本實(shí)用新型涉及石油開采技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種石油開發(fā)用扭矩均衡齒輪箱及扭矩均衡游梁式抽油機(jī)。

背景技術(shù)：

目前，在石油工業(yè)生產(chǎn)中，大量采用游梁式抽油機(jī)對地下的石油進(jìn)行開采，如圖1所示，其結(jié)構(gòu)主要由驢頭、游梁、連桿、曲柄機(jī)構(gòu)、變速箱、動力設(shè)備和輔助裝備等部分組成，工作時，電動機(jī)的傳動經(jīng)變速箱、曲柄連桿機(jī)構(gòu)變成驢頭的上下運(yùn)動，驢頭經(jīng)鋼絲繩帶動井下抽油泵的柱塞作上下運(yùn)動，從而不斷地把井中的原油抽出井筒。游梁式抽油機(jī)具有性能可靠、結(jié)構(gòu)簡單、操作維修方便等特點(diǎn)，因此在石油開采中 得到普遍應(yīng)用。其突出的缺點(diǎn)是工作效率低、能耗大，原因是設(shè)備在運(yùn)行過程中，載荷扭矩極不均衡呈現(xiàn)交變載荷，雖然該設(shè)備有曲柄平衡結(jié)構(gòu)對載荷扭矩加以平衡，但兩者疊加后產(chǎn)生的凈扭矩也發(fā)生交替變化，不夠平衡，這種不平衡的凈扭矩加載到電動機(jī)上，就會導(dǎo)致電機(jī)的瞬間電流忽大忽小，使電動機(jī)的功率因數(shù)下降，產(chǎn)生大量的無用功，致使抽油機(jī)的工作效率低、能耗大。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本實(shí)用新型的目的就是針對現(xiàn)有技術(shù)存在的缺陷，提供一種結(jié)構(gòu)簡單，能使扭矩變小且均衡，能提高電動機(jī)的功率因數(shù)，能降低能耗并提高開采效率的石油開發(fā)用扭矩均衡齒輪箱。

本實(shí)用新型所要解決的另一技術(shù)問題是提供一種具有上述齒輪箱的扭矩均衡游梁式抽油機(jī)。

本實(shí)用新型的技術(shù)方案是：石油開發(fā)用扭矩均衡齒輪箱，包括齒輪箱，所述齒輪箱的輸入軸與電動機(jī)連接，所述齒輪箱的輸出軸兩端伸出齒輪箱外并各安裝有一個曲柄配重；所述齒輪箱內(nèi)安裝有多個用于多級傳動的中間齒輪軸，所述輸入軸、中間齒輪軸與輸出軸依次通過齒輪嚙合傳動連接，所述中間齒輪軸分別與輸入軸、輸出軸平行設(shè)置或者在同一軸線上，所述中間齒輪軸的外端、輸入軸和輸出軸的伸出端與齒輪箱兩側(cè)的三個軸孔位置對應(yīng)；位于最末級的中間齒輪軸上安裝有第一非圓齒輪，所述輸出軸上安裝有第二非圓齒輪，所述第二非圓齒輪與第一非圓齒輪嚙和，所述第一非圓齒輪上安裝有齒輪配重，所述第一非圓齒輪與第二非圓齒輪的傳動比為1。

所述中間齒輪軸包括第一中間齒輪軸、一端伸出齒輪箱外的第二中間齒輪軸和第三中間齒輪軸，所述第一中間齒輪軸與第三中間齒輪軸同軸線設(shè)置，所述輸入軸與第二中間齒輪軸同軸線設(shè)置；所述輸入軸上安裝有第一齒輪，所述第一中間齒輪軸上安裝有與第一齒輪嚙合的第二齒輪，所述第一中間齒輪軸上安裝有第三齒輪，所述第二中間齒輪軸上安裝有與第三齒輪嚙合的第四齒輪，所述第二中間齒輪軸上安裝有第五齒輪，所述第三中間齒輪軸上安裝有與第五齒輪嚙合的第六齒輪，所述第一非圓齒輪安裝在第三中間齒輪軸上并與第二非圓齒輪相嚙合。

