專利名稱：自動調速、變矩傳動輪的制作方法
技術領域：
本實用新型涉及機械傳動裝置，特別是一種自動調速、變矩傳動輪。
目前的石油機械采油設備中普遍應用游梁式抽油機，為適應該機起動和運行的需要，一般采用28-75Kw的電動機為其提供動力，而游梁式抽油機經起動后，在進入正常運行狀態(tài)時，一般僅需15-22Kw左右的功率，這種“大馬拉小車”的配置，使電動機的負載率偏低，浪費電能。目前解決上述問題主要有兩大類措施一類是改革電動機及其控制，第二類是加裝機械變速設備。改革電動機及其控制的措施有采用高轉差率三相異步電動機，變極調速、電磁調速電動機等。高轉差率三相異步電動機的起動轉矩雖然有所增加，但是在正常運行時的電耗、電損卻很大。采用變極調速、電磁調速電動機以及矢量控制技術能在如風機等特定負載的情況下，軟起動特性較好，節(jié)約電能，但是在低速時，其轉差功率損耗大，起動轉矩也沒有明顯地提高，故仍然難以實現游梁式抽油機這種特殊負荷特性的設備與電動機之間的最佳配置。第二類加裝機械變速設備的措施有模仿汽車變速器的原理在抽油機和電動機之間加裝機械變速器，此法雖行，但卻存在較多的弊端一是抽油機安裝電動機的位置有限，若再額外加裝一個比電動機還大的機械變速器，實為困難；二是利用率低，機械損耗大；三是改造工程量大，投入高；四是易遭人為破壞，為了防止非操作人員亂動，還要把機械變速器的一些操縱桿鎖住，這些措施既要增加投入，又給操作帶來不便；五是當游梁式抽油機在運行中，油井發(fā)生“結臘”或“沙卡”時，機械變速器不能自動地調整電動機輸出轉矩而易引發(fā)故障和事故。綜上所述，目前現有的一些措施還不是解決游梁式抽油機與電動機之間配置矛盾的理想方法。
本實用新型的目的在于針對上述現有技術的不足之處，提供一種自動調速、變矩傳動輪，使游梁式抽油機與電動機之間，達到功率的最佳匹配，可實現調功運行，能顯著地節(jié)約電能，且價格低廉，使用方便。
本實用新型的目的是通過下述技術方案實現的一利自動調速、變矩傳動輪，包括變速裝置、離合裝置，變速裝置包括太陽輪、行星輪、內架盤、盤軸、行星架外盤、內齒型傳動輪、軸套、外盤軸承、內架盤軸承、輪軸承、輪蓋及輪蓋軸承等，太陽輪與軸套同軸由輪鍵固定，行星架外盤和內架盤位于太陽輪左、右兩側，分別用外盤軸承和內架盤軸承套裝、固定在軸套上，行星輪套裝在行星架外盤和內架盤之間的盤軸上，行星輪與內齒型傳動輪相嚙合，內齒型傳動輪通過輪軸承固定在軸套上。離合裝置為無彈簧閘塊離心式離合器，由與內齒型傳動輪為一體的導向架、扇形閘塊、摩擦片、主動盤組成，主動盤同軸套裝在軸套上由盤鍵固定，在導向架與主動盤之間裝有扇形閘塊，扇形閘塊的外圓弧的側面上固定有摩擦片。該自動調速、變距傳動輪還包括擒縱裝置，由主控桿、束齒桿、殼體等組成，主控桿、束齒桿位于殼體內，主控桿以桿軸為圓心轉動，其左端孔與其正下端的固定柱之間裝有拉簧，在主控桿右端的上部位，有一獨立的止動柱，主控桿的右端為尖形，在其左頂端有一凸臺，簧片以主控桿上的片軸為圓心轉動，簧片下端部裝一滾輪，束齒桿上設有一定弧度的束齒和鉤狀的下尾端，束齒桿能以其右端上部的上端軸為圓心轉動，其右頂端的掛簧孔與其正下端的掛簧桿之間裝有拉伸簧，束齒桿的下端部與簧片下端部的滾輪自由滾動、位移式的相接相控，桿軸、片軸、上端軸、固定柱、止動柱和掛簧桿都穿在殼體兩面的側壁上。變速裝置的太陽輪和行星輪之間由中間傳動輪分別與它們嚙合傳動，行星架外盤的外圓周邊上加工出一個束輪形凸齒，可與主控桿上的凸臺相配合。
