CN106495039A - 一种液压绞车驱动装置 - Google Patents

Abstract

本发明实施例公开了一种液压绞车驱动装置，用于解决目前常用的技术方案是将多个轴动式液压马达安装在滚筒两端，马达与滚筒之间安装齿轮减速机构，为了减小驱动装置的轴向尺寸，每侧的多个马达均匀分布在减速机构大齿轮的圆周方向，使得绞车驱动装置体积庞大，而且实际实用时需占用很多宝贵的钻井平台安装空间，绞车驱动装置转动部分的质量包括马达轴、齿轮减速机构、绞车滚筒和钢丝绳等，转动部分的质量大，导致绞车的转动惯量大，影响到绞车的动态特性，传动运动副多，运动副间的摩擦力降低了绞车的传动效率的技术问题。

Description

一种液压绞车驱动装置

技术领域

本发明涉及液压绞车驱动领域，尤其涉及一种液压绞车驱动装置。

背景技术

利用海洋浮式钻井平台或钻井船进行深水或超超深水钻井作业时，对钻柱的提升、下放、升沉补偿等可以利用超大功率的多功能钻井绞车来完成。与电动绞车相比，液压绞车具有动力机构体积质量小、能量回收利用方便等优点，并且容易实现集钻柱提升、下放和升沉补偿等功能于一身。但是，由于超深钻井多功能(提升、下放、升沉补偿)钻井绞车的功率太大，受单个液压马达驱动功率的限制，每套多功能钻井绞车的驱动装置需要多个液压马达，如钻深10000米时需要10个左右的大功率液压马达。另外，需要收纳几千米的钢丝绳和承受接近1000吨的钢丝绳拉力，绞车滚筒的长度和直径都很大。

目前通用的做法是将多个驱动液压马达布置在滚筒轴的两端，多个驱动马达的输出轴通过一个小齿轮与一个大齿轮啮合，大齿轮与绞车滚筒轴同轴和刚性连接。这种方案原理简单，选用常规元件组装即可。但是，驱动装置的体积和质量都很大，转动部分的转动惯量大，导致整个绞车的动态响应特性不佳，影响多功能钻井绞车升沉补偿的性能。

发明内容

本发明实施例提供了一种液压绞车驱动装置，解决了目前常用的技术方案是将多个轴动式液压马达安装在滚筒两端，马达与滚筒之间安装齿轮减速机构，为了减小驱动装置的轴向尺寸，每侧的多个马达均匀分布在减速机构大齿轮的圆周方向，使得绞车驱动装置体积庞大，而且实际实用时需占用很多宝贵的钻井平台安装空间，绞车驱动装置转动部分的质量包括马达轴、齿轮减速机构、绞车滚筒和钢丝绳等，转动部分的质量大，导致绞车的转动惯量大，影响到绞车的动态特性，传动运动副多，运动副间的摩擦力降低了绞车的传动效率的技术问题。

