CN108468759A - 一种石油钻机绞车用可换挡式行星齿轮减速箱 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种石油钻机绞车用可换挡式行星齿轮减速箱，它包括一级行星结构和二级行星结构，所述的一级行星结构与二级行星结构通过可左右滑动的一级滑动套筒和二级滑动套筒进行两种传动比工作状态之间的切换。由于本发明一改现有技术的平行轴减速箱的结构特点，将其改为二级行星减速箱的结构，可降低减速箱体积和重量、提高其承载能力和传递效率、增加其运转稳定性。本发明采用二级行星减速箱结构，且可实现一级行星传动和二级行星传动之间的切换，不仅使其结构紧凑，传动比高，还可实现传动比和承载能力的可调整性，增加的设备的使用功能和使用范围。

Description

一种石油钻机绞车用可换挡式行星齿轮减速箱

技术领域

本发明涉及石油钻井行业中的绞车设备，具体说上涉及一种石油钻机绞车用可换挡式行星齿轮减速箱。该齿轮减速箱（传动设备）安装在石油钻机绞车上，可将作为动力源的电机动力通过该传动设备增加输出扭矩后传递到绞车滚筒上，进而带动滚筒工作。

背景技术

绞车是石油钻机的重要配套部件，传动设备是石油钻机绞车中必不可少的一种关键设备，性能的好坏直接影响钻机的工作质量和工作效率。在石油钻井过程中，绞车担负着下钻具、下套管、控制钻压、提取岩心筒、起放井架和底座等各种作业。石油钻机绞车中的传动设备采用齿轮传动的形式。电机的动力经齿轮减速箱减速后驱动滚筒运转，实现绞车的功能。目前，石油钻机绞车中应用最多的为平行轴齿轮传动箱（参见图2、3），该传动箱体积和重量大，传递效率低，且多为固定速比，不能根据实际工作情况灵活调整传动比，相对笨重。也有部分厂家已经采用了行星齿轮传动设备，但仍未能实现传动比的可调整性。

如中国专利号为：CN 106641124 A的专利文献中公开了修井机绞车用双速比齿轮减速机，可实现两档转速工作（参见图1）。但该种绞车用双速比齿轮减速机采用了平行轴的传动方式实现，结构不紧凑，体积和重量大，相对笨重。中国专利号为：CN 207030809 U的专利文献中公开了特深井钻机行星绞车，该结构行星绞车采用行星减速机进行传动，但未能实现换挡功能，具有一定的局限性。

石油钻机的工作环境复杂，工况多种多样。有些工作环境较恶劣钻机必须要低速运转，有些工作环境较好，可快速运转，这样可提高工作效率，降低设备使用成本。传动比可调整式绞车齿轮传动设备便可满足这样的需求。石油钻机可根据实际工作环境，灵活选择传动设备的传动比，这样可大大提高工作效率，降低设备使用成本。

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结构紧凑、传动比大且可实现一级行星传动和二级行星传动两种传动比之间切换的石油钻机绞车用可换挡式行星齿轮减速箱。

本发明的目的可通过以下措施来实现：

本发明的石油钻机绞车用可换挡式行星齿轮减速箱包括用于安装第一级行星传动结构的第二箱体，以共轴线方式安装在第二箱体输入端的用于安装输入轴的第一箱体，所述输入轴的输入端通过输入轴用轴承与第一箱体装配在一起，在输入轴的上通过花键配合的方式安装有一级滑动套筒；所述一级滑动套筒通过花键与一级太阳轮相连接，并与用于驱动一级滑动套筒左右移动的一级液压换挡机构相结合，用于实现一级滑动套筒与一级太阳轮的分离与结合；所述一级太阳轮与一级行星架、一级行星轴承、一级行星轮、一级内齿圈组成第一级行星传动结构，所述一级太阳轮通过一级太阳轮轴承与第二箱体相结合；在一级行星架和二级太阳轮之间设置有与液压换挡机构相配合的二级滑动套筒，其中一级行星架与二级滑动套筒之间通过内外花键滑动配合；所述二级太阳轮与二级行星轮、二级内齿圈、二级行星轴承、二级输出行星架组成第二级行星传动结构，二级太阳轮通过左右轴承与二级输出行星架相结合，且二级太阳轮轮轴的输入端加工有与二级滑动套筒的内花键相配合的外花键；二级内齿圈和一级内齿圈之间通过第三箱体以及连接件相结合；二级内齿圈通过螺栓与第四箱体连接，二级输出行星架通过轴承支撑安装在第四箱体的轴孔内。

本发明中所述输入轴用轴承通过输入端盖和连接件封装在第一箱体的相应轴孔内；所述一级太阳轮轴承通过一级行星端盖和连接件封装在第二箱体的相应轴孔内；用于支撑二级输出行星架的轴承通过输出端盖和连接件封装在第四箱体的相应轴孔内。

本发明中所述输入轴、一级太阳轮、二级太阳轮、二级输出行星架以共轴线方式设置。

进一步说，本发明的行星齿轮减速箱包括一级行星结构和二级行星结构，所述的一级行星结构与二级行星结构通过可左右滑动的一级滑动套筒和二级滑动套筒进行两种传动比工作状态之间的切换。

