CN106895118A - 减速箱及钻机绞车 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种减速箱及钻机绞车，其中，减速箱包括：壳体；两个第一电机，设置在壳体外；输入轴，输入轴上套设有第一齿轮和第二齿轮，两端分别伸出壳体与对应的第一电机连接；中间轴，套设有高速齿轮、低速齿轮和第三齿轮，高速齿轮与第一齿轮啮合，低速齿轮与第二齿轮啮合；换挡系统，包括连接装置和驱动装置，连接装置与中间轴连接，驱动装置与连接装置连接，驱动装置用于驱动连接装置与高速齿轮或低速齿轮连接，以驱动第三齿轮旋转；输出轴，套设有第四齿轮，第四齿轮与第三齿轮啮合，送钻轴，套设有第五齿轮，第五齿轮与第四齿轮啮合。本发明利于减速箱的小型化。

Description

减速箱及钻机绞车
技术领域
本发明涉及传动设备技术，尤其涉及一种减速箱及钻机绞车。
背景技术
石油钻机是指在石油钻井中，带动钻具破碎岩石、向地下钻进，获得石油或天然气的机械设备。常用石油钻机主要由动力机、传动机、工作机及辅助设备组成。一般有八大系统：起升系统、旋转系统、钻井液循环系统、传动系统、控制系统、动力驱动系统、钻机底座、钻机辅助设备系统；其中，提升系统主要是由绞车、井架、天车、游动滑车、大钩及钢丝绳等组成，提升系统的主要作用是起下钻具、控制钻压、下套管以及处理井下复杂情况和辅助起升重物。绞车在钻井过程中具有起下钻具、下套管、控制钻进过程钻压和整体起立井架等功用，绞车是钻机核心部件，直接决定着钻机钻进能力。
钻井绞车一般包括驱动机构、减速箱、执行机构和刹车机构以及绞车架，其执行机构为设置有滚筒轴总成的滚筒，驱动机构经减速箱带动滚筒，驱动机构与滚筒之间装有刹车机构。
目前的吊装钻机对的直升机的吊装能力的需求普遍大于4吨，而且仅适用于吊装小型机械钻机，其原因之一是钻机所配套的绞车中，部分绞车构件自重较重，同时体积较大，尤其是减速箱，现有的减速箱中，通过链条与高速链轮或低速链轮的连接来实现换挡，由于链条传动距离较长，因此造成减速箱体积较大的问题。
发明内容
本发明提供一种减速箱及钻机绞车，以优化传动结构，利于减速箱的小型化和轻量化。
为实现上述目的，一方面本发明提供一种减速箱，包括：
壳体；
两个第一电机，设置在所述壳体外；
输入轴，通过第一轴承支撑在所述壳体上，所述输入轴上套设有第一齿轮和第二齿轮，所述输入轴的两端分别伸出所述壳体与对应的所述第一电机连接；
中间轴，通过第二轴承支撑在所述壳体上并与所述输入轴平行设置，所述中间轴上套设有高速齿轮、低速齿轮和第三齿轮，所述高速齿轮通过第三轴承支撑在所述壳体上，所述低速齿轮通过第四轴承支撑在所述壳体上，所述高速齿轮与所述第一齿轮啮合，所述低速齿轮与所述第二齿轮啮合；
换挡系统，包括连接装置和驱动装置，所述连接装置与所述中间轴连接，所述驱动装置与所述连接装置连接，所述驱动装置用于驱动所述连接装置与所述高速齿轮或低速齿轮连接，使所述高速齿轮或低速齿轮能够通过所述连接装置带动所述中间轴旋转，以驱动所述第三齿轮旋转；
输出轴，通过第五轴承支撑在所述壳体上并与所述输入轴平行设置，所述输出轴上套设有第四齿轮，所述第四齿轮与所述第三齿轮啮合，
送钻轴，所述送钻轴通过第六轴承支撑在所述壳体上，所述送钻轴上套设有第五齿轮，所述第五齿轮与所述第四齿轮啮合。
进一步地，所述连接装置为滑动轮，所述滑动轮套设在所述中间轴上，并位于所述高速齿轮和低速齿轮之间，所述滑动轮能够沿所述中间轴滑动，并能够与所述高速齿轮或低速齿轮花键连接；
