CN115522894A - 一种石油抽油机传动系统 - Google Patents

Abstract

本发明涉及石油抽油机领域，具体涉及一种石油抽油机传动系统。包括电机、减速机、卷筒、旋转支撑结构、机架和高度调节装置，电机与减速机连接，减速机固定在机架的左端，旋转支撑结构固定在机架的右端；卷筒的左端与减速机的输出端连接，右端与旋转支撑结构连接，卷筒在减速机和旋转支撑结构的支撑下在机架上自由旋转。其特征在于，电机和减速机通过花键连接，花键在润滑油中正反转工作，降低了花键的磨损，通过多个密封结构及密封腔对电机主体内部形成保护，确保即使某个密封结构损坏，润滑油也不会流入电机主体内部，导致电机损坏，高度调节装置位于电机底端并可调节电机与减速机的同轴度，进而大大提高了抽油机传动系统的使用使命。

Description

一种石油抽油机传动系统

技术领域

本发明涉及石油抽油机领域，具体涉及一种石油抽油机传动系统。

背景技术

常用的石油抽油机为短冲程(俗称“磕头机”)抽油机，但是随着石油资源的不断开采，油井的深度不断加深，因此对石油抽油机的冲程要求越来越长，在此背景下，国内外长冲程石油抽油机在近些年发展迅速。

目前国内长冲程石油抽油机虽然发展迅速，但由于石油抽油机每分钟需要正反转4～7次，也就是说电机轴与减速机输入轴的连接处需要每分钟承受4～7次方向相反的扭矩，且每天24小时不间断工作，对抽油机的使用寿命提出了巨大的挑战，所以目前国内长冲程石油抽油机普遍存在着寿命偏短的问题，特别是长冲程石油抽油机的传动系统；而抽油机一般在人迹罕至且交通不便的荒野中，因此后期维护难、成本高；这些原因导致了市场对于抽油机的故障率容忍度是很低的，尤其是无法忍受核心部件传动系统的损坏，因为一旦传动系统损坏，必将导致抽油机的大修，极其影响生产计划和效率，所以抽油机的使用寿命要达到连续工作5年以上。

目前国内长冲程石油抽油机传动系统一般采用两种方案，方案一是将永磁电机和减速机安装在卷筒内部，但是电机散热问题很难解决，导致寿命偏短且价格高昂，方案二是将减速机安装在卷筒内部，普通电机在卷筒外侧且驱动连接减速机，该方案虽然解决了电机散热和价格昂贵的问题，但是又面临着电机和减速机的连接等问题，导致寿命偏短。

方案二中的石油抽油机传动系统中的电机轴与减速机输入轴之间普遍采用单键连接，但经实践检验，普通设备加工的单键在长时间使用后容易磨损，从而导致电机轴和减速机输入轴发生相对滑动，不能传递动力，进而导致传动系统损坏，如图6所示。此外，使用单键连接时，同轴度也不好保证，想要提高单键的使用寿命，就需要提高单键的加工精度，而提高单键加工精度则需要更换进口生产设备。而这将极大的提高加工门槛和推高单件产品的生产成本，影响市场竞争力。

想要在同等加工精度的情况下，提高抽油机动力系统的使用寿命，就需要将单键连接更改为花键连接，同时在电机轴与减速机输入轴之间的连接处加注润滑油，这样的动力系统将极大的降低故障率，提高抽油机的使用寿命。

实用新型专利“一种减速机输入端花键自润滑装置”(申请号：201521040678.9)公开了一种花键连接方式，其通过改变减速机箱体和电机壳体的密封位置，将箱体端面直接连接电机壳体，使箱体和行星架总成之间的外腔体，与行星架总成输入端的内花键所在的内腔体连通，润滑油能够在外腔体和内腔体之间互相导通流动，进而使得减速机箱体外注入的润滑油可以顺利进入行星架总成输入端的内花键所在的腔体，能够实现对行星架总成输入端的内花键和装配时作为电机输出端的电机轴外花键持续不断的充分润滑，并起到冷却花键组的作用，降低了花键组的磨损，提高了减速机的使用寿命，同时在电机轴和电机壳体之间设置密封件(旋转轴密封圈)，将行星架总成输入端内花键所在的内腔体与电机内部隔离，避免腔体内的润滑油进入电机内部。

但是，由于石油抽油机传动系统的工况很恶劣，每分钟正反转4∽7次，每天24小时不间断工作，因此上述专利产品并不能解决本案中的方案二中所提到的电机和减速机的连接等问题，具体原因如下：

(1)上述新型专利所解决的方案中存在一个致命隐患，那就是电机轴处的转速比较快，一般在1500r/min以上，密封电机轴处的旋转轴密封圈只有一个，且旋转轴密封圈本身就是一个随着时间老化而密封性能不断下降的密封件，在使用2∽3年后出现漏油的概率逐渐增加，一旦密封电机轴处的旋转轴密封圈出现漏油，则泄漏的润滑油将进入到电机内部，进而导致电机损坏，再者没有给出安装旋转轴密封圈的密封端盖与电机主体是怎么密封的，该处如果没有密封或密封方案不可靠的话，减速机内的润滑油同样会通过密封端盖和电机主体之间结合处进入到电机内部，进而损坏电机。

(2)上述新型专利中的花键组虽然能够被润滑油润滑并冷却，但是润滑油只能顺着行星架总成输入端靠近电机侧的内花键处单侧进入到内花键所在的腔体，形成润滑油的内循环，不能从花键组的两侧进入到内花键所在腔体，进而形成润滑油的外循环，因此对花键组的润滑冷却作用有限，进而导致花键组在本案中的的方案二使用寿命有限，不适合本案中的方案二所遇到的问题。

