螺钉压实；所述齿轮d的外侧依次为调心滚子轴承、两个旋转甩油环、压套；所述压套的外圆与端盖a配合；所述静态隔油环设置在端盖a与调心滚子轴承之间，且端盖a与静态隔油环通过螺栓固定；所述旋转甩油环位于静态隔油环与输出轴之间。
所述换档操纵机构包括操纵杆、定位板、拨叉、轴a、轴b；所述操纵杆设置在箱体的外侧，并通过定位板和轴b与箱体连接；所述定位板设置在上箱体的上部；所述定位板一端设置有滑槽；所述操纵杆的上端设置有插销；所述插销的一端设置在定位板的滑槽内，另一端设置有手柄球；所述轴b一端通过键e与操纵杆下端连接，另一端穿过下箱体与杠杆通过键d连接；所述轴b上设置有轴承套，轴承套位于下箱体的外侧；所述轴承套与轴b之间设置有深沟球轴承；所述轴承套的外侧为压盖b； 所述杠杆通过螺栓与轴a连接；所述轴a的下端伸入拨叉端面中部的凹槽中；所述导向轴两端固定在两个支座上，并用螺钉固定；所述拨叉中部通过键c与轴a连接；所述拨叉的叉口插入鼓形齿式离合器外圆中部的退刀槽内。
所述润滑系统包括隔爆型电动机、齿轮泵、网式吸油过滤器；所述隔爆型电动机与齿轮泵连接；所齿轮泵与网式吸油过滤器连接；所述齿轮泵通过油管分别于轴承座钻孔a、轴承座钻孔b连接；所述齿轮器固定在中箱体的外侧；所述网式吸油过滤器设置在下箱体的外侧；所述下箱体端部两侧设置有两个磁性过滤器；
所述齿轮a、齿轮b、齿轮c、齿轮d、调心滚子轴承、双列圆锥滚子轴承设置有润滑点；所述润滑点与轴承座钻孔a或轴承座钻孔b之间设置有油管；所述齿轮a、齿轮b、齿轮c、齿轮d设置有喷油嘴。
所述通气器系包括两个通气器，两个通气器上的螺纹与上箱体侧面的螺纹孔配合；所述通气器上设置有油塞a；所述抗震压力表固定在上箱体侧面，且抗震压力表与油管连接；所述测油杆系包括测油杆、钢管、三通接头；所述三通接头设置在下箱体下部；所述三通接头的第一通与油管连接，第二通与钢管连接，第三通设置有丝堵；所述测油杆插入钢管内。
所述下箱体、中箱体、上箱体两侧均设置有铸钢轴承座；所述下箱体的铸钢轴承座与下箱体底部之间设置有三根沿径向的固定支撑架；所述中箱体的两个铸钢轴承座之间设置有三根平行固定支撑架；所述上箱体的铸钢轴承座与上箱体的顶部之间设置有三根沿径向的固定支撑架；所述铸钢轴承座中部沿圆周方向设置轴承座钻孔；所述轴承座钻孔沿铸钢轴承座轴向方向延伸；所述下箱体底部中间位置设置有油塞b；所述上箱体上端面两侧设置有整体吊耳；所述箱体的长度不大于1350mm，宽度不大于1035mm，高度不大于1220mm；所述下箱体、中箱体和上箱体之间的分箱面与水平面之间保持平行；
所述上箱体、中箱体和下箱体均采用碳素结构钢板材制成，制造工艺过程为：板材下料、与铸钢轴承座组焊、退火处理、考料划线、粗加工面、喷砂处理、清箱、涂防锈漆、划线钻结合面孔、组箱粗镗孔、拆箱精加工面、组箱划线钻铰圆锥销定位孔、精镗孔、钻铰轴向圆柱定位销孔、钻孔攻丝、去毛刺、清箱、配管压力试验、检查、清洗、涂底漆中间漆。
所述静态隔油环内圆有向内延伸的凸环；所述旋转甩油环内圆边缘有向一侧伸出的凸环，且两个旋转甩油环叠加的间隙与静态隔油环的凸环配合；所述齿轮b与双列圆锥滚子轴承之间设置有孔用弹性挡圈；所述齿轮a的直径与齿轮b的直径的比值为3/4~4/5；
所述齿轮a、齿轮b、齿轮c、齿轮d采用低合金结构钢锻件制成，制造工艺过程为：下料、锻造、预备热处理、粗加工、半精加工、超声波探伤检查、滚齿、渗碳、淬火、齿根强化喷丸、精加工、齿面磁粉探伤检查、去毛刺、清洗、检查；所述预备热处理工艺为在880～940℃正火，之后在空气中冷却，再在650~700℃进行回火；所述渗碳温度为920～940℃，炉内预冷均热温度为830～850℃；所述淬火工艺中的冷却介质为柴油，冷却温度≤80℃，冷却时间为30min，之后在低温180℃中回火2h；
