RU2529943C1 - Coaxial reduction gear - Google Patents
Coaxial reduction gear Download PDFInfo
- Publication number
- RU2529943C1 RU2529943C1 RU2013117492/11A RU2013117492A RU2529943C1 RU 2529943 C1 RU2529943 C1 RU 2529943C1 RU 2013117492/11 A RU2013117492/11 A RU 2013117492/11A RU 2013117492 A RU2013117492 A RU 2013117492A RU 2529943 C1 RU2529943 C1 RU 2529943C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- gear
- output shaft
- crown
- teeth
- coaxial
- Prior art date
Links
Images
Landscapes
- Retarders (AREA)
Abstract
Description
Изобретение относится к приводным редуцирующим механизмам, в частности к установкам скважинных винтовых насосов для подъема высоковязких пластовых жидкостей из скважин в нефтедобывающей промышленности, а также в приводах различных отраслей промышленности, выполненных по сосной схеме.The invention relates to drive reduction mechanisms, in particular to installations of borehole screw pumps for lifting highly viscous formation fluids from wells in the oil industry, as well as in drives of various industries, made according to the pine scheme.
Известна планетарная прецессионная передача, содержащая корпус, входной вал, установленный под углом к его оси кривошип, размещенный на последнем сателлит и центральное колесо, отличающаяся тем, что передача снабжена, по крайней мере, одним дополнительным кривошипом, смещенным относительно основного на угол 2π/n, где n - число кривошипов, дополнительными сателлитами, число которых равно числу дополнительных кривошипов, и каждый из сателлитов имеет по паре окружных окон с установленными в них вдоль оси прецессии штырями, а зубья центрального колеса выполнены в виде роликов, оси которых параллельны оси передачи (пат. №2029169, F16H 1/32).A planetary precession gear is known, comprising a housing, an input shaft mounted at an angle to its axis, a crank located on the last satellite and a central wheel, characterized in that the gear is equipped with at least one additional crank offset from the main by an angle of 2π / n , where n is the number of cranks, additional satellites, the number of which is equal to the number of additional cranks, and each satellite has a pair of circumferential windows with pins installed in them along the precession axis, and the teeth of the central o wheels are made in the form of rollers whose axes are parallel to the transmission axis (US Pat. No. 2029169,
Недостатком данной передачи является сложность ее изготовления в ограниченных радиальных размерах, недостаточная долговечность, обусловленная неизбежной неравномерностью распределения нагрузки между сателлитами, и повышенные динамические нагрузки на зубья, возникающие в момент пуска двигателя, вследствие имеющихся зазоров в зацеплении зубьев сателлитов.The disadvantage of this transmission is the complexity of its manufacture in limited radial dimensions, insufficient durability due to the inevitable uneven load distribution between the satellites, and increased dynamic loads on the teeth that occur at the time of engine starting, due to the existing gaps in the engagement of the teeth of the satellites.
Известна прецессионная передача, содержащая корпус с отверстием, размещенные в нем соосно входной с косым кривошипом и выходной валы, ведущее зубчатое колесо, установленное на косом кривошипе посредством подшипника и заторможенное на корпусе передачи от вращения, и ведомое колесо, связанное с выходным валом, отличающаяся тем, что с целью повышения нагрузочной способности зубчатые колеса выполнены цилиндрическими, одно с внутренними зубьями, другое с наружными зубьями, а ведомое колесо связано с выходным валом универсальным шарниром (пат. №2099614, F16H 1/32).Known precession transmission, comprising a housing with a hole, housed in it coaxially inlet with an oblique crank and output shafts, a drive gear mounted on an oblique crank by means of a bearing and braked from rotation of the transmission housing, and a driven wheel associated with the output shaft, characterized in that, in order to increase the load capacity, the gears are cylindrical, one with internal teeth, the other with external teeth, and the driven wheel is connected to the output shaft by a universal joint (pa t. No. 2099614,
Недостатком данной передачи является наличие боковых зазоров в зацеплении, приводящих в момент пуска двигателя к дополнительным динамическим нагрузкам в зацеплении зубьев, а также невозможности ее использования в установке скважинных винтовых насосов вследствие значительных осевых усилий, возникающих при работе винтового насоса, не воспринимаемых цилиндрической передачей, а воспринимаемых только радиальными подшипниками. Наличие универсального шарнира значительно усложняет конструкцию.The disadvantage of this transmission is the presence of lateral clearances in the gearing, which lead to additional dynamic loads in the gearing of the teeth at the time of starting the engine, as well as the impossibility of its use in the installation of borehole screw pumps due to significant axial forces arising from the operation of the screw pump, which are not perceived by the cylindrical gear, and perceived only by radial bearings. The presence of a universal joint greatly complicates the design.