所述中間齒輪軸包括一端伸出齒輪箱外的第一中間齒輪軸和第二中間齒輪軸，所述第二中間齒輪軸與輸入軸同軸線設(shè)置；所述輸入軸上安裝有第一齒輪，所述第一中間齒輪軸上安裝有與第一齒輪嚙合的第二齒輪，所述第一中間齒輪軸上安裝有第三齒輪，所述第二中間齒輪軸上安裝有與第三齒輪嚙合的第四齒輪，所述第一非圓齒輪安裝在第二中間齒輪軸上并與第二非圓齒輪相嚙合。

所述第二非圓齒輪和第一非圓齒輪的輪形是根據(jù)安裝有扭矩均衡齒輪箱的游梁式抽油機(jī)載荷扭矩曲線和曲柄配重扭矩曲線及合成的扭矩曲線計(jì)算制得。

一種扭矩均衡游梁式抽油機(jī)，包括底座、安裝在底座上的支架和電動機(jī)、設(shè)置在支架上的游梁，以及設(shè)置在游梁一端的驢頭；所述游梁的另一端通過連桿與曲柄配重連接；所述底座上還安裝有與曲柄配重連接的按照權(quán)利要求1-4中任意一項(xiàng)所述的一種扭矩均衡齒輪箱。

本實(shí)用新型與現(xiàn)有技術(shù)相比較，具有以下優(yōu)點(diǎn)：

1、通過增設(shè)兩個傳動比為1的非圓齒輪，并在第一非圓齒輪的適當(dāng)位置安裝一對齒輪配重，這樣可以對扭矩起到二次平衡的作用，從而使凈扭矩大大減小，這樣加載到電動機(jī)上的扭矩會變小，變得均衡，電動機(jī)的功率因數(shù)會大大提高，大大減少了無用功，使電流趨于平穩(wěn)，可以減小電動機(jī)的裝機(jī)功率，明顯降低了能耗。

2、無需改變變速箱底座的尺寸和軸孔位置，便于更換和維修，結(jié)構(gòu)簡單、成本低，保證了抽油機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)平衡，便于推廣應(yīng)用。

附圖說明

圖1是本實(shí)用新型普通游梁式抽油機(jī)的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖2是本實(shí)用新型普通游梁式抽油機(jī)工作時的扭矩曲線圖；

圖3是與圖2相對應(yīng)的游梁式抽油機(jī)工作時的狀態(tài)圖；

圖4是扭矩均衡齒輪箱的實(shí)施例1的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖5是圖4的俯視圖；

圖6是扭矩均衡游梁式抽油機(jī)工作時的扭矩曲線圖；

圖7是扭矩均衡齒輪箱的實(shí)施例2的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖8是扭矩均衡游梁式抽油機(jī)的結(jié)構(gòu)原理示意圖；

圖中：1、齒輪箱，2、電動機(jī)，3、曲柄配重，4、輸入軸，5、輸出軸，6、第一中間齒輪軸，7、第二中間齒輪軸，8、第三中間齒輪軸，9、第一齒輪，10、第二齒輪，11、第三齒輪，12、第四齒輪，13、第五齒輪，14、第六齒輪，15、第一非圓齒輪，16、第二非圓齒輪，17、底座，18、支架，19、齒輪配重，20、游梁，21、驢頭，22、連桿。

具體實(shí)施方式

下面是結(jié)合附圖和實(shí)施例對本實(shí)用新型進(jìn)一步說明。

實(shí)施例1

如圖4、圖5、圖6和圖8所示，石油開發(fā)用扭矩均衡齒輪箱包括齒輪箱1，齒輪箱1的輸入軸4與電動機(jī)2連接，齒輪箱1的輸出軸5兩端伸出齒輪箱1外并各安裝有一個曲柄配重3。