所述鼓形齿式离合器采用低合金结构钢锻件制成，制造工艺过程为：下料、锻造、预备热处理、粗加工、超声波探伤检查、调质、半精加工、齿形加工、齿面高频淬火、齿面磁粉探伤检查、去毛刺、清洗、检查；预备热处理工艺为在860～900℃正火，之后在空气中冷却，再在600℃ 回火；所述淬火工艺在油中进行，淬火温度为860±10℃，之后进行回火，回火温度为610±20℃；
所述输入轴和输出轴的中心距为450mm；所述输出轴的中心线与下箱体安装基面之间的距离为870mm；所述输入轴上的齿轮a与输出轴上的齿轮c啮合为第一档齿轮副，第一档齿轮副的参数为：中心距为450mm、法向模数9mm、齿数比52/47、螺旋角6°、最低精度等级6级；所述输入轴上的齿轮b与输出轴上的齿轮d啮合为第二档齿轮副，第二档齿轮副的参数为：中心距为450mm、法向模数10mm，齿数比60/29，螺旋角6°，最低精度等级6级；
所述输入轴和输出轴采用合金结构钢锻件制成，制造工艺过程为：下料、锻造、预备热处理、粗加工、超声波探伤、热处理精加工、与齿轮装配精加工齿面、与齿轮装配动平衡、去重、去毛刺、清洗、检查、与齿轮a（13）、齿轮b、齿轮c、齿轮d、鼓形齿式离合器装配成输入轴系和输出轴系；所述热处理工艺包括：调质钢硬度为260～300HB，包括淬火处理和回火处理，淬火温度为860℃，冷却介质为硝酸盐溶液，冷却时间为30min；回火温度为600℃，冷却介质为柴油，冷却温度为≤80℃，冷却时间为40min。
所述插销上设置有压缩弹簧；所述压盖b与轴承套之间为内包骨架唇形密封；所述压盖b的内圆直径大于轴b的外圆直径；所述压盖b一侧内圆边缘向内设置有凸环，且凸环的直径与轴b的外圆直径相等。
所述端盖a、压盖a、压套、静态隔油环、旋转甩油环、压盖c和端盖b均采用碳素结构钢制成，制造工艺过程为：下料、锻造、粗车、精车、划线、铣槽、钻孔或铰孔、去毛刺、清洗、检查；
所述拨叉采用灰铸铁制成，其制造工艺过程为：下料、铸造、喷丸、划线考料、粗铣、精铣、粗镗、精镗、插键槽、去毛刺、清洗、油漆、检查；
所述操纵杆、导向轴、支座、轴a、插销、杠杆、轴承套、轴b、压盖b均采用碳素结构钢制成，制造工艺过程为：下料、锻造、粗加工、精加工、划线、铣槽、钻孔或铰孔、去毛刺、清洗、检查；
所述三通接头、丝堵采用碳素结构钢制成，制造工艺过程为：下料、锻造、粗加工、精加工、去毛刺、清洗、检查；
所述钢管采用无缝钢管制成，制造工艺过程为：下料、粗加工、精加工、去毛刺、清洗、检查；
所述测油杆采用圆钢制成，制造工艺过程为：下料、粗加工、精加工、去毛刺、清洗、检查。
综上所述，本发明所提供的大型石油钻机手动换挡鼓形齿式离合器减速器具有如下优点：
1、由于上、中、下箱体均采用碳素结构钢板材通过下料形成零件或者通过下料后再进行金属切削加工形成零件再与铸钢轴承座通过组焊而成，该两类材料具有中高等强度、中等韧性和塑性，综合性能较高，减振性能良好，工艺性能优良等特点，因此，各箱体有足够的强度和刚度，在减速器工作时各箱体的减振、吸振能力较强，噪声屏蔽较好，因此，该减速器具有振动小、噪声低的特点；齿轮与轴的材料全都采用优质合金钢锻件，超声波和磁粉探伤检查，齿面渗碳淬火、精密磨齿精度达GB/T10095的4级～6级，弹性变形修缘渐开线、专用滚刀齿根圆滑过渡等先进工艺加工，齿面硬度58HRC以上，该减速器最大输出转矩达13000Nm，传递效率在98%以上；保证各轴承寿命都在30000小时以上，齿轮与轴组装后经过精确的动平衡处理；轴系采用加强的机械密封结构设计并且不采用任何密封橡胶件能够确保减速器在极其恶劣的工况条件下均不漏油，因此，该减速器符合国家及相关行业标准，具有安全性高、经济实用、结构先进、体积小、使用可靠、互换性好、易于维护保养的优点；
