RU220767U1 - Планетарный редуктор нефтяного станка-качалки - Google Patents

Abstract

Полезная модель относится к области машиностроения, а конкретно к редукторам, используемым в нефтяных станках-качалках для добычи ценного ресурса с разной глубины методом вращательно-поступательного движения рабочих органов. Необходимая производительность станка-качалки зависит от дебита скважины и определяется передаточным отношением используемого редуктора. Планетарный редуктор нефтяного станка-качалки содержит три планетарных колеса (1, 2, 3) с зубчатым профилем внутреннего зацепления, расположенных последовательно друг за другом в корпусе (19). Колеса установлены с помощью отверстий (22) и (6) и на подшипниковых опорах (7) и (8) на эксцентриках (9, 10, 11) и (12, 13, 14) каждого из эксцентриковых валов (15) и (16). Эксцентрики (9, 10, 11) вала (15) и (12, 13, 14) вала (16) смещены на каждом из валов по фазе относительно друг друга на 120°. В корпусе (19) валы (15) и (16) установлены на подшипниках в отверстиях (23) и (18). Профили колес (1, 2, 3) находятся в зацеплении с одним колесом (21) внешнего зацепления, являющегося выходным валом. В отличие от прототипа корпус (19) и планетарные колеса (1, 2, 3) выполнены с дополнительным сквозным отверстием (22), предназначенным для посадки эксцентрикового вала (15). На концах вала (15) посажены колеса (24), находящиеся в зацеплении с шестернями (25), которые посажены на вал (26). Колеса 24 и 25 образуют дополнительную зубчатую пару, которая связывает эксцентриковый вал (15) с валом (26.) На конец вала (26) через шпонку (20) насажен приводной шкив клиноременной передачи. Передаточное число редуктора в целом будет зависеть от соотношения числа зубьев дополнительной зубчатой пары и передаточного отношения планетарного механизма. Таким образом, не меняя основных и дорогостоящих деталей редуктора, таких как корпус (19) и планетарные колеса внутреннего зацепления (1, 2, 3), путем простой перестановки эксцентрикового вала (15) в дополнительные отверстия (22) корпуса и планетарных колес, а также установки дополнительной зубчатой пары (24, 25) возможно изменение передаточного отношения редуктора в широких пределах. Это позволяет избежать при изменении дебета скважины длительных простоев станка-качалки либо использовать один и тот же станок-качалку на скважинах с разным дебетом.

Description

Полезная модель относится к области машиностроения, а конкретно к редукторам, используемым на нефтяных станках-качалках для добычи ценного ресурса с разной глубины методом вращательно-поступательного движения рабочих органов.

Приводом станка-качалки является двигатель, который через клиноременную передачу приводит во вращение входной вал редуктора станка-качалки. Частота качаний зависит от передаточного числа установленного редуктора. Необходимая производительность станка-качалки определяется дебитом скважины и зависит от передаточного отношения используемого редуктора.

Известен двухступенчатый редуктор Ц2НШ для станка нефтекачалки (Нефтегазопромысловое оборудование: Справочник/Под ред. Е.И. Бухаленко. - М: Недра, 1990. Стр. 58) с цилиндрической шевронной зубчатой передачей зацепления Новикова, содержащий входной, промежуточный и выходной валы с зубчатыми колесами. На конце входного вала насажен шкив клиноременной передачи. На оба конца выходного вала насажены кривошипы. Недостатком данного редуктора является невозможность получения передаточного числа более 40, что ограничивает функциональные возможности. Например, для станков-качалок на малодебитных скважинах требуется передаточное отношение в диапазоне 60…125. Кроме того, возникающие в цилиндрической передаче значительные нагрузки способствуют повышенному износу зубьев, уменьшая тем самым срок службы редуктора.