當起動游梁式抽油機時，電動機逆時針旋轉，此時的太陽輪也同步、同向旋轉，中間傳動輪則順時針旋轉，行星輪逆時針旋轉，由于游梁式抽油機的慣、惰性以及油井的阻力，通過游梁式抽油機的驅動輪、傳動帶傳遞給自動調速、變矩傳動輪的內齒型傳動輪上，使內齒型傳動輪暫時處于相對靜止狀態(tài)，與之嚙合的行星輪、中間傳動輪在太陽輪，既電動機的驅動下，帶動行星架外盤、行星輪、中間傳動輪以及內架盤所組成的整體，通過外盤軸承、內架盤軸承在軸套上作順時針旋轉，行星架外盤上的束輪形凸齒在順時針旋轉時首先推動擒縱裝置中的簧片逆時針轉動，其下端部的滾輪則推動束齒桿也作逆時針旋轉，這樣束齒桿上的束齒釋放主控桿的右端，在拉簧的作用下主控桿逆時針旋轉，其右端部被止動柱擋住，當行星架外盤繼續(xù)順時針旋轉時，主控桿的左頂端部的凸臺就擋住了行星架外盤上的束輪形凸齒，使行星架外盤、行星輪、中間傳動輪以及內架盤所組成的整體停止轉動，而迫使內齒型傳動輪逆時針、低轉速、大轉矩地旋轉，通過傳動帶拖動游梁式抽油機的驅動輪而起動游梁式抽油機運轉。當自動調速、變矩傳動輪運轉接近或將至其變速裝置輸出的額定轉數時，與內齒型傳動輪為一體的導向架內設置的扇形閘塊在離心力的作用下，外移壓向與電動機同步、同速、同向旋轉的主動盤，而使內齒型傳動輪轉速增高，扇形閘塊的離心力也隨之增大，扇形閘塊上的摩擦片與主動盤之間的摩擦力迫使內齒型傳動輪的轉速開始在原減速的額定轉速狀態(tài)下提高轉速，這時自動調速、變矩傳動輪的變速裝置內部的力矩開始發(fā)生變化，行星架外盤、行星輪、中間傳動輪以及內架盤所組成的整體轉而向逆時針方向旋轉，由于行星架外盤上的束輪形凸齒的斜邊壓推擒縱裝置的主控桿順時針旋轉，使其右端被束齒桿上的束齒卡住，行星架外盤開始無阻地旋轉，而使內齒型傳動輪在扇形閘塊離心力的作用下很快接近和達到主動盤轉速，既電動機的額定轉速。于是電動機驅動自動調速、變矩傳動輪，通過傳動帶連接游梁式抽油機的驅動輪為游梁式抽油機提供正常運行的動力。當游梁式抽油機在運行時，一旦發(fā)生“結臘”或“沙卡”時，油井超正常的阻力使負荷增加而迫使電動機轉速下降，當降至一定轉速時，調速裝置中扇形閘塊的離心力也隨之減小，而與主動盤逐漸產生轉差，使行星架外盤、行星輪、中間傳動輪以及內架盤所組成的整體作順時針旋轉，擒縱裝置中的主控桿上的凸臺又擋住行星架外盤上的凸齒，使行星架外盤、行星輪、中間傳動輪以及內架盤所組成的整體停止轉動，自動調速、變矩傳動輪的轉矩又增大，當克服油井超正常的阻力后，電動機轉數又升高，調速裝置中的扇形閘塊在離心力的作用下，又開始外移壓向與電動機同步、同速、同向旋轉的主動盤，而使內齒型傳動輪轉速增高，扇形閘塊的離心力也隨之增大，扇形閘塊上的摩擦片與主動盤之間的摩擦力又迫使內齒型傳動輪的轉速開始在原減速的額定轉速狀態(tài)下提高轉速，這時自動調速、變矩傳動輪的變速裝置內部的力矩又開始發(fā)生變化，行星架外盤、行星輪、中間傳動輪以及內架盤所組成的整體轉而向逆時針方向旋轉，由于行星架外盤上的束輪形凸齒的斜邊壓推擒縱裝置的主控桿使其右端順時針旋轉，并被束齒桿上的束齒卡住，行星架外盤又開始無阻地旋轉，而使內齒型傳動輪在扇形閘塊離心力的作用下很快地接近和達到主動盤的轉速，既電動機的額定轉速。于是電動機驅動自動調速、變矩傳動輪又自動恢復到正常轉速，如此周爾復始地自動調控，始終保證游梁式抽油機處于正常的運行狀態(tài)。本實用新型可根據機械設備與動力機之間配置的技術要求，為其變速裝置設計適當的變速比，例如一臺原配置55Kw電動機的游梁式抽油機，安裝上2∶1傳動比的自動調速、變矩傳動輪后，只須配置28Kw的電動機就能使這臺游梁式抽油機可靠地起動和正常地運行，其節(jié)電的效果十分顯著。