在齒輪箱1內(nèi)安裝有多個用于多級傳動的中間齒輪軸，其中，中間齒輪軸包括第一中間齒輪軸6、一端伸出齒輪箱1外的第二中間齒輪軸7和第三中間齒輪軸8，所述第一中間齒輪軸6與第三中間齒輪軸8同軸線設(shè)置，輸入軸4與第二中間齒輪軸7同軸線設(shè)置，且輸入軸4、輸出軸5分別與第一中間齒輪軸6、第三中間齒輪軸8平行設(shè)置，這樣第一中間齒輪軸6的外端、第二中間齒輪軸7的外端和第三中間齒輪軸8的外端、輸入軸4和輸出軸5的外端與齒輪箱1兩側(cè)的三個軸孔位置對應(yīng)，能直接與原來的齒輪箱置換，便于改造安裝。

其中，輸入軸4上安裝有第一齒輪9，第一中間齒輪軸6上安裝有與第一齒輪9嚙合的第二齒輪10，第一中間齒輪軸6上安裝有第三齒輪11，第二中間齒輪軸7上安裝有與第三齒輪11嚙合的第四齒輪12，第二中間齒輪軸7上安裝有第五齒輪13，第三中間齒輪軸8上安裝有與第五齒輪13嚙合的第六齒輪14，第三中間齒輪軸8安裝有第一非圓齒輪15，輸出軸5上安裝有第二非圓齒輪16，第一非圓齒輪15與第二非圓齒輪16相嚙合，且第一非圓齒輪15的適當(dāng)位置上安裝有齒輪配重19，第一非圓齒輪15與第二非圓齒輪16的傳動比為1。

如圖4、圖5和圖6所示，上述的第一非圓齒輪15與第二非圓齒輪16的輪形是根據(jù)安裝有扭矩均衡齒輪箱的游梁式抽油機(jī)載荷扭矩曲線和曲柄配重扭矩曲線及合成的扭矩曲線計(jì)算制得。對于第二非圓齒輪16、第一非圓齒輪15輪形的計(jì)算方法，業(yè)內(nèi)人士可以通過載荷扭矩曲線和曲柄配重扭矩曲線合成的扭矩曲線、及具體角度取值等方式，結(jié)合圖2和圖3，得出第二非圓齒輪16和第一非圓齒輪15的理論輪形，在實(shí)際輪形加工過程中，為了方便實(shí)現(xiàn)第二非圓齒輪16和第一非圓齒輪 15的轉(zhuǎn)動，將理論輪形圓滑處理，即得實(shí)際的第二非圓齒輪16和第一非圓齒輪15。

本實(shí)用新型的扭矩均衡游梁式抽油機(jī)，包括底座17、安裝在底座17上的支架18和電動機(jī)2、設(shè)置在支架18上的游梁20，以及設(shè)置在游梁20一端的驢頭21；游梁20的另一端通過連桿22與曲柄配重3連接；在底座17上還安裝有與曲柄配重3連接有實(shí)施例1所述的扭矩均衡齒輪箱。工作時，電動機(jī)2通過皮帶帶動輸入軸4轉(zhuǎn)動，第一齒輪9轉(zhuǎn)動，第一齒輪9帶動第一中間齒輪軸6上的第二齒輪10轉(zhuǎn)動，第二齒輪10帶動同軸的第三齒輪11轉(zhuǎn)動，第三齒輪11 帶動第二中間齒輪軸7上的第四齒輪12轉(zhuǎn)動，第四齒輪12帶動同軸的第五齒輪13轉(zhuǎn)動，第五齒輪13帶動第三中間齒輪軸8上的第六齒輪14轉(zhuǎn)動，第六齒輪14帶動同軸的第一非圓齒輪15轉(zhuǎn)動，第一非圓齒輪15帶動輸出軸5上的第二非圓齒輪16轉(zhuǎn)動，第二非圓齒輪16帶動輸出軸9轉(zhuǎn)動，并帶動曲柄配重3旋轉(zhuǎn)，使抽油機(jī)工作。