所述驱动装置为拨叉，所述拨叉与所述壳体连接，所述拨叉能够与所述滑动轮相接触，并带动所述滑动轮沿所述中间轴滑动。
进一步地，所述滑动轮两侧设有花键套，所述高速齿轮和低速齿轮朝向所述滑动轮的一侧设有外花键，所述花键套用于在所述滑动轮沿所述中间轴滑动过程中套设在所述外花键上并与所述外花键啮合。
进一步地，所述滑动轮的周面上设有凹槽，所述凹槽沿所述滑动轮的周向延伸，所述凹槽两侧形成有抵持件；
所述拨叉包括连接轴，所述连接轴垂直于所述中间轴设置并与所述壳体转动连接，所述连接轴一端设有拨杆，所述连接轴另一端设有拨块，所述拨杆用于驱动所述连接轴绕轴线旋转，以带动所述拨块沿所述中间轴的轴向运动，所述拨块位于所述凹槽内，所述拨块用于在沿所述中间轴的轴向运动程 中与所述抵持件相接触，并带动所述滑动轮沿所述中间轴滑动。
进一步地，所述拨块为两个，分别位于所述滑动轮两侧的所述凹槽内。
进一步地，所述拨杆固定连接有齿接锁紧板，所述壳体上连接有与所述齿接锁紧板相匹配的锁紧杆。
进一步地，还包括润滑油路系统，所述润滑油路系统包括主分油器、输入齿轮分油器、中间齿轮分油器、送钻齿轮分油器以及多条润滑管，所述输入齿轮分油器设置于所述主分油器和所述输入轴之间、并通过所述润滑管与所述主分油器和所述输入轴连通，所述中间齿轮分油器设置于所述主分油器和所述中间轴之间、并通过所述润滑管与所述主分油器和所述中间轴连通，所述送钻齿轮分油器设置于所示所述主分油器和所述送钻轴之间、并通过所述润滑管与所述主分油器和所述送钻轴连通。
进一步地，所述壳体由上箱体和下箱体连接而成，所述输入轴、中间轴和输出轴设置在所述上箱体和下箱体的连接面上，所述上箱体和下箱体的连接面与水平面形成11度夹角。
进一步地，所述送钻轴设置于所述上箱体和下箱体的连接面下方。
另一方面，本发明还提供一种钻机绞车，包括第二电机、滚筒轴和如上所述的减速箱，所述送钻轴和所述第二电机的输入端连接，所述输出轴与所述滚筒轴连接。
基于上述，本发明提供的减速箱，在使用时，输入轴两端分别与对应的第一电机的输出端连接，当需要高速输出时可通过驱动装置驱动连接装置与高速齿轮连接，通过第一电机带动输入轴旋转，从而带动第一齿轮和第二齿轮旋转，进而带动高速齿轮和低速齿轮旋转，此时，高速齿轮通过连接装置能够带动中间轴旋转，以驱动第三齿轮旋转，第三齿轮带动第四齿轮旋转，从而驱动输出轴旋转实现高速输出；当需要低速输出时可通过驱动装置驱动连接装置与低速齿轮连接，此时，低速齿轮通过连接装置能够带动中间轴旋转，以驱动第三齿轮旋转，第三齿轮带动第四齿轮旋转，从而驱动输出轴旋转实现低速输出。
此外，送钻轴连接第二电机的输入端，所述第五齿轮与所述第四齿轮啮合，连接装置同高速齿轮和低速齿轮均不相连，送钻端第二电机启动能够实 现自动送钻功能。
由于本发明提供的减速箱采用齿轮传动并实现换挡，因此结构紧凑，利于齿轮箱的小型化，另外齿轮传动噪声较小且传动可靠，提高了减速箱的降噪效果及使用的可靠性。同时，本发明实现两台第一电机通过同一输入轴两端输入，有利于减速箱部件的拆分，大大减轻了单个部件的重量，同时提高了设备利用率，综合运营成本低。
附图说明
图1为本发明实施例提供的一种减速箱的内部结构示意图；
图2为本发明实施例提供的一种减速箱的输入轴的结构示意图；
图3为本发明实施例提供的一种减速箱的中间轴的结构示意图；
图4为本发明实施例提供的一种减速箱的输出轴的结构示意图；
图5为本发明实施例提供的一种减速箱的送钻轴的结构示意图；
图6为本发明一实施例提供的减速箱的驱动装置的结构示意图；
