CN103343812B - 适用于在车载石油钻机上应用的具有互锁性的变速箱换挡机构 - Google Patents

Abstract

一种适用于在车载石油钻机上应用的具有互锁性的变速箱换挡机构，包括通过安装在变速箱箱体上的导向套以水平设置的方式设置在左右拨叉手柄之间的互锁杆，在互锁杆的中间部位设置有手柄；在所述左右拨叉手柄的柄杆上分别加工有与互锁杆相应端相配合的锁止孔，且在左右拨叉手柄的柄杆上分别以动配合的方式穿装有横截面呈U结构的定位件，所述定位件通过条形槽孔与拨叉手柄相配合；沿所述定位件的两侧壁纵向以对称的方式分别加工有依次与互锁杆端部相配合的高档、空挡、低档锁止孔；所述互锁杆是由位于中部的杆体和由杆体两端分别向外延伸的直径小于杆体直径的锁舌杆组成，所述互锁杆的锁舌杆伸出量长度≥定位件的宽度。

Description

适用于在车载石油钻机上应用的具有互锁性的变速箱换挡机构

技术领域

本发明涉及车载石油钻机变速箱的换挡设备，具体说是涉及一种变速箱换挡装置。

背景技术

传动变速箱是车载钻机的动力传动系统的核心部件，是各工作机动力传递的纽带，关系到钻机的整体布局和钻机的重要工作性能。性能良好的传动箱体应具有传递功率大、效率高。操作灵敏、结构紧凑、使用维护方便的特点。最大限度的满足车载钻机的移动及工艺要求，满足各工作机随需求的转矩及钻速范围。

装机功率大的车载石油钻机变速箱一般采用双动力机结构，因而都是用齿轮并车厢。大型车载钻机因车上工况复杂，负荷变化范围大，需要根据负载变化而交替使用单机运转或双机并车，为此，在每台并车箱的输入端都设置一套挂合装置，可以切断或联通发动机与并车厢间的动力传递，并车厢的每个输出端也根据工况需要设有换挡挂合装置。

根据工况不同，两台发动机可单机工作或并车运转，四个输出端的动力可随意切换但车上车下互锁。车上作业时，必须使并车厢下端驱动前后桥输出端的挂合装置处于脱开状态。动力输入端间的切换，必须在发动机启动前或者并车厢处于空挡状态时操作，否则将会引起噪声或损坏齿轮啮合零部件。

如图1、2所示的石油车载钻机变速箱是车载钻机配套的专用部件，其主要由作为第一动力输入端的第一级轴1、以及通过相互啮合的齿轮组依次设置的第二级轴2、第三级轴3、作为车上输出端的第四轴4、作为第二动力输入端的第五轴5、通过换档机构对称设置在作为动力输出轴的第六轴两端的前桥输入端和后桥输入端6、以及左右箱体等组成。由图2可知该车载石油钻机变速箱换挡主要分为两个状态：

状态 1：   车上输出端挂合套位于图2所示右端位置，后桥输入端挂合套位于图2所示右端位置（脱开），此时作为车上输出端的第四轴向车上输出端提供动力。

状态 2：车上输出端挂合套位于左端位置，后桥输入端挂合套位于左端位置（挂合），此时作为第一动力输入端的第一级轴向车上输出端提供动力，作为车上输出端的第四轴向后桥输入端提供动力。此时要求控制系统控制作为第一动力输入端的第一级轴和作为车上输出端的第四轴不同时工作，即所谓的互锁状态。

动力输入端几种工作状况如下：

1、作为第一动力输入端的第一级轴工作时，车上输出端最大输出扭矩为10000NM3。

2、作为车上输出端的第四轴工作时，最大输出扭矩为14000NM。

目前换挡装置一般应用在汽车行业，类似于如图3、4所示的单一换挡结构，一般为一档到5档的换挡状态。其内部结构复杂，制造难度大，维护和保养成本高。而车载石油钻机变速器的换挡装置，一般都是利用传感器来控制电路以实现换挡。它们的缺点是输入只有一个状态，意即发动机只有一个输入状态的换挡装置，没有涉及到输入有两个或者更多的状态的换挡，更没有涉及到双输入状态时，换挡装置如何实现互锁，如何产生关联，相互协作的状态。

单独换挡工作的原理：工作时，用力拉动手柄，手柄以固定座为支点通过连接头使拨叉杆拉动拨叉，拨叉挂合在内齿套上面，拉动拨叉后，拨叉带动内齿套实现不同齿轮的啮合，当内齿套从一个齿轮挂合到另一个齿轮上时，在定位槽钢上用销轴定位，实现齿轮的挂合。不同齿轮的挂合实现不同的速比，最终达到实现换挡的目的。单个的换挡装置是以上述方式实现，其换挡方式比较独立。