当一级二级滑动套筒通过换挡机构滑动到输入端（左端）时，电机通过输入轴带动一级滑动套筒工作；一级滑动套筒连接一级太阳轮，使其工作；经过由一级太阳轮、一级行星轮、一级内齿圈和一级行星架组成一级行星传动机构后，通过一级行星架实现动力输出；一级行星架借助二级滑动套筒带动二级太阳轮工作，二级太阳轮带动第二级行星传动机构工作，然后通过二级行星架输出，此时完成了第一级和第二级行星传动同时参与工作的状态。此状态为大传动比工作状态。

当一级二级滑动套筒通过换挡机构调整到输出端（右端）时，输入轴通过花键带动一级滑动套筒，此时一级滑动套筒已经与一级太阳轮脱开，转而通过花键与二级太阳轮连接，带动其工作；二级滑动套筒此时也已与一级行星架和二级太阳轮脱开，二级太阳轮、二级行星轮、二级内齿圈、二级输出行星架组成第二级行星传动结构，通过二级行星架输出动力。这样便形成了仅第二级行星传动工作的装置。此状态为小传动比工作状态。

本发明与现有技术相比具有以下有益效果：

a）由于本发明一改现有技术的平行轴减速箱的结构特点，将其改为二级行星减速箱的结构。本减速箱可降低减速箱体积和重量、提高其承载能力和传递效率、增加其运转稳定性。

b）本发明采用二级行星减速箱结构，且可实现一级行星传动和二级行星传动之间的切换，不仅使其结构紧凑，传动比高，还可实现传动比和承载能力的可调整型，增加的设备的使用功能和使用范围。

总之，本发明所述的一种石油钻机绞车用可换挡式行星齿轮减速箱装置，与传统的绞车减速箱相比，不仅具有体积小、重量轻、承载能力高、运转平稳、噪声低、传动效率高等优点，而且还具有速比和承载能力高、并可进行两档之间的切换，速比可调的优点。该装置与其它类型的同功能设备相比具有很高的先进性，解决了我国绞车用减速机箱体积大、承载能力低、不可灵活调整传动比的不足，可大大提高设备的利用率，降低设备的使用成本和加工成本。

附图说明

图1为现有石油钻机绞车的一种结构图示意图。

图中序号：1ˊ-左电动机 2ˊ-右电动机 3ˊ-左齿轮减速箱 4ˊ-右齿轮减速箱5ˊ-滚筒 6ˊ-自动送钻装置。

图2为现有技术的一种平行轴减速机结构图。

图3是图2的剖视图。

图中序号：1"-箱盖 2"-箱体 3"-输出轴 4"-中间轴 5"-输入轴。

图4为本发明所述的可换挡式行星减速机装置二级行星参与传动结构示意图。

图中序号：1-输入轴 2-输入端盖 3-输入轴轴承 4-第一箱体 5-一级滑动套筒 6-一级太阳轮 7-一级行星端盖 8-一级太阳轮轴承 9-第二箱体 10-一级行星架11-一级行星轮轴承 12一级行星轮 13-一级内齿圈 14-第三箱体 15-二级滑动套筒16-二级太阳轮 17-二级液压换挡机构 18-二级太阳轮轴承 19-二级行星轮 20-二级内齿圈 21-二级行星轮轴承 22-二级太阳轮轴承 23-第四箱体 24-二级输出行星架轴承 25-输出端盖 26-二级输出行星架。

图5为本发明所述的可换挡式行星减速机装置一级滑动套筒换挡机构示意图

图中序号：1-输入轴 4-第一箱体 5-一级滑动套筒 27-一级液压换挡机构

图6为本发明所述的可换挡式行星减速机装置一级行星参与传动结构示意图。

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4、图5所示，本发明的石油钻机绞车用可换挡式行星齿轮减速箱包括用于安装第一级行星传动结构的第二箱体9，以共轴线方式安装在第二箱体9输入端的用于安装输入轴1的第一箱体4，所述输入轴1的输入端通过输入轴用轴承3与第一箱体4装配在一起，在输入轴1的上通过花键配合的方式安装有一级滑动套筒5；所述一级滑动套筒5通过花键与一级太阳轮6相连接，并与用于驱动一级滑动套筒左右移动的一级液压换挡机构27相结合，用于实现一级滑动套筒5与一级太阳轮6的分离与结合；所述一级太阳轮6与一级行星架10、一级行星轴承11、一级行星轮12、一级内齿圈13组成第一级行星传动结构，所述一级太阳轮6通过一级太阳轮轴承8与第二箱体9相结合；在一级行星架10和二级太阳轮16之间设置有与二级液压换挡机构17相配合的二级滑动套筒15，其中一级行星架10与二级滑动套筒15之间通过内外花键滑动配合；所述二级太阳轮16与二级行星轮19、二级内齿圈20、二级行星轴承21、二级输出行星架26组成第二级行星传动结构，二级太阳轮16通过左右轴承18、22与二级输出行星架26相结合，且二级太阳轮16轮轴的输入端加工有与二级滑动套筒15的内花键相配合的外花键；二级内齿圈20和一级内齿圈13之间通过第三箱体14以及连接件相结合；二级内齿圈20通过螺栓与第四箱体23连接，二级输出行星架26通过轴承24支撑安装在第四箱体23的轴孔内；所述输入轴1、一级太阳轮6、二级太阳轮16、二级输出行星架26以共轴线方式设置。