图7为本发明实施例提供的一种减速箱的润滑油路系统示意图。
附图标记：
101：壳体； 102：输入轴； 103第一轴承；
104：第一齿轮； 105：第二齿轮； 106：中间轴；
107：第二轴承； 108：高速齿轮； 109：低速齿轮；
110：第三齿轮； 111：第三轴承； 112：第四轴承；
113：连接装置； 114：驱动装置； 115：输出轴；
116：第五轴承； 117：第四齿轮； 118：花键套；
119：外花键； 120：凹槽； 121：抵持件；
122：连接轴； 123：拨杆； 124：拨块；
125：齿接锁紧板； 126：锁紧杆； 128：主分油器；
129：润滑管； 130：上箱体； 131：下箱体；
132：送钻轴； 133：输入齿轮分油器； 134：中间齿轮分油器；
135：送钻齿轮分油器； 136：第六轴承； 137：第五齿轮；
138：换向气缸； 139：锁紧气缸： 141：换向限位调整板。
具体实施方式
请参考图1-5，本发明实施例提供一种减速箱，包括：壳体101；两个第一电机，设置在壳体101外；输入轴102，通过第一轴承103支撑在所述壳体101上，所述输入轴102上套设有第一齿轮104和第二齿轮105，中间轴106，通过第二轴承107支撑在所述壳体101上并与所述输入轴102平行设置，所述中间轴106上套设有高速齿轮108、低速齿轮109和第三齿轮110，所述高速齿轮108通过第三轴承111支撑在所述中间轴106上，所述低速齿轮109通过第四轴承112与所述中间轴106连接，所述高速齿轮108与所述第一齿轮104啮合，所述低速齿轮109与所述第二齿轮105啮合；换挡系统，包括连接装置113和驱动装置114，所述连接装置113与所述中间轴106连接，所述驱动装置114与所述连接装置113连接，所述驱动装置114用于驱动所述连接装置113与所述高速齿轮108或低速齿轮109连接，使所述高速齿轮108或低速齿轮109能够通过所述连接装置113带动所述中间轴106旋转，以驱动所述第三齿轮110旋转；输出轴115，通过第五轴承116支撑在所述壳体101上并与所述输入轴102平行设置，所述输出轴115上套设有第四齿轮117，所述第四齿轮117与所述第三齿轮110啮合，送钻轴132，所述送钻轴132通过第六轴承136支撑在所述壳体101上，所述送钻轴132上套设有第五齿轮137，所述第五齿轮137与所述第四齿轮117啮合。
本实施例中，在使用时，输入轴102可与电机的输出端连接，当需要高速输出时可通过驱动装置114驱动连接装置113与高速齿轮108连接，通过电机带动输入轴102旋转，从而带动第一齿轮104和第二齿轮105旋转，进而带动高速齿轮108和低速齿轮109旋转，此时，高速齿轮108通过连接装置113能够带动中间轴106旋转，以驱动第三齿轮110旋转，第三齿轮110带动第四齿轮117旋转，从而驱动输出轴115旋转实现高速输出；当需要低速输出时可通过驱动装置114驱动连接装置113与低速齿轮109连接，此时，低速齿轮109通过连接装置113能够带动中间轴106旋转，以驱动第三齿轮110旋转，第三齿轮110带动第四齿轮117旋转，从而驱动输出轴115旋转实现低速输出。
此外，送钻轴132连接第二电机的输入端，所述第五齿轮137与所述第四齿轮117啮合，连接装置113同高速齿轮108和低速齿轮109均不相连， 送钻端第二电机启动能够实现自动送钻功能。
