[實(shí)用新型]一種低速大扭矩頂部驅(qū)動用高效比傳動鼓

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201520746925.0
• 申請日: 2015-09-22
• 公開（公告）號: CN205089907U
• 公開（公告）日: 2016-03-16
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 張振海
• 申請（專利權(quán)）人: 中國石油集團(tuán)渤海鉆探工程有限公司
• 主分類號: F16H1/06
• 分類號: F16H1/06
• 代理公司: 天津?yàn)I海科緯知識產(chǎn)權(quán)代理有限公司 12211
• 代理人: 李莉華

技術(shù)領(lǐng)域

本實(shí)用新型屬于石油、天然氣開采頂部驅(qū)動裝置領(lǐng)域，尤其是涉及一種低速大扭矩頂部驅(qū)動用高效比傳動鼓。

背景技術(shù)

石油鉆井領(lǐng)域內(nèi)頂部驅(qū)動的使用意義已無需置疑，目前存在的主要問題是設(shè)備配套價格過高，市場萎縮資本回收率不足。究其原因主要是該設(shè)備起源于轉(zhuǎn)盤鉆井時代對鉆井動力和鉆頭轉(zhuǎn)速的需求(200轉(zhuǎn)/分)。目前隨著螺桿鉆具的全面普及，石油鉆井裝備已經(jīng)進(jìn)入了螺桿鉆井時代，加上定向井、水平井及大位移井的普及，鉆井市場對頂驅(qū)的要求已調(diào)整為低轉(zhuǎn)速大扭矩(40～60轉(zhuǎn)/分，大難度大扭矩井甚至只要求20～30轉(zhuǎn)/分即可)，低轉(zhuǎn)速即意味著低能耗、低成本配套。以北石頂驅(qū)為例，目前頂驅(qū)系統(tǒng)機(jī)械傳動部分傳動比為10.5，50HZ工頻下最優(yōu)轉(zhuǎn)速為110～120轉(zhuǎn)/分，而螺桿鉆井時代的實(shí)用型頂驅(qū)必須將50HZ工頻下最優(yōu)轉(zhuǎn)速調(diào)整到50～60轉(zhuǎn)/分，此時整機(jī)配套功率將下降到原來的1/4～1/3，裝備及運(yùn)行成本有可能降為原來的40～50％。

根據(jù)技術(shù)調(diào)研，目前國內(nèi)外尚無展開低速大扭矩頂驅(qū)的研發(fā)工作的公開報道，其根本障礙是簡單高效大功率大扭矩大傳動比傳動裝置理論模型的匱乏。蝸桿傳動可以滿足一部分大傳動比的市場需求，其制約因素主要為傳動齒輪間高速摩擦發(fā)熱帶來的低壽命和低機(jī)械效率。

發(fā)明內(nèi)容

有鑒于此，本實(shí)用新型旨在提出一種低速大扭矩頂部驅(qū)動用高效比傳動鼓，以解決傳動鼓由高速運(yùn)轉(zhuǎn)到低速渦動之間摩擦發(fā)熱和傳動效率低下的問題。

為達(dá)到上述目的，本實(shí)用新型的技術(shù)方案是這樣實(shí)現(xiàn)的：

一種低速大扭矩頂部驅(qū)動用高效比傳動鼓，包括電機(jī)軸偏心輪、滾珠軸承、小齒圈、大齒圈、頂驅(qū)軸，在所述電機(jī)軸偏心輪的外圈依次套設(shè)有所述滾珠軸承、小齒圈和大齒圈，所述滾珠軸承與所述小齒圈是同心的，所述大齒圈與所述電機(jī)軸偏心輪是同心的，所述小齒圈與所述電機(jī)偏心輪之間存在偏心距e,所述小齒圈與所述大齒圈內(nèi)嚙合，所述大齒圈與所述頂驅(qū)軸外嚙合，所述電機(jī)軸偏心輪在電機(jī)的帶動下，通過所述滾珠軸承驅(qū)動所述小齒圈沿大齒圈的內(nèi)齒差動爬行一周，所述小齒圈的外齒與大齒圈的內(nèi)齒之間有齒數(shù)差，傳動比為所述大齒圈內(nèi)齒齒數(shù)與所述齒數(shù)差的比值，所述齒數(shù)差越小，所述電機(jī)軸偏心輪與大齒圈之間的傳動比就越高，所述大齒圈以較小的轉(zhuǎn)速驅(qū)動所述頂驅(qū)軸，從而使得頂部驅(qū)動裝置在很低的轉(zhuǎn)速下運(yùn)轉(zhuǎn)，以滿足石油鉆井現(xiàn)場的定向井、水平井及大位移井對頂部驅(qū)動裝置在低速大扭矩方面的動力需求，由于能夠?yàn)轫敳框?qū)動裝置提供高效比的傳動，頂驅(qū)系統(tǒng)的配置功率將大幅度降低，有助于降低頂驅(qū)配套使用和運(yùn)行維護(hù)成本。

