一種節(jié)能且具有安全保護(hù)功能的抽油機(jī)減速裝置的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實(shí)用新型屬于機(jī)械行業(yè)，尤其涉及抽油機(jī)變速箱的機(jī)電一體化設(shè)計(jì)領(lǐng)域，具體來(lái)說(shuō)涉及一種節(jié)能且具有安全保護(hù)功能的抽油機(jī)減速裝置。
【背景技術(shù)】
[0002]現(xiàn)行的減速機(jī)裝置有五種。第一種，目前最多應(yīng)用也是市面上出售最多的一種抽油機(jī)的型號(hào)是JHL型油田抽油機(jī)專用減速機(jī)。它采用了雙圓弧齒形圓柱齒輪。第二種，油田用硬齒輪減速機(jī)。第三種，抽油機(jī)專用擺線針輪減速機(jī)。第四種，三環(huán)減速機(jī)由三片相同的內(nèi)齒環(huán)板帶動(dòng)一個(gè)外齒齒輪輸出，故稱為三環(huán)減速器，屬平行軸一動(dòng)軸齒輪傳動(dòng)減速器，齒輪嚙合運(yùn)動(dòng)屬于動(dòng)軸輪系，具有少齒差行星傳動(dòng)特征，輸出與輸入軸間平行配置，又有平行軸圓柱齒輪減速器的特征。第五種，組合減速機(jī)。即為滿足不同的作業(yè)需求，根據(jù)一定的原理將兩個(gè)或多個(gè)部件組合在一起使用的減速機(jī)。
[0003]這些減速機(jī)裝置傳動(dòng)速比固定，無(wú)法根據(jù)實(shí)際情況自動(dòng)化和智能化控制減速機(jī)傳動(dòng)速比和轉(zhuǎn)矩。而且通常選用的電動(dòng)機(jī)功率都很大，造成能源浪費(fèi)。因?yàn)槌橛蜋C(jī)扭矩的脈動(dòng)幅值很大。脈動(dòng)大的結(jié)果是載荷峰值大而平均載荷低。但為了滿足最大負(fù)荷的要求，不得不配用大功率電機(jī)。在這樣的負(fù)荷率下，效率再高的電動(dòng)機(jī)的實(shí)際效率也只有80%左右。扭矩脈動(dòng)大同時(shí)使電流脈動(dòng)大，額外增加了電流流經(jīng)導(dǎo)體的有功損失。也使電動(dòng)機(jī)效率降低，造成能源浪費(fèi)。脈動(dòng)大的另一后果是使抽油抽油桿容易折斷，機(jī)機(jī)體尺寸加大，振動(dòng)加大，壽命降低。值得注意的是抽油機(jī)存在負(fù)扭矩，一個(gè)周期中一般出現(xiàn)兩次。負(fù)扭矩的出現(xiàn)使電動(dòng)機(jī)進(jìn)入發(fā)電狀態(tài)運(yùn)行，向電網(wǎng)充電。研究結(jié)果表明，這種向電網(wǎng)反充電的工況不但使電能利用率降低，而且由于充電相位不可能與電網(wǎng)相位完全同步。
【實(shí)用新型內(nèi)容】
[0004]本實(shí)用新型的目的在于提供了一種降低能耗、提高電動(dòng)機(jī)的工作效率且具有安全保護(hù)功能的抽油機(jī)減速裝置。
[0005]為解決上述技術(shù)問(wèn)題，本實(shí)用新型的目的是通過(guò)以下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)的:
[0006]—種節(jié)能且具有安全保護(hù)功能的抽油機(jī)減速裝置，由電動(dòng)機(jī)、主動(dòng)軸、從動(dòng)軸、飛輪、控制系統(tǒng)、抽油機(jī)、傳動(dòng)齒輪、撥叉、嚙合齒套、空檔連接齒輪組成；
[0007]所述電動(dòng)機(jī)與主動(dòng)軸連接，電動(dòng)機(jī)帶主動(dòng)軸轉(zhuǎn)動(dòng);主動(dòng)軸與飛輪固定連接，傳遞電動(dòng)機(jī)的速度與扭矩，帶動(dòng)飛輪旋轉(zhuǎn);從動(dòng)軸用于傳遞速度和力矩，與抽油機(jī)連接，給抽油機(jī)輸入動(dòng)力；飛輪為儲(chǔ)能機(jī)構(gòu)，利用飛輪的旋轉(zhuǎn)慣性能量?jī)?chǔ)能;控制系統(tǒng)連接撥叉，通過(guò)設(shè)定參數(shù)和反饋的參數(shù)對(duì)比來(lái)控制撥叉撥動(dòng)嚙合齒套;抽油機(jī)用于抽油;撥叉與嚙合齒套固定連接，使其與傳動(dòng)齒輪連接，以實(shí)現(xiàn)換擋目的；嚙合齒套與主動(dòng)軸花鍵滑動(dòng)連接，隨著主動(dòng)軸的轉(zhuǎn)動(dòng)而轉(zhuǎn)動(dòng);傳動(dòng)齒輪與主動(dòng)軸非固定連接，與空檔連接齒輪嚙合，切斷傳動(dòng)動(dòng)力，保護(hù)抽油機(jī)的抽油桿不會(huì)被拉斷;空檔連接齒輪與從動(dòng)軸非固定連接。
