CN102788116B

CN102788116B - 一种电潜稠油螺杆泵串式行星减速器

Info

Publication number: CN102788116B
Application number: CN201210287838.4A
Authority: CN
Inventors: 周力; 谢大治; 向锐
Original assignee: AVIC CHANGSHA ZHONGCHUAN TRANSMISSION MACHINERY Co Ltd
Current assignee: Chinese Hangfa in Machinery Co. Ltd.
Priority date: 2012-08-14
Filing date: 2012-08-14
Publication date: 2015-11-18
Anticipated expiration: 2032-08-14
Also published as: CN102788116A

Abstract

本发明公开了一种电潜稠油螺杆泵串式行星减速器，包括箱体，所述箱体内设有太阳轮轴以及沿所述太阳轮轴轴向分设的两组以上行星轮传动组件，所述行星轮传动组件包括固设于太阳轮轴上的太阳轮、固设于所述箱体上的内齿圈、设于太阳轮与内齿圈之间的行星轮，以及用于支撑行星轮的行星轮架，相邻两组行星轮传动组件中的行星轮架通过一行星轮架连接件连接，位于最上端的行星轮架的顶端设为减速器输出轴。该电潜稠油螺杆泵串式行星减速器可以实现多个行星轮系共同分担扭转功率传递，使得扭转功率均载，使用寿命延长。

Description

一种电潜稠油螺杆泵串式行星减速器

技术领域

本发明涉及面向石油行业的减速器，尤其涉及电潜稠油螺杆泵串式行星减速器。

背景技术

随着国内许多油气田进入开采中后期，机械采油所占的比例越来越大。国内石油企业为了进一步提高石油产量和生产效率、节省地面空间、减少成本，大多采用潜油螺杆泵设备来代替传统的游梁式抽油机开采石油，特别是对于海上油气田大位移井和水平井无法放置传统抽油机的情况，电动潜油螺杆泵采油系统应用广泛。螺杆泵的优势在于能处理高粘度及高含砂的原油，而随着粘度增加，螺杆泵必须在低转速下才能有效的工作，其最佳旋转速度一般在100-500r/min左右。但在井下由于直径空间限制又不能使用地面驱动的庞大减速箱。因此研究电动潜油螺杆泵首先需要解决的课题就是想办法将螺杆泵的转速降下来，以满足螺杆泵低转速、大扭矩的要求。由于螺杆泵在深井下工作，螺杆泵排出端和吸入端液体压力差产生了十几吨的轴向载荷，而且采油过程中伴随着强大的冲击力，同时螺杆泵在带有高粘度及高含砂原油中工作，温度特别高，环境条件十分恶劣，螺杆泵减速器面临巨大的考验。

发明内容

本发明要解决的技术问题是克服现有技术的不足，提供一种可以实现多个行星轮系共同分担扭转功率传递，使得扭转功率均载，使用寿命延长的电潜稠油螺杆泵串式行星减速器。

为解决上述技术问题，本发明采用以下技术方案：

一种电潜稠油螺杆泵串式行星减速器，包括箱体，所述箱体内设有太阳轮轴以及沿所述太阳轮轴轴向分设的两组以上行星轮传动组件，所述行星轮传动组件包括固设于太阳轮轴上的太阳轮、固设于所述箱体上的内齿圈、设于太阳轮与内齿圈之间的行星轮，以及用于支撑行星轮的行星轮架，相邻两组行星轮传动组件中的行星轮架通过一行星轮架连接件连接，位于最上端的行星轮架的顶端设为减速器输出轴。

所述太阳轮轴为弹性轴。

当所述行星轮传动组件为两组时，设靠近减速器输入端的太阳轮传递的扭矩为M1，靠近减速器输出端的太阳轮传递的扭矩为M2，所述太阳轮轴于两太阳轮之间的部分的扭转刚度为C12，所述行星轮架连接件的扭转刚度为B12，行星轮传动组件的传动比为i；当C12:B12=1:i²时，M1=M2。

当所述行星轮传动组件为三组时，从减速器输入端到减速器输出端，设各太阳轮传递的扭矩依次为M1、M2、M3，相邻两太阳轮之间太阳轮轴的扭转刚度依次为C12、C23，相邻两行星轮架之间行星轮架连接件的扭转刚度依次为B12、B23，行星轮传动组件的传动比为i，当C12:B12=2:i²，且C23:B23=1:2i²时，M1=M2=M3。

当所述行星轮传动组件为四组时，从减速器输入端到减速器输出端，设各太阳轮传递的扭矩依次为M1、M2、M3、M4，相邻两太阳轮之间太阳轮轴的扭转刚度依次为C12、C23、C34，相邻两行星轮架之间行星轮架连接件的扭转刚度依次为B12、B23、B34，行星轮传动组件的传动比为i，当C12:B12=3:i²，且C23:B23=1:i²，且C34:B34=1:3i²时，M1=M2=M3=M4。

