一种低速大扭矩顶部驱动用高效比传动鼓制造技术

本实用新型专利技术提供了一种低速大扭矩顶部驱动用高效比传动鼓，包括电机轴偏心轮、滚珠轴承、小齿圈、大齿圈、顶驱轴，在电机轴偏心轮的外圈依次套设有滚珠轴承、小齿圈和大齿圈，滚珠轴承与小齿圈是同心的，大齿圈与电机轴偏心轮是同心的，小齿圈与大齿圈内啮合，大齿圈与顶驱轴外啮合，小齿圈的外齿与大齿圈的内齿之间有齿数差。本实用新型专利技术的有益效果：电机轴偏心轮和小齿圈之间增设滚珠轴承，将滑动摩擦优化为滚动摩擦，解决了传动鼓由高速运转到低速涡动之间摩擦发热和传动效率低下的问题；小齿圈和大齿圈内齿间的差动式传动，满足了低速大扭矩大功率高效比的传动需求，并且结构精巧，完全可以考虑与高速电机实行一体化设计。

【技术实现步骤摘要】

本技术属于石油、天然气开采顶部驱动装置领域，尤其是涉及一种低速大扭矩顶部驱动用高效比传动鼓。
技术介绍
石油钻井领域内顶部驱动的使用意义已无需置疑，目前存在的主要问题是设备配套价格过高，市场萎缩资本回收率不足。究其原因主要是该设备起源于转盘钻井时代对钻井动力和钻头转速的需求(200转/分)。目前随着螺杆钻具的全面普及，石油钻井装备已经进入了螺杆钻井时代，加上定向井、水平井及大位移井的普及，钻井市场对顶驱的要求已调整为低转速大扭矩(40?60转/分，大难度大扭矩井甚至只要求20?30转/分即可)，低转速即意味着低能耗、低成本配套。以北石顶驱为例，目前顶驱系统机械传动部分传动比为10.5，50HZ工频下最优转速为110?120转/分，而螺杆钻井时代的实用型顶驱必须将50HZ工频下最优转速调整到50?60转/分，此时整机配套功率将下降到原来的1/4?1/3，装备及运行成本有可能降为原来的40?50%。根据技术调研，目前国内外尚无展开低速大扭矩顶驱的研发工作的公开报道，其根本障碍是简单高效大功率大扭矩大传动比传动装置理论模型的匮乏。蜗杆传动可以满足一部分大传动比的市场需求，其制约因素主要为传动齿轮间高速摩擦发热带来的低寿命和低机械效率。
技术实现思路
有鉴于此，本技术旨在提出一种低速大扭矩顶部驱动用高效比传动鼓，以解决传动鼓由高速运转到低速涡动之间摩擦发热和传动效率低下的问题。为达到上述目的，本技术的技术方案是这样实现的:—种低速大扭矩顶部驱动用高效比传动鼓，包括电机轴偏心轮、滚珠轴承、小齿圈、大齿圈、顶驱轴，在所述电机轴偏心轮的外圈依次套设有所述滚珠轴承、小齿圈和大齿圈，所述滚珠轴承与所述小齿圈是同心的，所述大齿圈与所述电机轴偏心轮是同心的，所述小齿圈与所述电机偏心轮之间存在偏心距e，所述小齿圈与所述大齿圈内啮合，所述大齿圈与所述顶驱轴外啮合，所述电机轴偏心轮在电机的带动下，通过所述滚珠轴承驱动所述小齿圈沿大齿圈的内齿差动爬行一周，所述小齿圈的外齿与大齿圈的内齿之间有齿数差，传动比为所述大齿圈内齿齿数与所述齿数差的比值，所述齿数差越小，所述电机轴偏心轮与大齿圈之间的传动比就越高，所述大齿圈以较小的转速驱动所述顶驱轴，从而使得顶部驱动装置在很低的转速下运转，以满足石油钻井现场的定向井、水平井及大位移井对顶部驱动装置在低速大扭矩方面的动力需求，由于能够为顶部驱动装置提供高效比的传动，顶驱系统的配置功率将大幅度降低，有助于降低顶驱配套使用和运行维护成本。另外，高效比传动鼓的使用使高速电机的应用成为可能，可大大降低顶驱长度，减少占用井架净空，由于所述电机轴偏心轮和所述小齿圈之间使用了所述滚珠轴承，不仅使传动鼓运转平稳灵活，而且将所述电机轴偏心轮与小齿圈之间由滑动摩擦转变为滚动摩擦，大大降低了设备磨损，使传动效率远远高于同样具有高传动比的蜗杆传动。由于使用了电机轴偏心轮而不是简单的凸轮，可以使用高强度小齿圈，因此本技术可以用在大扭矩大功率场合。该传动鼓设计精巧，也可以用于高转速的涡轮钻具中，实现大传动比减速作用。进一步的，所述小齿圈与大齿圈之间采用差动传动，使整个传动鼓的结构更紧凑，体积小，也可以整合在电机里设计为一体化电机。进一步的，所述小齿圈与大齿圈之间存在转速差，且所述转速差由所述偏心距e和所述电机轴偏心轮的转速决定。相对于现有技术，本技术所述的一种低速大扭矩顶部驱动用高效比传动鼓具有以下优势:电机轴偏心轮和小齿圈之间增设滚珠轴承，将滑动摩擦优化为滚动摩擦，解决了传动鼓由高速运转到低速涡动之间摩擦发热和传动效率低下的问题，同时动力输入轴和输出轴也保持了严格的同心，有利于传动平稳，无冲击负荷；小齿圈和大齿圈内齿间的差动式传动，满足了低速大扭矩大功率高效比的传动需求，并且结构精巧，完全可以考虑与高速电机实行一体化设计，从而进一步大幅度降低顶部驱动的建造成本，实现市场化全面装备。