由于本发明提供的减速箱采用齿轮传动并实现换挡，因此结构紧凑，利于齿轮箱的小型化，另外齿轮传动噪声较小且传动可靠，提高了减速箱的降噪效果及使用的可靠性。同时，本发明实现两台第一电机通过同一输入轴102两端输入，有利于减速箱部件的拆分，大大减轻了单个部件的重量，同时提高了设备利用率，综合运营成本低。
本实施例中，优选的，连接装置113为滑动轮，所述滑动轮套设在所述中间轴106上，并位于所述高速齿轮108和低速齿轮109之间，所述滑动轮能够沿所述中间轴106滑动，并能够与所述高速齿轮108或低速齿轮109键连接；所述驱动装置114为拨叉，所述拨叉与所述壳体101连接，所述拨叉能够与所述滑动轮相接触，并带动所述滑动轮沿所述中间轴106滑动。由此，通过拨叉拨动滑动轮沿所述中间轴106滑动，从而使滑动轮能够朝高速齿轮108或低速齿轮109移动，进而使滑动轮与高速齿轮108或低速齿轮109键连接，使高速齿轮108或低速齿轮109能够通过滑动轮带动中间轴106旋转，以驱动所述第三齿轮110旋转。由此使得换挡系统结构简单，使用可靠，成本低。当然连接装置113也可为伸缩装置，驱动装置114通过驱动伸缩装置的伸缩端伸展，使伸缩端伸入所述高速齿轮108或低速齿轮109的连接孔中，从而实现连接装置113与高速齿轮108或低速齿轮109的连接。
本实施例中，优选的，滑动轮两侧设有花键套118，所述高速齿轮108和低速齿轮109朝向所述滑动轮的一侧设有外花键119，所述花键套118用于在所述滑动轮沿所述中间轴106滑动过程中套设在所述外花键119上并与所述外花键119啮合。由此，使得滑动轮与高速齿轮108和低速齿轮109的连接更为方便、可靠。
本实施例中，优选的，所述滑动轮的周面上设有凹槽120，所述凹槽120沿所述滑动轮的周向延伸，所述凹槽120两侧形成有抵持件121；所述拨叉包括连接轴122，所述连接轴122垂直于所述中间轴106设置并与所述壳体101转动连接，所述连接轴122一端设有拨杆123，所述连接轴122另一端设有拨块124，所述拨杆123用于驱动所述连接轴122绕轴线旋转，以带动所述拨块124沿所述中间轴106的轴向运动，所述拨块124位于所述凹槽120内，所述拨块124用于在沿所述中间轴106的轴向运动程中与所述抵持件121 相接触，并带动所述滑动轮沿所述中间轴106滑动。由此使拨叉能够可靠的带动滑动轮沿中间轴106滑动，且不会影响滑动轮的转动。
本实施例中，优选的，拨块124为两个，分别位于所述滑动轮两侧的所述凹槽120内。由此，拨块124可以从滑动轮的两侧对滑动轮进行施力，使滑动轮的受力更为稳定可靠。
此外，所述拨杆123还可以固定连接有齿接锁紧板125，所述壳体101上连接有与所述齿接锁紧板125相匹配的锁紧杆126。通过使锁紧杆126与所述齿接锁紧板125配合来实现拨杆123的锁紧。
上述实施例中，如图6所示，所述驱动装置114可设置为气动拨叉。在所述连接轴122靠近壳体101的一侧设有换向气缸138，所述换向气缸138安装于气缸支座上。在所述连接轴122和换向气缸138之间设置换向限位调整板141，以实现通过气动的方式推动连接轴122，进而带动拨块移动。
进一步地，所述气缸支座上还安装有锁紧气缸139，在所述连接轴122靠近壳体101的一端设有齿接锁紧板125，所述锁紧气缸139和齿接锁紧板125间还设置有锁紧杆126，以使锁紧杆126能够在锁紧气缸139的驱动下与该齿接锁紧板125齿接，从而限制连接轴122的运动，以防止误碰导致换挡，提高了减速箱使用的安全性。