另外，高效比傳動鼓的使用使高速電機(jī)的應(yīng)用成為可能，可大大降低頂驅(qū)長度，減少占用井架凈空，由于所述電機(jī)軸偏心輪和所述小齒圈之間使用了所述滾珠軸承，不僅使傳動鼓運(yùn)轉(zhuǎn)平穩(wěn)靈活，而且將所述電機(jī)軸偏心輪與小齒圈之間由滑動摩擦轉(zhuǎn)變?yōu)闈L動摩擦，大大降低了設(shè)備磨損，使傳動效率遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于同樣具有高傳動比的蝸桿傳動。由于使用了電機(jī)軸偏心輪而不是簡單的凸輪，可以使用高強(qiáng)度小齒圈，因此本實(shí)用新型可以用在大扭矩大功率場合。該傳動鼓設(shè)計精巧，也可以用于高轉(zhuǎn)速的渦輪鉆具中，實(shí)現(xiàn)大傳動比減速作用。

進(jìn)一步的，所述小齒圈與大齒圈之間采用差動傳動，使整個傳動鼓的結(jié)構(gòu)更緊湊，體積小，也可以整合在電機(jī)里設(shè)計為一體化電機(jī)。

進(jìn)一步的，所述小齒圈與大齒圈之間存在轉(zhuǎn)速差，且所述轉(zhuǎn)速差由所述偏心距e和所述電機(jī)軸偏心輪的轉(zhuǎn)速決定。

相對于現(xiàn)有技術(shù)，本實(shí)用新型所述的一種低速大扭矩頂部驅(qū)動用高效比傳動鼓具有以下優(yōu)勢：

電機(jī)軸偏心輪和小齒圈之間增設(shè)滾珠軸承，將滑動摩擦優(yōu)化為滾動摩擦，解決了傳動鼓由高速運(yùn)轉(zhuǎn)到低速渦動之間摩擦發(fā)熱和傳動效率低下的問題，同時動力輸入軸和輸出軸也保持了嚴(yán)格的同心，有利于傳動平穩(wěn)，無沖擊負(fù)荷；小齒圈和大齒圈內(nèi)齒間的差動式傳動，滿足了低速大扭矩大功率高效比的傳動需求，并且結(jié)構(gòu)精巧，完全可以考慮與高速電機(jī)實(shí)行一體化設(shè)計，從而進(jìn)一步大幅度降低頂部驅(qū)動的建造成本，實(shí)現(xiàn)市場化全面裝備。

附圖說明

構(gòu)成本實(shí)用新型的一部分的附圖用來提供對本實(shí)用新型的進(jìn)一步理解，本實(shí)用新型的示意性實(shí)施例及其說明用于解釋本實(shí)用新型，并不構(gòu)成對本實(shí)用新型的不當(dāng)限定。在附圖中：

圖1為本實(shí)用新型的結(jié)構(gòu)示意圖。

附圖標(biāo)記說明：

1-電機(jī)軸偏心輪，2-滾珠軸承，3-小齒圈，4-大齒圈，5-頂驅(qū)軸。

具體實(shí)施方式

需要說明的是，在不沖突的情況下，本實(shí)用新型中的實(shí)施例及實(shí)施例中的特征可以相互組合。