專利名稱：抽油機(jī)用電磁離合自動換向減速器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于石油開采機(jī)械動力傳遞裝置技術(shù)領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
在現(xiàn)有技術(shù)中，游梁式抽油機(jī)是一種普遍采用的抽油機(jī)。它是靠曲柄連桿機(jī)構(gòu)實(shí)現(xiàn)圓周運(yùn)動向直線運(yùn)動的轉(zhuǎn)換，即將電動機(jī)轉(zhuǎn)子的圓周運(yùn)動轉(zhuǎn)換成抽油桿的直線往復(fù)運(yùn)動。另外，近年來出現(xiàn)了各種各樣牽拉式抽油機(jī)，即牽拉繩索的兩端分別掛有抽油桿和平衡重，牽拉繩索搭在主導(dǎo)輪上，由主導(dǎo)輪驅(qū)使?fàn)坷K索運(yùn)動，提放抽油桿抽油。專利號為01248687.6的專利所公開的一種稱為落地式多繩抽油機(jī)的技術(shù)方案就是其中一種，如圖1所示，繩索1首端掛有泵掛2，繞經(jīng)前導(dǎo)向輪3、主導(dǎo)輪4、后天輪5，1其末端掛有平衡重6。主導(dǎo)輪4在電動機(jī)驅(qū)動下旋轉(zhuǎn)，由在繩索1和主導(dǎo)輪4輪襯之間產(chǎn)生的靜摩擦力所形成的牽拉力，通過繩索1提放泵掛2，實(shí)現(xiàn)直線運(yùn)動。電動機(jī)選用開關(guān)磁阻換向電動機(jī)，由其按正反轉(zhuǎn)交替工作方式實(shí)現(xiàn)所需的往復(fù)抽油動作。在現(xiàn)有技術(shù)中，單軸自動車床采用了一種電磁離合換向減速器，靠電磁離合器和齒輪組合實(shí)現(xiàn)在動力輸入軸轉(zhuǎn)向不變的情況下動力輸出軸扭矩的正反交替輸出。其結(jié)構(gòu)見圖2，它是一種三軸、三離合器、小功率、多級輸出換向減速器，電磁離合器7、8裝在動力輸出軸9上，電磁離合器10裝在過渡軸11上，除了箱體12中裝有8個(gè)齒輪外，在掛輪箱13中裝有掛輪副14，另有替換用掛輪副若干組。

發(fā)明內(nèi)容
游梁式抽油機(jī)雖然是靠連桿曲柄機(jī)構(gòu)實(shí)現(xiàn)泵掛的直線往復(fù)運(yùn)動，電動機(jī)轉(zhuǎn)子始終保持同向圓周運(yùn)動，但是，這種機(jī)構(gòu)機(jī)體笨重、平衡度低，因而耗能較高。同時(shí)，由于連桿曲柄機(jī)構(gòu)本身結(jié)構(gòu)特點(diǎn)所限，很難實(shí)現(xiàn)低沖次、長沖程作業(yè)。而落地式多繩抽油機(jī)雖然從根本上克服了游梁式抽油機(jī)的缺點(diǎn)，但是，它自身尚存在其它缺陷，一是電動機(jī)反復(fù)起動導(dǎo)致耗能高；二是開關(guān)磁阻換向電動機(jī)價(jià)格較一般電動機(jī)價(jià)格高；三是這種電動機(jī)功率一般限于45kw以下，難以用來裝備大懸荷抽油機(jī)；四是復(fù)雜的換向控制系統(tǒng)在惡劣工作環(huán)境中長時(shí)間、大負(fù)荷運(yùn)行，其故障率較高。而現(xiàn)有單軸自動車床上的電磁離合換向減速器為了保證傳動靈敏度和傳遞精度，而將電磁離合器裝在輸出軸上(其中一個(gè)裝在過渡軸上)，但是，這種結(jié)構(gòu)不適用于需要大扭矩輸出的抽油機(jī)，如果要通過增大傳動比放大扭矩，對電磁離合器的要求就會相當(dāng)高。另外，這種換向減速器為了實(shí)現(xiàn)高精度多級輸出，減少了軸數(shù)，增加了齒輪數(shù)量，這些要么與抽油機(jī)的要求相違背，要么為抽油機(jī)所不需要。為了在克服游梁式抽油機(jī)缺點(diǎn)的同時(shí)，不至于產(chǎn)生落地式多繩抽油機(jī)新的缺點(diǎn)，也就是說還要消除落地式多繩抽油機(jī)的缺點(diǎn)，將電磁離合換向減速器技術(shù)應(yīng)用到采油機(jī)械中來，我們發(fā)明了一種抽油機(jī)用電磁離合自動換向減速器，并將其應(yīng)用到牽拉式抽油機(jī)上。