各组行星轮传动组件中的行星轮与行星轮架之间设有角接触轴承。

所述减速器输出轴连接有推力均担装置，所述推力均担装置包括壳体、推力均担输出轴、径向轴承和两个以上平均分担轴向推力的推力轴承组件，所述壳体连接于所述箱体上，所述推力均担输出轴通过径向轴承支承于壳体内，并通过第一联轴器与所述减速器输出轴连接，所述两个以上推力轴承组件沿轴向连续套装于推力均担输出轴上，且一端抵推于推力均担输出轴的止推轴肩上，另一端抵推于壳体上，所述推力轴承组件包括轴承座、推力轴承、均载弹簧和弹簧座，所述轴承座套装于推力均担输出轴上，所述弹簧座套装于壳体内，所述推力轴承上端抵推于轴承座上，推力轴承下端通过均载弹簧抵推于弹簧座上。

相邻推力轴承组件的两个轴承座相互抵接，位于最上端的轴承座抵推于止推轴肩的下端，相邻推力轴承组件的两个弹簧座相互抵接，位于最下端的弹簧座抵推于壳体上。

所述推力均担输出轴上装设有用于对推力轴承组件加载轴向预紧力的推力预紧组件，所述推力预紧组件包括预紧座、预紧弹簧和预紧推力轴承，所述预紧座套装于壳体内，且位于止推轴肩上方，所述预紧推力轴承下端抵推于止推轴肩的上端，预紧推力轴承上端通过预紧弹簧抵推于预紧座上。

所述壳体包括套筒和分设于所述套筒两端的连接套，所述径向轴承设有两件，两件径向轴承的内圈支承于推力均担输出轴上，两件径向轴承的外圈分别支承于一件连接套上，所述推力轴承组件和推力预紧组件位于两件径向轴承之间。

与现有技术相比，本发明的优点在于：

本发明的电潜稠油螺杆泵串式行星减速器，通过设置两组以上的行星轮传动组件并用同一太阳轮轴传动，可以实现多个行星轮系共同分担扭转功率传递，使得扭转功率均载，从而可以大大提高减速器的扭转功率传递能力，延长减速器的使用寿命。各组行星轮传动组件中的行星轮与行星轮架之间设有角接触轴承，用该角接触轴承替代了现有一般行星轮系中所采用的耐磨垫，一方面提高了其轴向承载能力，减少行星轮在强大的轴向力作用下所产生的偏转，提高其运转平稳性，另一方面减少了磨屑的产生，避免磨屑加剧齿轮、轴承等传动零件的磨损。太阳轮轴下端通过联轴器连接减速器输入轴，联轴器为鼓形齿联轴器，采用鼓形齿联轴器可以有效补偿由安装误差、轴向冲击、零件变形等因素引起的两轴相对偏移量，从而使减速器结构紧凑、使用效率高、轴承及齿轮不易磨损，使用寿命长。

附图说明

图1是本发明的结构示意图。

图2是本发明中行星轮系的放大结构示意图。

图3是本发明中推力均担装置的放大结构示意图。

图中各标号表示：

1、箱体；2、太阳轮轴；3、行星轮架连接件；4、减速器输出轴；5、第二联轴器；6、减速器输入轴；7、推力均担装置；8、第一联轴器；21、太阳轮；22、行星轮；23、内齿圈；24、行星轮架；25、角接触轴承；71、壳体；72、推力均担输出轴；73、径向轴承；74、推力轴承组件；75、推力预紧组件；711、套筒；712、连接套；721、止推轴肩；741、轴承座；742、推力轴承；743、均载弹簧；744、弹簧座；751、预紧座；752、预紧弹簧；753、预紧推力轴承。

具体实施方式

图1至图3示出了本发明的一种电潜稠油螺杆泵串式行星减速器实施例，该减速器包括箱体1，箱体1内设有太阳轮轴2以及沿太阳轮轴2轴向分设的两组以上行星轮传动组件，行星轮传动组件包括固设于太阳轮轴2上的太阳轮21、固设于箱体1上的内齿圈23、设于太阳轮21与内齿圈23之间的行星轮22，以及用于支撑行星轮22的行星轮架24，相邻两组行星轮传动组件中的行星轮架24通过一行星轮架连接件3连接，位于最上端的行星轮架24的顶端设为减速器输出轴4，本实施例中，行星轮传动组件设有两组，通过设置两组或者两组以上的行星轮传动组件并用同一太阳轮轴2传动，可以实现多个行星轮系共同分担扭转功率传递，使得扭转功率均载，从而可以大大提高减速器的扭转功率传递能力，延长减速器的使用寿命。