2、适应环境温度范围广、能够全天候露天作业：由于该减速器组成结构经过优化设计处理和采用先进的工艺加工组装而成，特别是加强了箱体的整体强度和刚度，保证了该减速器能够适应-30℃～+50℃环境温度条件下的全天候露天作业的可靠性；
3、具有承载能力高、使用寿命长、输出转矩多、适应范围广、传动效率高、工作噪声低、箱体振动小、密封性好、互换性高、安装简便、换档灵活稳定的优点。
附图说明
图1是大型石油钻机转盘驱动用手动换档鼓形齿式离合器减速器的整体结构图；
图2是输入轴组成结构图；
图3是输出轴组成结构图；
图4是换档操纵机构示意简图；
图5是图4的左视内部结构图；
图6是沿图5中A-A线的剖视图；
图7是润滑系统的主视图；
图8是图7的左视图；
图9是下箱体主视图；
图10是中箱体主视图；
图11是沿图10中B-B线的剖视图；
图12是上箱体主视图；
图13是沿图12中C-C线的剖视图。
其中，1、下箱体；2、中箱体；3、上箱体；4、输入轴；5、输出轴；6、操纵杆；7、端盖a；8、压套；9、静态隔油环；10、旋转甩油环；11、调心滚子轴承；12、压盖a；13、齿轮a；14、双列圆锥滚子轴承；15、鼓形齿式离合器；16、齿轮b；17、孔用弹性挡圈；18、键a；19、齿轮c；20、键b；21、齿轮d；22、定位板；23、导向轴；24、支座；25、螺钉；26、拨叉；27、轴a；28、插销；29、压缩弹簧；30、手柄球；31、杠杆；32、轴承套；33、深沟球轴承；34、内包骨架唇形密封；35、轴b；36、压盖b；37、键c；38、键d；39、键e；40、通气器；41、油塞a；42、隔爆型电动机；43、齿轮泵；44、网式吸油过滤器；45、磁性过滤器；46、油塞b；47、型抗震压力表；48、钢管；49、测油杆；50、三通接头；51、丝堵；52、铸钢轴承座； 53、轴承座钻孔a；54、整体吊耳；55、轴承座钻孔b；56、压盖c；57、端盖b。
具体实施方式
下面结合附图对本发明的具体实施方式进行详细地描述。
如图1、图7及图8所示，本发明提供的大型石油钻机手动换挡鼓形齿式离合器减速器，包括由下箱体1、中箱体2和上箱体3自下到上立式拼装而成的箱体和设置在箱体内的输入轴系、输出轴系、换档操纵机构、润滑系统、通气器系、测油杆系；输入轴系用于输入功率和高速转速；输出轴系用于输出扭矩和低速转速；换档操纵机构用于改变输入轴系和输出轴系的传动比。下箱体1底部中间位置设置有油塞b46；上箱体3上端面两侧设置有整体吊耳54；箱体的长度不大于1350mm，宽度不大于1035mm，高度不大于1220mm；下箱体1、中箱体2和上箱体3之间的分箱面与水平面之间保持平行。
如图9至图13所示，下箱体1、中箱体2、上箱体3两侧均设置有铸钢轴承座52；下箱体1的铸钢轴承座52与下箱体1底部之间设置有三根沿径向的固定支撑架；中箱体2的两个铸钢轴承座52之间设置有三根平行固定支撑架；上箱体3的铸钢轴承座52与上箱体3的顶部之间设置有三根沿径向的固定支撑架；铸钢轴承座52中部沿圆周方向设置轴承座钻孔53；轴承座钻孔53沿铸钢轴承座52轴向方向延伸。
如图2所示，输入轴系通过铸钢轴承座52和支撑架安装在箱体内，且输入轴系与铸钢轴承座52滑动配合；输入轴系包括输入轴4；输入轴4上套接端盖a7、压套8、静态隔油环9、两个旋转甩油环10、两个调心滚子轴承11、两个双列圆锥滚子轴承14、齿轮a13、压盖a12、鼓形齿式离合器15、齿轮b16；鼓形齿式离合器15内孔为渐开线内花键，与输入轴4上的渐开线外花键相配合组成渐开线花键副；鼓形齿式离合器15外圆两端为鼓形齿，形状为直齿人字齿轮并将齿面齿根做成鼓形；鼓形齿式离合器15外圆中部设置有退刀槽；鼓形齿式离合器15的两侧为双列圆锥滚子轴承14；齿轮a13套接在鼓形齿式离合器15一外圆端和双列圆锥滚子轴承14的外侧；齿轮b16套接在鼓形齿式离合器15另一外圆