Известна прецессионная зубчатая передача (патент № 2025617, F16H 1/32), предназначенная для использования в различных редукторах, содержащая два зацепляющихся конических колеса соответственно с внутренними и наружными зубьями, отличающаяся тем, что зубья обоих колес выполнены с циклоидальным профилем, угол которого на начальной окружности равен половине угла прецессии. Недостатком данной передачи является высокая сложность изготовления конического колеса с внутренними зубьями (имеющееся зуборезное оборудование для нарезания таких колес не предназначено), особенно когда колеса для обеспечения необходимой контактной прочности должны иметь высокую твердость и требуют применения финишной операции. Наличие боковых зазоров в зацеплении колес при пусковых моментах двигателя приводит к дополнительным динамическим нагрузкам в зацеплении зубьев и преждевременному выходу их из строя.Known precessional gear transmission (patent No. 2025617, F16H 1/32), designed for use in various gearboxes, containing two engaging bevel wheels with internal and external teeth, respectively, characterized in that the teeth of both wheels are made with a cycloidal profile, the angle of which is on the initial the circle is equal to half the angle of the precession. The disadvantage of this transmission is the high complexity of making a bevel wheel with internal teeth (the existing gear cutting equipment for cutting such wheels is not intended), especially when the wheels must have high hardness and require the use of finishing operations to ensure the necessary contact strength. The presence of lateral clearances in the gearing of the wheels at starting moments of the engine leads to additional dynamic loads in the gearing of the teeth and their premature failure.
Наиболее близким к предлагаемому решению является редуцирующий модуль (пат. RU 2334125 C1, F04C 2/107, F04B 47/02, опубл. 20.09.08, бюл. №26), состоящий (фиг.1) из корпуса 1, приводного эксцентрикового вала 2, плоскоконической передачи, выходного вала 3, причем колесо плоскоконической передачи является двухвенцовым 4, шестерня 5, соосная эксцентриковому валу, соединена с корпусом и сопряжена с венцом двухвенцового колеса со стороны приводного эксцентрикового вала, а зубчатая муфта 6, обеспечивающая соосность приводного эксцентрикового вала и выходного вала 3, соединена с выходным валом и сопряжена с венцом двухвенцового колеса со стороны выходного вала, причем двухвенцовое колесо 4 жестко зафиксировано относительно эксцентрикового вала 2 (фиг.1, поз.1-6).Closest to the proposed solution is a reducing module (US Pat. RU 2334125 C1,
Данный редуцирующий модуль позволяет осуществлять редуцирование частоты вращения вала насоса в широких пределах (при передаточном отношении от 6 до 100), однако выполнение зубчатых венцов двухвенцового колеса 4 на произвольном расстоянии вдоль его оси приводит к дополнительной нагрузке зацепления зубьев зубчатой муфты, что ограничивает ресурс работы соосного редуктора в целом. Данное обстоятельство является следствием того, что при произвольном расстоянии между зубчатыми венцами колеса 4 редуктор, по существу, становится двухрядным планетарным с пространственным зацеплением зубьев в двух разнесенных зонах зацепления.This reducing module allows the reduction of the pump shaft speed within a wide range (with a gear ratio of 6 to 100), however, the execution of the gear rims of the double-
Задача изобретения - обеспечение условий работы зубчатой муфты соосного редуктора, при которых планетарное движение ее звеньев исключается, что обеспечивает снижение неравномерности распределения нагрузки в зонах зацепления ее зубьев и тем самым повышает работоспособность соосного редуктора, содержащего плоскоконическую передачу, и уменьшает опасность разрушения зубьев колес передачи в момент пуска двигателя.The objective of the invention is the provision of working conditions of the gear coupling of the coaxial gearbox, in which the planetary movement of its links is eliminated, which reduces the uneven distribution of the load in the zones of engagement of its teeth and thereby increases the efficiency of the coaxial gearbox containing a flat gear, and reduces the risk of destruction of the teeth of the gear wheels in engine start time.
Технический результат - повышение работоспособности и ресурса плоскоконической передачи и зубчатой муфты соосного редуктора.EFFECT: increased working capacity and resource of a bevel gear and gear coupling of a coaxial gearbox.