本實用新型與現有技術相比具有如下的優(yōu)點該自動調速、變矩傳動輪，能使游梁式抽油機與電動機之間，以及其它機械設備與機械設備之間，機械設備與動力機之間，達到功率的最佳匹配，實現了調功運行，提高了設備的效率，顯著地節(jié)約了電能，其應用領域廣泛，價格低廉，使用方便。
附


圖1是本實用新型的結構、原理示意圖；附圖2是其變速裝置的原理示意圖附圖3是其離合裝置的結構、原理示意圖；附圖4是其擒縱裝置的結構、原理示意圖；附圖5是其應用在游梁式抽油機原理的方框示意圖。附圖6是其設計原理的方框示意圖。
以下結合附圖詳述本實用新型的實施例一種自動調速、變矩傳動輪3，包括變速裝置6、離合裝置7(見圖6)。變速裝置6包括太陽輪24、行星輪11、內架盤27、盤軸14、行星架外盤9、內齒型傳動輪8、軸套10、外盤軸承18、內架盤軸承19、輪軸承20，輪蓋30及輪蓋軸承21，太陽輪24與軸套10同軸由輪鍵25固定，行星架外盤9和內架盤27位于太陽輪24左、右兩側，分別用外盤軸承18和內架盤軸承19套裝、固定在軸套10上，行星輪11套裝在行星架外盤9和內架盤27之間的盤軸14上，行星輪11同時與內齒型傳動輪8相嚙合。內齒型傳動輪8通過輪軸承20固定在軸套10上。離合裝置7為無彈簧閘塊離心式離合器，由與內齒型傳動輪8為一體的導向架31、扇形閘塊26、摩擦片28、主動盤22組成，主動盤22同軸套裝在軸套10上由盤鍵23固定，在導向架31與主動盤22之間裝有扇形閘塊26，扇形閘塊26的外圓弧的側面上固定有摩擦片28(見
圖1、圖3、圖2)。該自動調速、變距傳動輪還包括擒縱裝置5，由主控桿32、束齒桿40、殼體33等組成。主控桿32、束齒桿40位于殼體33內，主控桿32以桿軸34為圓心轉動，其左端孔35與其正下端的固定柱38之間裝有拉簧36，在主控桿32右端的上部位，有一獨立的止動柱45，主控桿32的右端為尖形，在其左頂端有一凸臺50，簧片47以主控桿32上的片軸46為圓心轉動，簧片47下端部裝一滾輪39，束齒桿40上設有一定弧度的束齒49和鉤狀的下尾端，束齒桿40能以其右端上部的上端軸43為圓心轉動，其右頂端的掛簧孔44與其正下端的掛簧桿41之間裝有拉伸簧42，束齒桿40的下端部與簧片47下端部的滾輪39自由滾動、位移式的相接相控，桿軸34、片軸46、上端軸43、固定柱38、止動柱45和掛簧桿41都穿在殼體33的兩面?zhèn)缺谏?，變速裝置6的太陽輪24和行星輪11之間由中間傳動輪12分別與它們嚙合傳動，行星架外盤9的外圓周邊上加工出一個束輪形凸齒48，可與主控桿上的凸臺50相配合(見圖4)。輪蓋30通過輪蓋軸承21均套裝、固定在軸套10上，并用螺釘15把輪蓋30和內齒型傳動輪8緊固為一體，輪蓋軸承21的外側，有螺絲母16，緊擰在軸套10上，抵住輪蓋軸承21的內套，使輪蓋30與內齒型傳動輪8為一體的機件通過輪軸承20、輪蓋軸承21可靠地定位在軸套10上。在內齒型傳動輪8與輪蓋30的外圓周上可加工出傳動帶槽13，以供掛傳動帶2(見