端和双列圆锥滚子轴承14的外侧；鼓形齿式离合器15外圆两端的鼓形齿与齿轮a13和齿轮b16的内齿轮啮合；齿轮b16一端内圆边缘设置有向延伸的凸环；齿轮a13外侧与压盖a12通过内纹螺钉固定连接；压盖a12外侧依次为调心滚子轴承11、两个旋转甩油环10、压套8；压套8的外圆与端盖a7配合；静态隔油环9设置在端盖a7与调心滚子轴承11之间，且端盖a7与静态隔油环9通过螺栓固定；旋转甩油环10位于静态隔油环9与输入轴4之间；齿轮b16的外侧为调心滚子轴承11；调心滚子轴承11内边缘与输入轴4端部通过压盖c56固定，并通过内纹螺钉压实；调心滚子轴承11外边缘通过端盖b57固定，并内纹螺钉压实。
静态隔油环9内圆有向内延伸的凸环；旋转甩油环10内圆边缘有向一侧伸出的凸环，且两个旋转甩油环10叠加的间隙与静态隔油环9的凸环配合；齿轮b16与双列圆锥滚子轴承14之间设置有孔用弹性挡圈17；齿轮a13的直径与齿轮b16的直径的比值为3/4~4/5。
如图3所示，输出轴系通过铸钢轴承座52和支撑架安装在箱体内，且输出轴系与铸钢轴承座52滑动配合；输出轴系包括输出轴5；输出轴5上套接端盖a7、压套8、静态隔油环9、两个旋转甩油环10、两个调心滚子轴承11、齿轮c19、齿轮d21；齿轮c19通过键a18与输出轴5连接，且齿轮c19外圆与齿轮a13外圆啮合；齿轮d21通过键b20与输出轴5连接，且齿轮d21外圆与齿轮b16外圆啮合；齿轮c19的外侧为调心滚子轴承11；调心滚子轴承11内边缘与输出轴5端部通过压盖c56固定，并通过内纹螺钉压实；调心滚子轴承11外边缘通过端盖b57固定，并内纹螺钉压实；齿轮d21的外侧依次为调心滚子轴承11、两个旋转甩油环10、压套8；压套8的外圆与端盖a7配合；静态隔油环9设置在端盖a7与调心滚子轴承11之间，且端盖a7与静态隔油环9通过螺栓固定；旋转甩油环10位于静态隔油环9与输出轴5之间。
如图4至图6所示，换档操纵机构包括操纵杆6、定位板22、拨叉26、轴a27、轴b35；操纵杆6设置在箱体的外侧，并通过定位板22和轴b35与箱体连接；定位板22设置在上箱体3的上部；定位板22一端设置有滑槽；操纵杆6的上端设置有插销28；插销的一端设置在定位板22的滑槽内，另一端设置有手柄球30；轴b35一端通过键e39与操纵杆6下端连接，另一端穿过下箱体1与杠杆31通过键d38连接；轴b35上设置有轴承套32，轴承套32位于下箱体1的外侧；轴承套32与轴b35之间设置有深沟球轴承33；轴承套32的外侧为压盖b36；杠杆31通过螺栓与轴a27连接；轴a27的下端伸入拨叉26端面中部的凹槽中；导向轴23两端固定在两个支座24上，并用螺钉25固定；拨叉26中部通过键c37与轴a27连接；拨叉26的叉口插入鼓形齿式离合器15外圆中部的退刀槽内，通过拨叉26叉住可以让鼓形齿式离合器15在输入轴4上的渐开线外花键上滑动即可实现其外圆鼓形齿部分分别与齿轮a13、齿轮b16上的内齿部分啮合即可改变传递动力的路线来实现换档的功能。插销28上设置有压缩弹簧29；压盖b36与轴承套32之间为内包骨架唇形密封34；压盖b36的内圆直径大于轴b35的外圆直径；压盖b36一侧内圆边缘向内设置有凸环，且凸环的直径与轴b35的外圆直径相等。
如图7及图8所示，润滑系统包括隔爆型电动机42、齿轮泵43、网式吸油过滤器44；隔爆型电动机42与齿轮泵43连接；所齿轮泵43与网式吸油过滤器44连接；齿轮泵43通过油管分别于轴承座钻孔a53、轴承座钻孔b55连接；齿轮器43固定在中箱体2的外侧；网式吸油过滤器44设置在下箱体1的外侧；下箱体1端部两侧设置有两个磁性过滤器45； 齿轮a13、齿轮b16、齿轮c19、齿轮d21、调心滚子轴承11、双列圆锥滚子轴承14设置有润滑点；润滑点与轴承座钻孔a53或轴承座钻孔b55之间设置有油管；齿轮a13、齿轮b16、齿轮c19、齿轮d21设置有喷油嘴。通气器系包括两个通气器40，两个通气器40上的螺纹与上箱体3侧面的螺纹孔配合；通气器40上设置有油塞a41；抗震压力表47固定在上箱体3侧面，且抗震压力表47与油管连接；测油杆系包括测油杆49、钢管48、三通接头50；三通接头50设置在下箱体1下部；三通接头50的第一通与油管连接，第二通与钢管48连接，第三通设置有丝堵51；测油杆49插入钢管48内。