本發(fā)明是這樣實(shí)現(xiàn)的，在圖3所示的牽拉式抽油機(jī)中，傳動板帶15首端與泵掛16相連，繞經(jīng)主導(dǎo)輪17與平衡重18相連。見圖4，電動機(jī)19、換向減速器20與主導(dǎo)輪17共同安裝在抽油機(jī)頂部的工作臺21上。三者由聯(lián)組窄V帶22、23連接。這是在工作方式上不同于游梁式抽油機(jī)，但相同于落地式多繩抽油機(jī)的一種牽拉式抽油機(jī)。換向減速器20采用的是電磁離合自動換向減速器，它在電動機(jī)19和主導(dǎo)輪17之間，起承上啟下作用，并且既實(shí)現(xiàn)了減速，又實(shí)現(xiàn)了換向，最終實(shí)現(xiàn)泵掛16的往復(fù)運(yùn)動，電動機(jī)19始終按同一方向旋轉(zhuǎn)。
本發(fā)明之電磁離合自動換向減速器是這樣實(shí)現(xiàn)的，參見圖5、圖6，輸入軸24、過渡軸25、26、輸出軸27通過軸承自下而上安裝在箱體28上。輸入皮帶輪29、電磁離合器30、齒輪31、32、電磁離合器33自右至左安裝在輸入軸24上。其中，輸入皮帶輪29安裝在輸入軸24的箱體28外端。齒輪31、32通過軸承安裝在輸入軸24上。電磁離合器30、33分別連有閉合電流導(dǎo)線34、35，各自的定片組與輸入軸24鍵合，動片組分別與齒輪31、32連為一體。過渡軸25上自右至左裝有齒輪36、連體齒輪37。過渡軸26上自右至左裝有連體齒輪38、39，其中連體齒輪38通過軸承安裝在過渡軸26上。齒輪40、輸出皮帶輪41安裝在輸出軸27上，其中輸出皮帶輪41安裝在輸出軸27的箱體28外端。
本發(fā)明之電磁離合自動換向減速器工況是這樣的，假設(shè)輸入皮帶輪29逆時(shí)針旋轉(zhuǎn)，平衡重19的初始位置在下止點(diǎn)，導(dǎo)通的閉合電流經(jīng)閉合電流導(dǎo)線34使電磁離合器30閉合，電磁離合器33開離，齒輪31隨之逆時(shí)針旋轉(zhuǎn)，連體齒輪38順時(shí)針旋轉(zhuǎn)，齒輪36逆時(shí)針旋轉(zhuǎn)，連體齒輪37與齒輪36二者因鍵合在同一根軸上(過渡軸25)而同步旋轉(zhuǎn)，而齒輪32隨之空轉(zhuǎn)。最后通過連體齒輪39、齒輪40帶動輸出皮帶輪41順時(shí)針旋轉(zhuǎn)，提升平衡重19行至上止點(diǎn)，導(dǎo)通的閉合電流經(jīng)閉合電流導(dǎo)線35使電磁離合器33閉合，電磁離合器30開離，齒輪32與輸入皮帶輪29同步逆時(shí)針旋轉(zhuǎn)，再通過連體齒輪37、39、齒輪40帶動輸出皮帶輪41逆時(shí)針旋轉(zhuǎn)，提升泵掛16，放下平衡重19，而連體齒輪38、齒輪31隨之空轉(zhuǎn)。以電磁離合的方式實(shí)現(xiàn)輸出皮帶輪41的自動換向，由齒輪組合實(shí)現(xiàn)減速，再通過聯(lián)組窄V帶23、主導(dǎo)輪17、傳動板皮15帶最終實(shí)現(xiàn)了抽油所需的直線往復(fù)運(yùn)動。
通過上述技術(shù)方案，同時(shí)克服了游梁式抽油機(jī)和落地式多繩抽油機(jī)的缺點(diǎn)，對比如下