Указанный технический результат достигается тем, что для наиболее нагруженного зацепления соосного редуктора - зубчатой муфты, представляющей собой плоскоконическую передачу с передаточным отношением, равным единице, составленной (фиг.1) из колес 6 и 4, соответствующим выбором величины разнесения зубчатых венцов колеса 4 обеспечивается условие ее работы не как планетарной, а как рядной передачи, в которой дополнительные динамические нагрузки, вызываемые планетарным движением звеньев, отсутствуют, а модуль и число зубьев колес 6 и 4 зубчатой муфты принимают равными, большими или меньшими, чем модуль и число зубьев колеса плоскоконической передачи, составленной из колес 5 и 4.The specified technical result is achieved by the fact that for the most loaded gearing of the coaxial gearbox - the gear clutch, which is a flat bevel gear with a gear ratio equal to one made up of
На фиг.2 изображена расчетная схема предлагаемого соосного редуктора с прецессирующей плоскоконической передачей: шестерня 1 с конической начальной поверхностью; колесо 2, имеющее два разнесенных на величину В зубчатых венца 2 и 3, начальные поверхности которых представляют собой плоскость; подвижная шестерня 4 с конической начальной поверхностью; водило 5, имеющее эксцентричный участок вала, расположенный под углом ∑ к общей оси соосного редуктора O-O.Figure 2 shows the design scheme of the proposed coaxial gearbox with precessing flat-bevel gear:
Во время работы соосного редуктора шестерня 1 неподвижна, колесо 2 совершает сложное движение - вращение вокруг своей оси и вместе с водилом 5 вокруг оси O-O. Вершины начального конуса шестерни 1 и начального конуса зубчатого венца 2 (угол конуса 90°) не совпадают. Для исключения планетарного движения звеньев в наиболее нагруженной (тихоходной) плоскоконической передаче (зубчатой муфте), составленной из колес с зубчатыми венцами 3 и 4, необходимо, чтобы вершина начального конуса зубчатого венца 4, вершина начального конуса зубчатого венца 3 (угол конуса 90°) не только совпадали, но и находились в точке пересечения оси эксцентричного участка вала и оси соосного редуктора O-O. Выполнение этого условия соответствует только одному значению величины В, рассчитываемому по зависимости:During operation of the coaxial gear, the
где mn- нормальный модуль плоскоконической передачи; β - угол наклона линии зуба; z1 - число зубьев шестерни 1; z2 - число зубьев колеса 2 (зубчатого венца 2); ∑ - угол прецессии.where m n is the normal module of the flat-bevel gear; β is the angle of inclination of the tooth line; z 1 is the number of
Зубчатая муфта, - плоскоконическая передача соосного редуктора, составленная из колес с зубчатыми венцами 3 и 4, в соответствии с прототипом, выполняется с числом зубьев z3=z4 и имеет передаточное отношение, равное единице. Эта передача в редукторе является тихоходной и поэтому наиболее нагруженной. Для повышения ее нагрузочной способности и ресурса работы нормальный модуль этой передачи предлагается принимать равным, большим или меньшим, нежели модуль mn для прецессирующей плоскоконической передачи с зубчатыми венцами 1 и 2, a z3=z4 принимать равным, большим или меньшим, чем z2 (фиг.3). Равенство модулей и z3=z4=z2 обеспечивает минимальные радиальные габариты соосного редуктора.Toothed clutch - a flat-bevel gear of a coaxial gearbox made up of wheels with
Соосный редуктор устанавливается между электродвигателем и приводным валом, например ротором винтового насоса для добычи тяжелых нефтей.A coaxial gearbox is installed between the electric motor and the drive shaft, for example, a rotor of a screw pump for the extraction of heavy oils.