由于车载石油钻机变速箱换挡装置使用在野外和沙漠地区，工况比较恶劣，首要保证的就是安全、可靠。电路换挡装置在恶劣的工况下容易导致短路、老化等问题，而汽车用变速箱加工难度大，维护成本高，不易于拆卸和保养，并且对环境的要求比较高，不适用于恶劣的工况下。另外，汽车行业和一般工业用变速箱换挡装置都不具有互锁性。在一些双输入以及更多输入的石油钻机变速箱换挡装置中，为了防止两个或者更多的输入端同时工作时损坏电机，需要有一些互锁机构，使变速拨叉相互制约。它们的作用是使两个输入端只能有一个处于工作当中，这些互锁机构能很好的保护电机，防止误工作。

发明内容

本发明的目的正是针对上述现有技术中所存在的不足之处而提供一种适用于在车载石油钻机上应用的具有互锁性的变速箱换挡机构。本发明的变速箱换挡装置的作用就是利用限位销的原理，实现车载石油钻机变速箱中换挡机构的互锁，当动力输入端一工作时，会使动力输入端二处于休息状态，限制其工作。当动力输入端二工作时，它又会反过来限制动力输入端一工作，保证只有一个动力输入端工作，达到远程互锁，保护电机，防止误操作。

本发明的目的可通过下述技术措施来实现：

本发明的变速箱换挡机构是在独立工作的拨叉机构上面延伸而来，由单一挂合改为具有一定关联的协作工作。

具体说：本发明的变速箱换挡机构包括左右变速箱的拨叉手柄，通过安装在变速箱箱体上的导向套以水平设置的方式设置在左右拨叉手柄之间的互锁杆，在互锁杆的中间部位设置有用于拨动互锁杆左右位移运动的手柄，且所述互锁杆的长度大于左右拨叉手柄之间的距离；在所述左右拨叉手柄的柄杆上分别加工有与互锁杆相应端相配合的锁止孔，且在左右拨叉手柄的柄杆上分别以动配合的方式穿装有横截面呈U结构的定位件，所述定位件通过条形槽孔与拨叉手柄相配合；沿所述定位件的两侧壁纵向以对称的方式分别加工有依次与互锁杆端部相配合的高档、空挡、低档锁止孔；所述互锁杆是由位于中部的杆体和由杆体两端分别向外延伸的直径小于杆体直径的锁舌杆组成，所述互锁杆的锁舌杆伸出量长度≥定位件的宽度。

本发明在互锁杆手柄左右位移的止点位置之间设置有定位块，该定位块固定安装在变速箱箱体上，并位于互锁杆的下方；所述左右拨叉手柄的柄杆上加工出的锁止孔为沿柄杆长度方向设置的长条形通孔。

本发明的工作原理如下：

左右两个拨叉手柄在其各自的横截面呈U结构的定位件内运动，这两个拨叉手柄是两个独立的换挡机构，其互锁作用是通过中间的互锁杆来实现。其具体方式为：互锁杆在手柄的带动下在水平面上作左右运动，而拨叉手柄在定位件的条形槽孔中作往复运动。当拨叉手柄滑到条形槽孔一端或另一端（高档端、低档端）的时候，定位件上的锁止孔和拨叉手柄上的锁止孔重合，此时通过互锁杆手柄将互锁杆的锁舌杆插入其重合的锁止孔中并通过定位块固定，即切换为高档和低档状态。当拨叉手柄滑到定位件条形槽孔的中间孔（空挡）位置时与拨叉手柄上的锁止孔重合，此时通过互锁杆手柄将互锁杆的锁舌杆插入其重合的锁止孔中并通过定位块固定拨叉手柄，使互锁杆处于固定的状态，最终使拨叉手柄始终处于空档状态。互锁杆只有在其中一个换挡装置或两个都处于空挡状态下才能做左右运动。当其中一个换挡装置在空挡状态时，拨叉手柄和定位件的孔重合在一起，互锁杆通过定位件和拨叉手柄做向右或向左的运动，否则，由于拨叉手柄和定位件的孔不重合，互锁杆不能通过定位件向左或向右运动，而互锁杆另一头还未离开另一个定位件，此时的另一个拨叉手柄仍然处于空档状态，保证其中一个独立的换挡装置工作时，另外一个换挡装置处于空档状态，使两个换挡装置始终不能同时工作，由此实现互锁作用。

