專利名稱：一種用于石油鉆井軌跡控制的諧波齒輪傳動(dòng)裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及一種用于石油鉆井軌跡控制的諧波齒輪傳動(dòng)裝置，屬石油機(jī)械動(dòng) 力傳動(dòng)機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)技術(shù)領(lǐng)域。
技術(shù)背景諧波傳動(dòng)是近代新發(fā)展起來的一種靠中間柔性構(gòu)件的彈性變形來實(shí)現(xiàn)運(yùn)動(dòng)或動(dòng) 力傳動(dòng)的傳動(dòng)裝置的總稱。中間撓性構(gòu)件的變形過程基本上是一個(gè)對稱的諧波，按使用要 求的不同，諧波傳動(dòng)可以分為不同的型式，主要有諧波齒輪傳動(dòng)、諧波螺旋傳動(dòng)、諧波摩擦 傳動(dòng)，諧波無級(jí)變速器和諧波聯(lián)軸節(jié)等，其中以諧波齒輪傳動(dòng)的應(yīng)用最為廣泛。為了節(jié)約石油開發(fā)成本和提高石油產(chǎn)量，對那些受地理位置限制或開發(fā)后期的油 田，通常通過開發(fā)超深井、定向井、多分枝井、大位移井和長距離水平井等復(fù)雜井來實(shí)現(xiàn)油 氣開采，從而使得復(fù)雜結(jié)構(gòu)的井不斷增多。在定向井、超深井、大位移井、超薄油層水平井、 長距離水平井、多分枝井的鉆進(jìn)過程中，必須采用井眼軌跡控制技術(shù)和無級(jí)可調(diào)井眼軌跡 控制工具才能實(shí)現(xiàn)。在無級(jí)可調(diào)井眼軌跡控制工具中，偏置機(jī)構(gòu)是通過兩個(gè)偏心環(huán)的互相 作用來實(shí)現(xiàn)的，偏心環(huán)的組合旋轉(zhuǎn)可以達(dá)到鉆井造斜的目的。偏心環(huán)的旋轉(zhuǎn)動(dòng)力直接由鉆 軸提供，但是鉆軸旋轉(zhuǎn)速度太高，偏心環(huán)則只是以較低的速度旋轉(zhuǎn)的，因此就需要設(shè)計(jì)一個(gè) 減速機(jī)構(gòu)來降低速度。由于普通的減速機(jī)構(gòu)體積龐大，井下工作傳動(dòng)效率低，承載能力低， 同時(shí)不能在密閉空間和油浴的條件下傳遞運(yùn)動(dòng)，并且難以承受高溫高壓等極端惡劣的環(huán) 境，因此現(xiàn)有的齒輪減速機(jī)構(gòu)遠(yuǎn)不能滿足無級(jí)可調(diào)井眼軌跡控制工具的要求，亟待研究一 種體積小、傳動(dòng)比大、承載能力大的減速機(jī)構(gòu)，以適應(yīng)目前各種復(fù)雜結(jié)構(gòu)井的鉆進(jìn)和各種井 眼的軌跡控制工具的要求。
發(fā)明內(nèi)容為了克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，本實(shí)用新型的目的在于提供一種用于石油鉆井軌跡控 制的諧波齒輪傳動(dòng)裝置，使其具有體積小、重量輕、傳動(dòng)比大、承載能力大、傳動(dòng)效率高、使 用壽命長的特點(diǎn)。本實(shí)用新型是通過如下技術(shù)方案來實(shí)現(xiàn)上述目的的。在一種用于石油鉆井軌跡控制的諧波齒輪傳動(dòng)裝置的結(jié)構(gòu)中，設(shè)置有剛性齒輪、 柔性齒輪、軸承、波發(fā)生器、空心軸；剛性齒輪帶有內(nèi)齒圈，柔性齒輪帶有外齒圈；波發(fā)生器 為橢圓形凸輪；波發(fā)生器安裝在空心軸上，在波發(fā)生器與柔性齒輪之間安裝有軸承；在柔 性齒輪的外圈安裝有剛性齒輪；柔性齒輪比剛性齒輪的齒數(shù)少2個(gè)；柔性齒輪采用30鉻錳 硅材料加工而成。本實(shí)用新型與現(xiàn)有的技術(shù)相比具有如下有益效果1、本實(shí)用新型的諧波齒輪傳動(dòng)裝置體積小、重量輕，能適用于井下狹小的空間，傳 動(dòng)比范圍大，無沖擊，無噪音，傳動(dòng)平穩(wěn)，能長時(shí)間在井下油浴的環(huán)境和高溫高壓等極端惡 劣條件下穩(wěn)定的工作，傳動(dòng)效率高，工作安全可靠。[0009]2、本實(shí)用新型的諧波齒輪傳動(dòng)裝置安裝方便，承載能力大，采用抗疲勞強(qiáng)度高的 柔輪材料，大大提高了裝置的使用壽命。

圖1為本實(shí)用新型的裝配結(jié)構(gòu)示意圖。圖2為本實(shí)用新型的剖面結(jié)構(gòu)示意圖。在圖中1.剛性齒輪、2.柔性齒輪、3.軸承、4.波發(fā)生器、5.空心軸。
具體實(shí)施方式