При включении электродвигателя вращение передается на приводной эксцентриковый вал соосного редуктора, вращающегося с частотой n1. Колесо с зубчатыми венцами 2 и 3 совершает сложное движение - вращение вокруг своей оси и вместе с приводным эксцентриковым валом 5 вокруг оси O-O, вызывая вращение плоскоконической передачи с зубчатыми венцами 3 и 4 (зубчатой муфты). При этом образуются две пары противоположно расположенных под углом 180° зон зацепления z1-z2 и z3-z4 плоскоконических зубчатых венцов. Вращение от зубчатой муфты, колесо которой с зубчатым венцом 4 выполнено заодно с выходным валом, вращающимся с частотой n2, передается на ротор винтового насоса.When the motor is turned on, the rotation is transmitted to the drive eccentric shaft of the coaxial gearbox rotating with a frequency of n 1 . The wheel with
Общее передаточное число соосного редуктора реализуется парой зубчатых венцов z1 и z2 и определяется следующей формулой:The total gear ratio of the coaxial gearbox is implemented by a pair of gear rims z 1 and z 2 and is determined by the following formula:
где z1 - число зубьев шестерни 1; z2 - число зубьев зубчатого венца 2 двухвенцового колеса.where z 1 is the number of
Диапазон возможных передаточных чисел редуцирующего модуля находится в широких пределах. Например, при значениях чисел зубьев: z1=19; z2=20; z3=20; z4=20, и применении в насосной установке электродвигателя с частотой вращения 2950 об/мин, частота вращения ротора винтового насоса составит 147,5 об/мин. Такие частоты вращения ротора позволяют использовать винтовой насос для подъема высоковязких пластовых жидкостей с высокой концентрацией песка и процентом свободного газа. При модуле mn=3 мм радиальные размеры соосного редуктора соответствуют радиальным размерам насоса для добычи нефти (наружный диаметр 92 мм), при этом величина В для Σ=3° имеет значение В=27,587 мм, что вполне достаточно для конструктивного исполнения двухвенцового колеса.The range of possible gear ratios of the reducing module is wide. For example, when the values of the number of teeth: z 1 = 19; z 2 = 20; z 3 = 20; z 4 = 20, and the use of an electric motor in a pump installation with a rotation speed of 2950 rpm, the rotational speed of the rotor of the screw pump will be 147.5 rpm. Such rotor speeds allow the use of a screw pump for lifting highly viscous formation fluids with a high concentration of sand and a percentage of free gas. With the module m n = 3 mm, the radial dimensions of the coaxial gearbox correspond to the radial dimensions of the pump for oil production (outer diameter 92 mm), while the value of B for Σ = 3 ° has a value of B = 27.587 mm, which is quite enough for the design of the double-crown wheel.
Таким образом, предлагаемое техническое решение позволит снизить частоты вращения ротора погружного винтового насоса для подъема высоковязких пластовых жидкостей из скважин при обеспечении высокой нагрузочной способности приводной части установки, а также значительно снизить требуемую мощность электродвигателя без уменьшения крутящего момента, передаваемого на ротор винтового насоса. Следовательно, оно обеспечивает технический эффект и может быть осуществлено с помощью известных в технике средств, т.е. обладает промышленной применимостью. Дополнительно предлагаемый соосный редуктор может использоваться в приводах, для которых при высоких передаточных числах необходимо обеспечить высокую нагрузочную способность и долговечность, например в приводах запорной арматуры, лебедках буровых установок, приводах транспортной техники (колесных и/или бортовых редукторах тракторов, экскаваторов, роботах для пожаротушения и др.).Thus, the proposed technical solution will reduce the rotational speed of the rotor of a submersible screw pump for lifting highly viscous formation fluids from wells while ensuring high loading capacity of the drive part of the installation, as well as significantly reduce the required motor power without reducing the torque transmitted to the rotor of the screw pump. Therefore, it provides a technical effect and can be carried out using means known in the art, i.e. has industrial applicability. Additionally, the proposed coaxial gearbox can be used in drives for which, at high gear ratios, it is necessary to provide high load capacity and durability, for example, in valves of shutoff valves, winches of drilling rigs, drives of transport equipment (wheel and / or final gearboxes of tractors, excavators, fire fighting robots and etc.).
Claims (1)
,
где mn - нормальный модуль плоскоконической передачи; β - угол наклона линии зуба плоскоконической передачи; z1, z2 - числа зубьев шестерни и колеса плоскоконической передачи; ∑ - угол прецессии, при этом модуль и число зубьев зубчатой муфты принимаются равными, большими или меньшими модуля и числа зубьев колеса плоскоконической передачи. A coaxial gearbox consisting of a housing, a drive eccentric shaft, a gearbox, an output shaft, the gearbox wheel being two-gear, a gear coaxial with the cam shaft connected to the housing and mating with the crown of the gear wheel from the drive cam shaft, and a gear clutch providing the alignment of the drive eccentric shaft and the output shaft, connected to the output shaft and mated to the rim of the two-crown wheel on the output shaft side, characterized in that tially surface (plane) toothings dvuhventsovogo wheel located along the axis at a distance that ensures the coincidence vertices primary gear coupling cone with the point of intersection of the axis of the eccentric shaft and the axis of the coaxial gear, depending on the distance:
