CN112062019B - 一种绞车转盘联合驱动齿轮箱 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种绞车转盘联合驱动齿轮箱，包括在箱体中装配有输入轴总成、中间轴总成和输出轴总成；输入轴总成上同轴固定套装有直齿轮Ⅰ和直齿轮Ⅳ；中间轴总成一端轴头连接有自动送钻离合组件，另一端轴头连接有转盘离合组件；在中间轴总成上依次固定套装有直齿轮Ⅱ、直齿轮Ⅲ和锥齿轮Ⅰ，中间轴总成配置有换挡机构；输出轴总成的内端轴头固定套装有锥齿轮Ⅱ，外端轴头固定套装有链轮Ⅰ；锥齿轮Ⅰ与锥齿轮Ⅱ配对啮合；链轮Ⅰ与绞车的滚筒轴总成上的链轮Ⅱ传动连接；链轮Ⅰ与链轮Ⅱ之间设置有推盘离合器Ⅱ。本发明的齿轮箱，既可以实现绞车和转盘的联合驱动，也可以单独驱动绞车或转盘。

Description

一种绞车转盘联合驱动齿轮箱

技术领域

本发明属于石油钻机设备技术领域，涉及一种绞车转盘联合驱动齿轮箱。

背景技术

绞车齿轮箱是绞车传动的核心部件，起着传递动力、降低电机输入转速，增大绞车滚筒轴输出扭矩，进而实现钻机起升、起下钻具，下套管、处理事故等作业。

目前，大多数电驱动钻机配套绞车和转盘都是独立驱动，各自配有减速箱和电机，占用空间大，成本高；尤其是绞车和转盘很多工况都不是同时工作，这就造成了其中一台减速箱和电机的闲置；并且，目前常用的两档齿轮箱有四根轴总成，分别配置有专门的送钻轴，结构复杂，齿轮箱体积大。

发明内容

本发明的目的是提供一种绞车转盘联合驱动齿轮箱，解决了现有转盘和绞车联合驱动效率低，单独驱动转盘和绞车占用空间大、成本高；齿轮箱单独设置送钻轴结构复杂，齿轮箱体积大的问题。

本发明所采用的技术方案是，一种绞车转盘联合驱动齿轮箱，包括箱体，箱体中装配有输入轴总成、中间轴总成和输出轴总成；

输入轴总成与电机传动连接，输入轴总成上同轴固定套装有直齿轮Ⅰ和直齿轮Ⅳ，直齿轮Ⅰ和直齿轮Ⅳ均位于箱体内腔之中；

中间轴总成伸出箱体的一端轴头连接有自动送钻离合组件，中间轴总成伸出箱体的另一端轴头连接有转盘离合组件；在自动送钻离合组件至转盘离合组件之间的中间轴总成上，依次固定套装有直齿轮Ⅱ、直齿轮Ⅲ和锥齿轮Ⅰ，直齿轮Ⅱ、直齿轮Ⅲ和锥齿轮Ⅰ均位于箱体内腔之中，中间轴总成配置有换挡机构；

输出轴总成与中间轴总成垂直分布，输出轴总成位于箱体内腔中的内端轴头固定套装有锥齿轮Ⅱ，输出轴总成伸出箱体的外端轴头固定套装有链轮Ⅰ；中间轴总成上的锥齿轮Ⅰ与输出轴总成上的锥齿轮Ⅱ配对啮合；链轮Ⅰ通过链条与绞车的滚筒轴总成上的链轮Ⅱ传动连接；链轮Ⅰ与链轮Ⅱ之间设置有推盘离合器Ⅱ。

本发明的绞车转盘联合驱动齿轮箱，其特征还在于：

所述的自动送钻离合组件包括链轮体和推盘离合器Ⅰ，链轮体和推盘离合器Ⅰ通过螺栓连接为一体；链轮体通过链条与自动送钻电机上的链轮Ⅲ连接，自动送钻电机的链轮Ⅲ上设置有推盘离合器Ⅰ。

