CN113236716B - 一种基于内摆线啮合原理的用于油井的减速机 - Google Patents

Abstract

一种基于内摆线啮合原理的用于油井的减速机。所述减速机包括外壳、输入轴端盖、输入轴滑动轴承、万向节联轴器、输入轴、转子、定子、输出轴、输出轴滑动轴承、输出轴端盖、定子定位销钉、机壳定位孔、定子定位孔、转子偏心轴、输出轴偏心孔以及端盖密封油毡安装槽；其中，转子和定子为核心部件，转子与定子的头数比为N:（N+1），转子与定子的截面轮廓是一对共轭的内摆线的等距线，转子在定子中做行星运动，转子一边绕自身的中心自转，一边绕定子的中心公转，自转与公转的速比为（N+1）:N，输入轴以转子自转速度转动，输出轴以转子公转速度转动，达到减速的目的。本种减速机的转子、定子全部使用钢件制作，运行稳定，使用寿命长，传递扭矩大，径向尺寸小，当需要的减速比较大时，可以通过首尾相连的方式串联多个减速器，构成多级减速。

Description

一种基于内摆线啮合原理的用于油井的减速机

技术领域

本发明涉及一种基于内摆线啮合原理的减速机，主要应用于石油行业中的螺杆泵采油技术领域。

背景技术

目前针对螺杆泵采油技术，由于采油的需要，潜油电泵、潜油螺杆泵都有特定的转速，而这个转速一般和电机转速不一致。例如潜油螺杆泵的转速范围一般在100—500转/分之间，而电机的转速较高，常见的有1450、2960转/分这几种，电机转速与泵的转速不匹配，因此需要通过减速机降低转速、提高转矩。油井由于直径的限制，不能把减速机做的很大，这导致潜油螺杆泵的使用受到限制。当前螺杆泵以地面驱动为主，潜油螺杆泵减速机以行星齿轮减速为主，由于受井眼直径的限制，行星齿轮必须做的非常小，虽然理论上可行但实际使用中存在传递功率太小，使用寿命低的问题，无法进行大面积推广。

发明内容

为了解决背景技术中所提到的技术问题，本发明提供了一种基于内摆线啮合原理的用于油井的减速机，该减速机基于内摆线啮合原理，转子与定子的截面轮廓是一对共轭的内摆线的等距线，转子在定子中做行星运动，转子一边绕自身的中心自转，一边绕定子的中心公转，达到减速的目的。本种减速机的转子、定子全部使用钢件制作，运行稳定，使用寿命长，传递扭矩大，径向尺寸小，当需要的减速比较大时，可以通过首尾相连的方式串联多个减速器，构成多级减速。

本发明的技术方案是：该种基于内摆线啮合原理的用于油井的减速机，包括定子7和转子6，其独特之处在于：

所述转子头数为N，则所述定子头数为N+1，N为大于或等于1的自然数，所述减速机的减速比为（N+1）/N，通过改变转子头数N，即可获得不同减速比的减速机；

定子7通过定位销钉11固定在减速机壳体1中，在工作中，定子7和减速机壳体1不动；转子6通过键连接万向节联轴器4，万向节联轴器4通过键连接输入轴5，当输入轴5旋转，输入轴5带动万向节联轴器4开始旋转，万向节联轴器4带动转子6开始自转，万向节联轴器4的转速与转子6的自转转速相等。

所述转子与定子的截面轮廓是一对共轭的内摆线的等距线，转子在定子中做行星运动，转子一边绕自身的中心自转，一边绕定子的中心公转，达到减速的目的；转子6以一定的偏心距装配在定子7中，按照内摆线的啮合原理绕定子7中心运动，以使得当转子6自转时，转子6同时会绕定子7的中心做公转，所述偏心距的值等于构成定子内摆线的滚圆半径R乘以变幅系数K。

转子6的公转输出通过转子6的偏心轴14与输出轴8配合来完成；输出轴8的中心线与定子7的中心线重合；转子6的偏心轴14插入到输出轴8的偏心孔15里，输出轴8的偏心孔15里安装有滑动轴承，转子6的偏心轴14可以在输出轴8的偏心孔15里自由转动；输出轴8的偏心孔15的中心与输出轴8的中心的距离等于转子6在定子7中的偏心距，以使得当转子6转动时，转子6上的偏心轴14拨动输出轴8绕定子7的中心旋转，输出轴8的自转速度等于转子6的公转速度。

输入轴5上安装有输入轴滑动轴承3，输出轴8上装有输出轴滑动轴承9，输入轴滑动轴承3和输出轴滑动轴承9用于使输入轴5和输出轴8绕减速机中心旋转。

减速机壳两端分别装有输入轴端盖2和输出轴端盖10，输入轴端盖2和输出轴端盖10通过螺纹与机壳连接，端盖内部有密封油毡安装槽16，填入密封油毡后将减速机内部密封起来，阻止减速机里的润滑油泄漏。

