CN1487223A - 钢球传动同轴减速器 - Google Patents
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Abstract
本发明属于传动装置领域，涉及一种钢球传动同轴减速器，包括凸轮、钢球、轴承、心轴，其心轴上设置有输入凸轮、输出凸轮、隔离罩圈，输入凸轮内设置有输入轴孔，输入凸轮端面上沿圆周均布有球窝，隔离罩圈端面上沿圆周均布有通孔，心轴上安装有球轴承、弹性挡圈；本发明的输入凸轮、输出凸轮、固定凸轮、隔离罩圈、链轮等为同一轴线传动，结构简单，体积小，重量轻，传动比范围大，传动平稳，传动件磨擦力小，可不停机变速，使用方便，经济实用，可广泛应用于自动变速、差速传动等传动装置，应用于石油机械可达到提高下井深度的目的。
Description
技术领域
本发明属于传动装置领域，涉及一种钢球传动同轴减速器。
背景技术
目前油田油井井下作业的机械设备，如管柱旋扣机械、螺杆泵、液压钻具、倒扣工具等，其传动装置普遍存在如下不足：1、旋扣机械的传动装置通常采用十几个齿轮，结构复杂，不能自动变速；2、螺杆泵抽油时在井口减速采用抽油杆作传动轴下井带动螺杆泵抽油，抽油杆在扭矩大时易扭曲和脱扣，下井深度受限制；3引进美国的倒扣工具是用NGW(2Z-X)负号机形式设计，受井下空间限制，齿轮模数和轴径都很小，1983年美国专家在胜利油田试验无效；4、引进俄罗斯的螺杆钻具存在同样问题；在这些现有技术中不论是国内和国外，均存在体积、重量和传动比范围等问题。
发明内容
本发明的目的在于解决上述现有技术问题而提供一种结构简单、体积小、重量轻、传动比范围大的钢球传动同轴减速器。
本发明采用的技术方案：一种钢球传动同轴减速器，包括凸轮、钢球、轴承、心轴，心轴上设置有输入凸轮、输出凸轮、隔离罩圈，输入凸轮内设置有输入轴孔，输入凸轮端面上沿圆周均布有球窝，隔离罩圈端面上沿圆周均布有通孔，心轴上安装有球轴承、弹性挡圈。输出凸轮内设置有输出轴孔，输出凸轮端面上沿圆周均布有球窝，心轴与输入凸轮键联结，隔离罩圈外径上设置有键槽，输入凸轮正向输入，输出凸轮反向输出。输入凸轮的输入轴孔内设置有轴套，心轴固联隔离罩圈，心轴与设置在固定凸轮内的输出轴联结，输出轴上安装有球轴承、弹性挡圈、轴承透盖，固定凸轮端面上沿圆周均布有球窝，外径上设置有键槽，输入凸轮正向输入，输出轴及隔离罩圈正向输出；所述的隔离罩圈内均布有滑动杆，安装有双排钢球，滑动杆位于双排钢球之间。钢球设置在球窝及通孔内，球窝的半径大于钢球的半径，通孔与球窝数目和位置相对应。所述的输入凸轮至少为单凸线、双凸线、多凸线型状。所述的钢球为圆球体、短滚柱、锥滚柱。所述的固定凸轮为直线凹形、圆弧直线形、渐开线形、摆线形、齿形的中心角侧倾一角度型状。心轴上安装有轴承、密封圈、链轮，心轴左端联结左输出凸轮、左扳轴，左输出凸轮的端面上沿圆周均布有球窝；心轴右端安装有轴承、垫圈、密封圈、右输出凸轮，心轴右端联结右扳轴，右输出凸轮的端面上沿圆周均布有球窝，链轮的两端面上沿圆周均布有通孔，通孔与球窝数目和位置相对应，钢球设置在球窝及通孔内，球窝的半径大于钢球的半径，左扳轴与右扳轴反向输出。心轴上安装有输入凸轮、凸轮、球轴承、弹性挡圈、弹簧，凸轮设置在输出齿轮内，凸轮与变速滑动盘由轴肖联接，钢球设置在输出齿轮的行星孔和输入凸轮、凸轮端面上沿圆周均布的球窝内，球窝的半径大于钢球的半径，换向肖与变速滑动盘相嵌，变速滑动盘与输出齿轮的端面牙相嵌。所述的钢球的数量比凸轮牙数多一个，传动比由钢球数目确定。
本发明的输入凸轮、输出凸轮、固定凸轮、隔离罩圈、链轮等为同一轴线传动，结构简单，体积小，重量轻，传动比范围大，传动平稳，传动件磨擦力小，可不停机变速，使用方便，经济实用，可广泛应用于自动变速、差速传动等传动装置，应用于石油机械可达到提高下井深度的目的。