,
where m n is the normal module of the flat-bevel gear; β is the angle of inclination of the tooth line of the bevel gear; z 1 , z 2 - the number of gear teeth and gears; ∑ is the angle of precession, while the module and the number of teeth of the gear coupling are taken to be equal to, greater than or less than the module and the number of teeth of the gear wheel.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2013117492/11A RU2529943C1 (en) | 2013-04-16 | 2013-04-16 | Coaxial reduction gear |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2013117492/11A RU2529943C1 (en) | 2013-04-16 | 2013-04-16 | Coaxial reduction gear |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2529943C1 true RU2529943C1 (en) | 2014-10-10 |
RU2013117492A RU2013117492A (en) | 2014-10-27 |
Family
ID=53380354
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2013117492/11A RU2529943C1 (en) | 2013-04-16 | 2013-04-16 | Coaxial reduction gear |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2529943C1 (en) |
Cited By (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2617746C2 (en) * | 2015-02-16 | 2017-04-26 | Руслан Витальевич Филатов | Device to drive coaxial rotors of rotorcraft |
RU2694483C1 (en) * | 2018-03-26 | 2019-07-15 | федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Ижевский государственный технический университет имени М.Т. Калашникова" | Precessing reduction gear |
RU2706410C1 (en) * | 2018-11-21 | 2019-11-18 | федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Ижевский государственный технический университет имени М.Т. Калашникова" | Planetary precessional gear |
RU2723934C1 (en) * | 2019-05-06 | 2020-06-18 | федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Ижевский государственный технический университет имени М.Т. Калашникова" | Planetary precessional gear |
Citations (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
SU750186A1 (en) * | 1977-02-08 | 1980-07-23 | За витель | Double-stage precession gearing |
US4702126A (en) * | 1981-09-30 | 1987-10-27 | Takeichi Nakamura | Axial gear train having syncline face cycloid gearing |
RU2334125C1 (en) * | 2006-12-05 | 2008-09-20 | Общество с ограниченной ответственностью Фирма "СТЭК" | Hole screw pump assembly |
-
2013
- 2013-04-16 RU RU2013117492/11A patent/RU2529943C1/en not_active IP Right Cessation
Patent Citations (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
SU750186A1 (en) * | 1977-02-08 | 1980-07-23 | За витель | Double-stage precession gearing |
US4702126A (en) * | 1981-09-30 | 1987-10-27 | Takeichi Nakamura | Axial gear train having syncline face cycloid gearing |
RU2334125C1 (en) * | 2006-12-05 | 2008-09-20 | Общество с ограниченной ответственностью Фирма "СТЭК" | Hole screw pump assembly |
Cited By (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2617746C2 (en) * | 2015-02-16 | 2017-04-26 | Руслан Витальевич Филатов | Device to drive coaxial rotors of rotorcraft |
RU2694483C1 (en) * | 2018-03-26 | 2019-07-15 | федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Ижевский государственный технический университет имени М.Т. Калашникова" | Precessing reduction gear |
RU2706410C1 (en) * | 2018-11-21 | 2019-11-18 | федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Ижевский государственный технический университет имени М.Т. Калашникова" | Planetary precessional gear |
RU2723934C1 (en) * | 2019-05-06 | 2020-06-18 | федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Ижевский государственный технический университет имени М.Т. Калашникова" | Planetary precessional gear |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
RU2013117492A (en) | 2014-10-27 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
RU2529943C1 (en) | Coaxial reduction gear | |
CN203686041U (en) | Precision 2K-V-type speed reducer | |
US9435399B2 (en) | Reduction gear | |
CA2891268A1 (en) | Gearbox | |
CN104121334B (en) | A kind of coaxial single input bidirectional output large speed ratio cycloidal reducer | |
CN104100680A (en) | Cycloidal pin wheel speed reducing mechanism | |
CN203939930U (en) | Hollow shaft 2K-V type accurate retarding machine | |
CN104455226A (en) | Three cycloidal gear type RV speed reducer | |
CN110285198A (en) | A kind of cycloid reducer | |
CN105020346A (en) | Hollow shaft type precision 2K-V speed reduction device | |
CN206958168U (en) | A kind of loading machine driving axle spiral bevel gear pair | |
CN206668541U (en) | Radially match somebody with somebody oily crescent gear pump | |
RU173084U1 (en) | PLANETARY CYCLOIDAL REDUCER | |
RU2387892C2 (en) | Rotary rolling bearing | |
CN111183302A (en) | Integrated slew drive | |
CN110578782A (en) | Transmission shaft of differential mechanism and differential mechanism | |
CN210265711U (en) | Cycloidal gear speed reducer | |
EP3135904A1 (en) | Windmill driving apparatus, windmill driving system, and reduction gear | |
RU2646288C1 (en) | Multistage reducer of powered drive of drilling unit | |
Bhatia | Basic fundamentals of gear drives | |
RU2564791C1 (en) | Gearbox with arch cylindrical gearing (versions) | |
CN104235318A (en) | Universal speed reducer | |
CN102442733B (en) | Large-torque cone-hypocycloid speed reducer of rotary brush aeration machine | |
RU2725435C1 (en) | Planetary reduction gear | |
CN105805147B (en) | Gear shaft |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20190417 |