本实施例中，太阳轮轴2为弹性轴，设靠近减速器输入端的太阳轮21传递的扭矩为M1，靠近减速器输出端的太阳轮21传递的扭矩为M2，太阳轮轴2于两太阳轮21之间的部分的扭转刚度为C12，行星轮架连接件3的扭转刚度为B12，行星轮传动组件的传动比为i；当C12:B12=1:i²时，M1=M2。

本实施例中，各组行星轮传动组件中的行星轮22与行星轮架24之间设有角接触轴承25，用该角接触轴承25替代了现有一般行星轮系中所采用的耐磨垫，一方面提高了其轴向承载能力，减少行星轮22在强大的轴向力作用下所产生的偏转，提高其运转平稳性，另一方面减少了磨屑的产生，避免磨屑加剧齿轮、轴承等传动零件的磨损。

本实施例中，减速器输出轴4连接有推力均担装置7，推力均担装置7包括壳体71、推力均担输出轴72、径向轴承73和两个以上平均分担轴向推力的推力轴承组件74，壳体71连接于箱体1上，推力均担输出轴72通过径向轴承73支承于壳体71内，并通过第一联轴器8与减速器输出轴4连接，两个以上推力轴承组件74沿轴向连续套装于推力均担输出轴72上，且一端抵推于推力均担输出轴72的止推轴肩721上，另一端抵推于壳体71上，本实施例的推力轴承组件74设有两组，通过这两组推力轴承组件74平均分担电潜稠油螺杆泵工作时产生的轴向推力和轴向冲击，使两组推力轴承组件74的受力情况和磨损情况基本一致，避免单组推力轴承组件74因受力过大或受磨损过于严重而导致整个电潜稠油螺杆泵无法正常工作，从而可大大提高减速器的使用寿命，并且可提高电潜稠油螺杆泵的运行稳定性和工作效率。推力轴承组件74包括轴承座741、推力轴承742、均载弹簧743和弹簧座744，轴承座741套装于推力均担输出轴72上，弹簧座744套装于壳体71内，推力轴承742上端抵推于轴承座741上，推力轴承742下端通过均载弹簧743抵推于弹簧座744上，相邻推力轴承组件74的两个轴承座741相互抵接，位于最上端的轴承座741抵推于止推轴肩721的下端，相邻推力轴承组件74的两个弹簧座744相互抵接，位于最下端的弹簧座744抵推于壳体71上。可充分利用均载弹簧743的弹性缓冲能力使得推力均担装置7对轴向载荷的均化能力显著的提高，各推力轴承组件74的受力情况和磨损情况几乎相同，从而完全杜绝了出现“短板效应”的可能性，进一步延长了各推力轴承组件74的使用寿命，加强了减速器运行的稳定性。

本实施例中，推力均担输出轴72上装设有用于对推力轴承组件74加载轴向预紧力的推力预紧组件75，该推力预紧组件75包括预紧座751、预紧弹簧752和预紧推力轴承753，预紧座751套装于壳体71内，且位于止推轴肩721上方，预紧推力轴承753下端抵推于止推轴肩721的上端，预紧推力轴承753上端通过预紧弹簧752抵推于预紧座751上。通过设置推力预紧组件75，可以在装配时就对推力轴承组件74加载一定的轴向预紧力，并使得推力均担输出轴72受到轴向推力和冲击时，相邻两组推力轴承组件74之间产生的相对位移减小，从而进一步减少推力轴承组件74受到的磨损，提高推力均担装置7的承载能力。

本实施例中，壳体71包括套筒711和分设于套筒711两端的连接套712，径向轴承73设有两件，两件径向轴承73的内圈支承于推力均担输出轴72上，两件径向轴承73的外圈分别支承于一件连接套712上，推力轴承组件74和推力预紧组件75位于两件径向轴承73之间。

本实施例中，太阳轮轴2下端通过第二联轴器5连接减速器输入轴6，第一联轴器8和第二联轴器5均为鼓形齿联轴器，采用鼓形齿联轴器可以有效补偿由安装误差、轴向冲击、零件变形等因素引起的两轴相对偏移量，从而使减速器结构紧凑、使用效率高、轴承及齿轮不易磨损，使用寿命长。

在其它实施例中，行星轮传动组件还可设为三组、四组或更多组。

当行星轮传动组件为三组时，从减速器输入端到减速器输出端，设各太阳轮21传递的扭矩依次为M1、M2、M3，相邻两太阳轮21之间太阳轮轴2的扭转刚度依次为C12、C23，相邻两行星轮架24之间行星轮架连接件3的扭转刚度依次为B12、B23，行星轮传动组件的传动比为i，当C12:B12=2:i²，且C23:B23=1:2i²时，M1=M2=M3。