(3)上述新型专利中的电机轴上安装旋转轴密封圈处为薄壁套过盈套装在电机轴上的，受加工精度和过盈量大小的影响，随着时间的使用及受环境温差的影响，薄壁套很容易与电机轴发生相对滑动，进而有漏油情况发生的风险；同时套装薄壁套会增加安装旋转轴密封圈处的轴的直径，进而增加旋转轴密封圈的线速度，降低旋转轴密封圈的使用寿命。

为此，研究一种石油抽油机传动系统显得尤为重要，该石油抽油机传动系统能够满足石油抽油机方案二的工况使用要求。

发明内容

本发明提供了一种石油抽油机传动系统，该传动系统克服了现有技术产品所存在的缺陷，提供了一种能够满足每分钟正反转4∽7次，每天24小时不间断工作的石油抽油机传动系统。

为实现上述目的，本发明的技术方案为：

本发明提供了一种石油抽油机传动系统，包括电机I、减速机II、卷筒、旋转支撑结构III、机架和高度调节装置IV，所述电机I与减速机II连接，所述减速机II固定在机架的左端，所述旋转支撑结构III固定在机架的右端。所述卷筒的左端与减速机II的输出端连接，右端与旋转支撑结构III连接，所述卷筒在减速机II和旋转支撑结构III的支撑下在机架上自由旋转；所述高度调节装置IV位于电机I底端并与机架固定连接。

所述电机I包括电机主体、设置在电机主体内部的密封板、设置在电机主体端部的电机端盖、密封内端盖、密封外端盖和电机轴；所述密封板与电机主体的壳体之间设置有O型圈一，所述电机轴穿过密封板的中心处，所述密封板与电机轴通过密封圈一旋转密封；电机端盖通过螺栓二与电机主体的壳体固定连接，电机端盖两侧分别设置密封内端盖和密封外端盖，内侧设置轴承一；电机轴依次穿过密封内端盖、轴承一的内圈和密封外端盖，密封内端盖设置密封圈二，密封外端盖设置密封圈三和骨架油封，电机轴分别与密封圈二、密封圈三和骨架油封旋转密封；在密封外端盖与电机端盖之间位于密封螺栓所在中心的最外侧设置O型圈二，密封内端盖、电机端盖和密封外端盖通过密封螺栓固定连接在一起，在每个密封螺栓和密封外端盖之间设置O型圈四，位于密封外端盖上的骨架油封内唇向外，用以隔绝电机外界的润滑油。

电机端盖通过螺钉四与减速机的左法兰壳体连接，减速机的左法兰壳体通过螺钉一与机架固定连接，电机端盖与减速机的左法兰壳体之间设置有O型圈三；减速机的左法兰壳体内孔设置有轴承二且由轴承端盖轴向定位，减速机输入轴嵌入轴承二的内圈并可以自由旋转。

减速机输入轴靠近电机轴端设置有内花键，且内花键内部设置有拆卸通油孔，拆卸通油孔右侧通向减速机的内部齿轮腔体，电机轴靠近减速机输入轴端设置有与内花键相匹配的外花键，电机轴与减速机输入轴通过花键连接并传递扭矩，电机轴与所述减速机输入轴同轴，左法兰壳体上设置有若干左法兰壳体通油孔。

优选的，所述电机端盖设置有锂基润滑脂通油孔，密封内端盖和密封外端盖靠近轴承一一侧分别设置环形通油腔，该环形通油腔和电机端盖中的锂基润滑脂通油孔相通，用以润滑轴承一。

优选地，电机主体的壳体腔体A与电机端盖左侧腔体B不通，轴承一所在腔体C与电机端盖右侧腔体D不通，电机端盖右侧腔体D与减速机输入轴内腔体F互通，减速机输入轴内腔体F与减速机右侧的内部齿轮腔体(图中未示出)互通，电机端盖右侧腔体D与轴承二右侧腔体互通，轴承二右侧腔体与减速机右侧的内部齿轮腔体(图中未示出)互通，电机端盖右侧腔体D通过左法兰壳体通油孔与减速机密封腔体E互通，减速机密封腔体E与减速机II右侧的内部齿轮腔体(图中未示出)互通，因此，因此电机端盖右侧腔体D、减速机输入轴内腔体F和减速机密封腔体E三者均互通且都流经减速机右侧的内部齿轮腔体(图中未示出)。

优选地，由电机轴与减速机输入轴构成的花键组两侧均可进入润滑油，电机轴外花键和减速机输入轴内花键得到充分润滑和冷却，并可实现润滑油的外循环，降低花键组的磨损。

优选地，密封外端盖内孔处设置骨架油封，密封螺栓和密封外端盖处设置O型圈四，密封外端盖和电机端盖的最大外圆处设置O型圈二，三者共同作用来密封电机端盖右侧腔体D的润滑油，防止电机端盖右侧腔体D的润滑油进入到轴承一所在腔体C内，增强电机内腔和电机外腔的密封效果。

优选地，所述电机主体的壳体腔体A内有锂基润滑脂，电机端盖左侧腔体B内没有锂基润滑脂，密封圈一和O型圈一密封电机主体的壳体腔体A内的锂基润滑脂。

优选地，位于密封内端盖的密封圈二和位于密封外端盖的密封圈三密封轴承一所在腔体C内的锂基润滑脂，密封内端盖和电机端盖平面结合处涂端面密封胶，防止轴承一所在腔体C内的锂基润滑脂流入到电机端盖左侧腔体B和电机端盖右侧腔体D内。

电机轴采用合金钢(如：42CrMo)，安装密封处采用高频热处理，安装密封圈一、密封圈二、密封圈三以及骨架油封处为实心轴，尽可能降低电机轴的直径，进而降低密封圈一、密封圈二、密封圈三以及骨架油封的线速度，提高密封圈一、密封圈二、密封圈三以及骨架油封的使用寿命，同时避免因套装薄壁套与电机轴可能产生相对滑动而漏油的风险，进而增加石油抽油机传动系统的使用寿命。