请参考图7，本实施例中，优选的，减速箱还包括：润滑油路系统，所述润滑油路系统包括主分油器128、输入齿轮分油器133、中间齿轮分油器134、送钻齿轮分油器135以及多条润滑管129，所述输入齿轮分油器133设置于所述主分油器128和所述输入轴102之间、并通过所述润滑管129与所述主分油器128和所述输入轴120连通，所述中间齿轮分油器134设置于所述主分油器128和所述中间轴106之间、并通过所述润滑管129与所述主分油器128和所述中间轴106连通，所述送钻齿轮分油器135设置于所示所述主分油器128和所述送钻轴132之间、并通过所述润滑管129与所述主分油器128和所述送钻轴129连通。本发明由于仅采用外部的润滑油路系统，降低了润滑油路系统管线的复杂程度，同时提高了轴、轴承和齿轮之间的润滑效果。
本实施例中，优选的，壳体101由上箱体130和下箱体131连接而成，所述输入轴102、中间轴106和输出轴115设置在所述上箱体130和下箱体 131的连接面上，所述上箱体130和下箱体131的连接面与水平面形成11度夹角。由于输入轴102、中间轴106和输出轴115沿倾斜的平面依次布置，可使充分缩小箱体在水平方向的空间，使结构更为紧凑。
此外，送钻轴132设置于所述上箱体130和下箱体131的连接面下方，有利于使减速箱结构更为紧凑。
本发明提供一种钻机绞车，包括第二电机、滚筒轴和本发明任意实施例所述的减速箱，所述送钻轴132和所述第二电机的输入端连接，所述输出轴115与所述滚筒轴连接。
本实施例中，在使用时，当需要高速输出时可通过驱动装置114驱动连接装置113与高速齿轮108连接，通过电机带动输入轴102旋转，从而带动第一齿轮104和第二齿轮105旋转，进而带动高速齿轮108和低速齿轮109旋转，此时，高速齿轮108通过连接装置113能够带动中间轴106旋转，以驱动第三齿轮110旋转，第三齿轮110带动第四齿轮117旋转，从而驱动输出轴115旋转并带动滚轴筒旋转实现高速输出；当需要低速输出时可通过驱动装置114驱动连接装置113与低速齿轮109连接，此时，低速齿轮109通过连接装置113能够带动中间轴106旋转，以驱动第三齿轮110旋转，第三齿轮110带动第四齿轮117旋转，从而驱动输出轴115旋转并带动滚轴筒旋转实现低速输出。
此外，送钻轴132连接第二电机的输入端，所述第五齿轮137与所述第四齿轮117啮合，连接装置113同高速齿轮108和低速齿轮109均不相连，送钻端第二电机启动能够实现自动送钻功能。
由于本发明提供的钻机绞车中，减速箱采用齿轮传动并实现换挡，因此结构紧凑，另外齿轮传动噪声较小且传动可靠，提高了减速箱的降噪效果及使用的可靠性。同时，本发明实现两台第一电机通过同一输入轴102两端输入，有利于钻机绞车部件的拆分，大大减轻了单个部件的重量，同时提高了设备利用率，综合运营成本低。
最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各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，或者对其中部分或者全部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范围。

Claims (10)

1.一种减速箱，其特征在于，包括：
壳体；
两个第一电机，设置在所述壳体外；
输入轴，通过第一轴承支撑在所述壳体上，所述输入轴上套设有第一齿轮和第二齿轮，所述输入轴的两端分别伸出所述壳体与对应的所述第一电机连接；