本发明实施例提供的一种液压绞车驱动装置，包括滚筒、多个马达、滚筒轴；

所述马达、所述滚筒轴位于所述滚筒内部；

所述马达与所述滚筒内壁相连；

所述马达套在所述滚筒轴上；

所述滚筒轴内部为所有马达公共的进油通道和回油通道。

优选地，还包括：绞车架、端盖、多个套筒、2个滚筒轴承；

其中所述滚筒轴固定在所述绞车架上；

所述套筒、所述滚筒轴承套在所述滚筒轴上；

所述套筒、所述滚筒轴承位于所述滚筒内部；

所述滚筒轴外的所述滚筒轴承连接所述滚筒轴和所述滚筒；

所述套筒用于实现所述马达的轴向定位；

所述滚筒轴上花键和所述马达转子内孔上的花键槽用于实现所述马达的径向定位。

优选地，通过所述端盖锁紧所述滚筒轴、所述马达、所述套筒、所述滚筒轴承和所述滚筒。

优选地，所述马达包括：

配油盘、缸体、壳体；

所述缸体与所述滚筒轴由花键连接；

所述壳体外表面通过花键与所述滚筒内壁连接；

所述配油盘上的轴向孔与所述缸体的柱塞孔内的柱塞底部油孔相连，所述配油盘上的径向油孔与所述滚筒轴上的径向孔道相通，所述配油盘通过连接结构与所述壳体的外壳同步转动。

优选地，

所述进油通道和所述回油通道位于所述滚筒轴中心的圆周上。

优选地，

所述滚筒轴上的所述径向孔道为所述马达的供油口和回油口位于所述滚筒轴上安装所述马达的位置上。

优选地，

所述柱塞孔位于所述缸体圆周面上；

所述柱塞孔内安装有所述柱塞和滚轮；

所述滚轮与所述壳体内壁接触。

优选地，

所述缸体上设有个数与所述柱塞孔个数相同与所述配油盘上流道连通的通道。

优选地，所述马达还包括前端盖和后端盖；

所述前端盖内缘与所述配油盘相连，所述前端盖外缘与所述壳体相连，所述后端盖外缘与所述壳体相连；所述后端盖外缘通过马达轴承与所述缸体相连。

优选地，

所述马达的转子部分由所述壳体、所述前端盖、所述后端盖和所述配油盘组成。

从以上技术方案可以看出，本发明实施例具有以下优点：

本发明实施例中提供的一种液压绞车驱动装置，包括滚筒、多个马达、滚筒轴；所述马达、所述滚筒轴位于所述滚筒内部；所述马达与所述滚筒内壁相连；所述马达套在所述滚筒轴上；所述滚筒轴内部为所有马达公共的进油通道和回油通道。本实施例中，通过多个壳动式马达置于绞车滚筒内部，马达的外壳兼作绞车滚筒外壳，滚筒外壳厚度可大大减小，滚筒的转轴兼作各马达公共的进油和回油通道，实现整个绞车驱动装置的结构紧凑，体积小，重量轻，转动惯量小，解决了目前常用的技术方案是将多个轴动式液压马达安装在滚筒两端，马达与滚筒之间安装齿轮减速机构，为了减小驱动装置的轴向尺寸，每侧的多个马达均匀分布在减速机构大齿轮的圆周方向，使得绞车驱动装置体积庞大，而且实际实用时需占用很多宝贵的钻井平台安装空间，绞车驱动装置转动部分的质量包括马达轴、齿轮减速机构、绞车滚筒和钢丝绳等，转动部分的质量大，导致绞车的转动惯量大，影响到绞车的动态特性，传动运动副多，运动副间的摩擦力降低了绞车的传动效率的技术问题。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其它的附图。

图1本发明实施例中提供的一种液压绞车驱动装置的一个实施例的结构示意图；

图2本发明实施例中提供的一种马达剖视结构示意图；

附图说明：1滚筒轴、2绞车车架、3套筒、4滚筒、5端盖、6刹车块、7滚筒轴承、8马达、9配油盘、10前端盖、11缸体、12柱塞、13马达轴承、14后端盖、15壳体、16滚轮、17进油通道、18回油通道。

具体实施方式

本发明实施例提供了一种液压绞车驱动装置，用于解决目前常用的技术方案是将多个轴动式液压马达安装在滚筒两端，马达与滚筒之间安装齿轮减速机构，为了减小驱动装置的轴向尺寸，每侧的多个马达均匀分布在减速机构大齿轮的圆周方向，使得绞车驱动装置体积庞大，而且实际实用时需占用很多宝贵的钻井平台安装空间，绞车驱动装置转动部分的质量包括马达轴、齿轮减速机构、绞车滚筒和钢丝绳等，转动部分的质量大，导致绞车的转动惯量大，影响到绞车的动态特性，传动运动副多，运动副间的摩擦力降低了绞车的传动效率的技术问题。