优选地，所述减速机的输出端设置有右法兰轴承座，右法兰轴承座通过螺钉二与卷筒连接。

优选地，所述卷筒表面并排设置有双折线槽，用于容纳钢丝绳，在卷筒正转或反转的过程中更不容易乱绳。

优选地，所述棘爪结构包括固定在卷筒右端且与卷筒同轴的棘轮、可转动的设置在所述机架上的“7”字形棘爪、尾部设置在所述机架上的电动缸以及套筒。

优选地，所述棘爪包括下支臂和上支臂，棘爪通过设置在上支臂与下支臂交界处的棘爪轴与机架转动连接，棘爪轴上套接有扭簧，扭簧使得所述下支臂浮动贴合所述棘轮。

优选地，所述套筒为有底圆管状结构，套筒与上支臂端部转动连接，套筒内设置有压缩弹簧。

优选地，所述电动缸的活塞杆端部嵌入套筒并与压缩弹簧连接，电动缸与下述控制系统连接。

优选地，当石油抽油机正常工作时，棘爪结构不工作，此时电动缸处于拉伸状态，活塞杆伸出，所述压缩弹簧被压缩，进而推动所述棘爪顺时针旋转，下支臂远离所述棘轮，棘轮逆时针工作；当石油抽油机需要停机维修或保养时，先将电机制动停止，然后电动缸处于压缩状态，下支臂浮动贴合在棘轮上并限制棘轮顺时针转动，进而限制卷筒反向转动，此时关闭电机的制动功能，由于钢丝绳给卷筒的拉力，整个卷筒处于停止状态，当石油抽油机需要正常工作时，电动缸恢复拉伸状态，棘爪也恢复初始状态，卷筒正常工作。

本发明仅展示了一种棘爪结构，但并不代表本发明仅限于此，本发明此处可以应用一切满足上述功能的棘爪结构。

优选地，所述旋转支撑结构包括安装在机架右端的轴承座、安装在卷筒右端的支撑轴、扭矩测量圆盘和测速传感器；轴承座通过轴承三与支撑轴旋转连接且可以相对轴向移动一定的距离，便于安装，支撑轴通过螺栓一安装在卷筒的右侧端面上，螺钉三依次穿过连接盘、轴承座并固定到机架上；支撑轴通过螺杆、螺杆垫片以及单键固定连接测速轴，扭矩测量圆盘同时连接连接盘和测速轴但不贴合，测速传感器连接在测速轴上；安装在轴承挡板和轴承座上的羊毛毡一及羊毛毡二对轴承三进行锂基润滑脂密封。

优选地，旋转支撑结构用于当卷筒旋转时，对卷筒进行旋转支撑，以及测量卷筒的输出扭矩和输出转速。

优选地，所述高度调节装置包括由支架竖板及支架横板以及若干间隔均匀的支架斜板焊接而成的直角三角支架、连接电机的电机底板、若干设置在支架横板上的螺钉六；支架竖板通过螺钉五固定连接在机架的侧板上，电机底板通过螺钉七固定连接在电机的底座上，螺钉六的端部顶在电机底板的下表面。

优选地，高度调节装置可以调节电机和减速机在使用过程中造成的不同轴度，由于传动系统在长时间的正反转过程中引起的震动及电机自身重力的作用下，导致连接电机和减速机的螺钉四逐渐拉长，虽然螺钉四的拉长幅度很微小，但足以导致电机远离减速机端下垂，进而影响电机轴与减速机输入轴之间的同轴度，当同轴度不够时，长时间正反运转，将导致抽油机传动系统损坏，为了解决这个缺陷，本发明设置有高度调节装置，所述高度调节装置设置在电机主体的正下方，所述高度调节装置的右端支架竖板与机架固定，通过旋转螺钉六来调整电机I和减速机II的同轴度。

优选地，所述传动系统还包括控制系统、报警系统和信息采集系统。

优选地，所述控制系统包括控制箱，设置在所述控制箱内的控制芯片和与所述控制芯片连接的通信模块，以及设置在所述控制箱正面且与所述控制芯片连接的触摸屏。

优选地，所述报警系统包括润滑油泄漏监测装置，所述润滑油泄漏监测装置包括与所述控制芯片连接的润滑油粘度密度传感器。

优选地，石油抽油机传动系统正常工作时，取出油塞，当骨架油封、密封圈三、O型圈二、O型圈四中的一个或若干个损坏失效后，电机端盖右侧腔体D内的润滑油会进入到轴承一所在腔体内C内，此时如果密封圈二或密封内端盖与电机端盖平面结合处的涂端面密封胶失效后，轴承一所在腔体内C的润滑油会进入到电机端盖左侧腔体B内，此时刚流入到电机端盖左侧腔体B内的润滑油在密封圈二和O型圈一的作用下，不会马上流入到电机主体的壳体腔体A内，而是沿着电机端盖的侧壁流经润滑油粘度密度传感器，最后经过油塞所在孔流出电机I外面，此时润滑油粘度密度传感器会经过润滑油泄露监测装置远程报警，从而能够被及时发现并维修，进而杜绝了减速机II内的润滑油进入到电机I的主体内，防止电机I因为电机主体进入润滑油而损坏。

优选地，所述报警系统为本发明的智能防线，可以在可能发生泄漏的情况下远程提醒工作人员。所述润滑油粘度密度传感器设置在电机端盖左侧腔体B内的最低点，润滑油粘度密度传感器用来测量液体的粘度、密度、介电常数和温度等，一旦当润滑油粘度密度传感器接触到锂基润滑脂、锂基润滑脂与液体润滑油的混合物时或液体润滑油时，就会将信号传递到润滑油泄漏监测装置，进而报警装置会第一时间远程报警，提醒工作人员及时到现场检测确认是否真的有润滑油泄露，防止事态恶化。

