CN211693385U - 一种石油钻井用多电机驱动平行轴齿轮合力减速箱 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供一种石油钻井用多电机驱动平行轴齿轮合力减速箱，包括减速箱体、至少两级传动机构、主齿轮和输出轴，至少两级传动机构包括输入轴和一级齿轮以及中间轴和N级齿轮；输入轴的两端伸出减速箱连接电机，一级齿轮安装在输入轴上并由输入轴驱动；N级传动机构的中间轴上设置至少一个N级齿轮用于实现N‑1级齿轮和N+1级齿轮之间的减速传动或N‑1级齿轮与主齿轮之间的直接传动；主齿轮安装在输出轴上，输出轴伸出减速箱传动负载，通过多级传动机构的耦合传动，实现由若干小功率输入驱动的大功率输出，以及高转速电机的多档位减速，且具有输出扭矩大、结构简单、生产制造成本低、工作安全可靠、使用寿命长的优点。

Description

一种石油钻井用多电机驱动平行轴齿轮合力减速箱

技术领域

本实用新型涉及一种减速箱，具体的说，涉及了一种石油钻井用多电机驱动平行轴齿轮合力减速箱。

背景技术

目前，国内石油行业钻井动力装置分为柴油机直接驱动、交流变频电机驱动、直流电机驱动、网电电机驱动等等，动力源为柴油发电机组、柴油机或网电，各自都有缺陷。

柴油机直接驱动调速困难、性价比低；直流电机驱动或交流异步电机驱动均存在SCR或VFD控制房，控制复杂，维护难度大，能耗高，电机及控制均为分体布置，整套驱动系统价格昂贵，同时存在散热效果和效率差、质量重、体积大、不易维修等问题，并且对天气和环境的要求也比较高。

为了解决以上存在的问题，人们一直在寻求一种理想的技术解决方案。

实用新型内容

本实用新型的目的是针对现有技术的不足，从而提供一种实现大功率大扭矩输出、高转速多档位减速、结构简单、成本低廉、控制方便的石油钻井用多电机驱动平行轴齿轮合力减速箱。

一种石油钻井用多电机驱动平行轴齿轮合力减速箱，包括减速箱体、至少两级传动机构、主齿轮和输出轴，所述至少两级传动机构包括作为一级传动机构的输入轴和一级齿轮以及作为N级传动机构的中间轴和N级齿轮；所述输入轴的两端伸出减速箱并设置电机联接机构，用于连接至少2个电机，所述一级齿轮安装在输入轴上并由输入轴驱动，将2个电机的动力合力后，传递给二级传动机构；所述N级传动机构的中间轴上设置至少一个N级齿轮用于实现N-1级齿轮和N+1级齿轮之间的传动或N-1级齿轮与主齿轮之间的传动，传动方式为齿轮之间的啮合，大多情况下，所述主齿轮安装在输出轴上，输出轴的至少一端伸出减速箱设置；N为大于1的自然数。

基上所述，所述输入轴的两端、中间轴的两端和输出轴的两端均通过轴承安装在减速箱上。

基上所述，所述输出轴设于减速箱的中间，所述的至少两级传动机构成对的设置于输出轴的两侧。

基上所述，一个二级传动机构可对应两个及以上的一级传动机构，所述的两个及以上的一级传动机构的输入轴上设置彼此啮合的合力齿轮，其中一个一级传动机构的输入轴上设置一个一级齿轮用于传动二级齿轮。

基上所述，一个二级传动机构可对应两个及以上的一级传动机构，所述的两个及以上的一级传动机构的输入轴上设置一级齿轮并均与二级齿轮啮合。

基上所述，N级传动机构上的N级齿轮与一级齿轮之间、N级齿轮与主齿轮之间按照传动比设置。

基上所述，所述的电机联接机构为键联接机构或联轴器或中间离合器。

基上所述，所述输出轴的输出端安装弹性联轴器或连接法兰或键联接机构或中空的万向轴反向联轴器或离合器。

基上所述，所述一级齿轮、N级齿轮和主齿轮均为镍合金钢经渗碳淬火处理制成，硬度为HRC60+/-2，齿形为直齿、斜齿或人字齿。

基上所述，N级传动机构中，当N级齿轮多于1个时，与N-1级齿轮啮合的N级齿轮直径大于与N+1级齿轮或主齿轮啮合的N级齿轮的直径。

本实用新型相对现有技术具有突出的实质性特点和显著的进步，具体的说，本实用新型采用多级传动机构之间的耦合传动，将多轴动力输入合力减速后再单轴输出，实现以下几个创新功能：

1.实现小动力输入、大动力输出的功能，动力源可以采用若干小动力电机，实现多个小动力电机的合力输出，提升功率和扭矩；

2.实现高转速模式下的多档位减速功能，在需要减速时，增加两级以上传动机构的数量，或在多电机多轴输入的机构中减配电机数量，即可实现多档位的减速运行功能。

新结构相对于复杂控制的电机组而言，生产成本和控制成本均大幅降低，且可以根据动力需要进行灵活调配，例如增加一级传动机构以提升功率，增加两级以上传动机构的数量以实现多档位调速，同时增加电机数量和两级以上传动机构的数量以实现高转速等，在基本机构成型的前提下，可以产出多种多样、不同功能的产品。