为使得本发明的发明目的、特征、优点能够更加的明显和易懂，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，下面所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而非全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本发明保护的范围。

请参阅图1，本发明实施例中提供的一种液压绞车驱动装置的一个实施例包括：绞车架2、滚筒4、滚筒轴1、端盖5、刹车块6、多个套筒3、2个滚筒轴承7、多个马达8；

所述马达8、所述套筒3、所述滚筒轴承7套在所述滚筒轴1上；

所述马达8、所述套筒3、所述滚筒轴承7、所述滚筒轴1位于所述滚筒4内部；

所述滚筒4内壁的花键槽与所述马达8的外壳连接；

所述滚筒轴1外的所述滚筒轴承7连接所述滚筒轴1和所述滚筒4；

通过所述套筒3的长度实现所述马达8的轴向定位；

通过所述滚筒轴1上花键和所述马达8转子内孔上的花键槽实现所述马达8的径向定位。

进一步地，所述绞车架2上设置有所述滚筒轴1和所述刹车块6。

进一步地，所述刹车块6与所述滚筒4轮缘外层接触。

进一步地，通过所述端盖5锁紧所述滚筒轴1、所述马达8、所述套筒3、所述滚筒轴承7和所述滚筒4。

进一步地，

请参阅图2，本发明实施例中提供的一种马达8剖视结构包括：

所述滚筒轴1、配油盘9、缸体11、柱塞12、滚轮16、马达轴承13、壳体15、前端盖10、后端盖14、进油通道17、回油通道18。

进一步地，

所述滚筒轴1中心的圆周上有所述进油通道17和所述回油通道18；

所述滚筒轴1上安装所述马达8的位置上设置有径向贯通的孔道即所述马达8的供油口和回油口。

进一步地，

所述缸体11圆周面上沿圆周间隔布置有径向设置的柱塞孔，所述柱塞孔内安装有柱塞12和滚轮16，所述滚轮16与所述壳体15内壁接触；

所述配油盘9上的轴向孔与所述马达8所述柱塞12底部油孔相连，所述配油盘9上的径向油孔与所述滚筒轴1上的径向孔道相通，所述配油盘9通过连接结构与所述马达8的壳体15同步转动，实现马达8的配流。

进一步地，

所述缸体11上设有个数与所述柱塞孔相同多个与所述配油盘9上流道连通的通道；

所述缸体11与所述滚筒轴1由花键连接；

所述壳体15外表面通过花键与所述滚筒4内壁配合；

所述柱塞12在所述缸体11内部。

进一步地，

所述前端盖10内缘与所述配油盘9相连，所述前端盖10外缘与所述壳体15相连，所述后端盖14外缘与所述壳体15相连，所述后端盖14内缘与所述缸体11通过马达轴承13相连。

进一步地，

所述马达8的转子部分由所述壳体15、所述前端盖10、所述后端盖14和所述配油盘9组成。

本发明提出了一种液压绞车驱动装置，该发明将多个壳转式液压马达置于绞车滚筒内部，该绞车驱动装置结构紧凑、体积小、质量轻、转动惯量小，动态特性好。同时由于滚筒轴的特殊设计，驱动马达的数量可以根据需求而改变。安装效率高，维修方便。