优选地，所述信息采集系统包括采集结构，以及设置在所述采集结构上的扭力测量装置上的扭矩测量圆盘及测速装置上的测速传感器。

采用本发明的技术方案，石油抽油机传动系统的使用寿命可以达到5年以上，使用过程中便于及时发现漏油点，满足了石油开采的需求。

将本案中的石油抽油机传动系统安装到石油抽油机上，正常工作时，棘爪结构不工作，卷筒正反转，进行正常抽油，信息采集系统通过扭矩测量圆盘和测速传感器采集到卷筒的输出扭矩和转速的相关参数，确保石油抽油机传动系统处于正常工作状态，使用一段时间后，通过旋转调整高度调节装置上的螺钉六，使螺钉六将电机顶起，进而保持电机轴与减速机输入轴的同轴度，防止电机下垂，在传动系统工作过程中，如果减速机内的润滑油进入到电机主体内后，传动系统的报警系统会远程报警，第一时间提醒工作人员及时处理，防止润滑油进入到电机主体内导致电机损坏，进而增加维修成本和影响采油的生产效率和生产计划，当石油抽油机需要停机维修或保养时，先将电机制动停止，棘爪结构开始工作，卷筒处于静止状态，当石油抽油机正常工作时，棘爪结构恢复不工作状态。

本发明所达到的有益效果为：

(1)本发明通过多个密封结构及密封腔对电机主体内部形成保护，确保即使在恶劣的情况下某个密封结构损坏，减速机内的润滑油也不会流入到电机主体内部，导致电机损坏，提高抽油机的维修成本和影响生产效率及生产计划。

(2)本发明可以使得电机端盖右侧腔体D、减速机输入轴内腔体F和减速机密封腔体E三者均互通，进而使得由电机轴和减速机输入轴组成的花键组两侧均可进入润滑油，电机轴外花键和减速机输入轴内花键得到充分润滑和冷却，并可实现润滑油的外循环，降低花键组的磨损，使得本花键组可以在本案工况下(正反转、24小时不间断工作)的使用寿命达到5年以上，大大提高了抽油机传动系统的使用寿命。

(3)电机轴采用合金钢(如：42CrMo)实心轴，安装密封圈和骨架油封处高频热处理，降低密封圈和骨架油封的线速度，延长使用寿命，避免因套装薄壁套产生相对滑动而漏油的风险，进而增加旋转轴密封圈的使用寿命。

(4)本发明通过高度调节装置来调节和修正抽油机传动系统在长时间使用后电机和减速机的不同轴度问题，进而增加因电机轴和减速机输入轴同轴度带来的抽油机传动系统使用寿命。

(5)本发明设置有报警系统，一旦润滑油可能渗入电机内部，便会远程报警并提醒工作人员及时到现场，检测确认是否真的有润滑油泄露，防止事态恶化，节约维修成本，利于提升生产效率同时保护环境。

(6)本发明设置有信息采集系统，可以采集卷筒输出的扭矩及转速，并将信息汇总，对本发明的工作状态做实时监测。

附图说明

图1为本发明专利中石油抽油机传动系统的整体结构示意图。

图2为本发明专利中电机I和减速机II连接部分的结构示意图。

图3为本发明专利中旋转支撑结构III的结构示意图。

图4为本发明专利中高度调节装置IV的结构示意图。

图5为本发明专利中棘爪结构的结构示意图。

图6为本发明专利中极限工况下使用花键连接的传动系统和使用单键连接的传动系统随时间推移的损坏次数对比图。

图中，I表示电机I；II表示减速机II；III表示旋转支撑结构III；IV表示高度调节装置IV。

图中，A、电机主体的壳体腔体A；B、电机端盖左侧腔体B；C、轴承一所在腔体；D、电机端盖右侧腔体D；E、减速机密封腔体E；F、减速机输入轴内腔体F。

图中，1、电机轴；2、密封圈一；3、密封板；4、密封圈二；5、O型圈一；6、密封内端盖；7、电机端盖；8、润滑油粘度密度传感器；9、油塞；10、轴承一；11、压注油杯一；12、O型圈二；13、密封圈三；14、密封外端盖；15、O型圈三；16、骨架油封；17、螺钉一；18、轴承端盖；19、轴承二；20、减速机输入轴；20a、拆卸通油孔；21、螺钉二；22、卷筒；23、螺杆；24、螺杆垫片；25、支撑轴；26、螺栓一；27、羊毛毡一；28、轴承挡板；29、孔卡；30、轴承三；31、轴承座；32、羊毛毡二；33、螺钉三；34、连接盘；35、棘爪结构；36、单键；37、测速轴；38、扭矩测量圆盘；39、测速传感器；40、压注油杯二；41、机架；42、右法兰轴承座；43、左法兰壳体；43a、左法兰壳体通油孔；44、密封螺栓；45、O型圈四；46、螺钉四；47、螺栓二；48a、支架竖板；48b、支架横板；48c、支架斜板；49、螺钉五；50、螺钉六；51、电机底板；52、螺钉七；53、棘轮；54、棘爪；55、电动缸；56、套筒。

具体实施方式

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，所描述的实施例仅仅是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

需要说明，若本发明实施例中有涉及方向性指示(诸如上、下、左、右、前、后……)，则该方向性指示仅用于解释在某一特定姿态(如附图所示)下各部件之间的相对位置关系、运动情况等，如果该特定姿态发生改变时，则该方向性指示也相应地随之改变。

另外，若本发明实施例中有涉及“第一”、“第二”等的描述，则该“第一”、“第二”等的描述仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示其相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。另外，若全文中出现的“和/或”的含义为，包括三个并列的方案，以“A和/或B”为例，包括A方案，或B方案，或A和B同时满足的方案。另外，各个实施例之间的技术方案可以相互结合，但是必须是以本领域普通技术人员能够实现为基础，当技术方案的结合出现相互矛盾或无法实现时应当认为这种技术方案的结合不存在，也不在本发明要求的保护范围之内。