附图说明

图1是本实用新型实施例1中石油钻井用多电机驱动平行轴齿轮合力减速箱的传动原理图。

图2是本实用新型实施例2中石油钻井用多电机驱动平行轴齿轮合力减速箱的传动原理图。

图3是本实用新型实施例3中石油钻井用多电机驱动平行轴齿轮合力减速箱的传动原理图。

图4是本实用新型实施例2中石油钻井用多电机驱动平行轴齿轮合力减速箱另一种用法的传动原理图。

图5是本实用新型实施例4中石油钻井用多电机驱动平行轴齿轮合力减速箱的传动原理图。

图中：1.减速箱体；2.主齿轮；3.输出轴；4.输入轴；5.一级齿轮；6.中间轴；7.二级齿轮；8.合力齿轮；9.二级齿轮；10.二级齿轮；11.电机；12.大齿轮；13.小齿轮。

具体实施方式

下面通过具体实施方式，对本实用新型的技术方案做进一步的详细描述。

实施例1

如图1所示，本实施例提供一种4电机、5轴的石油钻井用多电机驱动平行轴齿轮合力减速箱，其主要的作用是将4个电机进行合力输出，实现小功率输入、大功率输出的首要功能。

包括减速箱体1、两组两级传动机构、主齿轮2和输出轴3，所述两级传动机构包括作为一级传动机构的输入轴4和一级齿轮5以及作为二级传动机构的中间轴6和二级齿轮7；所述输入轴4的两端伸出减速箱1并通过渐开式内花键或联轴器或中间离合器与电机直连，电机可以选用永磁电机、异步电机或直流调速电机，所述一级齿轮5安装在输入轴4上并由输入轴4驱动，将2台电机的动力合力，由一级齿轮5向下传递。

所述二级传动机构的中间轴6上设置一个二级齿轮7，二级齿轮7分别与一级齿轮5和主齿轮2啮合，用于实现1级齿轮5和主齿轮2之间的传动。

所述主齿轮2安装在输出轴3上，输出轴3的至少一端伸出减速箱作为输出端，安装弹性联轴器，其他实施例中，也可以采用连接法兰或键联接机构或中空的万向轴反向联轴器或离合器，使用中空的万向轴反向联轴器或离合器可以有效缩短轴伸的长度。

其中，所述输入轴4的两端、中间轴6的两端和输出轴3的两端均通过滚动轴承安装在减速箱1上，所述一级齿轮5、二级齿轮7和主齿轮2均为镍合金钢经渗碳淬火处理制成，硬度为HRC60+/-2，齿形为直齿、斜齿或人字齿，最终加工采用高精度数控成形磨磨齿，硬齿面齿轮精度达到GB/T10095标准规定的5级，避免在高扭矩下变形或断裂。

所述输出轴3设于减速箱1的中间，所述的两组两级传动机构成对的设置于输出轴3的两侧。

工作原理：同一输入轴两端的电机11同步、同速转动，通过输入轴4共同驱动一级齿轮5转动，一级齿轮5通过啮合关系驱动二级齿轮7转动，二级齿轮7通过啮合关系驱动主齿轮2的转动，主齿轮2再带动输出轴3转动，输出轴3上的弹性联轴器用于外接负载，实现动力的输出，输出轴3两端的两组传动机构对称设计，电机的转向根据齿轮的数量和配合关系进行设计，其最终的目的是驱动输出轴的转向一致，四台电机的规格最好一致，以便保持同步、同速转动。

在具体应用场景中，电机的数量不做限制，可以是2台、3台或4台，功率也可以按照需要进行调配，灵活性较高。

实施例2

如图2所示，本实施例提供一种8电机7轴的石油钻井用多电机驱动平行轴齿轮合力减速箱，其中最大的区别在于：一个二级传动机构对应两个一级传动机构，两个一级传动机构的输入轴3上设置彼此啮合的合力齿轮8，其中一个一级传动机构的输入轴上设置一个一级齿轮5用于传动二级齿轮7二级齿轮有两个，标号分别是9和10，与一级齿轮5啮合的二级齿轮9的直径大于与主齿轮2啮合的二级齿轮10的直径，设置有一大一小两个齿轮，实现传动比的控制。

其目的是，在电机功率较小的情况下，想要实现大功率输出，就需要借助更多的一级传动机构，因此，将四个电机的动力合力后通过一级齿轮5传递给二级齿轮7，实现4个电机动力的合力，提高输出功率，两组机构对称设置，最终将8个电机的动力进行合力，通过输出轴进行输出，大大提高了输出的功率和扭矩。