【附图说明】构成本技术的一部分的附图用来提供对本技术的进一步理解，本技术的示意性实施例及其说明用于解释本技术，并不构成对本技术的不当限定。在附图中:图1为本技术的结构示意图。附图标记说明:1-电机轴偏心轮，2_滚珠轴承，3_小齿圈，4_大齿圈，5_顶驱轴。【具体实施方式】需要说明的是，在不冲突的情况下，本技术中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。下面将参考附图并结合实施例来详细说明本技术。—种低速大扭矩顶部驱动用高效比传动鼓，包括电机轴偏心轮1、滚珠轴承2、小齿圈3、大齿圈4、顶驱轴5，在所述电机轴偏心轮1的外圈依次套设有所述滚珠轴承2、小齿圈3和大齿圈4，所述滚珠轴承2与所述小齿圈3是同心的，所述大齿圈4与所述电机轴偏心轮1是同心的，所述小齿圈3与所述电机偏心轮1之间存在偏心距e，所述小齿圈3与所述大齿圈4内嗤合，所述大齿圈4与所述顶驱轴5外嗤合，所述电机轴偏心轮1在电机的带动下，通过所述滚珠轴承2驱动所述小齿圈3沿大齿圈4的内齿差动爬行一周，所述小齿圈3的外齿与大齿圈4的内齿之间有齿数差，所述小齿圈3与大齿圈4之间存在转速差，所述转速差由所述偏心距e和所述电机轴偏心轮1的转速决定，传动比为所述大齿圈4内齿齿数与所述齿数差的比值，所述齿数差越小，所述电机轴偏心轮1与大齿圈4之间的传动比就越高，所述大齿圈4以较小的转速驱动所述顶驱轴5，从而使得顶部驱动装置在很低的转速下运转，以满足石油钻井现场的定向井、水平井及大位移井对顶部驱动装置在低速大扭矩方面的动力需求，由于能够为顶部驱动装置提供高效比的传动，顶驱系统的配置功率将大幅度降低，有助于降低顶驱配套使用和运行维护成本，所述小齿圈3与大齿圈4之间采用差动传动，使整个传动鼓的结构更紧凑，体积小，也可以整合在电机里设计为一体化电机。另外，高效比传动鼓的使用使高速电机的应用成为可能，可大大降低顶驱长度，减少占用井架净空，由于所述电机轴偏心轮1和所述小齿圈3之间使用了所述滚珠轴承2，不仅使传动鼓运转平稳灵活，而且将所述电机轴偏心轮1与小齿圈3之间由滑动摩擦转变为滚动摩擦，大大降低了设备磨损，使传动效率远远高于同样具有高传动比的蜗杆传动。由于使用了电机轴偏心轮1而不是简单的凸轮，可以使用高强度小齿圈3，因此本技术可以用在大扭矩大功率场合。该传动鼓设计精巧，也可以用于高转速的涡轮钻具中，实现大传动比减速作用。以上所述仅为本技术的较佳实施例而已，并不用以限制本技术，凡在本技术的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本技术的保护范围之内。【主权项】1.一种低速大扭矩顶部驱动用高效比传动鼓，其特征在于：包括电机轴偏心轮、滚珠轴承、小齿圈、大齿圈、顶驱轴，在所述电机轴偏心轮的外圈依次套设有所述滚珠轴承、小齿圈和大齿圈，所述滚珠轴承与所述小齿圈是同心的，所述大齿圈与所述电机轴偏心轮是同心的，所述小齿圈与所述电机偏心轮之间存在偏心距e，所述小齿圈与所述大齿圈内啮合，所述大齿圈与所述顶驱轴外啮合，所述小齿圈的外齿与大齿圈的内齿之间有齿数差。2.根据权利要求1所述的一种低速大扭矩顶部驱动用高效比传动鼓，其特征在于：所述小齿圈与大齿圈之间采用差动传动。3.根据权利要求1或2所述的一种低速大扭矩顶部驱动用高效本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种低速大扭矩顶部驱动用高效比传动鼓，其特征在于：包括电机轴偏心轮、滚珠轴承、小齿圈、大齿圈、顶驱轴，在所述电机轴偏心轮的外圈依次套设有所述滚珠轴承、小齿圈和大齿圈，所述滚珠轴承与所述小齿圈是同心的，所述大齿圈与所述电机轴偏心轮是同心的，所述小齿圈与所述电机偏心轮之间存在偏心距e,所述小齿圈与所述大齿圈内啮合，所述大齿圈与所述顶驱轴外啮合，所述小齿圈的外齿与大齿圈的内齿之间有齿数差。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：张振海，
申请(专利权)人：中国石油集团渤海钻探工程有限公司，
类型：新型
国别省市：天津;12