實(shí)施例2

如圖6、圖7和圖8所示，中間齒輪軸包括一端伸出齒輪箱1外的第一中間齒輪軸6和第二中間齒輪軸7，第二中間齒輪軸7與輸入軸4同軸線設(shè)置；輸入軸4上安裝有第一齒輪9，輸入軸4位于齒輪箱1的中間位置，第一中間齒輪軸6上安裝有與第一齒輪9嚙合的第二齒輪10，第一中間齒輪軸6上安裝有第三齒輪11，第二中間齒輪軸7上安裝有與第三齒輪11嚙合的第四齒輪12，第一非圓齒輪15安裝在第二中間齒輪軸7上并與輸出軸5上的第二非圓齒輪16相嚙合。

本實(shí)用新型的扭矩均衡游梁式抽油機(jī)，包括底座17、安裝在底座17上的支架18和電動機(jī)2、設(shè)置在支架18上的游梁20，以及設(shè)置在游梁20一端的驢頭21；游梁20的另一端通過連桿22與曲柄配重3連接；在底座17上還安裝有與曲柄配重3連接有實(shí)施例2所述的扭矩均衡齒輪箱。工作時，電動機(jī)2通過皮帶帶動輸入軸4轉(zhuǎn)動，第一齒輪9轉(zhuǎn)動，第一齒輪9帶動第一中間齒輪軸6上的第二齒輪10轉(zhuǎn)動，第二齒輪10帶動同軸的第三齒輪11轉(zhuǎn)動，第三齒輪11 帶動第二中間齒輪軸7上的第四齒輪12轉(zhuǎn)動，第四齒輪12帶動同軸的第一非圓齒輪15轉(zhuǎn)動，第一非圓齒輪15帶動輸出軸5上的第二非圓齒輪16轉(zhuǎn)動，第二非圓齒輪16帶動輸出軸9轉(zhuǎn)動，并帶動曲柄配重3旋轉(zhuǎn)，使抽油機(jī)工作。

如圖3所示，狀態(tài)1時，油梁處于下死點(diǎn)狀態(tài)，曲柄配重處于上垂直狀態(tài)，此時設(shè)曲柄配重的轉(zhuǎn)角為0°，狀態(tài)2、狀態(tài)3、狀態(tài)4依次為曲柄配重轉(zhuǎn)角為90°、180°、270°時的工作狀態(tài)，狀態(tài)4再轉(zhuǎn)90°則又回到狀態(tài)1的工作狀態(tài)， 則完成一個工作循環(huán)。如圖6所示，圖中1-1’是載荷扭矩曲線，2-2’是曲柄配重的扭矩 曲線，3-3’是1-1’載荷扭矩曲線和2-2’曲柄配重的扭矩曲線的合成扭矩曲線，4-4’是設(shè)定的與3-3’對稱的扭矩曲線，而非圓齒輪的輪形就是根據(jù)4-4’的扭矩曲線計(jì)算出來的，所以4-4’是非圓齒輪扭矩曲線。5-5’是3-3’合成扭矩曲線和4-4’非圓齒輪扭矩曲線的合成扭矩曲線，是加載到電動機(jī)上的凈扭矩曲線，其形狀近似于直線，扭矩接近于零，從而使抽油機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)平衡，扭矩均衡齒輪箱克服了原有結(jié)構(gòu)的抽油機(jī)扭矩不平衡，電流波形大，無用功高，電動機(jī)的裝機(jī)功率大的缺陷，可以使凈扭矩大大減小，改變了抽油機(jī)的運(yùn)動狀態(tài)和受力狀態(tài)，加載到電動機(jī)上的凈扭矩會變 得均衡并變小，甚至接近于零，大大減少了無用功，使電流趨于平穩(wěn)，可以減小電動機(jī)的裝 機(jī)功率，明顯降低了能耗。

本實(shí)用新型并不限于上述的實(shí)施方式，在本領(lǐng)域技術(shù)人員所具備的知識范圍內(nèi)，還可以在不脫離本實(shí)用新型宗旨的前提下做出各種變化，變化后的內(nèi)容仍屬于本實(shí)用新型的保護(hù)范圍。