另外，如图4所示，本实施例的另外一种用法是，采用四个高速电机输入，空置四个电机输入位，一边设置两个，空置的输入轴上的齿轮调换为一大一小两个齿轮，使其形成一个二级传动机构，这样在高转速模式下，形成了一级齿轮5和大齿轮12、小齿轮13和中间齿轮9、二级齿轮10和主齿轮2的三挡减速模式，实现了高速运转模式下的多档位减速。

实施例3

如图3所示，本实施例与实施例2的区别在于，一个二级传动机构可对应两个及以上的一级传动机构，所述的两个及以上的一级传动机构的输入轴上设置一级齿轮并均与二级齿轮啮合，也就是说，二级齿轮作为太阳轮，一级齿轮作为行星轮，通过各行星轮的驱动，带动太阳轮的转动，实现多个电机的动力合力。

实施例4

如图5所示，本实施例与实施例1的主要区别在于：该实施例作为简化版本的石油钻井用多电机驱动平行轴齿轮合力减速箱，包括两个电机和三根轴，输入轴4两端连接两台电机，输入轴4上安装一级齿轮5，中间轴6上安装二级齿轮7，二级齿轮7传动主齿轮2，实现输出轴的传动，作为最简化版本的应用。

总之，本申请的所述方案，根据需要，可以进行任意电机数、任意档位减速的搭配组合设计，其原理巧妙、适配性高、通用性强，在合力输出的场合下极为适用，且生产成本不高，易于推广应用。

最后应当说明的是:以上实施例仅用以说明本实用新型的技术方案而非对其限制；尽管参照较佳实施例对本实用新型进行了详细的说明，所属领域的普通技术人员应当理解：依然可以对本实用新型的具体实施方式进行修改或者对部分技术特征进行等同替换；而不脱离本实用新型技术方案的精神，其均应涵盖在本实用新型请求保护的技术方案范围当中。

Claims (10)

1.一种石油钻井用多电机驱动平行轴齿轮合力减速箱，其特征在于：包括减速箱体、至少两级传动机构、主齿轮和输出轴，所述至少两级传动机构包括作为一级传动机构的输入轴和一级齿轮以及作为N级传动机构的中间轴和N级齿轮，一级传动机构的数量至少有一个；所述输入轴的两端伸出减速箱并设置电机联接机构，所述一级齿轮安装在输入轴上并由输入轴驱动；所述N级传动机构的中间轴上设置至少一个N级齿轮用于实现N-1级齿轮和N+1级齿轮之间的传动或N-1级齿轮与主齿轮之间的传动；所述主齿轮安装在输出轴上，输出轴的至少一端伸出减速箱设置；N为大于1的自然数。

2.根据权利要求1所述的一种石油钻井用多电机驱动平行轴齿轮合力减速箱，其特征在于：所述输出轴设于减速箱的中间，所述的至少两级传动机构成对的设置于输出轴的两侧。

3.根据权利要求1或2所述的一种石油钻井用多电机驱动平行轴齿轮合力减速箱，其特征在于：一个二级传动机构可对应两个及以上的一级传动机构，所述的两个及以上的一级传动机构的输入轴上设置彼此啮合的合力齿轮，其中一个一级传动机构的输入轴上设置一个一级齿轮用于传动二级齿轮。

4.根据权利要求1或2所述的一种石油钻井用多电机驱动平行轴齿轮合力减速箱，其特征在于：一个二级传动机构可对应两个及以上的一级传动机构，所述的两个及以上的一级传动机构的输入轴上设置一级齿轮并均与二级齿轮啮合。

5.根据权利要求3所述的一种石油钻井用多电机驱动平行轴齿轮合力减速箱，其特征在于：所述输入轴的两端、中间轴的两端和输出轴的两端均通过轴承安装在减速箱上。

6.根据权利要求4所述的一种石油钻井用多电机驱动平行轴齿轮合力减速箱，其特征在于：N级传动机构上的N级齿轮与一级齿轮之间、N级齿轮与主齿轮之间按照传动比设置。

7.根据权利要求1所述的一种石油钻井用多电机驱动平行轴齿轮合力减速箱，其特征在于：所述的电机联接机构为键联接机构或联轴器或中间离合器。

8.根据权利要求1所述的一种石油钻井用多电机驱动平行轴齿轮合力减速箱，其特征在于：所述输出轴的输出端安装弹性联轴器或连接法兰或键联接机构或中空的万向轴反向联轴器或离合器。

9.根据权利要求1或2或5或6或7或8所述的一种石油钻井用多电机驱动平行轴齿轮合力减速箱，其特征在于：所述一级齿轮、N级齿轮和主齿轮均为镍合金钢经渗碳淬火处理制成，硬度为HRC60+/-2，齿形为直齿、斜齿或人字齿。

10.根据权利要求1或2或5或6或7或8所述的一种石油钻井用多电机驱动平行轴齿轮合力减速箱，其特征在于：N级传动机构中，当N级齿轮多于1个时，与N-1级齿轮啮合的N级齿轮直径大于与N+1级齿轮或主齿轮啮合的N级齿轮的直径。

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