所述的转盘离合组件包括摩擦毂和气胎离合器，摩擦毂外端面固定安装有连接法兰，连接法兰通过万向轴与转盘驱动连接；气胎离合器套装在摩擦毂外圆上，气胎离合器内端面固定安装有连接盘，连接盘通过连接毂与中间轴总成固定连接。

所述的直齿轮Ⅲ与直齿轮Ⅳ处于可啮合状态。

所述的直齿轮Ⅱ与直齿轮Ⅰ处于可啮合状态。

本发明的有益效果是，该齿轮箱既可以实现绞车和转盘的联合驱动，也可以单独驱动绞车或转盘。该齿轮箱没有专门的送钻轴，而是将转盘离合组件和自动送钻离合组件集成在中间轴总成一根轴上，通过中间轴总成既能完成自动送钻，又能驱动转盘工作，并通过输出轴总成驱动绞车工作，大大简化了钻机的传动流程，结构紧凑，减轻了钻机的整体重量，提高了电机和齿轮箱的利用率，节约了钻机配套的成本。绞车、转盘均可实现无级调速，获得良好的钻井特性。启动平稳、传动效率高、负荷自动均衡分配。

附图说明

图1是本发明装置的整体结构示意图；

图2是本发明装置的传动原理示意图；

图3是本发明装置中的转盘离合组件结构示意图；

图4是本发明装置中的自动送钻离合组件结构示意图。

图中，1、箱体；2、输入轴总成；3、中间轴总成；4、输出轴总成；5、换挡机构；6、转盘离合组件；7、自动送钻离合组件；8、直齿轮Ⅰ；9、直齿轮Ⅱ；10、直齿轮Ⅲ；11、直齿轮Ⅳ；12、锥齿轮Ⅰ；13、锥齿轮Ⅱ；14、连接法兰；15、摩擦毂；16、气胎离合器；17、连接盘；18、连接毂；19、链轮体；20、螺栓；21、推盘离合器Ⅰ；22、链轮Ⅰ；23、推盘离合器Ⅱ；24、滚筒轴总成；25、链轮Ⅱ；26、链条；27、绞车；28、转盘；29、电机；30、自动送钻电机。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施方式对本发明进行详细说明。

参照图1、图2、图3和图4，本发明装置的结构是，包括箱体1，箱体1中通过轴承座装配有输入轴总成2、中间轴总成3和输出轴总成4，该三个轴总成之间通过齿轮啮合传递动力和扭矩；

输入轴总成2与电机29传动连接，为整个齿轮箱提供动力，输入轴总成2上同轴固定套装有直齿轮Ⅰ8和直齿轮Ⅳ11，直齿轮Ⅰ8和直齿轮Ⅳ11均位于箱体1内腔之中；

中间轴总成3伸出箱体1的一端轴头连接有自动送钻离合组件7，自动送钻离合组件7包括链轮体19和推盘离合器Ⅰ21，链轮体19和推盘离合器Ⅰ21通过螺栓20连接为一体；链轮体19通过链条与自动送钻电机30上的链轮Ⅲ连接，自动送钻电机30的链轮Ⅲ上设置有推盘离合器Ⅰ21，通过推盘离合器Ⅰ21来控制自动送钻电机30的离合；

中间轴总成3伸出箱体1的另一端轴头连接有转盘离合组件6，转盘离合组件6包括摩擦毂15和气胎离合器16，摩擦毂15外端面固定安装有连接法兰14，连接法兰14通过万向轴与转盘28驱动连接；气胎离合器16套装在摩擦毂15外圆上，气胎离合器16内端面固定安装有连接盘17，连接盘17通过连接毂18与中间轴总成3固定连接；通过气胎离合器16与摩擦毂15的抱紧或者松开来控制转盘28的驱动离合，通过中间轴总成3既能完成自动送钻，又能驱动转盘28的工作；