本发明的目的是这样实现的：所述的由壳转式内曲线径向柱塞马达内藏式液压绞车由绞车架2、滚筒4、滚筒轴1、端盖5、刹车块6、套筒(多个)3、滚筒轴承(2个)7、马达(多个)8等组成。上述滚筒4轮缘有双重作用，轮缘内层用来收纳缆绳，轮缘外层作为与刹车块6相接触的刹车工作面。滚筒4内壁呈类似于花键的槽状，与马达8的外壳相连，实现动力的传递。上述滚筒轴1固定安装在绞车车架2上，作为滚筒4的旋转中心轴，同时作为各马达8的配流轴；沿着轴中心的圆周上均布有若干进油流道17和出油流道18，并且在需要安装马达的位置开设径向贯通的孔道，作为马达的供油口和回油口。同轴安装的各个马达之间依靠套筒3来实现位置固定，从而马达8与轴的油口可以准确配合。上述马达8由滚筒轴1、配油盘9、缸体11、柱塞12、圆柱滚轮16、马达轴承13、壳体15、前端盖10、后端盖14组成。上述配油盘9间隔分布着若干通孔，每个通孔再与滚筒轴1的径向孔道相通。上述缸体11圆周面上沿圆周间隔布置有多个径向设置的柱塞孔，各柱塞孔内安装有柱塞12和滚轮16，滚轮16与壳体15内壁接触；缸体11上设有个数与柱塞孔相同多个与配油盘9上流道连通的通道。同时缸体11与滚筒轴1由花键连接作为该马达的定子部分。上述壳体15的外表面通过花键等形式与滚筒4内壁相配合，壳体15的内表面由若干段形状相同均匀分布的曲面组成，每一曲面凹部的顶点将曲面分成对称的两半，一半为进油区，另一半为排油区。上述前端盖10内缘与配油盘9相连，外缘与壳体15相连。上述后端盖14外缘与壳体15相连，所述后端盖14内缘与所述缸体11通过马达轴承13相连。上述壳体15、前端盖10、后端盖14和配油盘9共同组成马达的转子部分。

由多个内置壳转式马达驱动的液压绞车驱动装置，包括安装在甲板上的绞车车架2，其两端设有类似于轴承安装座的半圆形安装孔。车架上设有滚筒轴1，以及刹车块6。该刹车块6为盘式刹车，刹车钳为杠杆机构，一端与液压缸活塞杆相连，另一端为嵌装摩擦片的刹瓦，刹车钳的液压缸活塞杆由外部油路供油，方便手动刹车。安装时，先在滚筒轴1的相应位置套上马达8、套筒3和滚筒轴承7，然后整体塞入到滚筒内，紧接着用端盖5锁紧，最后连同滚筒一起安装在车架的半圆形安装孔内。

所述的滚筒轴1中心的圆周上均布有若干进油通道17和回油通道18，在需要安装马达的位置留有径向贯通的孔道，并在轴的两端设有液压油管接头。滚筒轴1外表面设有长短不一的多个套筒3，这些套筒用来对马达8进行轴向的定位。滚筒轴外的滚筒轴承7用来连接滚筒轴1和滚筒4。

所述的马达8安装在滚筒轴1上，配油盘9开设的孔道与卷筒周1上的径向孔道正好相通。马达运转时，高压油先从进油通道17流经马达的配油盘9，最后到达马达缸体11内的柱塞12底部。当压力油经配油盘9上的进油孔分配到处于进油区段的活塞缸后，高压油将柱塞12外推顶在圆柱滚轮16上，圆柱滚轮16向外压紧于壳体15内表面。圆柱滚轮16接触点所受的法向力切向分力使壳体15产生转矩并旋转，此时处于回油区段的柱塞12受壳体15转子内表面的推压缩回孔内，容积减小，将低压油从回油通道18排出。通过高、低压油的循环作用，使马达壳体15处于持续的旋转运动。

多个壳动式马达置于绞车滚筒4内部,结构紧凑，体积小；马达的外壳兼作绞车滚筒4外壳，故滚筒4外壳厚度可大大减小；滚筒4的转轴兼作各马达公共的进油和回油通道。因此，整个绞车驱动装置的结构紧凑，体积小，重量轻，转动惯量小。结构上可根据驱动功率的需要改变滚筒轴1和滚筒外壳的长度，从而可以改变安装的驱动马达的个数。各马达8的轴向定位由套筒3的长度来实现，径向定位由滚筒轴1上花键和马达转子内孔上的花键槽来确定。各马达的配流由配油盘9来实现，配油盘9上的轴向孔与马达柱塞底部油孔相连，配油盘9上的径向油孔与滚筒轴1上的进出油孔相连，配油盘9通过连接结构与马达外壳同步转动，从而实现径向柱塞马达的配流。装配工艺，可采用垂直装配法，按端盖5、滚筒轴1、滚筒轴承7、第一个马达8、套筒3、第二个马达8、套筒3、…、第n个马达8、滚筒轴承7、端盖5、滚筒4、滚筒架的顺序进行装配。

