專(zhuān)利名稱(chēng)：滾珠螺旋傳動(dòng)抽油機(jī)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及的是一種油田生產(chǎn)中使用機(jī)械采油方法時(shí)所采用的抽 油機(jī)，屬于采油機(jī)械技術(shù)領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
目前油田生產(chǎn)中使用眾多的是以抽油機(jī)、抽油桿和抽油泵"三抽" 為主的機(jī)械采油設(shè)備，使用的抽油機(jī)包括游梁平衡式抽油機(jī)、無(wú)游梁 式抽油機(jī)(摩擦換向抽油機(jī)、直線(xiàn)電機(jī)抽油機(jī)等)。為了提高沖程、節(jié) 能以及改善抽油機(jī)的結(jié)構(gòu)特性和受力狀態(tài)，多年來(lái)人們先后研制出前 置式抽油機(jī)，氣動(dòng)平衡抽油機(jī)、異相型抽油機(jī)(雙驢頭)、彎游梁抽油 機(jī)、調(diào)徑變矩抽油機(jī)和杠鈴游梁抽油機(jī)等。這些抽油機(jī)均利用四連桿 機(jī)構(gòu)將旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)轉(zhuǎn)變?yōu)橥鶑?fù)直線(xiàn)運(yùn)動(dòng)，通過(guò)鋼絲繩拖拽抽油桿驅(qū)動(dòng)柱 塞泵舉升原油，并沒(méi)有解決游梁式抽油機(jī)的平衡效果差、曲柄軸凈扭 矩脈動(dòng)大、傳動(dòng)鏈長(zhǎng)機(jī)械傳動(dòng)效率低、"大馬拉小車(chē)"和能耗高的缺點(diǎn)。 直線(xiàn)電機(jī)抽油機(jī)雖在節(jié)能和效率方面高于游梁式抽油機(jī)，但是這種抽 油機(jī)成本高，對(duì)直線(xiàn)電機(jī)的出力要求較高，防過(guò)載能力差，適應(yīng)工況 范圍小，地面結(jié)構(gòu)復(fù)雜，維修不便。摩擦換向抽油機(jī)由于鋼絲繩及纏 繞滾筒(或滾輪)因彈性變形存在著動(dòng)力傳遞損失大、效率低，以及 故障率和成本相對(duì)較高，鋼絲繩工作壽命短等缺點(diǎn)。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是針對(duì)現(xiàn)有的抽油機(jī)存在的上述問(wèn)題，消除舉升液 體時(shí)抽油桿上下往復(fù)運(yùn)動(dòng)是做的無(wú)用功，提高低產(chǎn)油井的舉升效率， 實(shí)現(xiàn)高效節(jié)能，提供一種效率高、成本低、工作可靠、調(diào)整方便、維護(hù)簡(jiǎn)單的滾珠螺旋傳動(dòng)抽油機(jī)。
本發(fā)明的技術(shù)方案是，滾珠螺旋傳動(dòng)抽油機(jī)，包括電控箱、電動(dòng) 機(jī)、減速器和平衡裝置，其特征是設(shè)有螺旋花鍵軸、四個(gè)錐齒輪和含 有滾珠螺旋副和滾珠花鍵導(dǎo)軌副的滾珠螺旋傳動(dòng)裝置，螺旋花鍵軸的 外壁上設(shè)有花鍵直槽和螺旋槽，螺旋花鍵軸貫通穿過(guò)減速器箱體，四 個(gè)錐齒輪分別通過(guò)軸承固定在減速器箱體上，四個(gè)錐齒輪對(duì)稱(chēng)布置，
相互嚙合；螺旋花鍵軸設(shè)有滾珠螺旋副和滾珠花鍵導(dǎo)軌副，滾珠螺旋 副通過(guò)軸承和方向控制離合器軸向安裝在錐齒輪的內(nèi)孔中，滾珠花鍵 導(dǎo)軌副安裝在減速器箱體內(nèi)，螺旋花鍵軸的下端連接井口的光桿，螺 旋花鍵軸的上端連接平衡裝置。