圖1、圖2)。如果電動機4軸安裝傳動輪的一端中心設有螺絲孔，則可用相適應的螺絲釘把擋板29緊固在電動機4的軸頭上，以使自動調速、變矩傳動輪3更加可靠地固定在電動機4的軸上。自動調速、變矩傳動輪3安裝在電動機4的輸出軸上，擒縱裝置5用螺絲釘穿過其安裝孔37固定在電動機4的加長底座上，使其主控桿32上的凸臺50與自動調速、變矩傳動輪3的變速裝置6中的行星架外盤9的外圓周邊上的束輪形凸齒48相配合，傳動帶2把游梁式抽油機上的驅動輪1與自動調速、變矩傳動輪3連接起來。在安裝自動調速、變矩傳動輪3時，應把定位鍵裝在電動機4軸的鍵槽與自動調速、變矩傳動輪3軸套10的鍵槽17中，以使電動機4和自動調速、變矩傳動輪3之間可靠地定位、聯(lián)結在一起，使它們同軸、同步地旋轉(見圖5、圖2、圖4)。當起動游梁式抽油機時，電動機4逆時針旋轉，此時的太陽輪24也同步、同向旋轉，中間傳動輪12則順時針旋轉，行星輪11逆時針旋轉，由于游梁式抽油機的慣、惰性以及油井的阻力，通過游梁式抽油機的驅動輪1、傳動帶2傳遞給自動調速、變矩傳動輪3的內齒型傳動輪8上，使內齒型傳動輪8暫時處于相對靜止狀態(tài)，與之嚙合的行星輪11、中間傳動輪12在太陽輪24，既電動機4的驅動下，帶動行星架外盤9、行星輪11、中間傳動輪12以及內架盤27所組成的整體，通過外盤軸承18、內架盤軸承19在軸套10上作順時針旋轉，行星架外盤9上的束輪形凸齒48在順時針旋轉時首先推動擒縱裝置5中的簧片47逆時針轉動，其下端部的滾輪39則推動束齒桿40也作逆時針旋轉，這樣束齒桿40上的束齒49釋放主控桿32的右端，在拉簧36的作用下主控桿32逆時針旋轉，其右端部被止動柱45擋住，當行星架外盤9繼續(xù)順時針旋轉時，主控桿32的左頂端部的凸臺50就擋住了行星架外盤9上的束輪形凸齒48，使行星架外盤9、行星輪11、中間傳動輪12以及內架盤27所組成的整體停止轉動，而迫使內齒型傳動輪8逆時針、低轉速、大轉矩地旋轉，通過傳動帶2拖動游梁式抽油機的驅動輪1而起動游梁式抽油機運轉。當自動調速、變矩傳動輪3運轉接近或將至其變速裝置6輸出的額定轉數時，與內齒型傳動輪8為一體的導向架31內設置的扇形閘塊26在離心力的作用下，外移壓向與電動機同步、同速、同向旋轉的主動盤22，而使內齒型傳動輪8轉速增高，扇形閘塊26的離心力也隨之提高，扇形閘塊上的摩擦片28與主動盤22之間的摩擦力迫使內齒型傳動輪8的轉速開始在原減速的額定轉速狀態(tài)下提高轉速，這時自動調速、變矩傳動輪3的變速裝置6內部的力矩開始發(fā)生變化，行星架外盤9、行星輪11、中間傳動輪12以及內架盤27所組成的整體轉而向逆時針方向旋轉，由于行星架外盤9上的束輪形凸齒48的斜邊壓推擒縱裝置5的主控桿32順時針旋轉，使其右端被束齒桿40上的束齒49卡住，行星架外盤9開始無阻地旋轉，而使內齒型傳動輪8在扇形閘塊26離心力的作用下，很快地接近和達到主動盤22的轉速，既電動機4的額定轉速。于是電動機4驅動自動調速、變矩傳動輪3，通過傳動帶2連接游梁式抽油機的驅動輪1為游梁式抽油機提供正常運行的動力。當游梁式抽油機在運行時，一旦發(fā)生“結臘”或“沙卡”時，油井超正常的阻力使負荷增加而迫使電動機4轉速下降，當降至一定轉速時，調速裝置6中扇形閘塊26的離心力也隨之減小，而與主動盤22逐漸產生轉差，使行星架外盤9、行星輪11、中間傳動輪12以及內架盤27所組成的整體作順時針旋轉，擒縱裝置5中的主控桿32上的凸臺50又擋住行星架外盤9上的凸齒48，使行星架外盤9、行星輪11、中間傳動輪12以及內架盤27所組成的整體停止轉動，自動調速、變矩傳動輪3的轉矩又增大，當克服油井超正常的阻力后，電動機4轉數升高，調速裝置6中的扇形閘塊26在離心力的作用下，又開始外移壓向與電動機4同步