與落地式多繩抽油機(jī)相比，應(yīng)用本發(fā)明之抽油機(jī)可以采用普通的電動機(jī)，它不需要特別的電控裝置，而落地式多繩抽油機(jī)所使用的開關(guān)磁阻換向電動機(jī)及其電控裝置其造價(jià)是采用本發(fā)明之抽油機(jī)相應(yīng)部分造價(jià)的15倍以上。另外本發(fā)明之技術(shù)方案既實(shí)現(xiàn)了換向，又實(shí)現(xiàn)了減速，進(jìn)一步降低了成本。由于電動機(jī)起動電流是運(yùn)行電流的6～7倍，采用本發(fā)明之抽油機(jī)所用電動機(jī)起動后始終處于運(yùn)行狀態(tài)，這樣一則可以適當(dāng)減小裝機(jī)容量，如選用22或30kw電動機(jī)即可，而則大幅度降低能耗。由于本發(fā)明只需由普通電動機(jī)提供動力，因此，大懸荷抽油機(jī)依然可以采用本發(fā)明。由于本發(fā)明其核心部分有常規(guī)、通用機(jī)電零部件構(gòu)成，所以對維護(hù)人員的要求較低，維修成本低，維修方便。例如，屬于易損件的電磁離合器，按照中華人民共和國國家標(biāo)準(zhǔn)，其壽命中間值為500萬次，按4.5次/分計(jì)算，可連續(xù)使用771天，更換兩副摩擦片的成本也僅為500～600元人民幣，完全能為采油企業(yè)所接受。再有，由于在動力傳遞機(jī)構(gòu)中采用電磁離合器，增加了傳動柔性，在一定程度上可減輕或避免抽油設(shè)備的意外損壞。與現(xiàn)有車床用電磁離合換向減速器相比，由于電磁離合器安裝在輸入軸上，較小的離合器能夠勝任較大的扭矩輸出，另外，其結(jié)構(gòu)簡單，堅(jiān)固耐用。


圖1是現(xiàn)有技術(shù)中落地式多繩抽油機(jī)示意圖。圖2是現(xiàn)有技術(shù)電磁離合換向減速器示意圖。圖3是本發(fā)明所采用的一種牽拉式抽油機(jī)示意圖。圖4是本發(fā)明之電磁離合自動換向減速器工作位置俯視示意圖。圖5是本發(fā)明之電磁離合自動換向減速器結(jié)構(gòu)平面展開和工況示意圖。圖6是本發(fā)明之電磁離合自動換向減速器局部示意圖。
具體實(shí)施例方式
參見圖5、圖6，一、擬將本發(fā)明之換向減速器應(yīng)用于12型牽拉式抽油機(jī)上，其懸荷為120KN，傳動板帶15的強(qiáng)度為每毫米4000N，泵掛16直線行走速度為0.75m/s，沖次為4.5次/分，輸出皮帶輪41與主導(dǎo)輪17的傳動比為2.5∶1，輸出皮帶輪41外徑為200mm，換向減速器的傳動比設(shè)計(jì)為30∶1，輸入皮帶輪29轉(zhuǎn)速為390～450rpm，輸出皮帶輪41的轉(zhuǎn)速則為13～15rpm，電磁離合器30、33的閉合力矩為40kg·m，為多片濕式，電動機(jī)為一般的六極三相異步交流電動機(jī)，功率為18.5kw，輸出軸27的輸出扭矩為18KN·m。二、擬將本發(fā)明之換向減速器應(yīng)用于5型牽拉式抽油機(jī)上，其懸荷為50KN，電磁離合器30、33的閉合力矩為16kg·m，設(shè)計(jì)傳動比為20∶1，電動機(jī)功率為10kw，輸出扭矩為12KN·m。三、擬將本發(fā)明之換向減速器應(yīng)用于20型牽拉式抽油機(jī)上，其懸荷為200KN，電磁離合器30、33的閉合力矩為80kg·m，設(shè)計(jì)傳動比為50∶1，電動機(jī)功率為45kw，輸出扭矩為45KN·m。
權(quán)利要求