Известен редуктор по патенту RU №28216, в котором к вышеописанному двухступенчатому редуктору добавлена еще одна ступень, таким образом, что колеса дополнительной ступени находятся в зацеплении с колесами входного и промежуточного валов. Причем межцентровое расстояние между дополнительным и промежуточным валами равно межцентровому расстоянию между входным и промежуточным валами. Это позволяет при тех же габаритах редуктора повысить его передаточное отношение до 125 и дает возможность изменять его в широком диапазоне за счет изменения передаточного числа входной ступени. Однако, как и в предыдущем редукторе, недостатком являются значительные контактные напряжения, возникающие в цилиндрической передаче, которые способствуют повышенному износу зубьев, уменьшая тем самым срок службы редуктора.

Эта проблема решается в планетарном механизме многоприводного редуктора по патенту RU №2581107, в котором используется передача внутреннего зацепления, имеющая при тех же габаритах и том же передаточном отношении меньшие контактные напряжения, чем передача с наружным зацеплением колес. Этот редуктор выбираем в качестве прототипа. Механизм содержит последовательно расположенные два планетарных колеса внутреннего зацепления. Подшипниковые опоры каждого из колес расположены на двух эксцентриковых валах. Валы располагаются диаметрально противоположно друг к другу вне зубчатого профиля планетарных колес. Эксцентрики соседних колес смещены друг относительно друга по фазе на равные углы. Оба эксцентриковых вала связаны с двигателями, чем устраняется проблема мертвых зон. Планетарные колеса находятся в зацеплении с колесом внешнего зацепления, являющегося выходным валом, расположенным внутри планетарных колес. Передаточное отношение этого механизма определяется только числами зубьев планетарных колес и колеса внешнего зацепления, что ограничивает его величину при заданных габаритах и силовых характеристиках редуктора. Однако то, что для устранения проблемы мертвых зон двигатели установлены на оба вала, усложняет конструкцию механизма. К тому же остается проблема возможности изменения передаточного отношения редуктора без замены всего редуктора.

Техническим результатом полезной модели является появление возможности изменения передаточных отношений путем замены простейших деталей при тех же габаритах и тех же установочных размерах редуктора, что позволяет изменять передаточное отношение при минимальном времени остановки станка-качалки. Дополнительным техническим результатом является устранение проблемы мертвых зон без дополнительного двигателя.

Для достижения указанного технического результата планетарный редуктор нефтяного станка-качалки содержит, как и прототип, корпус, в котором последовательно расположены планетарные колеса. Подшипниковые опоры планетарных колес расположены на эксцентриках двух эксцентриковых валов. Эксцентрики каждого из валов сдвинуты относительно друг друга по фазе на равные углы, валы же посажены в отверстиях корпуса, и один из валов связан с двигателем. Каждое планетарное колесо имеет венец внутреннего зацепления, и все венцы внутреннего зацепления планетарных колес находятся в зацеплении с одним колесом внешнего зацепления. Отличие же состоит в том, что редуктор содержит три планетарных колеса. Корпус и планетарные колеса выполнены с дополнительным сквозным отверстием, предназначенным для посадки эксцентрикового вала, связь которого через дополнительную зубчатую пару осуществляется с приводным шкивом клиноременной передачи.

Полезная модель иллюстрируется графическими материалами, где

на фиг. 1 в разобранном виде представлен заявленный планетарный редуктор нефтяного станка-качалки. При этом изображены только те детали, которые являются существенными для данной схемы.

На фиг. 2 представлен заявленный планетарный редуктор с дополнительной зубчатой парой.