附图说明
图1为本发明实施例1结构示意图的主视图；
图2为图1中A-A剖视图；
图3为本发明实施例2结构示意图的主视图；
图4为图3中B-B剖视图；
图5为本发明实施例2双排钢球结构示意图；
图6为本发明实施例3结构示意图的主视图；
图7为图6中C-C剖视图；
图8为本发明实施例4结构示意图的主视图；
图9为图8中D-D剖视图；
图10为图8中E-E剖视图；
图11为图8中I部放大图；
图12为本发明实施例5结构示意图的机构简图；
图13为本发明的输入凸轮双凸线结构局部展开示意图；
图14为本发明的输入凸轮三凸线结构局部展开示意图；
图15为本发明的固定凸轮结构型状示意图；
图16为本发明的工作原理局部展开示意图。
具体实施方式
下面结合附图及较佳实施例对本发明作进一步说明：
实施例1
参阅图1、图2所示，一种钢球传动同轴减速器，包括输出凸轮1、隔离罩圈2、钢球3、输入凸轮4、弹性挡圈5、轴承6、心轴7；其心轴7上安装有输入凸轮4、输出凸轮1、隔离罩圈2，输出凸轮1一端内设置有输出轴孔101，另一端靠近隔离罩圈2的端面上沿圆周均布有球窝102，心轴7设置在输出凸轮1和隔离罩圈2中心孔内，心轴7与输入凸轮4键联结，可在输出凸轮1和隔离罩圈2中心孔内转动，心轴7上安装有深沟球轴承6及弹性挡圈5；输入凸轮4一端内设置有输入轴孔401，另一端靠近隔离罩圈2的端面上沿圆周均布有球窝402，隔离罩圈2端面上沿圆周均布有通孔201，外径上设置有键槽202，用于固定隔离罩圈2，通孔201与球窝102、球窝402数目和位置相对应，钢球3设置在球窝102、球窝402及通孔201内，球窝102、402的半径大于钢球3的半径，以供钢球3作自调均载，保证传递效率。钢球3的数量比凸轮牙数多一个，传动比由钢球3数目确定。本实施例的隔离罩圈2固定不转，输入凸轮4正向输入，输出凸轮1反向输出，输出凸轮1与输入凸轮4作反向旋转。可应用于差速传动装置、管柱旋扣机械、倒扣工具等传动装置。
实施例2
参阅图3、图4所示，一种钢球传动同轴减速器，包括隔离罩圈2、钢球3、输入凸轮4、弹性挡圈5、轴承6、心轴7、输出轴8、固定凸轮9、轴承透盖10；其输入凸轮4一端内设置有输入轴孔401，另一端靠近隔离罩圈2的端面上沿圆周均布有球窝402，输入轴孔401内设置有轴套11，心轴7设置在输入凸轮4和隔离罩圈2中心孔内，心轴7与输入凸轮4键联结，心轴7与隔离罩圈2固定联结，心轴7与设置在固定凸轮9内的输出轴8联结，心轴7上安装有深沟球轴承6及弹性挡圈5，输出轴8上安装有深沟球轴承6、弹性挡圈5及轴承透盖10，固定凸轮9靠近隔离罩圈2的端面上沿圆周均布有球窝901，外径上设置有键槽902；隔离罩圈2端面上沿圆周均布有通孔201，通孔201与球窝402、球窝901数目和位置相对应，钢球3设置在球窝402、球窝901及通孔201内，球窝402、球窝901的半径大于钢球3的半径，以供钢球3作自调均载，保证传递效率。钢球3的数量比凸轮牙数多一个，传动比由钢球3数目确定。本实施例的固定凸轮9固定不转，输入凸轮4正向输入，输出轴8及隔离罩圈2正向输出，与输入凸轮4作同向旋转。可应用于螺杆泵、液压钻具等传动装置。
参阅图5所示，所述的固定凸轮9内输出轴8上的隔离罩圈2内均布有滑动杆203，滑动杆203两端面上均布有球窝204，可以安装双排钢球3，滑动杆203位于双排钢球3之间。
实施例3