如图1所示，本发明公开了一种石油抽油机传动系统，包括电机I、减速机II、卷筒22、旋转支撑结构III、机架41和高度调节装置IV，卷筒22右侧法兰上设置有棘爪机构35。所述电机I与减速机II连接，所述减速机II固定在机架41的左端，所述旋转支撑结构III固定在机架41的右端。所述卷筒22的左端与减速机II的输出端连接，右端与旋转支撑结构III连接，所述卷筒22在减速机II和旋转支撑结构III的支撑下在机架41上自由旋转，所述高度调节装置IV位于电机I底端并与机架41固定连接。

电机I为本发明的动力源，电机I的输出动力经过减速机II的减速机后驱动卷筒22正转和反转。

如图2所示，电机I包括电机主体、设置在电机主体内部的密封板3、设置在电机主体端部的电机端盖7、密封内端盖6、密封外端盖14和电机轴1。密封板3与电机主体的壳体之间设置有O型圈一5，所述电机轴1穿过密封板3的中心处，密封板3与电机轴1通过密封圈一2旋转密封。

电机端盖7通过螺栓二47与电机主体的壳体固定连接，电机端盖7的左右两侧分别设置密封内端盖6和密封外端盖14，内侧设置轴承一10；电机轴1依次穿过密封内端盖6、轴承一10的内圈和密封外端盖14，密封内端盖6设置密封圈二4，密封外端盖14设置密封圈三13和骨架油封16，电机轴1分别与密封圈二4、密封圈三13和骨架油封16旋转密封。在密封外端盖14与电机端盖7之间位于密封螺栓44所在中心的最外侧设置O型圈二12，密封内端盖6、电机端盖7和密封外端盖14通过密封螺栓44固定连接在一起，在每个密封螺栓44和密封外端盖14之间设置O型圈四45，位于密封外端盖14上的骨架油封16内唇向外，用以隔绝电机I外界的润滑油。

电机端盖7通过螺钉四47与减速机II的左法兰壳体43连接，左法兰壳体43通过螺钉一17与机架41固定连接，电机端盖7与左法兰壳体43之间设置有O型圈三15。减速机的左法兰壳体43内孔设置有轴承二19且由轴承端盖18轴向定位，减速机输入轴20嵌入轴承二19的内圈并可以自由旋转。

减速机输入轴20靠近电机轴1端设置有内花键，且内花键内部设置有拆卸通油孔20a，拆卸通油孔20a右侧通向减速机II内部齿轮腔体(图中未示出)的润滑油，电机轴1靠近减速机输入轴20端设置有与所述内花键相匹配的外花键，电机轴1与减速机输入轴20通过花键连接并传递扭矩，电机轴1与减速机输入轴20同轴，左法兰壳体43上设置有若干左法兰壳体通油孔43a。

电机端盖7设置有锂基润滑脂通油孔，密封内端盖6和密封外端盖14靠近轴承一10一侧分别设置环形通油腔，该环形通油腔和电机端盖7中的锂基润滑脂通油孔相通，用以润滑轴承一10，当轴承一10缺少锂基润滑脂时，可通过压注油杯一11将锂基润滑脂注入到轴承一10内。

电机主体的壳体腔体A与电机端盖左侧腔体B不通，轴承一所在腔体C与电机端盖右侧腔体D不通，电机端盖右侧腔体D与减速机输入轴内腔体F互通，减速机输入轴内腔体F与减速机II右侧的内部齿轮腔体(图中未示出)互通，电机端盖右侧腔体D与轴承二19右侧腔体互通，轴承二19右侧腔体与减速机II右侧的内部齿轮腔体(图中未示出)互通，电机端盖右侧腔体D通过左法兰壳体通油孔43a与减速机密封腔体E互通，减速机密封腔体E与减速机II右侧的内部齿轮腔体(图中未示出)互通，因此，因此电机端盖右侧腔体D、减速机输入轴内腔体F和减速机密封腔体E三者均互通且都流经减速机II右侧的内部齿轮腔体(图中未示出)。

由电机轴1与减速机输入轴20构成的花键组两侧均可进入润滑油，电机轴1右侧轴端的外花键和减速机输入轴20左侧端面的内花键得到充分润滑和冷却，并可实现润滑油的外循环，降低花键组的磨损，有效提升石油抽油机传动系统的使用寿命。

密封外端盖14内孔处设置骨架油封16，密封螺栓44和密封外端盖14处设置O型圈四45，密封外端盖14和电机端盖7的最大外圆处设置O型圈二12，三者共同作用来密封电机端盖右侧腔体D的润滑油，防止电机端盖右侧腔体D的润滑油进入到电机I的轴承一10所在腔体C内，增强电机内腔和电机外腔的密封效果。

电机主体的壳体腔体A内有锂基润滑脂，电机端盖左侧腔体B内没有锂基润滑脂，密封圈一2和O型圈一5密封电机主体的壳体腔体A内的锂基润滑脂。防止电机主体的壳体腔体A中的锂基润滑脂进入到电机端盖左侧腔体B中，电机端盖左侧腔体B中无锂基润滑脂或润滑油；

位于密封内端盖6的密封圈二4和位于密封外端盖14的密封圈三13密封轴承一所在腔体C内的锂基润滑脂，密封内端盖6和电机端盖7平面结合处涂端面密封胶，防止轴承一所在腔体C内的锂基润滑脂流入到电机端盖左侧腔体B和电机端盖右侧腔体D内。