Планетарный редуктор нефтяного станка-качалки на фиг. 1 содержит три планетарных колеса 1, 2, 3 с зубчатым профилем внутреннего зацепления 4. Колеса 1, 2, 3 установлены с помощью отверстий 5 и 6 и подшипниковых опор 7 и 8 на эксцентриках 9, 10, 11 и 12, 13, 14 каждого из эксцентриковых валов 15 и 16. Эксцентрики 9, 10, 11 вала 15 и 12, 13, 14 вала 16 смещены на каждом из валов по фазе друг относительно друга на 120 градусов. Эксцентриковые валы 15 и 16 установлены на подшипниках (не показано) в отверстиях 17 и 18 в корпусе 19. Вал 15 является входным валом редуктора, на конце которого расположен шпоночный паз 20 для посадки приводного шкива клиноременной передачи (не показан). Зубчатые профили 4 колес 1, 2, 3 находятся в зацеплении с одним колесом 21 внешнего зацепления. Это колесо является выходным валом, установленным в корпусе 19 на подшипниках (не показано). В колесах 1, 2, 3 и корпусе 19 выполнены дополнительные сквозные отверстия 22 и 23.

На фиг. 2 эксцентриковый вал 15 посажен в дополнительных отверстиях 22 колес 1, 2, 3 и отверстиях 23 корпуса 15. На концах вала 15 посажены колеса 24, находящиеся в зацеплении с шестернями 25, которые посажены на вал 26. Вал 26 проходит через отверстия 5 колес 1, 2, 3 не контактируя с ними, и посажен на подшипниках (не показано) в корпусе 19 в отверстиях 17. На конец вала 26 через шпонку 20 насажен приводной шкив клиноременной передачи (не показан).

Рассмотрим работу редуктора (фиг. 1).

Приводной шкив клиноременной передачи передает вращение эксцентриковому валу 15, вращательное движение которого с помощью эксцентриков 9, 10, 11 вала 15 и посредством эксцентриков 12, 13, 14 вала 16 преобразуется в плоскопараллельное орбитальное движение колес 1, 2 и 3. Наличие в редукторе трех планетарных колес, расположенных на двух валах с эксцентриками, сдвинутыми друг относительно друга по фазе на равные углы (в данном случае на 120 градусов), позволяет решить проблему мертвых зон. Зубчатые профили внутреннего зацепления 4 планетарных колес 1, 2, 3 взаимодействуют с колесом 21 внешнего зацепления, вызывая вращение колеса, являющегося выходным валом редуктора. Использование колес с внутренним зацеплением значительно повышают нагрузочную способность редуктора, а благодаря тому, что колеса 1, 2, 3 двигаются со смещением по фазе, колесо 21 внешнего зацепления и выходной вал будут двигаться без мертвых зон и без пульсации.

Работа редуктора на фиг. 2. будет отличаться только тем, что здесь приводной шкив клиноременной передачи передает вращение валу 26. Затем вращение через дополнительную зубчатую пару, состоящую из шестерни 25 и колеса 24, передается на вал 15. Далее работа происходит аналогичным образом как на фиг. 1. Передаточное число редуктора в целом будет зависеть от соотношения числа зубьев дополнительной зубчатой пары и передаточного отношения планетарного механизма. Таким образом, не меняя основных и дорогостоящих деталей редуктора, таких как корпус и планетарные колеса внутреннего зацепления, путем простой перестановки эксцентрикового вала в отверстиях корпуса и планетарных колес, а также установки дополнительной зубчатой пары возможно изменение передаточного отношения редуктора в широких пределах. Это позволяет избежать при изменении дебета скважины длительных простоев станка-качалки.

Claims (1)

1. Планетарный редуктор нефтяного станка-качалки, содержащий последовательно расположенные в корпусе планетарные колеса, подшипниковые опоры которых расположены на эксцентриках двух диаметрально расположенных эксцентриковых валов, причем эксцентрики каждого вала сдвинуты относительно друг друга по фазе на равные углы, валы посажены в отверстиях корпуса, и один из валов связан с приводом, каждое планетарное колесо имеет венец внутреннего зацепления, и все венцы внутреннего зацепления планетарных колес находятся в зацеплении с одним колесом внешнего зацепления, отличающийся тем, что редуктор содержит три планетарных колеса, корпус и планетарные колеса выполнены с дополнительным сквозным отверстием, предназначенным для посадки эксцентрикового вала, связь которого через дополнительную зубчатую пару осуществляется с приводным шкивом клиноременной передачи.

Images