上箱体1、中箱体2和下箱体3均采用碳素结构钢板材制成，制造工艺过程为：板材下料、与铸钢轴承座52组焊、退火处理、考料划线、粗加工面、喷砂处理、清箱、涂防锈漆、划线钻结合面孔、组箱粗镗孔、拆箱精加工面、组箱划线钻铰圆锥销定位孔、精镗孔、钻铰轴向圆柱定位销孔、钻孔攻丝、去毛刺、清箱、配管压力试验、检查、清洗、涂底漆中间漆。
齿轮a13、齿轮b16、齿轮c19、齿轮d21采用低合金结构钢锻件制成，制造工艺过程为：下料、锻造、预备热处理、粗加工、半精加工、超声波探伤检查、滚齿、渗碳、淬火、齿根强化喷丸、精加工、齿面磁粉探伤检查、去毛刺、清洗、检查；预备热处理工艺为在880～940℃正火，之后在空气中冷却，再在650~700℃进行回火；渗碳温度为920～940℃，炉内预冷均热温度为830～850℃；淬火工艺中的冷却介质为柴油，冷却温度≤80℃，冷却时间为30min，之后在低温180℃中回火2h；
鼓形齿式离合器15采用低合金结构钢锻件制成，制造工艺过程为：下料、锻造、预备热处理、粗加工、超声波探伤检查、调质、半精加工、齿形加工、齿面高频淬火、齿面磁粉探伤检查、去毛刺、清洗、检查；预备热处理工艺为在860～900℃正火，之后在空气中冷却，再在600℃ 回火；淬火工艺在油中进行，淬火温度为860±10℃，之后进行回火，回火温度为610±20℃；
输入轴4和输出轴5的中心距为450mm；输出轴5的中心线与下箱体安装基面之间的距离为870mm；输入轴4上的齿轮a13与输出轴5上的齿轮c19啮合为第一档齿轮副，第一档齿轮副的参数为：中心距为450mm、法向模数9mm、齿数比52/47、螺旋角6°、最低精度等级6级；输入轴4上的齿轮b16与输出轴5上的齿轮d21啮合为第二档齿轮副，第二档齿轮副的参数为：中心距为450mm、法向模数10mm，齿数比60/29，螺旋角6°，最低精度等级6级；
输入轴4和输出轴5采用合金结构钢锻件制成，制造工艺过程为：下料、锻造、预备热处理、粗加工、超声波探伤、热处理精加工、与齿轮装配精加工齿面、与齿轮装配动平衡、去重、去毛刺、清洗、检查、与齿轮a13、齿轮b16、齿轮c19、齿轮d21、鼓形齿式离合器15装配成输入轴系和输出轴系；热处理工艺包括：调质钢硬度为260～300HB，包括淬火处理和回火处理，淬火温度为860℃，冷却介质为硝酸盐溶液，冷却时间为30min；回火温度为600℃，冷却介质为柴油，冷却温度为≤80℃，冷却时间为40min。
端盖a7、压盖a12、压套8、静态隔油环9、旋转甩油环10、压盖c56和端盖b57均采用碳素结构钢制成，制造工艺过程为：下料、锻造、粗车、精车、划线、铣槽、钻孔或铰孔、去毛刺、清洗、检查；
拨叉26采用灰铸铁制成，其制造工艺过程为：下料、铸造、喷丸、划线考料、粗铣、精铣、粗镗、精镗、插键槽、去毛刺、清洗、油漆、检查；
操纵杆6、导向轴23、支座24、轴a27、插销28、杠杆31、轴承套32、轴b35、压盖b36均采用碳素结构钢制成，制造工艺过程为：下料、锻造、粗加工、精加工、划线、铣槽、钻孔或铰孔、去毛刺、清洗、检查；
三通接头50、丝堵51采用碳素结构钢制成，制造工艺过程为：下料、锻造、粗加工、精加工、去毛刺、清洗、检查；
钢管48采用无缝钢管制成，制造工艺过程为：下料、粗加工、精加工、去毛刺、清洗、检查；