本发明具有如下有益效果：本发明所提出的减速机不需要加工螺杆，因此不需要螺杆机床，只需普通的数控铣床即可生产；长度远小于螺杆式减速机定子；使用钢材制作，使用寿命大大延长，而螺杆式减速机定子使用橡胶制造，使用寿命短，工作不可靠。

附图说明：

图1为本发明的定子示意图。

图2为本发明的转子示意图。

图3为本发明的定子和转子装配结构图。

图4为本发明的转子与定子头数比为1：2的普通内摆线型转子与定子的截面形状图。

图5为本发明的减速机装配爆炸图。

图6为本发明的减速机装配结构图。

图7为本发明的输出轴示意图。

图8为本发明的输入轴端盖示意图。

图中16-端盖密封油毡安装槽。

图9为转子与定子头数比为2:3的装配示意图，其减速比为1.5。

图10为转子与定子头数比为3:4的装配示意图，其减速比为1.333。

图中1-外壳、2-输入轴端盖、3-输入轴滑动轴承、4-万向节联轴器、5-输入轴、6-转子、7-定子、8-输出轴、9-输出轴滑动轴承、10-输出轴端盖、11-定子定位销钉、12-机壳定位孔、13-定子定位孔、14-偏心轴、15-输出轴、16-偏心孔密封油毡安装槽。

具体实施方式：

本种减速机的减速原理是：转子与定子的截面轮廓是一对共轭的内摆线的等距线，转子在定子中做行星运动，转子一边绕自身的中心以速度ω₁自转，一边绕定子的中心以速度ω₂公转，转子头数为N，定子头数为N+1，ω₁/ω₂=（N+1）:N,利用这一特点，做成减速机，输入转速为转子的自转，输出转速为转子的公转，就达到减速的目的。当需要的减速比较大时，可以通过首尾相连的方式串联多级减速器，构成多级减速。比如两个减速比为2减速机串联获得减速比为4，三个减速机串联获得减速比为8。

概括的说，本种基于内摆线啮合原理的减速机，包括转子和定子，所述定子通过定位销钉固定在减速机壳体中，在工作中定子和减速机壳体不动。转子通过键连接万向节联轴器，万向节联轴器又通过键连接输入轴，当输入轴旋转，输入轴带动万向节联轴器开始旋转，万向节联轴器带动转子开始自转，万向节联轴器的转速与转子的自转转速相等。转子以一定的偏心距装配在定子中，按照内摆线的啮合原理绕定子中心运动，因此当转子自转时，它同时会绕定子的中心做公转。转子的公转输出是靠转子的偏心轴与输出轴配合来完成的。输出轴的中心线与定子的中心线重合。转子的偏心轴插入到输出轴的偏心孔里，输出轴的孔里安装有滑动轴承，转子的偏心轴可以在输出轴的偏心孔里自由转动。输出轴的偏心孔的中心与输出轴的中心的距离等于转子在定子中的偏心距。因此当转子转动时，转子上的偏心轴拨动输出轴绕定子的中心旋转。输出轴的自转速度等于转子的公转速度。工作时减速机内要添加润滑油。输入轴上安装有输入轴滑动轴承，输出轴上也装有输出轴滑动轴承，输入轴滑动轴承和输出轴滑动轴承可以保证输入轴和输出轴绕减速机中心旋转。减速机壳两端分别装有输入轴端盖和输出轴端盖，输入轴端盖和输出轴端盖通过螺纹与机壳连接，端盖内部有密封油毡安装槽，填入密封油毡后可以将减速机内部密封起来，阻止减速机里的润滑油泄漏。