所述的平衡裝置由鋼絲繩、支座、銷(xiāo)軸、天輪、平衡重組成，鋼 絲繩的一端連接螺旋花鍵軸，另一端穿過(guò)天輪和平衡重相連接，天輪 通過(guò)銷(xiāo)軸固定在支座上。
所述的方向控制離合器的結(jié)構(gòu)形式是機(jī)械離合器摩擦離合器、電 磁離合器、液壓離合器、氣體離合器以及自控離合器。
所述的滾珠螺旋副包含螺旋花鍵軸、螺旋副滾珠和螺旋套，在螺 旋套對(duì)應(yīng)的螺旋花鍵軸上的螺旋槽內(nèi)設(shè)置螺旋副滾珠。
所述的滾珠花鍵導(dǎo)軌副包含螺旋花鍵軸、花鍵滾珠和花鍵套，在 花鍵套對(duì)應(yīng)的螺旋花鍵軸上的花鍵直槽內(nèi)設(shè)置花鍵滾珠。
電動(dòng)機(jī)與減速器的輸入軸之間是平帶傳動(dòng)連接或V帶傳動(dòng)連接或 鏈條傳動(dòng)連接或聯(lián)軸器直接連接。
本發(fā)明結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)科學(xué)合理，生產(chǎn)制造容易。由螺旋花鍵軸、螺旋 套、螺旋副滾珠等構(gòu)成的滾珠螺旋副和由螺旋花鍵軸、花鍵套、花鍵 滾珠等構(gòu)成的滾動(dòng)直線(xiàn)導(dǎo)軌副(滾珠花鍵副)，完成運(yùn)動(dòng)的轉(zhuǎn)換，將旋 轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)轉(zhuǎn)換為直線(xiàn)運(yùn)動(dòng)。滾珠螺旋副和滾動(dòng)直線(xiàn)導(dǎo)軌副的對(duì)應(yīng)槽內(nèi)均
放置滾珠，采用滾動(dòng)摩擦的形式。其主要優(yōu)點(diǎn)有
1、通過(guò)使用滾珠螺旋副傳動(dòng)將旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)轉(zhuǎn)換為直線(xiàn)運(yùn)動(dòng)來(lái)驅(qū)動(dòng)柱
塞泵工作，提高了抽油機(jī)的傳動(dòng)效率，減少了能耗損失，具有工作可 靠、效率高、成本低、調(diào)整方便、維護(hù)簡(jiǎn)單的特點(diǎn)。
2、 由于使用了平衡裝置，使得在上下沖程過(guò)程中電動(dòng)機(jī)的驅(qū)動(dòng)力
矩變化不大，載荷平穩(wěn)，改善了電動(dòng)機(jī)的受力情況，延長(zhǎng)了電動(dòng)機(jī)的 使用壽命。
3、 工作時(shí)電動(dòng)機(jī)是單方向連續(xù)運(yùn)轉(zhuǎn)，沒(méi)有正反向往復(fù)旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)時(shí) 所出現(xiàn)的較大加速度和減速度，因此電動(dòng)機(jī)運(yùn)行平穩(wěn)，無(wú)慣性載荷和 沖擊現(xiàn)象。


圖l是本發(fā)明的結(jié)構(gòu)示意圖。
圖中電控箱l，光桿2，螺旋花鍵軸3，軸承4、 5、 12、 16、 18、 22，方向控制離合器6、 19，螺旋副滾珠7、 21，螺旋套8、 20，錐齒 輪9、 10、 13、 14，減速器箱體ll，電動(dòng)機(jī)15，花鍵套17，花鍵滾珠 23，鋼絲繩24，支座25，銷(xiāo)26，天輪27，平衡重28。
具體實(shí)施例方式
如圖1所示，滾珠螺旋傳動(dòng)抽油機(jī)，由電控箱l，光桿2，螺旋花 鍵軸3，軸承4、 5、 12、 16、 18、 22，方向控制離合器6、 19，螺旋 副滾珠7、 21，螺旋套8、 20，錐齒輪9、 10、 13、 14，減速器箱體ll， 電動(dòng)機(jī)15，花鍵套17，花鍵滾珠23，鋼絲繩24，支座25，銷(xiāo)軸26， 天輪27，平衡重28等組成。