测油杆49采用圆钢制成，制造工艺过程为：下料、粗加工、精加工、去毛刺、清洗、检查。
本发明所提供的大型石油钻机转盘驱动用手动换档鼓形齿式离合器减速器的出厂试验和性能测试过程按照工业专用齿轮减速器的出厂试验项目进行，包括如下项目：
（1）空载试验：减速器要求在试验台位上试验时间不少于8小时，在各档指定输入转速的情况下减速器运转时间不小于120 min，要求进行正反双向运转各向运转时间不少于60 min，指定的各档试验转速和试验时间如下：输入转速660 r/min的情况下减速器空运转120min；输入转速800 r/min的情况下减速器空运转120min；输入转速950 r/min的情况下减速器空运转120min；输入最高转速1100 r/min的情况下减速器空运转120min。
（2）振动测试：振动测试包括箱体和输入输出轴端的振动测试，因箱体振动测试可以获得比较宽的动态特性范围，所以选用箱体振动测试为主，各联接件、紧固件不松动。
（3）温升测试：箱体、轴承座外表面无不正常的发热现象。在润滑充分、温度平衡后轴承和减速器整体温升不超过35℃。
（4）噪声测试：运转中各轴转动灵活，无冲击异音和卡死现象，运转平稳、正常、无冲击振动时测试噪声值应≤85dBa。
（5）密封测试：各密封处、接合处(如输入输出轴端、轴承盖、分箱面、管路结合处等)不漏油不渗油，但在启动和停止运转时输入输出轴端密封处允许有微量渗油现象。
本发明所提供的大型石油钻机转盘驱动用手动换档鼓形齿式离合器减速器的油漆涂装要求如下：
（1）油漆前技术准备：防腐表面处理是彻底清理干净工件表面的油污、灰尘、氧化皮、铁锈、水渍等；喷砂表面预处理是除锈等级达到GB/T13288-1991《涂装前钢材表面粗糙度等级的评定(比较样块法)》除锈等级≥Sa2.5级，粗糙度要求M级为40μm～75μm(局部工具除锈允许达到St3级，见金属本色且粗糙度不低于40μm)，清洁度3级以内(无肉眼明显可见的粉尘异物)。
（2）油漆执行标准：油漆应符合石油行业标准SY/T5308-1987《石油钻采机械产品用涂漆通用技术条件》，采用满足耐酸、耐油、耐碱、耐潮湿、防盐雾、防风沙侵蚀等条件的关西漆，具有6～8年的质量保证。
（3）油漆涂装技术：底漆涂装1道，名称及牌号为环氧富锌漆100，漆膜厚度40μm，经喷砂预处理后的工件控制在4小时内涂上底漆；中间漆2道，名称及牌号为环氧漆EX-300，漆膜厚度60μm；面漆2道，聚氨酯6000面漆，漆膜厚度60μm，总涂装5道保证总漆膜厚度为160μm，涂装应在干燥的空气中进行，当环境温度低于5℃或高于30℃、金属表面温度低于露点温度3℃以下或湿度大于85%时应停止喷涂。
Claims (8)
1.一种大型石油钻机手动换挡鼓形齿式离合器减速器，其特征在于：包括由下箱体（1）、中箱体（2）和上箱体（3）自下到上立式拼装而成的箱体和设置在箱体内的输入轴系、输出轴系、换档操纵机构、润滑系统、通气器系、测油杆系；
所述输入轴系用于输入功率和高速转速；所述输出轴系用于输出扭矩和低速转速；所述换档操纵机构用于改变输入轴系和输出轴系的传动比；
所述输入轴系通过铸钢轴承座（52）和支撑架安装在箱体内，且输入轴系与铸钢轴承座（52）滑动配合；所述输入轴系包括输入轴（4）；所述输入轴（4）上套接端盖a（7）、压套（8）、静态隔油环（9）、两个旋转甩油环（10）、两个调心滚子轴承（11）、两个双列圆锥滚子轴承（14）、齿轮a（13）、压盖a（12）、鼓形齿式离合器（15）、齿轮b（16）；