、同速、同向旋轉的主動盤22，而使內齒型傳動輪8轉速增高，扇形閘塊26的離心力也隨之增大，扇形閘塊26上的摩擦片28與主動盤22之間的摩擦力又迫使內齒型傳動輪8的轉速開始在原減速的額定轉速狀態(tài)下提高轉速，這時自動調速、變矩傳動輪3的變速裝置6內部的力矩又開始發(fā)生變轉化，行星架外盤9、行星輪11、中間傳動輪12以及內架盤27所組成的整體轉而向逆時針方向旋轉，由于行星架外盤9上的束輪形凸齒48的斜邊壓推擒縱裝置5的主控桿32使其右端順時針旋轉，并被束齒桿40上的束齒49卡住，行星架外盤9又開始無阻地旋轉，而使內齒型傳動輪8在扇形閘塊26離心力的作用下很快地接近和達到主動盤22的轉速，既電動機4的額定轉速。于是電動機4驅動自動調速、變矩傳動輪3又自動恢復到正常轉速，如此周而復始地自動調控，始終保證游梁式抽油機處于正常的運行狀態(tài)。
自動調速、變矩傳動輪3是在離合裝置6的控制下通過擒縱裝置5，擒、縱行星架外盤9來實現本發(fā)明的自動調速和自動變矩的，也可以不裝中間傳動輪12，用擒縱裝置5擒、縱內齒型傳動輪8，用行星架外盤9作轉矩輸出，也可以實現自動調速和自動變矩。
權利要求1.一種自動調速、變矩傳動輪，包括變速裝置、離合裝置，變速裝置包括太陽輪、行星輪、內架盤、盤軸、行星架外盤、內齒型傳動輪、軸套，外盤軸承、內架盤軸承、輪軸承、輪蓋及輪蓋軸承，太陽輪與軸套同軸由輪鍵固定，行星架外盤和內架盤位于太陽輪左右兩側，分別用外盤軸承和內架盤軸承套裝、固定在軸套上，行星輪套裝在行星架外盤和內架盤之間的盤軸上，行星輪和內齒型傳動輪相嚙合，內齒形傳動輪通過輪軸承固定在軸套上，離合裝置為無彈簧閘塊離心式離合器，由與內齒形傳動輪為一體的導向架、扇形閘塊、摩擦片、主動盤組成，主動盤同軸套裝在軸套上由盤鍵固定，在導向架與主動盤之間裝有扇形閘塊，扇形閘塊外圓弧的側面上固定有摩擦片，其特征在于該自動調速、變矩傳動輪還包括擒縱裝置，由主控桿、束齒桿、殼體組成，主控桿、束齒桿位于殼體內，主控桿以桿軸為圓心轉動，其左端孔與其正下端的固定柱之間裝有拉簧，在主控桿右端上部位，有一獨立的止動柱，在主控桿左頂端有一凸臺，右端為尖形，簧片以主控桿上的片軸為圓心轉動，簧片下端部裝一滾輪，束齒桿上有一定弧度的束齒和鉤狀的下尾端，束齒桿能以其右端上部的上端軸為圓心轉動，其右頂端的掛簧孔與其正下端的掛簧桿之間裝有拉伸簧，束上端軸、固定柱、止動柱和掛簧桿都穿在殼體的兩面?zhèn)缺谏希兯傺b置的太陽輪和行星輪之間由中間傳動輪分別與它們嚙合傳動，變速裝置上的行星架外盤的外圓周邊上加工出一個束輪形的凸齒，可與主控桿上的凸臺相配合。
2.根據權利要求1所述的自動調速、變矩傳動輪，其特征在于輪蓋通過輪蓋軸承套裝、固定在軸套上，和內齒形傳動輪緊固為一體，輪蓋軸承外側有螺絲母，緊擰在軸套上。
3.根據權利要求1所述的自動調速、變矩傳動輪，其特征在于在內齒型傳動輪與輪蓋的外圓周上可加工出傳動帶槽，以供掛傳動帶。
專利摘要一種自動調速、變矩傳動輪，由變速裝置、離合裝置、擒縱裝置組成。該自動高速、變矩傳動輪能使機械設備與動力機之間，達到功率的最佳匹配，實現調功運行，可顯著節(jié)約電能。且價格低廉、使用方便。尤其適合石油工業(yè)采油機械設備中的游梁式抽油機使用。
文檔編號F04B47/00GK2479248SQ01209049
公開日2002年2月27日 申請日期2001年3月14日 優(yōu)先權日2001年3月14日
發(fā)明者汪景營 申請人:汪景營