参阅图6、图7所示，一种钢球传动同轴减速器，包括钢球3、弹性挡圈5、轴承6、心轴7、左输出凸轮11、键12、左扳轴13、链轮14、滑动推杆15、密封圈16、右输出凸轮17、轴承18、垫圈19、右扳轴20；其心轴7中部安装有深沟球轴承6、密封圈16及链轮14，心轴7左端通过键12联结左输出凸轮11，左输出凸轮11端部联结左扳轴13，左输出凸轮11另一端靠近链轮14的端面上沿圆周均布有球窝1101；心轴7右端安装有径载止推球轴承18、垫圈19、密封圈16及右输出凸轮17，心轴7右端部联结右扳轴20，由密封圈16密封，右扳轴20设置在右输出凸轮17的端孔内，右输出凸轮17靠近链轮14的端面上沿圆周均布有球窝1701，链轮14的两端面上沿圆周均布有通孔1401，通孔1401与球窝1101、球窝1701数目和位置相对应，钢球3设置在球窝1101、球窝1701及通孔1401内；球窝1101、球窝1701的半径大于钢球3的半径，以供钢球3作自调均载，保证传递效率。钢球3的数量比凸轮牙数多一个，传动比由钢球3数目确定。本实施例的左扳轴13与右扳轴20为反向输出，可作为差速器使用。
实施例4
参阅图8、图9所示，一种钢球传动同轴减速器，包括换向肖21、变速滑动盘22、输出凸轮1、输出齿轮23、钢球3、输入凸轮4、心轴7、弹簧24、壳体25、轴肖26；其同一心轴7上安装有输入凸轮4、输出凸轮1，输出凸轮1的端面上沿圆周均布有球窝，心轴7上安装有深沟球轴承及弹性挡圈，心轴7的轴套上设置有弹簧24；输入凸轮4靠近输出凸轮1的端面上沿圆周均布有球窝，钢球3设置在球窝内，球窝的半径大于钢球3的半径，以供钢球3作自调均载，保证传递效率；输出凸轮1与变速滑动盘22由轴肖26联接，输出凸轮1和钢球3设置在输出齿轮23内，且钢球3设置在输出齿轮23的行星孔内，钢球3的数量比凸轮牙数多一个，传动比由钢球3数目确定。
同时参阅图10、图11所示，换向肖21设置在壳体25上，换向肖21与变速滑动盘22相嵌，图中(a)、(b)、(c)为其工作状态；变速滑动盘22与输出齿轮23的端面牙相嵌。
实施例5
参阅图12所示，传动比由钢球3数目确定，钢球3的数量比凸轮牙数多一个，可根据传动比要求，设置钢球3的数目，制造一级、二级、三级等减速器，一级传动比等于i1，二级传动比等于i1×i2，三级传动比等于i1×i2×i3。图中隔离罩圈2固定不动，输入凸轮4正向输入，输出凸轮1反向输出，推动钢球3左右运动作减速传动。
上述诸实施例中所述的钢球3为圆球体，也可以由短滚柱、锥滚柱等替代。
参阅图13所示，所述的输入凸轮4可以是单凸线、双凸线等型状；双凸线凸轮同向输出传动比为钢球3数目除以二，反向输出传动比为钢球3数目除以二减一。
参阅图14所示，所述的输入凸轮4也可以是三凸线及其以上多凸线等型状；三凸线凸轮同向输出传动比为钢球3数目除以三，反向输出传动比为钢球3数目除以三减一。
参阅图15所示，所述的固定凸轮9型状可以是(a)直线凹形、(b)圆弧直线形、(c)渐开线形、(d)摆线形、(e)齿形的中心角可侧倾一角度，以减小摩擦力。
参阅图16，同时参阅图1、图3、图6、图8所示，本发明的工作原理：
由液压摆线马达驱动心轴7，心轴7与输入凸轮4键联结，心轴7带动输入凸轮4正向输入，输入凸轮4推动钢球3在输入凸轮4与输出凸轮1中左右移动实现自动变速，，当输入凸轮4推动钢球3作用于输出凸轮1上时，由于隔离罩圈2固定不转，使输出凸轮1反向输出，作与输入凸轮4相反方向减速传动；当输入凸轮4推动钢球3作用于不转的固定凸轮9上时，由于心轴7与输出轴8及隔离罩圈2固定联结，输入凸轮4带动输出轴8和隔离罩圈2作与输入凸轮4相同方向减速传动。
当旋扣扭矩增大时，变速滑动盘22与输出齿轮23的端面牙嵌脱开，变速滑动盘22左端的凸键与自动换向肖21相嵌，使凸轮1固定，输出齿轮23便以低速传动；当扭矩减少时，弹簧24又将变速滑动盘22推回原位，变速滑动盘22与输出齿轮23的端面牙相嵌，输出齿轮23又恢复高速旋转，与原动机1同步转动。