电机轴1采用合金钢(如：42CrMo)，安装密封处采用高频热处理，安装密封圈一2、密封圈二4、密封圈三13以及骨架油封16处为实心轴，尽可能降低电机轴1的直径，进而降低密封圈一2、密封圈二4、密封圈三13以及骨架油封16的线速度，提高密封圈一2、密封圈二4、密封圈三13以及骨架油封16的使用寿命，同时避免因套装薄壁套与电机轴1产生相对滑动而漏油的风险，进而增加石油抽油机传动系统的使用寿命。

上述花键和密封结构的设计，可以有效的确保即使在恶劣的情况下，某个密封结构损坏，润滑油也不会流入到电机I主体内，导致电机I损坏，进而增加维修成本和影响生产效率。

减速机II的输出端设置有右法兰轴承座42，右法兰轴承座42通过螺钉二21与卷筒22连接。

如图1所示，卷筒22表面并排设置有双折线槽，用于容纳钢丝绳，在卷筒22正转或反转的过程中更不容易乱绳。

如图5所示，棘爪结构35包括固定在卷筒22右端且与卷筒22同轴的棘轮53、可转动的设置在所述机架41上的“7”字形棘爪54、尾部设置在所述机架41上的电动缸55以及套筒56。

棘爪54包括下支臂和上支臂，棘爪54通过设置在上支臂与下支臂交界处的棘爪轴与机架41转动连接，棘爪54轴上套接有扭簧(图中未示出)，扭簧使得所述下支臂浮动贴合在棘轮53上。

套筒56为有底圆管状结构，套筒56与上支臂端部转动连接，套筒56内设置有压缩弹簧(图中未示出)。

电动缸55的活塞杆端部嵌入套筒56并与压缩弹簧连接，电动缸55与下述控制系统连接。

当石油抽油机正常工作时，棘爪结构35不工作，此时电动缸55处于拉伸状态，活塞杆伸出，所述压缩弹簧被压缩，进而推动所述棘爪54顺时针旋转，下支臂远离所述棘轮53，棘轮53逆时针工作；当石油抽油机需要停机维修或保养时，先将电机I制动停止，然后电动缸55处于压缩状态，下支臂浮动贴合在棘轮53上并限制棘轮53顺时针转动，进而限制卷筒22反向转动，此时关闭电机I的制动功能，由于钢丝绳给卷筒22的拉力，整个卷筒22处于停止状态，当石油抽油机需要正常工作时，电动缸55恢复拉伸状态，棘爪54也恢复初始状态，卷筒正常工作。

本发明仅展示了一种棘爪结构35，但并不代表本发明仅限于此，本发明此处可以应用一切满足上述功能的棘爪结构35。

如图3所示，旋转支撑结构III包括安装在机架41右端的轴承座31、安装在卷筒22右端的支撑轴25、扭矩测量圆盘38和测速传感器39。轴承座31通过轴承三30与支撑轴25旋转连接且可以相对轴向移动一定的距离，便于安装，支撑轴25通过螺栓一26安装在卷筒22的右侧端面上，螺钉三33依次穿过连接盘34、轴承座31并固定到机架41上。支撑轴25通过螺杆23、螺杆垫片24以及单键36固定连接测速轴37，扭矩测量圆盘38同时连接连接盘34和测速轴37但不贴合，测速传感器39连接在测速轴37上。安装在轴承挡板28和轴承座31上的羊毛毡一27及羊毛毡二32对轴承三30进行锂基润滑脂密封。

当轴承三30缺少锂基润滑脂时，通过压注油杯二40向轴承三30所在腔体注入锂基润滑脂。

轴承三30在孔卡29和轴承挡板28的共同作用下固定在轴承座31上。

旋转支撑结构III用于当卷筒22旋转时，对卷筒22进行旋转支撑，以及测量卷筒22的输出扭矩和输出转速。

如图1、2和图4所示，高度调节装置IV包括由支架竖板48a及支架横板48b以及若干间隔均匀的支架斜板48c焊接而成的直角三角支架、连接电机I的电机底板51、若干设置在支架横板上的螺钉六50；支架竖板48a通过螺钉五49固定连接在机架41的侧板上，电机底板51通过螺钉七52固定连接在电机I的底座上，螺钉六50的端部顶在电机底板51的下表面。

高度调节装置IV可以调节电机I和减速机II在使用过程中造成的不同轴度，由于传动系统在长时间的正反转过程中引起的震动及电机I自身重力的作用下，导致连接电机I和减速机II的螺钉四46逐渐拉长，虽然螺钉四46的拉长幅度很微小，但足以导致电机I远离减速机II端下垂，进而影响电机轴1与减速机输入轴20之间的同轴度，当同轴度不够时，长时间正反运转，将导致抽油机传动系统损坏，为了解决这个缺陷，本发明设置有高度调节装置IV，高度调节装置IV设置在电机I主体的正下方，高度调节装置IV的右端支架竖板48a与机架41固定。

在后期对抽油机传动系统进行维护时，旋转拧紧螺钉六50，使螺钉六50进一步将电机I在高度方向向上顶起，进而保持电机轴1和减速机输入轴20的同轴度，防止电机I下垂，进而最大程度的延长抽油机传动系统的使用寿命。

本发明还包括控制系统、报警系统和信息采集系统，所述控制系统分别与所述报警系统和信息采集系统连接。

控制系统包括控制箱，设置在控制箱内的控制芯片和与控制芯片连接的通信模块(图中未示出)，以及设置在所述控制箱正面且与所述控制芯片连接的触摸屏(图中未示出)，控制箱采用防雨密封处理，控制芯片可以选用PLC控制器、单片机或其他可编程芯片，通信模块可以采用4G通信模块以方便将信息上传至后端服务器，触摸屏用来设置、显示动力系统及抽油机的参数信息。