本发明中所述输入轴用轴承3通过输入端盖2和连接件封装在第一箱体4的相应轴孔内；所述一级太阳轮轴承8通过一级行星端盖7和连接件封装在第二箱体9的相应轴孔内；用于支撑二级输出行星架26的轴承24通过输出端盖25和连接件封装在第四箱体23的相应轴孔内。

本发明的工作原理如下:

以下参照图4、图5进行描述，当一级滑动套筒5和二级滑动套筒15通过液压换挡机构调整到输入端（左端）时（见图4所示），该设备工作时，电动机连接输入轴1添加动力输入，输入轴1通过花键带动滑动套筒5，滑动套筒5再通过花键带动一级太阳轮6工作；一级太阳轮6、一级行星架10、一级行星轴承11、一级行星轮12、一级内齿圈13组成第一级行星传动后通过行星架10输出动力；行星架10通过二级滑动套筒15连接带动二级太阳轮16工作；二级太阳轮16、二级行星轮19、二级内齿圈20、二级行星轴承21、二级输出行星架26组成第二级行星传动结构，通过二级行星架输出动力，这样便形成了二级行星传动装置。

当一级滑动套筒5和二级滑动套筒15通过液压换挡机构调整到输出端（右端）时（见图6所示），输入轴1通过花键带动滑动套筒5，此时滑动套筒5已经与一级太阳轮脱开，转而通过花键与二级太阳轮16连接，带动其工作；二级滑动套筒15此时也已与一级行星架10和二级太阳轮16脱开，二级太阳轮16、二级行星轮19、二级内齿圈20、二级行星轴承21、二级输出行星架26组成第二级行星传动结构，通过二级行星架输出动力。这样便形成了仅第二级行星传动工作的装置。

综上，本发明所述的石油钻机绞车用可换挡式行星齿轮减速箱装置可实现第一级和第二级行星传动同时参与工作和仅第二级行星传动工作。两种工作状态可进行随时切换，该功能可大大提高了设备的工作性能。

Claims (3)

1.一种石油钻机绞车用可换挡式行星齿轮减速箱，其特征在于：它包括用于安装第一级行星传动结构的第二箱体（9），以共轴线方式安装在第二箱体（9）输入端的用于安装输入轴（1）的第一箱体（4），所述输入轴（1）的输入端通过输入轴用轴承（3）与第一箱体（4）装配在一起，在输入轴上通过花键配合的方式安装有一级滑动套筒（5）；所述一级滑动套筒（5）通过花键与一级太阳轮（6）相连接，并与用于驱动一级滑动套筒左右移动的一级液压换挡机构（27）相结合，用于实现一级滑动套筒（5）与一级太阳轮（6）的分离与结合；所述一级太阳轮（6）与一级行星架（10）、一级行星轴承（11）、一级行星轮（12）、一级内齿圈（13）组成第一级行星传动结构，所述一级太阳轮（6）通过一级太阳轮轴承（8）与第二箱体（9）相结合；在一级行星架（10）和二级太阳轮（16）之间设置有与液压换挡机构（17）相配合的二级滑动套筒（15），其中一级行星架（10）与二级滑动套筒（15）之间通过内外花键滑动配合；所述二级太阳轮（16）与二级行星轮（19）、二级内齿圈（20）、二级行星轴承（21）、二级输出行星架（26）组成第二级行星传动结构，二级太阳轮（16）通过左右轴承（18、22）与二级输出行星架（26）相结合，且二级太阳轮（16）轮轴的输入端加工有与二级滑动套筒（15）的内花键相配合的外花键；二级内齿圈（20）和一级内齿圈（13）之间通过第三箱体（14）以及连接件相结合；二级内齿圈（20）通过螺栓与第四箱体（23）连接，二级输出行星架（26）通过轴承（24）支撑安装在第四箱体（23）的轴孔内。

2.根据权利要求1所述的石油钻机绞车用可换挡式行星齿轮减速箱，其特征在于：所述输入轴用轴承（3）通过输入端盖（2）和连接件封装在第一箱体（4）的相应轴孔内；所述一级太阳轮轴承（8）通过一级行星端盖（7）和连接件封装在第二箱体（9）的相应轴孔内；用于支撑二级输出行星架（26）的轴承（24）通过输出端盖（25）和连接件封装在第四箱体（23）的相应轴孔内。

3.根据权利要求1所述的石油钻机绞车用可换挡式行星齿轮减速箱，其特征在于：所述输入轴（1）、一级太阳轮（6）、二级太阳轮（16）、二级输出行星架（26）以共轴线方式设置。