当行星轮传动组件为四组时，从减速器输入端到减速器输出端，设各太阳轮21传递的扭矩依次为M1、M2、M3、M4，相邻两太阳轮21之间太阳轮轴2的扭转刚度依次为C12、C23、C34，相邻两行星轮架24之间行星轮架连接件3的扭转刚度依次为B12、B23、B34，行星轮传动组件的传动比为i，当C12:B12=3:i²，且C23:B23=1:i²，且C34:B34=1:3i²时，M1=M2=M3=M4。

虽然本发明已以较佳实施例揭露如上，然而并非用以限定本发明。任何熟悉本领域的技术人员，在不脱离本发明技术方案范围的情况下，都可利用上述揭示的技术内容对本发明技术方案做出许多可能的变动和修饰，或修改为等同变化的等效实施例。因此，凡是未脱离本发明技术方案的内容，依据本发明技术实质对以上实施例所做的任何简单修改、等同变化及修饰，均应落在本发明技术方案保护的范围内。

Claims

1.一种电潜稠油螺杆泵串式行星减速器，包括箱体（1），其特征在于：所述箱体（1）内设有太阳轮轴（2）以及沿所述太阳轮轴（2）轴向分设的两组行星轮传动组件，两组行星轮传动组件用同一太阳轮轴（2）传动，所述行星轮传动组件包括固设于太阳轮轴（2）上的太阳轮（21）、固设于所述箱体（1）上的内齿圈（23）、设于太阳轮（21）与内齿圈（23）之间的行星轮（22），以及用于支撑行星轮（22）的行星轮架（24），相邻两组行星轮传动组件中的行星轮架（24）通过一行星轮架连接件（3）连接，位于最上端的行星轮架（24）的顶端设为减速器输出轴（4），各组行星轮传动组件中的行星轮（22）与行星轮架（24）之间设有角接触轴承（25），所述减速器输出轴（4）连接有推力均担装置（7），所述推力均担装置（7）包括壳体（71）、推力均担输出轴（72）、径向轴承（73）和两个以上平均分担轴向推力的推力轴承组件（74），所述壳体（71）连接于所述箱体（1）上，所述推力均担输出轴（72）通过径向轴承（73）支承于壳体（71）内，并通过第一联轴器（8）与所述减速器输出轴（4）连接，所述两个以上推力轴承组件（74）沿轴向连续套装于推力均担输出轴（72）上，且一端抵推于推力均担输出轴（72）的止推轴肩（721）上，另一端抵推于壳体（71）上，所述推力轴承组件（74）包括轴承座（741）、推力轴承（742）、均载弹簧（743）和弹簧座（744），所述轴承座（741）套装于推力均担输出轴（72）上，所述弹簧座（744）套装于壳体（71）内，所述推力轴承（742）上端抵推于轴承座（741）上，推力轴承（742）下端通过均载弹簧（743）抵推于弹簧座（744）上。

2.根据权利要求1所述的电潜稠油螺杆泵串式行星减速器，其特征在于：所述太阳轮轴（2）为弹性轴。

3.根据权利要求2所述的电潜稠油螺杆泵串式行星减速器，其特征在于：当所述行星轮传动组件为两组时，设靠近减速器输入端的太阳轮（21）传递的扭矩为M1，靠近减速器输出端的太阳轮（21）传递的扭矩为M2，所述太阳轮轴（2）于两太阳轮（21）之间的部分的扭转刚度为C12，所述行星轮架连接件（3）的扭转刚度为B12，行星轮传动组件的传动比为i；当C12:B12=1:i²时，M1=M2。

4.根据权利要求1所述的电潜稠油螺杆泵串式行星减速器，其特征在于：相邻推力轴承组件（74）的两个轴承座（741）相互抵接，位于最上端的轴承座（741）抵推于止推轴肩（721）的下端，相邻推力轴承组件（74）的两个弹簧座（744）相互抵接，位于最下端的弹簧座（744）抵推于壳体（71）上。

5.根据权利要求4所述的电潜稠油螺杆泵串式行星减速器，其特征在于：所述推力均担输出轴（72）上装设有用于对推力轴承组件（74）加载轴向预紧力的推力预紧组件（75），所述推力预紧组件（75）包括预紧座（751）、预紧弹簧（752）和预紧推力轴承（753），所述预紧座（751）套装于壳体（71）内，且位于止推轴肩（721）上方，所述预紧推力轴承（753）下端抵推于止推轴肩（721）的上端，预紧推力轴承（753）上端通过预紧弹簧（752）抵推于预紧座（751）上。

6.根据权利要求5所述的电潜稠油螺杆泵串式行星减速器，其特征在于：所述壳体（71）包括套筒（711）和分设于所述套筒（711）两端的连接套（712），所述径向轴承（73）设有两件，两件径向轴承（73）的内圈支承于推力均担输出轴（72）上，两件径向轴承（73）的外圈分别支承于一件连接套（712）上，所述推力轴承组件（74）和推力预紧组件（75）位于两件径向轴承（73）之间。