螺旋花鍵軸3的外壁上設(shè)置直槽和螺旋槽，螺旋花鍵軸貫通穿過(guò) 減速器箱體ll。錐齒輪9、 10、 13、 14分別通過(guò)軸承4、 16、 12、 18 軸向固定在減速器箱體ll上，四個(gè)錐齒輪相互嚙合，對(duì)稱(chēng)布置，其中 錐齒輪13作為惰輪(主要是為了改善錐齒輪9和14的受力情況)；螺 旋套8通過(guò)軸承5軸向固定在錐齒輪9內(nèi)，螺旋套20通過(guò)軸承18軸 向固定在錐齒輪14內(nèi)，螺旋套8、 20和錐齒輪9、 14之間分別設(shè)置方 向控制離合器(機(jī)械離合器摩擦離合器、電磁離合器、液壓離合器、氣體離合器以及自控離合器等)6、 19，螺旋套8、 20和錐齒輪9、 14 之間分別通過(guò)方向控制離合器6、 19實(shí)現(xiàn)動(dòng)力傳遞，花鍵套17固定在 減速器箱體11內(nèi)，螺旋套8、 20和花鍵套17的內(nèi)孔中放置螺旋花鍵 軸3 (螺旋花鍵軸3上套接螺旋套8、 20和花鍵套17)，螺旋花鍵軸3 的外表面加工有螺旋槽和直槽，螺旋槽用于和螺旋套8、 20配合，對(duì) 應(yīng)的螺旋槽內(nèi)放置螺旋副滾珠7、 21，直槽用于和花鍵套17配合，對(duì) 應(yīng)的直槽內(nèi)放置花鍵滾珠23。螺旋花鍵軸3的下端和井口的光桿2相 連接，螺旋花鍵軸3的上端連接鋼絲繩24，鋼絲繩24的另一端穿過(guò) 天輪27和平衡重28相連接，天輪27通過(guò)銷(xiāo)26固定在支座25上。電 動(dòng)機(jī)15與減速器的輸入軸之間是平帶傳動(dòng)連接或V帶傳動(dòng)連接或鏈條 傳動(dòng)連接或聯(lián)軸器直接連接。
本發(fā)明中配置滾動(dòng)直線(xiàn)導(dǎo)軌副的目的是為了平衡工作過(guò)程中滾珠 螺旋副產(chǎn)生的反力矩，使得螺旋花鍵軸只能做直線(xiàn)運(yùn)動(dòng)，配置平衡重 的目的是為了改善上下沖程中電動(dòng)機(jī)的受力情況。
滾珠螺旋傳動(dòng)抽油機(jī)的工作過(guò)程由電控箱1控制的電動(dòng)機(jī)15通 過(guò)帶傳動(dòng)帶動(dòng)減速器中的錐齒輪10單方向連續(xù)轉(zhuǎn)動(dòng)，通過(guò)錐齒輪的嚙 合使得錐齒輪9和14兩者的轉(zhuǎn)動(dòng)方向相反，此時(shí)上面的方向控制離合 器19起作用，處于接合狀態(tài)，帶動(dòng)螺旋套20順時(shí)針?lè)较蜣D(zhuǎn)動(dòng)，下面 的方向控制離合器6不起作用，處于分離狀態(tài)，通過(guò)螺旋花鍵軸3和 螺旋套20的配合，就可以帶動(dòng)螺旋花鍵軸3做向上的直線(xiàn)運(yùn)動(dòng)，從而 帶動(dòng)光桿2向上運(yùn)動(dòng)；當(dāng)螺旋花鍵軸3運(yùn)動(dòng)到上沖程的終點(diǎn)時(shí)，通過(guò) 換向機(jī)構(gòu)的動(dòng)作，使得原來(lái)處于分離狀態(tài)的方向控制離合器6接合， 螺旋套8隨之逆時(shí)針?lè)较蜣D(zhuǎn)動(dòng)，原來(lái)處于接合狀態(tài)的方向控制離合器 19分離，通過(guò)螺旋花鍵軸3和螺旋套8的配合，就可以帶動(dòng)螺旋花鍵 軸3做向下的直線(xiàn)運(yùn)動(dòng)，從而帶動(dòng)光桿向下運(yùn)動(dòng)，重復(fù)上面的工作過(guò) 程，這樣就可以實(shí)現(xiàn)抽油機(jī)的工作要求。