在自动送钻离合组件7至转盘离合组件6之间的中间轴总成3上，依次固定套装有直齿轮Ⅱ9、直齿轮Ⅲ10和锥齿轮Ⅰ12，直齿轮Ⅱ9、直齿轮Ⅲ10和锥齿轮Ⅰ12均位于箱体1内腔之中，直齿轮Ⅲ10与直齿轮Ⅳ11处于可啮合状态，直齿轮Ⅱ9与直齿轮Ⅰ8处于可啮合状态；中间轴总成3配置有换挡机构5，通过换挡机构5，可以使输入轴总成2上的直齿轮Ⅰ8和中间轴总成3的直齿轮Ⅱ9啮合、或控制输入轴总成2上的直齿轮Ⅳ11和中间轴总成3的直齿轮Ⅲ10啮合，实现两个档位的动力输出；

输出轴总成4与中间轴总成3垂直分布，输出轴总成4位于箱体1内腔中的内端轴头固定套装有锥齿轮Ⅱ13，输出轴总成4伸出箱体1的外端轴头固定套装有链轮Ⅰ22；中间轴总成3上的锥齿轮Ⅰ12与输出轴总成4上的锥齿轮Ⅱ13配对啮合，实现了两根相交轴之间的运动和动力传递；链轮Ⅰ22通过链条26与绞车27的滚筒轴总成24上的链轮Ⅱ25传动连接，将电机29的动力传递给绞车27的滚筒轴，并完成二级减速；链轮Ⅰ22与链轮Ⅱ25之间设置有推盘离合器Ⅱ23，实现链轮Ⅰ22与链轮Ⅱ25的离合控制。

参照图1、图2，本发明装置在工作过程中，能够实现以下四种工作方式：

第1种方式、电机29单独驱动绞车27。

自动送钻离合组件7中的推盘离合器Ⅰ21和转盘离合组件6中的气胎离合器16同时摘开，绞车27的滚筒轴总成24中的推盘离合器Ⅱ23挂合，电机29启动，则执行的是电机输送的动力，电机29为动力源；将动力输入至输入轴总成2，经输入轴总成2中的直齿轮Ⅰ8和中间轴总成3的直齿轮Ⅱ9啮合或输入轴总成2中的直齿轮Ⅳ11和中间轴总成3的直齿轮Ⅲ10啮合，实现绞车27的两个档位控制，再通过中间轴总成3中的锥齿轮Ⅰ12和输出轴总成4中的锥齿轮Ⅱ13啮合将齿轮箱的动力输出；输出轴总成4的链轮Ⅰ22通过链条26与滚筒轴总成24中的链轮Ⅱ25传动连接，将电机29经二级齿轮箱和一组链轮减速后的动力传递到绞车27，驱动绞车27完成钻机起升等作业任务。每个档位的绞车27的整个变速过程完全由电机29的交流变频控制系统操作实现。

第2种方式、电机29直接驱动转盘28。

将绞车27的滚筒轴总成24中的推盘离合器Ⅱ23和自动送钻离合组件7中的推盘离合器Ⅰ21同时摘开，将转盘离合组件6中的气胎离合器16挂合，然后启动电机29输送动力；动力输入至输入轴总成2，经输入轴总成2中的直齿轮Ⅰ8和中间轴总成3的直齿轮Ⅱ9啮合或输入轴总成2中的直齿轮Ⅳ11和中间轴总成3的直齿轮Ⅲ10啮合，实现转盘28的两个档位控制。中间轴总成3中的转盘离合组件6通过联轴器与转盘28连接，驱动转盘28旋转带动井中钻具，带动钻头破碎岩石等作业。

第3种方式、电机29同时驱动绞车27和转盘28。

当转盘27和绞车28需要联合运行时，挂合绞车27的滚筒轴总成24中的推盘离合器Ⅱ23和转盘离合组件6中的气胎离合器16，并且摘开自动送钻离合组件7中的推盘离合器Ⅰ21，由电机29经过齿轮箱将动力分成两路，同时驱动绞车27的提升和转盘28的旋转。