下面结合附图对本发明作进一步说明：

如图1至图10所示，定子7通过定位销钉11固定在减速机壳体1中，在工作中定子7和减速机壳体1不动。转子6通过键连接万向节联轴器4，万向节联轴器4又通过键连接输入轴5，当输入轴5旋转，输入轴5带动万向节联轴器4开始旋转，万向节联轴器4带动转子6开始自转，万向节联轴器4的转速与转子6的自转转速相等。转子6以一定的偏心距装配在定子7中，按照内摆线的啮合原理绕定子7中心运动，因此当转子6自转时，它同时会绕定子7的中心做公转。转子6的公转输出是靠转子6的偏心轴14与输出轴8配合来完成的。输出轴8的中心线与定子7的中心线重合。转子6的偏心轴14插入到输出轴8的偏心孔15里，输出轴8的孔15里安装有滑动轴承，转子6的偏心轴14可以在输出轴8的偏心孔15里自由转动。输出轴8的偏心孔15的中心与输出轴8的中心的距离等于转子6在定子7中的偏心距。因此当转子6转动时，转子6上的偏心轴14拨动输出轴8绕定子7的中心旋转。输出轴8的自转速度等于转子6的公转速度。工作时减速机内要添加润滑油。输入轴5上安装有输入轴滑动轴承3，输出轴8上也装有输出轴滑动轴承9，输入轴滑动轴承3和输出轴滑动轴承9可以保证输入轴5和输出轴8绕减速机中心旋转。减速机壳两端分别装有输入轴端盖2和输出轴端盖10，输入轴端盖2和输出轴端盖10通过螺纹与机壳连接，端盖内部有密封油毡安装槽16，填入密封油毡后可以将减速机内部密封起来，阻止减速机里的润滑油泄漏。图1和图2所示为减速比为2时的转子与定子。转子头数为N，则定子头数为N+1，减速比为（N+1）/N，通过改变转子头数N，即可获得不同减速比的减速机。图9为转子与定子头数比为2:3的装配示意图，其减速比为1.5，图10为转子与定子头数比为3:4的装配示意图，其减速比为1.333。

本种减速机的工作过程如下：

电动机，内燃机或者其他高速运转的动力通过输入轴传入该减速机上，输入轴通过键连接带动万向节联轴器开始旋转，万向节联轴器又与转子相连，并且带动转子，使转子进行自转，万向节联轴器的转速与转子自转的速度相等，而转子又以一定的偏心距装配在定子中，并且按照内摆线啮合原理绕定子中心运动，在转子进行自转的同时，转子的偏心轴和输出轴进行配合，使转子绕着定子的中心进行公转，输出轴的中心线与定子的中心线重合，并且转子的偏心轴可以在输出轴的偏心孔里自由转动，当转子转动时，转子上的偏心轴拨动输出轴绕定子的中心旋转，输出轴的自转速度等于转子的公转速度，输入转速为转子的自转，输出转速为转子的公转，从而达到减速的目的。当需要的减速比较大时，可以通过首尾相连得方式串联多级个减速器，构成多级减速。比如两个减速机串联获得减速比为4，三个减速机串联获得减速比为8。

Claims (1)

1.一种基于内摆线啮合原理的用于油井的减速机，包括定子（7）和转子（6），其特征在于：

所述转子头数为N，则所述定子头数为N+1，N为大于或等于1的自然数，所述减速机的减速比为（N+1）/N，通过改变转子头数N，即可获得不同减速比的减速机；

定子（7）通过定位销钉（11）固定在减速机壳体（1）中，在工作中，定子（7）和减速机壳体（1）不动；转子（6）通过键连接万向节联轴器（4），万向节联轴器（4）通过键连接输入轴（5），当输入轴（5）旋转，输入轴（5）带动万向节联轴器（4）开始旋转，万向节联轴器（4）带动转子（6）开始自转，万向节联轴器（4）的转速与转子（6）的自转转速相等；

所述转子与定子的截面轮廓是一对共轭的内摆线的等距线，转子在定子中做行星运动，转子一边绕自身的中心自转，一边绕定子的中心公转，达到减速的目的；转子（6）以一定的偏心距装配在定子（7）中，按照内摆线的啮合原理绕定子（7）中心运动，以使得当转子（6）自转时，转子（6）同时会绕定子（7）的中心做公转，所述偏心距的值等于构成定子内摆线的滚圆半径R乘以变幅系数K；

转子（6）的公转输出通过转子（6）的偏心轴（14）与输出轴（8）配合来完成；输出轴（8）的中心线与定子（7）的中心线重合；转子（6）的偏心轴（14）插入到输出轴（8）的偏心孔（15）里，输出轴（8）的偏心孔（15）里安装有滑动轴承，转子（6）的偏心轴（14）可以在输出轴（8）的偏心孔（15）里自由转动；输出轴（8）的偏心孔（15）的中心与输出轴（8）的中心的距离等于转子（6）在定子（7）中的偏心距，以使得当转子（6）转动时，转子（6）上的偏心轴（14）拨动输出轴（8）绕定子（7）的中心旋转，输出轴（8）的自转速度等于转子（6）的公转速度；

输入轴（5）上安装有输入轴滑动轴承（3），输出轴（8）上装有输出轴滑动轴承（9），输入轴滑动轴承（3）和输出轴滑动轴承（9）用于使输入轴（5）和输出轴（8）绕减速机中心旋转；

减速机壳两端分别装有输入轴端盖（2）和输出轴端盖（10），输入轴端盖（2）和输出轴端盖（10）通过螺纹与机壳连接，端盖内部有密封油毡安装槽（16），填入密封油毡后将减速机内部密封起来，阻止减速机里的润滑油泄漏。

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