1.一種電磁離合自動換向減速器，在動力傳遞過程中，在實(shí)現(xiàn)減速的同時(shí)，還可以實(shí)現(xiàn)換向，其特征在于，將這種換向減速器應(yīng)用于石油開采機(jī)械中的抽油機(jī)上，用來將來自電動機(jī)轉(zhuǎn)向不變的扭矩在減速的同時(shí)換向輸出。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的換向減速器，其特征在于，可用來將輸入扭矩同向輸出。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的換向減速器，其特征在于，可用來將輸入扭矩反向輸出。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的換向減速器，其特征在于，可用來將輸入扭矩同向、反向交替輸出。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的換向減速器，其特征在于，輸出扭矩為12～45KN·m。
6.一種電磁離合自動換向減速器，由輸入輪、輸出輪、箱體(28)、電磁離合器(30、33)、齒輪、轉(zhuǎn)軸及軸承組成，由電磁離合器控制換向，由齒輪減速傳遞由輸入輪承接的外來扭矩，最后經(jīng)由輸出輪輸出，其特征在于，輸入軸(24)、兩個(gè)過渡軸(25、26)、輸出軸(27)通過軸承自下而上安裝在箱體(28)上，輸入皮帶輪(29)、電磁離合器(30)、齒輪(31、32)、另一電磁離合器(33)自右至左安裝在輸入軸(24)上，其中，輸入皮帶輪(29)安裝在輸入軸(24)的箱體(28)外端，齒輪(31、32)通過軸承安裝在輸入軸(24)上，兩個(gè)電磁離合器(30、33)分別連有閉合電流導(dǎo)線(34、35)，各自的定片組與輸入軸(24)鍵合，動片組分別與齒輪(31、32)連為一體，過渡軸(25)上自右至左裝有齒輪(36)、連體齒輪(37)，另一過渡軸(26)上自右至左裝有連體齒輪(38、39)，其中連體齒輪(38)通過軸承安裝在過渡軸(26)上，齒輪(40)、輸出皮帶輪(41)安裝在輸出軸(27)上，其中輸出皮帶輪(41)安裝在輸出軸(27)的箱體(28)外端。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的換向減速器，其特征在于，電磁離合器(30、33)的閉合力矩為16～80kg·m。
8.根據(jù)權(quán)利要求6所述的換向減速器，其特征在于，輸入、輸出傳動比為20∶1～50∶1。
9.根據(jù)權(quán)利要求6所述的換向減速器，其特征在于，輸出軸(27)上的輸出扭矩為12～45KN·m。
全文摘要
抽油機(jī)用電磁離合自動換向減速器屬于石油開采機(jī)械動力傳遞裝置技術(shù)領(lǐng)域。在現(xiàn)有技術(shù)中，落地式多繩抽油機(jī)等牽拉式抽油機(jī)通?？侩妱訖C(jī)的順、逆交替反復(fù)起動最終實(shí)現(xiàn)泵掛的直線往復(fù)運(yùn)動，耗能高、設(shè)備價(jià)格高、故障律高、維護(hù)困難。車床上使用的換向減速器因其結(jié)構(gòu)的原因不能用到抽油機(jī)上來。本發(fā)明是一種專用電磁離合自動換向減速器，應(yīng)用于牽拉式抽油機(jī)上，可在實(shí)現(xiàn)減速的同時(shí)，又實(shí)現(xiàn)換向。該裝置由通常的機(jī)電零部件構(gòu)成，造價(jià)低，結(jié)構(gòu)簡單、堅(jiān)固，輸出扭矩大，維護(hù)容易且成本低?？捎糜诟鞣N牽拉式抽油機(jī)上。
文檔編號F16H3/14GK1480664SQ0314405
公開日2004年3月10日 申請日期2003年7月30日 優(yōu)先權(quán)日2003年7月30日
發(fā)明者姜文有, 王憲臣 申請人:姜文有