本发明与现有技术相比具有以下有益效果：

1、能够实现两个换挡装置的互锁，保证车载石油钻机的车上和车下工作能够写作进行。

2、故障率低，极大地提高了钻采效率。

3、可实现远程控制换档，省力可靠。

4、操作方便；由于该变速箱是应用在车载钻机上，操作人员不需要来回下车就能在车上随意操纵换挡杆，实现不同的速率，使车载钻机在实际工作中效率大大增加。

5、简单实用；该变速箱一般都随着车载钻机在沙漠和山区作业，温差比较大，而且是野外作业，易于维修和保养。

6、安全、可靠；由于是完全由机械传动来控制换挡，避免了电路控制的老化等问题，非常适用于车载石油钻机的工作环境，安全和可靠性很强。

附图说明

图1是现有技术的石油车载钻机变速箱。

图2是图1的A-A剖视图。

图1、2中序号：1是作为第一动力输入端的第一级轴，2是第二级轴，3是第三级轴，4是作为车上输出端的第四轴，5是作为第二动力输入端的第五轴，6是通过换档机构对称设置在作为动力输出轴第六轴两端的前桥输入端和后桥输入端。

图3是现有技术的三个档位（分别为高档、空挡和低档）的单一换挡结构示意图。

图4是现有技术的两个档位（分别为空挡和工作档）的单一换挡结构示意图。

图5是本发明的结构示意图。

图6是图5中互锁机构的放大图。

图5、6中序号：7是拨叉手柄， 8是互锁杆，9是固定座和导向套，10是定位块，11是手柄，12是定位件(定位槽钢)。

     图7是图6中横截面呈U结构的定位件(定位槽钢)俯视图（剖视图）。

具体实施方式

本发明以下将结合实施例（附图）作进一步描述：

如图5、6所示，本发明的变速箱换挡机构包括左右变速箱的拨叉手柄7，通过安装在变速箱箱体上的固定座和导向套9以水平设置的方式设置在左右拨叉手柄之间的互锁杆8，在互锁杆的中间部位设置有用于拨动互锁杆左右位移运动的手柄11，且所述互锁杆的长度大于左右拨叉手柄之间的距离；在所述左右拨叉手柄的柄杆上分别加工有与互锁杆相应端相配合的长条形锁止孔，且在左右拨叉手柄的柄杆上分别以动配合的方式穿装有横截面呈U结构的定位件(定位槽钢)12，所述定位件通过槽底面上加工出的条形槽孔与拨叉手柄相配合；沿所述定位件的两侧壁纵向以对称的方式分别加工有依次与互锁杆端部相配合的高档、空挡、低档锁止孔（参见图7）；所述互锁杆是由位于中部的杆体和由杆体两端分别向外延伸的直径小于杆体直径的锁舌杆组成，所述互锁杆的锁舌杆伸出量长度≥定位件的宽度；本发明在互锁杆手柄左右位移的止点位置之间设置有定位块10，该定位块固定安装在变速箱箱体上，并位于互锁杆的下方。

Claims (3)

1.一种适用于在车载石油钻机上应用的具有互锁性的变速箱换挡机构，包括左右变速箱的拨叉手柄，其特征在于：通过安装在变速箱箱体上的导向套以水平设置的方式设置在左右拨叉手柄之间的互锁杆，在互锁杆的中间部位设置有用于拨动互锁杆左右位移运动的手柄，且所述互锁杆的长度大于左右拨叉手柄之间的距离；在所述左右拨叉手柄的柄杆上分别加工有与互锁杆相应端相配合的锁止孔，且在左右拨叉手柄的柄杆上分别以动配合的方式穿装有横截面呈U结构的定位件，所述定位件通过条形槽孔与拨叉手柄相配合；沿所述定位件的两侧壁纵向以对称的方式分别加工有依次与互锁杆端部相配合的高档、空挡、低档锁止孔；所述互锁杆是由位于中部的杆体和由杆体两端分别向外延伸的直径小于杆体直径的锁舌杆组成，所述互锁杆的锁舌杆伸出量长度≥定位件的宽度。

2.根据权利要求1所述的变速箱换挡机构，其特征在于：在互锁杆的手柄左右位移的止点位置之间设置有定位块，该定位块固定安装在变速箱箱体上，并位于互锁杆的下方。

3.根据权利要求1所述的变速箱换挡机构，其特征在于：所述左右拨叉手柄的柄杆上加工出的锁止孔为沿柄杆长度方向设置的长条形通孔。