所述鼓形齿式离合器（15）内孔为渐开线内花键，与输入轴（4）上的渐开线外花键相配合组成渐开线花键副；所述鼓形齿式离合器（15）外圆两端为鼓形齿，形状为直齿人字齿轮并将齿面齿根做成鼓形；所述鼓形齿式离合器（15）外圆中部设置有退刀槽；所述鼓形齿式离合器（15）的两侧为双列圆锥滚子轴承（14）；所述齿轮a（13）套接在鼓形齿式离合器（15）一外圆端和双列圆锥滚子轴承（14）的外侧；所述齿轮b（16）套接在鼓形齿式离合器（15）另一外圆端和双列圆锥滚子轴承（14）的外侧；所述鼓形齿式离合器（15）外圆两端的鼓形齿与齿轮a（13）和齿轮b（16）的内齿轮啮合；所述齿轮b（16）一端内圆边缘设置有向内延伸的凸环；所述齿轮a（13）外侧与压盖a（12）通过内纹螺钉固定连接；所述压盖a（12）外侧依次为调心滚子轴承（11）、两个旋转甩油环（10）、压套（8）；所述压套（8）的外圆与端盖a（7）配合；所述静态隔油环（9）设置在端盖a（7）与调心滚子轴承（11）之间，且端盖a（7）与静态隔油环（9）通过螺栓固定；所述旋转甩油环（10）位于静态隔油环（9）与输入轴（4）之间；所述齿轮b（16）的外侧为调心滚子轴承（11）；所述调心滚子轴承（11）内边缘与输入轴（4）端部通过压盖c（56）固定，并通过内纹螺钉压实；所述调心滚子轴承（11）外边缘通过端盖b（57）固定，并内纹螺钉压实。
2.根据权利要求1所述的大型石油钻机手动换挡鼓形齿式离合器减速器，其特征在于：所述输出轴系通过铸钢轴承座（52）和支撑架安装在箱体内，且输出轴系与铸钢轴承座（52）滑动配合；所述输出轴系包括输出轴（5）；所述输出轴（5）上套接端盖a（7）、压套（8）、静态隔油环（9）、两个旋转甩油环（10）、两个调心滚子轴承（11）、齿轮c（19）、齿轮d（21）；
所述齿轮c（19）通过键a（18）与输出轴（5）连接，且齿轮c（19）外圆与齿轮a（13）外圆啮合；所述齿轮d（21）通过键b（20）与输出轴（5）连接，且齿轮d（21）外圆与齿轮b（16）外圆啮合；所述齿轮c（19）的外侧为调心滚子轴承（11）；所述调心滚子轴承（11）内边缘与输出轴（5）端部通过压盖c（56）固定，并通过内纹螺钉压实；所述调心滚子轴承（11）外边缘通过端盖b（57）固定，并内纹螺钉压实；所述齿轮d（21）的外侧依次为调心滚子轴承（11）、两个旋转甩油环（10）、压套（8）；所述压套（8）的外圆与端盖a（7）配合；所述静态隔油环（9）设置在端盖a（7）与调心滚子轴承（11）之间，且端盖a（7）与静态隔油环（9）通过螺栓固定；所述旋转甩油环（10）位于静态隔油环（9）与输出轴（5）之间。
3.根据权利要求1所述的大型石油钻机手动换挡鼓形齿式离合器减速器，其特征在于：所述换档操纵机构包括操纵杆（6）、定位板（22）、拨叉（26）、轴a（27）、轴b（35）；所述操纵杆（6）设置在箱体的外侧，并通过定位板（22）和轴b（35）与箱体连接；所述定位板（22）设置在上箱体（3）的上部；所述定位板（22）一端设置有滑槽；所述操纵杆（6）的上端设置有插销（28）；所述插销的一端设置在定位板（22）的滑槽内，另一端设置有手柄球（30）；所述轴b（35）一端通过键e（39）与操纵杆（6）下端连接，另一端穿过下箱体（1）与杠杆（31）通过键d（38）连接；所述轴b（35）上设置有轴承套（32），轴承套（32）位于下箱体（1）的外侧；所述轴承套（32）与轴b（35）之间设置有深沟球轴承（33）；所述轴承套（32）的外侧为压盖b（36）； 所述杠杆（31）通过螺栓与轴a（27）连接；所述轴a（27）的下端伸入拨叉（26）端面中部的凹槽中；导向轴（23）两端固定在两个支座（24）上，并用螺钉（25）固定；所述拨叉（26）中部通过键c（37）与轴a（27）连接；所述拨叉（26）的叉口插入鼓形齿式离合器（15）外圆中部的退刀槽内。