石油抽油机传动系统正常工作时，取出油塞9，当骨架油封16、密封圈三13、O型圈二12、O型圈四45中的一个或若干个损坏失效后，电机端盖右侧腔体D内的润滑油会进入到轴承一所在腔体内C内，此时如果密封圈二4或密封内端盖6与电机端盖7平面结合处的涂端面密封胶失效后，轴承一所在腔体内C的润滑油会进入到电机端盖左侧腔体B内，此时刚流入到电机端盖左侧腔体B内的润滑油在密封圈二和O型圈一的作用下，不会马上流入到电机主体的壳体腔体A内，而是沿着电机端盖7的侧壁流经润滑油粘度密度传感器8，最后经过油塞9所在孔流出电机I外面，此时润滑油粘度密度传感器8会经过润滑油泄露监测装置远程报警，从而能够被及时发现并维修，进而杜绝了减速机II内的润滑油进入到电机I的主体内，防止电机I因为电机主体进入润滑油而损坏。

报警系统为本发明的智能防线，可以在可能发生泄漏的情况下远程提醒工作人员。报警系统包括润滑油泄漏监测装置(图中未示出)，润滑油泄漏监测装置包括与控制芯片连接的润滑油粘度密度传感器8，润滑油粘度密度传感器8设置在电机端盖左侧腔体B最低点。

润滑油粘度密度传感器8用来测量液体的粘度、密度、介电常数和温度等，可以用来检测液体的粘度、密度、介电常数和温度等参数的变化。一旦当润滑油粘度密度传感器8接触到锂基润滑脂或锂基润滑脂与液体润滑油的混合物时或液体润滑油时，就会将信号传递到润滑油泄漏监测装置，进而报警装置会第一时间远程报警，提醒工作人员及时到现场检测确认是否真的有润滑油泄露，防止事态恶化。

在本发明的实施例中，所述润滑油粘度密度传感器8可以为广州工控传感科技有限公司的FPP800A110液体特性传感器，也可以是广西立铖钢业有限公司的润滑油粘度密度传感器(LCCGQ01)，理所应当的也可以采用其他可以检测液体粘度密度等参数的传感器。此外，需要说明的是此处列举的润滑油粘度密度传感器8的型号仅是为了举例说明，并不代表最终产品将采用上述产品。

所述信息采集系统包括采集结构(图中未示出)，以及设置在所述采集结构上的扭力测量装置上的扭矩测量圆盘38及测速装置上的测速传感器39。

扭矩测量圆盘38测量卷筒22的输出扭矩，测速传感器39测量卷筒22的输出转速，扭矩测量圆盘38和测速传感器39分别将其测量到的信息通过采集结构传递到信息采集系统。

本发明的工作原理和工作过程如下：

本发明的一种石油抽油机传动系统属于长冲程石油抽油机的一种传动系统，解决的是本发明专利说明书背景技术中提到的方案二中的传动系统所面临的问题，该传动系统由电机I提供动力，该动力经过减速机II减速后，将高速低扭矩的电机力转化为低速大扭矩的卷筒力，而卷筒上绕有钢丝绳(图中未示出)，再由钢丝绳带动油井上的活塞(图中未示出)上下移动，进而将石油抽到地面上来。

通过对电机轴1和减速机输入轴20的花键连接进行充分的润滑和冷却，解决其连接强度问题，对电机I的电机轴1的密封进行多层次密封并对电机轴1结构优化，同时增加泄油报警功能，连同卷筒22的输出扭矩和输出转速的信息采集汇总到控制系统，进而对石油抽油机传动系统进行精确的控制，加之高度调节装置IV可随时对电机轴1和减速机输入轴20的同轴度进行调整，采用本发明的技术方案，石油抽油机传动系统的使用寿命可以达到5年以上，使用过程中便于及时发现漏油点，满足了石油开采的需求。

将本案中的石油抽油机传动系统安装到石油抽油机上，正常工作时，棘爪结构35不工作，卷筒22正反转，进行正常抽油，信息采集系统通过扭矩测量圆盘38和测速传感器39采集到卷筒22的输出扭矩和输出转速的相关参数，确保石油抽油机传动系统处于正常工作状态，使用一段时间后，通过旋转调整高度调节装置IV上的螺钉六50，使螺钉六50将电机I顶起，进而保持电机轴1与减速机输入轴20的同轴度，防止电机I下垂，在传动系统工作过程中，如果减速机II内的润滑油进入到电机主体内后，传动系统的报警系统会远程报警，第一时间提醒工作人员及时处理，防止润滑油进入到电机I内导致电机I损坏，进而增加维修成本和影响采油的生产效率和生产计划，当石油抽油机需要停机维修或保养时，先将电机I制动停止，棘爪结构35开始工作，卷筒22处于静止状态，当石油抽油机正常工作时，棘爪结构35恢复不工作状态。

注：本发明专利的说明书中注明图中未示出的结构、方案、名称等由于不是本发明专利的创新点，出于简化附图的考虑，附图中不再详细说明。

以上所述的本发明实施方式，并不构成对本发明保护范围的限定。任何在本发明的精神和原则之内所作的修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的权利要求保护范围之内。

Claims (10)

1.一种石油抽油机传动系统，其特征在于：包括电机I、减速机II、卷筒(22)、旋转支撑结构III、机架(41)和高度调节装置IV，所述电机I与减速机II连接，所述减速机II固定在机架(41)的左端，所述旋转支撑结构III固定在机架(41)的右端；所述卷筒(22)的左端与减速机II的输出端连接，右端与旋转支撑结构III连接，所述卷筒(22)在减速机II和旋转支撑结构III的支撑下在机架(41)上自由旋转；所述高度调节装置IV位于电机I底端并与机架(41)固定连接；