本實(shí)用新型一種用于石油鉆井軌跡控制的諧波齒輪傳動(dòng)裝置，由剛性齒輪1、柔性 齒輪2、軸承3、波發(fā)生器4、空心軸5組成；剛性齒輪1帶有內(nèi)齒圈，相當(dāng)于行星系中的中心 輪；柔性齒輪2帶有外齒圈，相當(dāng)于行星齒輪，可以產(chǎn)生變形；波發(fā)生器4為橢圓形凸輪，相 當(dāng)于行星架；波發(fā)生器4安裝在空心軸5上，在波發(fā)生器4與柔性齒輪2之間安裝有軸承3 ； 在柔性齒輪2的外圈安裝有剛性齒輪1 ；柔性齒輪2比剛性齒輪1的齒數(shù)少2個(gè)；柔性齒輪 2采用抗疲勞強(qiáng)度高、耐腐蝕的30鉻錳硅材料加工而成。波發(fā)生器4為輸入端，剛性齒輪1為輸出端，可實(shí)現(xiàn)減速，能夠得到固定的傳動(dòng)比。 柔性齒輪2為可產(chǎn)生較大彈性變形的薄壁齒輪，其內(nèi)孔直徑略小于波發(fā)生器4的總長。當(dāng) 波發(fā)生器4在空心軸5的帶動(dòng)下產(chǎn)生轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，帶動(dòng)柔性齒輪2旋轉(zhuǎn)，柔性齒輪2在波發(fā)生器 4橢圓凸輪的作用下產(chǎn)生變形，在波發(fā)生器4長軸兩端處的柔性齒輪2的輪齒與剛性齒輪1 的輪齒完全嚙合，在短軸兩端處的柔性齒輪2的輪齒與剛性齒輪1的輪齒完全脫開；在波發(fā) 生器4的長軸與短軸的區(qū)間內(nèi)，柔性齒輪2的輪齒與剛性齒輪1的輪齒有的處于半嚙合狀 態(tài)，稱為嚙入；有的則逐漸退出嚙合處于半脫開狀態(tài)，稱為嚙出；由于波發(fā)生器4的連續(xù)轉(zhuǎn) 動(dòng)，使得嚙入、完全嚙合、嚙出、完全脫開這四種情況依次循環(huán)變化，由于柔性齒輪2比剛性 齒輪1的齒數(shù)少2個(gè)，所以當(dāng)波發(fā)生器4轉(zhuǎn)動(dòng)一周時(shí)，柔性齒輪2向相反方向轉(zhuǎn)過兩個(gè)齒的 角度，從而實(shí)現(xiàn)了大的減速比。波發(fā)生器4采用雙波結(jié)構(gòu)，因?yàn)殡p波結(jié)構(gòu)傳動(dòng)平穩(wěn)，承載能力大，能夠滿足井下復(fù) 雜工況。由于柔輪在工作時(shí)會(huì)產(chǎn)生變形，因此柔性齒輪2采用抗疲勞強(qiáng)度高、耐腐蝕的30 鉻錳硅材料加工而成，同時(shí)由于柔性齒輪2的工作特性，也必須采用特殊的加工工藝。
權(quán)利要求一種用于石油鉆井軌跡控制的諧波齒輪傳動(dòng)裝置，由剛性齒輪(1)、軸承(3)、空心軸(5)組成，其特征在于在其結(jié)構(gòu)中設(shè)置有柔性齒輪(2)、波發(fā)生器(4)；剛性齒輪(1)帶有內(nèi)齒圈，柔性齒輪(2)帶有外齒圈，波發(fā)生器(4)為橢圓形凸輪，波發(fā)生器(4)安裝在空心軸(5)上，在波發(fā)生器(4)與柔性齒輪(2)之間安裝有軸承(3)；在柔性齒輪(2)的外圈安裝有剛性齒輪(1)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種用于石油鉆井軌跡控制的諧波齒輪傳動(dòng)裝置，其特征在 于柔性齒輪(2)比剛性齒輪(1)的齒數(shù)少2個(gè)。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種用于石油鉆井軌跡控制的諧波齒輪傳動(dòng)裝置，其特征在 于柔性齒輪(2)采用30鉻錳硅材料加工而成。
專利摘要本實(shí)用新型涉及一種用于石油鉆井軌跡控制的諧波齒輪傳動(dòng)裝置，其特征在于在其結(jié)構(gòu)中設(shè)置有剛性齒輪(1)、柔性齒輪(2)、軸承(3)、波發(fā)生器(4)、空心軸(5)；剛性齒輪(1)帶有內(nèi)齒圈，柔性齒輪(2)帶有外齒圈；波發(fā)生器(4)為橢圓形凸輪；波發(fā)生器(4)安裝在空心軸(5)上，在波發(fā)生器(4)與柔性齒輪(2)之間安裝有軸承(3)；在柔性齒輪(2)的外圈安裝有剛性齒輪(1)；柔性齒輪(2)比剛性齒輪(1)的齒數(shù)少2個(gè)；柔性齒輪(2)采用30鉻錳硅材料加工而成。本實(shí)用新型的諧波齒輪傳動(dòng)裝置體積小、重量輕，能適用于井下狹小的空間，傳動(dòng)平穩(wěn)，傳動(dòng)效率高，工作安全可靠，柔性齒輪采用抗疲勞強(qiáng)度高的柔輪材料，大大提高了裝置的使用壽命。
文檔編號(hào)F16H1/24GK201650259SQ20102017544
公開日2010年11月24日 申請日期2010年4月30日 優(yōu)先權(quán)日2010年4月30日
發(fā)明者馮定, 羅強(qiáng), 袁詠心 申請人:長江大學(xué)