该发明将多个壳转式液压马达置于绞车滚筒4内部，该绞车驱动装置结构紧凑、体积小、质量轻；转动惯量小，动态特性好。同时由于结构上的特殊设计，驱动马达的数量可以根据驱动装置需求的功率大小而改变。安装效率高，维修方便。

所属领域的技术人员可以清楚地了解到，为描述的方便和简洁，上述描述的系统，装置和单元的具体工作过程，可以参考前述方法实施例中的对应过程，在此不再赘述。

以上所述，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。

Claims (10)

1.一种液压绞车驱动装置，其特征在于，包括滚筒、多个马达、滚筒轴；

所述马达、所述滚筒轴位于所述滚筒内部；

所述马达与所述滚筒内壁相连；

所述马达套在所述滚筒轴上；

所述滚筒轴内部为所有马达公共的进油通道和回油通道。

2.根据权利要求1所述的液压绞车驱动装置，其特征在于，还包括：绞车架、端盖、多个套筒、2个滚筒轴承；

其中所述滚筒轴固定在所述绞车架上；

所述套筒、所述滚筒轴承套在所述滚筒轴上；

所述套筒、所述滚筒轴承位于所述滚筒内部；

所述滚筒轴外的所述滚筒轴承连接所述滚筒轴和所述滚筒；

所述套筒用于实现所述马达的轴向定位；

所述滚筒轴上花键和所述马达转子内孔上的花键槽用于实现所述马达的径向定位。

3.根据权利要求2所述的一种液压绞车驱动装置，其特征在于，通过所述端盖锁紧所述滚筒轴、所述马达、所述套筒、所述滚筒轴承和所述滚筒。

4.根据权利要求3所述的一种液压绞车驱动装置，其特征在于，所述马达包括：

配油盘、缸体、壳体；

所述缸体与所述滚筒轴由花键连接；

所述壳体外表面通过花键与所述滚筒内壁连接；

所述配油盘上的轴向孔与所述缸体的柱塞孔内的柱塞底部油孔相连，所述配油盘上的径向油孔与所述滚筒轴上的径向孔道相通，所述配油盘通过连接结构与所述壳体的外壳同步转动。

5.根据权利要求4所述的一种液压绞车驱动装置，其特征在于，

所述进油通道和所述回油通道位于所述滚筒轴中心的圆周上。

6.根据权利要求5所述的一种液压绞车驱动装置，其特征在于，

所述滚筒轴上的所述径向孔道为所述马达的供油口和回油口位于所述滚筒轴上安装所述马达的位置上。

7.根据权利要求6所述的一种液压绞车驱动装置，其特征在于，

所述柱塞孔位于所述缸体圆周面上；

所述柱塞孔内安装有所述柱塞和滚轮；

所述滚轮与所述壳体内壁接触。

8.根据权利要求7所述的一种液压绞车驱动装置，其特征在于，

所述缸体上设有个数与所述柱塞孔个数相同与所述配油盘上流道连通的通道。

9.根据权利要求8所述的一种液压绞车驱动装置，其特征在于，所述马达还包括前端盖和后端盖；

所述前端盖内缘与所述配油盘相连；

所述前端盖外缘与所述壳体相连；

所述后端盖外缘与所述壳体相连；所述后端盖内缘通过马达轴承与所述缸体相连。

10.根据权利要求9所述的一种液压绞车驱动装置，其特征在于，

所述马达的转子部分由所述壳体、所述前端盖、所述后端盖和所述配油盘组成。