所述电机I包括电机主体、设置在电机主体内部的密封板(3)、设置在电机主体端部的电机端盖(7)、密封内端盖(6)、密封外端盖(14)和电机轴(1)；所述密封板(3)与电机主体的壳体之间设置有O型圈一(5)，所述电机轴(1)穿过密封板(3)的中心处，所述密封板(3)与电机轴(1)通过密封圈一(2)旋转密封；所述电机端盖(7)通过螺栓二(47)与电机主体的壳体固定连接，电机端盖(7)两侧分别设置密封内端盖(6)和密封外端盖(14)，内侧设置轴承一(10)；电机轴(1)依次穿过密封内端盖(6)、轴承一(10)的内圈和密封外端盖(14)，密封内端盖(6)设置密封圈二(4)，密封外端盖(14)设置密封圈三(13)和骨架油封(16)，电机轴(1)分别与密封圈二(4)、密封圈三(13)和骨架油封(16)旋转密封；在密封外端盖(14)与电机端盖(7)之间位于密封螺栓(44)所在中心的最外侧设置O型圈二(12)，密封内端盖(6)、电机端盖(7)和密封外端盖(14)通过密封螺栓(44)固定连接在一起，在每个密封螺栓(44)和密封外端盖(14)之间设置O型圈四(45)，位于密封外端盖(14)上的骨架油封(16)内唇向外，用以隔绝电机I外界的润滑油；

所述电机端盖(7)通过螺钉四(46)与减速机II的左法兰壳体(43)连接，减速机II的左法兰壳体(43)通过螺钉一(17)与机架(41)固定连接，电机端盖(7)与减速机II的左法兰壳体(43)之间设置有O型圈三(15)；所述减速机II的左法兰壳体(43)内孔设置有轴承二(19)且由轴承端盖(18)轴向定位，减速机II的减速机输入轴(20)嵌入轴承二(19)的内圈并可以自由旋转；

所述减速机输入轴(20)靠近电机轴(1)端设置有内花键，且内花键内部设置有拆卸通油孔(20a)，拆卸通油孔(20a)右侧通向减速机II的内部齿轮腔体，电机轴(1)靠近减速机输入轴(20)端设置有与所述内花键相匹配的外花键，电机轴(1)与减速机输入轴(20)通过花键连接并传递扭矩，所述电机轴(1)与所述减速机输入轴(20)同轴，所述左法兰壳体(43)上设置有若干左法兰壳体通油孔(43a)，电机端盖右侧腔体D、减速机输入轴内腔体F和减速机密封腔体E三者均互通且都流经减速机II右侧的内部齿轮腔体。

2.根据权利要求1所述的一种石油抽油机传动系统，其特征在于：所述电机端盖(7)设置有锂基润滑脂通油孔，密封内端盖(6)和密封外端盖(14)靠近轴承一(10)一侧分别设置环形通油腔，该环形通油腔和电机端盖(7)中的锂基润滑脂通油孔相通，用以润滑轴承一(10)。

3.根据权利要求1所述的一种石油抽油机传动系统，其特征在于：所述减速机II的输出端设置有右法兰轴承座(42)，右法兰轴承座(42)通过螺钉二(21)与卷筒(22)连接。

4.根据权利要求1所述的一种石油抽油机传动系统，其特征在于：所述卷筒(22)设有双折线槽，所述卷筒(22)与棘爪结构(35)连接，所述棘爪结构(35)包括固定在卷筒(22)右端且与卷筒(22)同轴的棘轮(53)、可转动的设置在所述机架(41)上的“7”字形棘爪(54)、尾部设置在所述机架(41)上的电动缸(55)以及套筒(56)。

5.根据权利要求1所述的一种石油抽油机传动系统，其特征在于：所述旋转支撑结构III包括安装在机架(41)右端的轴承座(31)、安装在卷筒(22)右端的支撑轴(25)、扭矩测量圆盘(38)和测速传感器(39)；轴承座(31)通过轴承三(30)与支撑轴(25)旋转连接且可以相对轴向移动一定的距离，便于安装，螺钉三(33)依次穿过连接盘(34)、轴承座(31)并固定到机架(41)上；支撑轴(25)通过螺杆(23)、螺杆垫片(24)以及单键(36)固定连接测速轴(37)，扭矩测量圆盘(38)同时连接连接盘(34)和测速轴(37)但不贴合，测速传感器(39)连接在测速轴(37)上；安装在轴承挡板(28)和轴承座(31)上的羊毛毡一(27)及羊毛毡二(32)对轴承三(30)进行锂基润滑脂密封。

6.根据权利要求1所述的一种石油抽油机传动系统，其特征在于：所述高度调节装置IV包括由支架竖板(48a)及支架横板(48b)以及若干间隔均匀的支架斜板(48c)焊接而成的直角三角支架、连接电机I的电机底板(51)、若干设置在支架横板(48b)上的螺钉六(50)；支架竖板(48a)通过螺钉五(49)固定连接在机架(41)的侧板上，电机底板(51)通过螺钉七(52)固定连接在电机I的底座上，螺钉六(50)的端部顶在电机底板(51)的下表面。

7.根据权利要求1～6任一项所述的一种石油抽油机传动系统，其特征在于：所述传动系统还包括控制系统、报警系统和信息采集系统。

8.根据权利要求7所述的一种石油抽油机传动系统，其特征在于：所述控制系统包括控制箱，设置在所述控制箱内的控制芯片和与所述控制芯片连接的通信模块，以及设置在所述控制箱正面且与所述控制芯片连接的触摸屏。

9.根据权利要求8所述的一种石油抽油机传动系统，其特征在于：所述报警系统包括润滑油泄漏监测装置，所述润滑油泄漏监测装置包括与所述控制芯片连接的润滑油粘度密度传感器(8)。

10.根据权利要求7所述的一种石油抽油机传动系统，其特征在于：所述信息采集系统包括采集结构，以及设置在所述采集结构上的扭力测量装置上的扭矩测量圆盘(38)及测速装置上的测速传感器(39)。

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