[0008]進(jìn)一步地，所述撥叉包括η根撥叉，分別從一級(jí)撥叉至η級(jí)撥叉，由控制系統(tǒng)發(fā)出信號(hào)控制某一級(jí)的撥叉以實(shí)現(xiàn)無(wú)極變速，使撥叉撥動(dòng)對(duì)應(yīng)的嚙合齒套至嚙合齒套來(lái)控制抽油機(jī)的輸出轉(zhuǎn)速和轉(zhuǎn)矩。
[0009]進(jìn)一步地，所述嚙合齒套與撥叉呈對(duì)應(yīng)關(guān)系。
進(jìn)一步地，所述減速裝置設(shè)置有多級(jí)齒輪傳動(dòng)，分別為:一級(jí)齒輪、二級(jí)齒輪、三級(jí)齒輪、四級(jí)齒輪至η級(jí)齒輪；
[0011 ]所述一級(jí)齒輪傳動(dòng)比最小，輸出的速度最小，扭矩最大；
[0012]所述二級(jí)齒輪傳遞速度和扭矩，比一級(jí)齒輪的傳動(dòng)比大；
[0013]所述三級(jí)齒輪傳遞速度和扭矩，比二級(jí)的傳動(dòng)比大；
[0014]所述四級(jí)齒輪傳遞速度和扭矩，比三級(jí)的傳動(dòng)比大；
[0015]它們的傳動(dòng)比由低到高，隨著級(jí)數(shù)的增多以趨近于無(wú)極變速。
[0016]所述多級(jí)齒輪傳動(dòng)對(duì)應(yīng)多級(jí)固定齒輪鏈接，分別為:一級(jí)固定齒輪鏈接、二級(jí)固定齒輪鏈接、三級(jí)固定齒輪鏈接和四級(jí)固定齒輪鏈接至η級(jí)固定齒輪鏈接；
[0017]所述一級(jí)固定齒輪鏈接把主動(dòng)軸速度和扭矩傳遞到從動(dòng)軸，傳動(dòng)比最?。?br>[0018]所述二級(jí)固定齒輪鏈接把主動(dòng)軸速度和扭矩傳遞到從動(dòng)軸，傳動(dòng)比比一級(jí)大；
[0019]所述三級(jí)固定齒輪鏈接把主動(dòng)軸速度和扭矩傳遞到從動(dòng)軸，傳動(dòng)比比二級(jí)大；
[0020]所述四級(jí)固定齒輪鏈接把主動(dòng)軸速度和扭矩傳遞到從動(dòng)軸，傳動(dòng)比比三級(jí)大。
[0021 ]根據(jù)控制系統(tǒng)分析的實(shí)際工作狀態(tài)來(lái)實(shí)時(shí)改變多級(jí)齒輪嚙合的級(jí)數(shù)。
[0022]所述電動(dòng)機(jī)的電流、功率或扭矩達(dá)極限值、或抽油桿的拉力或油井壓力達(dá)極限值，抽油桿和電動(dòng)機(jī)會(huì)反饋信號(hào)至控制系統(tǒng)，控制系統(tǒng)為了保護(hù)抽油桿不被拉斷，會(huì)使嚙合齒套與傳動(dòng)齒輪嚙合，實(shí)現(xiàn)空擋狀態(tài)，使得動(dòng)力被切斷、抽油桿拉力下降、油井壓力下降，抽油桿不會(huì)被拉斷。
[0023]在電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)軸處增加了扭力感應(yīng)裝置和在抽油桿下端增加了壓力感應(yīng)裝置，工作時(shí)將信號(hào)反饋到控制系統(tǒng)，再由控制系統(tǒng)控制撥叉撥動(dòng)齒輪，改變齒輪嚙合，從而實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化和智能化控制減速機(jī)傳動(dòng)速比和轉(zhuǎn)矩。
[0024]本實(shí)用新型的節(jié)能且具有安全保護(hù)功能的抽油機(jī)減速裝置完全不同于以往的減速機(jī)裝置:
[0025](1)在齒輪軸上加一個(gè)飛輪，目的是利用飛輪的旋轉(zhuǎn)慣性能量?jī)?chǔ)能，這樣就將電動(dòng)機(jī)選用功率從原來(lái)很大的功率降到實(shí)際需用的功率，能耗也得到極大的節(jié)約。