Claims (10)
1.一种钢球传动同轴减速器，包括凸轮、钢球、轴承、心轴，其特征在于心轴(7)上设置有输入凸轮(4)、输出凸轮(1)、隔离罩圈(2)，输入凸轮(4)内设置有输入轴孔(401)，输入凸轮(4)端面上沿圆周均布有球窝(402)，隔离罩圈(2)端面上沿圆周均布有通孔(201)，心轴(7)上安装有球轴承(6)、弹性挡圈(5)。
2.根据权利要求1所述的钢球传动同轴减速器，其特征在于输出凸轮(1)内设置有输出轴孔(101)，输出凸轮(1)端面上沿圆周均布有球窝(102)，心轴(7)与输入凸轮(4)键联结，隔离罩圈(2)外径上设置有键槽(203)，输入凸轮(4)正向输入，输出凸轮(1)反向输出。
3.根据权利要求1所述的钢球传动同轴减速器，其特征在于输入凸轮(4)的输入轴孔(401)内设置有轴套(11)，心轴(7)固联隔离罩圈(2)，心轴(7)与设置在固定凸轮(9)内的输出轴(8)联结，输出轴(8)上安装有球轴承(6)、弹性挡圈(5)、轴承透盖(10)，固定凸轮(9)端面上沿圆周均布有球窝(901)，外径上设置有键槽(902)，输入凸轮(4)正向输入，输出轴(8)及隔离罩圈(2)正向输出；所述的隔离罩圈(2)内均布有滑动杆(203)，安装有双排钢球(3)，滑动杆(203)位于双排钢球(3)之间。
4.根据权利要求1或2或3所述的钢球传动同轴减速器，其特征在于钢球(3)设置在球窝(102)、(402)、(901)及通孔(201)内，球窝(102)、(402)、(901)的半径大于钢球(3)的半径，通孔(201)与球窝(102)、(402)、(901)数目和位置相对应。
5.根据权利要求1所述的钢球传动同轴减速器，其特征在于所述的输入凸轮(4)至少为单凸线、双凸线、多凸线型状。
6.根据权利要求1所述的钢球传动同轴减速器，其特征在于所述的钢球(3)为圆球体、短滚柱、锥滚柱。
7.根据权利要求3所述的钢球传动同轴减速器，其特征在于所述的固定凸轮(9)为直线凹形、圆弧直线形、渐开线形、摆线形、齿形的中心角侧倾一角度型状。
8.根据权利要求1所述的钢球传动同轴减速器，其特征在于心轴(7)上安装有轴承(6)、密封圈(16)、链轮(14)，心轴(7)左端联结左输出凸轮(11)、左扳轴(13)，左输出凸轮(11)的端面上沿圆周均布有球窝(1101)；心轴(7)右端安装有轴承(18)、垫圈(19)、密封圈(16)、右输出凸轮(17)，心轴(7)右端联结右扳轴(20)，右输出凸轮(17)的端面上沿圆周均布有球窝(1701)，链轮(14)的两端面上沿圆周均布有通孔(1401)，通孔(1401)与球窝(1101)、(1701)数目和位置相对应，钢球(3)设置在球窝(1101)、(1701)及通孔(1401)内，球窝(1101)、(1701)的半径大于钢球(3)的半径，左扳轴(13)与右扳轴(20)反向输出。
9.根据权利要求1所述的钢球传动同轴减速器，其特征在于心轴(7)上安装有输入凸轮(4)、凸轮(1)、球轴承、弹性挡圈、弹簧(24)，凸轮(1)设置在输出齿轮(23)内，凸轮(1)与变速滑动盘(22)由轴肖(26)联接，钢球(3)设置在输出齿轮(23)的行星孔和输入凸轮(4)、凸轮(1)端面上沿圆周均布的球窝内，球窝的半径大于钢球(3)的半径，换向肖(21)与变速滑动盘(22)相嵌，变速滑动盘(22)与输出齿轮(23)的端面牙相嵌。
10.根据权利要求1所述的钢球传动同轴减速器，其特征在于所述的钢球(3)的数量比凸轮牙数多一个，传动比由钢球(3)数目确定。
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