權(quán)利要求
1、滾珠螺旋傳動(dòng)抽油機(jī)，包括電控箱、電動(dòng)機(jī)、減速器和平衡裝置，其特征是設(shè)有螺旋花鍵軸、四個(gè)錐齒輪和含有滾珠螺旋副和滾珠花鍵導(dǎo)軌副的滾珠螺旋傳動(dòng)裝置，螺旋花鍵軸的外壁上設(shè)有花鍵直槽和螺旋槽，螺旋花鍵軸貫通穿過(guò)減速器箱體，四個(gè)錐齒輪分別通過(guò)軸承固定在減速器箱體上，四個(gè)錐齒輪對(duì)稱(chēng)布置，相互嚙合；螺旋花鍵軸設(shè)有滾珠螺旋副和滾珠花鍵導(dǎo)軌副，滾珠螺旋副通過(guò)軸承和方向控制離合器軸向安裝在錐齒輪的內(nèi)孔中，滾珠花鍵導(dǎo)軌副安裝在減速器箱體內(nèi)，螺旋花鍵軸的下端連接井口的光桿，螺旋花鍵軸的上端連接平衡裝置。
2、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的滾珠螺旋傳動(dòng)抽油機(jī)，其特征是所述的平 衡裝置由鋼絲繩、支座、銷(xiāo)軸、天輪、平衡重組成，鋼絲繩的一端連接 螺旋花鍵軸，另一端穿過(guò)天輪和平衡重相連接，天輪通過(guò)銷(xiāo)軸固定在支 座上。
3、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的滾珠螺旋傳動(dòng)抽油機(jī)，其特征是所述的方 向控制離合器的結(jié)構(gòu)形式是機(jī)械離合器摩擦離合器、電磁離合器、液壓 離合器、氣體離合器以及自控離合器。
4、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的滾珠螺旋傳動(dòng)抽油機(jī)，其特征是所述的滾 珠螺旋副包含螺旋花鍵軸、螺旋副滾珠和螺旋套，在螺旋套對(duì)應(yīng)的螺旋 花鍵軸上的螺旋槽內(nèi)設(shè)置螺旋副滾珠。
5、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的滾珠螺旋傳動(dòng)抽油機(jī)，其特征是所述的滾 珠花鍵導(dǎo)軌副包含螺旋花鍵軸、花鍵滾珠和花鍵套，在花鍵套對(duì)應(yīng)的螺 旋花鍵軸上的花鍵直槽內(nèi)設(shè)置花鍵滾珠。
全文摘要
本發(fā)明公開(kāi)了一種滾珠螺旋傳動(dòng)抽油機(jī)，包括電控箱、電動(dòng)機(jī)、減速器和平衡裝置，其特征是設(shè)有螺旋花鍵軸、四個(gè)錐齒輪和含有滾珠螺旋副和滾珠花鍵導(dǎo)軌副的滾珠螺旋傳動(dòng)裝置，螺旋花鍵軸的外壁上設(shè)有花鍵直槽和螺旋槽，螺旋花鍵軸貫通穿過(guò)減速器箱體，四個(gè)錐齒輪安裝在減速器箱體上，對(duì)稱(chēng)布置，相互嚙合；螺旋花鍵軸上、下各設(shè)有一個(gè)滾珠螺旋副，上、下滾珠螺旋副之間設(shè)有一個(gè)滾珠花鍵副，滾珠螺旋副通過(guò)軸承和方向控制離合器軸向安裝在錐齒輪的內(nèi)孔中，滾珠花鍵副安裝在減速器箱體內(nèi)，螺旋花鍵軸的下端連接井口的光桿，螺旋花鍵軸的上端連接平衡裝置。本發(fā)明結(jié)構(gòu)科學(xué)合理，工作可靠、效率高、成本低，調(diào)整、維護(hù)方便簡(jiǎn)單。
文檔編號(hào)F16H37/00GK101343990SQ200810021170
公開(kāi)日2009年1月14日 申請(qǐng)日期2008年8月15日 優(yōu)先權(quán)日2008年8月15日
發(fā)明者封其軍, 丹 張, 勵(lì) 曾, 李吉中, 飚 董 申請(qǐng)人:揚(yáng)州大學(xué)