4.根据权利要求2所述的大型石油钻机手动换挡鼓形齿式离合器减速器，其特征在于：所述润滑系统包括隔爆型电动机（42）、齿轮泵（43）、网式吸油过滤器（44）；所述隔爆型电动机（42）与齿轮泵（43）连接；所述齿轮泵（43）与网式吸油过滤器（44）连接；所述齿轮泵（43）通过油管分别于轴承座钻孔a（53）、轴承座钻孔b（55）连接；所述齿轮泵（43）固定在中箱体（2）的外侧；所述网式吸油过滤器（44）设置在下箱体（1）的外侧；所述下箱体（1）端部两侧设置有两个磁性过滤器（45）；
所述齿轮a（13）、齿轮b（16）、齿轮c（19）、齿轮d（21）、调心滚子轴承（11）、双列圆锥滚子轴承（14）设置有润滑点；所述润滑点与轴承座钻孔a（53）或轴承座钻孔b（55）之间设置有油管；所述齿轮a（13）、齿轮b（16）、齿轮c（19）、齿轮d（21）设置有喷油嘴。
5.根据权利要求1所述的大型石油钻机手动换挡鼓形齿式离合器减速器，其特征在于：所述通气器系包括两个通气器（40），两个通气器（40）上的螺纹与上箱体（3）侧面的螺纹孔配合；所述通气器（40）上设置有油塞a（41）；抗震压力表（47）固定在上箱体（3）侧面，且抗震压力表（47）与油管连接；所述测油杆系包括测油杆（49）、钢管（48）、三通接头（50）；所述三通接头（50）设置在下箱体（1）下部；所述三通接头（50）的第一通与油管连接，第二通与钢管（48）连接，第三通设置有丝堵（51）；所述测油杆（49）插入钢管（48）内。
6.根据权利要求1至5任意一项所述的大型石油钻机手动换挡鼓形齿式离合器减速器，其特征在于：所述下箱体（1）、中箱体（2）、上箱体（3）两侧均设置有铸钢轴承座（52）；所述下箱体（1）的铸钢轴承座（52）与下箱体（1）底部之间设置有三根沿径向的固定支撑架；所述中箱体（2）的两个铸钢轴承座（52）之间设置有三根平行固定支撑架；所述上箱体（3）的铸钢轴承座（52）与上箱体（3）的顶部之间设置有三根沿径向的固定支撑架；所述铸钢轴承座（52）中部沿圆周方向设置轴承座钻孔（53）；所述轴承座钻孔（53）沿铸钢轴承座（52）轴向方向延伸；所述下箱体（1）底部中间位置设置有油塞b（46）；所述上箱体（3）上端面两侧设置有整体吊耳（54）；所述箱体的长度不大于1350mm，宽度不大于1035mm，高度不大于1220mm；所述下箱体（1）、中箱体（2）和上箱体（3）之间的分箱面与水平面之间保持平行。
7.根据权利要求6所述的大型石油钻机手动换挡鼓形齿式离合器减速器，其特征在于：所述静态隔油环（9）内圆有向内延伸的凸环；所述旋转甩油环（10）内圆边缘有向一侧伸出的凸环，且两个旋转甩油环（10）叠加的间隙与静态隔油环（9）的凸环配合；所述齿轮b（16）与双列圆锥滚子轴承（14）之间设置有孔用弹性挡圈（17）；所述齿轮a（13）的直径与齿轮b（16）的直径的比值为3/4~4/5；
所述输入轴（4）和输出轴（5）的中心距为450mm；所述输出轴（5）的中心线与下箱体安装基面之间的距离为870mm；所述输入轴（4）上的齿轮a（13）与输出轴（5）上的齿轮c（19）啮合为第一档齿轮副，第一档齿轮副的参数为：中心距为450mm、法向模数9mm、齿数比52/47、螺旋角6°、最低精度等级6级；所述输入轴（4）上的齿轮b（16）与输出轴（5）上的齿轮d（21）啮合为第二档齿轮副，第二档齿轮副的参数为：中心距为450mm、法向模数10mm，齿数比60/29，螺旋角6°，最低精度等级6级。
8.根据权利要求3所述的大型石油钻机手动换挡鼓形齿式离合器减速器，其特征在于：所述插销（28）上设置有压缩弹簧（29）；所述压盖b（36）与轴承套（32）之间为内包骨架唇形密封（34）；所述压盖b（36）的内圆直径大于轴b（35）的外圆直径；所述压盖b（36）一侧内圆边缘向内设置有凸环，且凸环的直径与轴b（35）的外圆直径相等。
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