第4种方式、自动送钻电机30驱动绞车27。

当电机30因故停车时，将转盘离合组件6中的气胎离合器16摘开，并且将自动送钻离合组件7中的推盘离合器Ⅰ21和滚筒轴总成24上的推盘离合器Ⅱ23同时挂合，启动自动送钻电机30，则执行的是自动送钻电机30输送的动力，此时自动送钻电机30为动力源。经大传动比立式减速机和推盘离合器Ⅰ21后，将动力传入中间轴总成3的轴端，再经中间轴总成3中的锥齿轮Ⅰ12和输出轴总成4中的锥齿轮Ⅱ13啮合将齿轮箱的动力输出。输出轴总成4的链轮Ⅰ22通过链条26与绞车的滚筒轴总成24中的链轮Ⅱ25连接，将自动送钻电机30经齿轮箱和一组链轮减速后的动力传递到绞车27，带动绞车27的滚筒轴总成24完成自动送钻作业。

Claims (1)

1.一种绞车转盘联合驱动齿轮箱，其特征在于：包括箱体(1)，箱体(1)中装配有输入轴总成(2)、中间轴总成(3)和输出轴总成(4)；输入轴总成(2)与电机(29)传动连接，输入轴总成(2)上同轴固定套装有直齿轮Ⅰ(8)和直齿轮Ⅳ(11)，直齿轮Ⅰ(8)和直齿轮Ⅳ(11)均位于箱体(1)内腔之中；

中间轴总成(3)伸出箱体(1)的一端轴头连接有自动送钻离合组件(7)，中间轴总成(3)伸出箱体(1)的另一端轴头连接有转盘离合组件(6)；在自动送钻离合组件(7)至转盘离合组件(6)之间的中间轴总成(3)上，依次固定套装有直齿轮Ⅱ(9)、直齿轮Ⅲ(10)和锥齿轮Ⅰ(12)，直齿轮Ⅱ(9)、直齿轮Ⅲ(10)和锥齿轮Ⅰ(12)均位于箱体(1)内腔之中，中间轴总成(3)配置有换挡机构(5)；

输出轴总成(4)与中间轴总成(3)垂直分布，输出轴总成(4)位于箱体(1)内腔中的内端轴头固定套装有锥齿轮Ⅱ(13)，输出轴总成(4)伸出箱体(1)的外端轴头固定套装有链轮Ⅰ(22)；中间轴总成(3)上的锥齿轮Ⅰ(12)与输出轴总成(4)上的锥齿轮Ⅱ(13)配对啮合；链轮Ⅰ(22)通过链条(26)与绞车(27)的滚筒轴总成(24)上的链轮Ⅱ(25)传动连接；链轮Ⅰ(22)与链轮Ⅱ(25)之间设置有推盘离合器Ⅱ(23)；

所述的转盘离合组件(6)包括摩擦毂(15)和气胎离合器(16)，摩擦毂(15)外端面固定安装有连接法兰(14)，连接法兰(14)通过万向轴与转盘(28)驱动连接；气胎离合器(16)套装在摩擦毂(15)外圆上，气胎离合器(16)内端面固定安装有连接盘(17)，连接盘(17)通过连接毂(18)与中间轴总成(3)固定连接；

所述的自动送钻离合组件(7)包括链轮体(19)和推盘离合器Ⅰ(21)，链轮体(19)和推盘离合器Ⅰ(21)通过螺栓(20)连接为一体；链轮体(19)通过链条与自动送钻电机(30)上的链轮Ⅲ连接，自动送钻电机(30)的链轮Ⅲ上设置有推盘离合器Ⅰ(21)；

所述的直齿轮Ⅱ(9)与直齿轮Ⅰ(8)处于可啮合状态；

所述的直齿轮Ⅲ(10)与直齿轮Ⅳ(11)处于可啮合状态。

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