[0026](2)本裝置設(shè)置了很多根撥叉，分別為從一級(jí)到Ν級(jí)，工作狀態(tài)時(shí)控制系統(tǒng)會(huì)發(fā)出信號(hào)控制某一級(jí)的撥叉，使它撥動(dòng)對(duì)應(yīng)的嚙合齒套來(lái)控制減速機(jī)的傳動(dòng)比。
[0027](3)本裝置設(shè)置了多級(jí)齒輪傳動(dòng)，它們的傳動(dòng)比由低到高，因?yàn)榧?jí)數(shù)很多，趨近于無(wú)極變速。可以通過(guò)控制系統(tǒng)分析的實(shí)際工作狀態(tài)來(lái)實(shí)時(shí)改變齒輪嚙合的級(jí)數(shù)。
[0028](4)在電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)軸處增加了扭力感應(yīng)裝置和在抽油桿下端增加了壓力感應(yīng)裝置，工作時(shí)將信號(hào)反饋到控制系統(tǒng)，再由控制系統(tǒng)控制撥叉撥動(dòng)齒輪，改變齒輪嚙合，從而實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化和智能化控制減速機(jī)傳動(dòng)速比和轉(zhuǎn)矩。不僅能提高電動(dòng)機(jī)效率還能減少抽油機(jī)的脈動(dòng)幅度和扭矩，還減少了額外電流經(jīng)導(dǎo)體的有功損失，減少了抽油機(jī)機(jī)體尺寸，震動(dòng)減小，壽命延長(zhǎng)。
[0029](5)當(dāng)電動(dòng)機(jī)的電流、功率或扭矩達(dá)極限值時(shí)，或抽油桿的拉力或油井壓力達(dá)極限值時(shí)，抽油桿和電動(dòng)機(jī)將會(huì)反饋的信號(hào)達(dá)到控制系統(tǒng)，系系統(tǒng)為了保護(hù)抽油桿不被拉斷，將會(huì)使嚙合齒套3與傳動(dòng)齒輪2嚙合，實(shí)現(xiàn)空擋狀態(tài)。此時(shí)動(dòng)力被切斷，抽油桿拉力下降，油井壓力下降，抽油桿便不會(huì)被拉斷。
[0030]本實(shí)用新型的有益效果在于:
[0031]本實(shí)用新型將原有的減速機(jī)進(jìn)行升級(jí)改造，通過(guò)加裝飛輪作為儲(chǔ)能機(jī)構(gòu)，改變減速機(jī)內(nèi)部結(jié)構(gòu)加撥叉撥動(dòng)齒輪實(shí)現(xiàn)無(wú)極變速，再通過(guò)感應(yīng)裝置反饋的參數(shù)與控制系統(tǒng)的設(shè)定參數(shù)對(duì)比來(lái)控制撥叉的運(yùn)動(dòng)從而改變減速箱的輸出轉(zhuǎn)速和轉(zhuǎn)矩。不僅能提高電動(dòng)機(jī)效率還能減少抽油機(jī)的脈動(dòng)幅度和扭矩，減少了額外電流經(jīng)導(dǎo)體的有功損失，減少了抽油機(jī)機(jī)體尺寸，震動(dòng)減小，壽命延長(zhǎng)。還將電動(dòng)機(jī)選用功率從原來(lái)很大的功率降到實(shí)際需用的功率，能耗也得到極大的節(jié)約。
【附圖說(shuō)明】
[0032]圖1為本實(shí)用新型的節(jié)能且具有安全保護(hù)功能的抽油機(jī)減速裝置的結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)圖。
[0033]其中，1:電動(dòng)機(jī);2:主動(dòng)軸；3:從動(dòng)軸;4:飛輪;5:控制系統(tǒng)；6:抽油機(jī);7:傳動(dòng)齒輪;8_1: 一級(jí)撥叉;8_2: 二級(jí)撥叉;8_3: 二級(jí)撥叉;8_η: η級(jí)撥叉;9_1: 一級(jí)齒輪;9_2: 二級(jí)齒輪;9-3:三級(jí)齒輪;9-4:四級(jí)齒輪；10-1:嚙合齒套；11-1: 一級(jí)固定連接齒輪；11_2: 二級(jí)固定連接齒輪;11 _3:三級(jí)固定連接齒輪;11 _4:四級(jí)固定連接齒輪;12:空檔連接齒輪。
【具體實(shí)施方式】
[0034]下面將結(jié)合附圖對(duì)本實(shí)用新型做進(jìn)一步的詳細(xì)說(shuō)明:本實(shí)施例在以本實(shí)用新型技術(shù)方案為前提下進(jìn)行實(shí)