中间轴，通过第二轴承支撑在所述壳体上并与所述输入轴平行设置，所述中间轴上套设有高速齿轮、低速齿轮和第三齿轮，所述高速齿轮通过第三轴承支撑在所述壳体上，所述低速齿轮通过第四轴承支撑在所述壳体上，所述高速齿轮与所述第一齿轮啮合，所述低速齿轮与所述第二齿轮啮合；
换挡系统，包括连接装置和驱动装置，所述连接装置与所述中间轴连接，所述驱动装置与所述连接装置连接，所述驱动装置用于驱动所述连接装置与所述高速齿轮或低速齿轮连接，使所述高速齿轮或低速齿轮能够通过所述连接装置带动所述中间轴旋转，以驱动所述第三齿轮旋转；
输出轴，通过第五轴承支撑在所述壳体上并与所述输入轴平行设置，所述输出轴上套设有第四齿轮，所述第四齿轮与所述第三齿轮啮合，
送钻轴，所述送钻通过第六轴承支撑在所述壳体上，所述送钻轴上套设有第五齿轮，所述第五齿轮与所述第四齿轮啮合。
2.根据权利要求1所述的减速箱，其特征在于：
所述连接装置为滑动轮，所述滑动轮套设在所述中间轴上，并位于所述高速齿轮和低速齿轮之间，所述滑动轮能够沿所述中间轴滑动，并能够与所述高速齿轮或低速齿轮花键连接；
所述驱动装置为拨叉，所述拨叉与所述壳体连接，所述拨叉能够与所述滑动轮相接触，并带动所述滑动轮沿所述中间轴滑动。
3.根据权利要求2所述的减速箱，其特征在于，所述滑动轮两侧设有花键套，所述高速齿轮和低速齿轮朝向所述滑动轮的一侧设有外花键，所述花键套用于在所述滑动轮沿所述中间轴滑动过程中套设在所述外花键上并与所述外花键啮合。
4.根据权利要求2所述的减速箱，其特征在于：
所述滑动轮的周面上设有凹槽，所述凹槽沿所述滑动轮的周向延伸，所述凹槽两侧形成有抵持件；
所述拨叉包括连接轴，所述连接轴垂直于所述中间轴设置并与所述壳体转动连接，所述连接轴一端设有拨杆，所述连接轴另一端设有拨块，所述拨杆用于驱动所述连接轴绕轴线旋转，以带动所述拨块沿所述中间轴的轴向运动，所述拨块位于所述凹槽内，所述拨块用于在沿所述中间轴的轴向运动过程中与所述抵持件相接触，并带动所述滑动轮沿所述中间轴滑动。
5.根据权利要求4所述的减速箱，其特征在于，所述拨块为两个，分别位于所述滑动轮两侧的所述凹槽内。
6.根据权利要求4所述的减速箱，其特征在于，所述拨杆固定连接有齿接锁紧板，所述壳体上连接有与所述齿接锁紧板相匹配的锁紧杆。
7.根据权利要求1-6任一项所述的减速箱，其特征在于，还包括润滑油路系统，所述润滑油路系统包括主分油器、输入齿轮分油器、中间齿轮分油器、送钻齿轮分油器以及多条润滑管，所述输入齿轮分油器设置于所述主分油器和所述输入轴之间、并通过所述润滑管与所述主分油器和所述输入轴连通，所述中间齿轮分油器设置于所述主分油器和所述中间轴之间、并通过所述润滑管与所述主分油器和所述中间轴连通，所述送钻齿轮分油器设置于所示所述主分油器和所述送钻轴之间、并通过所述润滑管与所述主分油器和所述送钻轴连通。
8.根据权利要求1-7任一项所述的减速箱，其特征在于，所述壳体由上箱体和下箱体连接而成，所述输入轴、中间轴和输出轴设置在所述上箱体和下箱体的连接面上，所述上箱体和下箱体的连接面与水平面形成11度夹角。
9.根据权利要求8所述的减速箱，其特征在于，所述送钻轴设置于所述上箱体和下箱体的连接面下方。
10.一种钻机绞车，其特征在于，包括第二电机、滚筒轴和权利要求1-9任一项所述的减速箱，所述送钻轴和所述第二电机的输入端连接，所述输出轴与所述滚筒轴连接。
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