钻井绞车气动换挡装置的制作方法

本实用新型属于石油机械技术领域，涉及一种钻井绞车气动换挡装置。

背景技术：

为了满足钻井工况和提高绞车功率的利用率，钻井绞车的减速箱普遍设计成可变速形式。在现有技术中绞车减速箱一般采用手动换挡来实现变速，手动换挡操作困难，耗时耗力，不适用频繁换挡的工作情况；并且手动换挡不易于实现绞车控制的全自动化。

技术实现要素：

本实用新型的目的是提供一种钻井绞车气动换挡装置，解决了现有技术钻井人员的劳动强度大，绞车换挡的便捷性和可靠性不够，钻井作业效率和自动化水平低的问题。

本实用新型所采用的技术方案是，一种钻井绞车气动换挡装置，包括减速箱本体，减速箱本体中平行设置有输入轴、中间轴和输出轴；输入轴上设置有II挡轮齿和I挡轮齿，I挡轮齿固定套装在输入轴外圆上；中间轴上依次设置有II挡空套换挡齿轮、小轮齿、I挡空套换挡齿轮及大轮齿，中间轴的大轮齿与输出轴的输出齿轮啮合连接；

II挡空套换挡齿轮和I挡空套换挡齿轮分别固定套装在中间轴外圆上，I挡空套换挡齿轮与I挡轮齿啮合连接，II挡空套换挡齿轮与II挡轮齿啮合连接；

II挡空套换挡齿轮和I挡空套换挡齿轮朝向小轮齿的一面分别设置有台阶齿轮，中间轴的小轮齿外圆齿槽滑动套装有滑动齿轮，滑动齿轮的内圆齿槽能够与两边的台阶齿轮配合套接，滑动齿轮外圆凹槽与拨叉机构的一端双夹板卡装，拨叉机构另一端与气动机构传动连接。

本实用新型的钻井绞车气动换挡装置，其特征还在于：

II挡轮齿与输入轴一体式加工；小轮齿和大轮齿与中间轴三者一体式加工。

气动机构包括锁挡气缸和换挡气缸，锁挡气缸的缸体和换挡气缸的缸体分别固定在气缸支架上，换挡气缸的活塞杆端头与拨叉机构铰接，锁挡气缸的活塞杆端头连接有限位块，该限位块与拨叉机构的限位牙对应插接。

本实用新型的有益效果是，包括以下几点：

1)应用了三位气缸，通过操纵气路来控制气缸实现挡位切换，解放了人力操作，操作简单，同时实现了远程化控制。

2)应用了锁挡气缸，在换挡结束后锁挡气缸将换挡气缸的位置锁死，防止挡位在运行中脱离造成溜钻事故，大大提高了换挡的安全性和可靠性。

3)通过拨叉拨动滑动齿轮来实现挡位切换，结构简单、体积小巧，维修方便。

附图说明

图1是本实用新型的结构示意图；

图2是本实用新型的气动机构结构前视图；

图3是本实用新型的气动机构结构俯视图；

图4是本实用新型的气动机构结构侧视图；

图5是本实用新型的拨叉换挡空挡位工作原理图；

图6是本实用新型的拨叉换挡II挡位工作原理图；

图7是本实用新型的拨叉换挡I挡位工作原理图。

图中，1.减速箱本体，2.输入轴，3.中间轴，4.输出轴，5.气动机构，6.滑动齿轮，7.I挡轮齿，8.II挡空套换挡齿轮，9.I挡空套换挡齿轮，10.拨叉机构，11.气缸支架，12.锁挡气缸，13.换挡气缸，14.II挡轮齿，15.小轮齿，16.大轮齿。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施方式对本实用新型进行详细说明。

参照图1，本实用新型的结构是，包括减速箱本体1，减速箱本体1中(并排)平行设置有输入轴2、中间轴3和输出轴4；输入轴2上设置有II挡轮齿14和I挡轮齿7，II挡轮齿14与输入轴2一体式加工，I挡轮齿7固定套装在输入轴2外圆上；中间轴3上依次设置有II挡空套换挡齿轮8、小轮齿15、I挡空套换挡齿轮9及大轮齿16，小轮齿15和大轮齿16与中间轴3三者一体式加工，中间轴3的大轮齿16与输出轴4的输出齿轮啮合连接；II挡空套换挡齿轮8和I挡空套换挡齿轮9分别固定套装在中间轴3外圆上，I挡空套换挡齿轮9与I挡轮齿7啮合连接，II挡空套换挡齿轮8与II挡轮齿14啮合连接；II挡空套换挡齿轮8和I挡空套换挡齿轮9朝向小轮齿15的一面分别设置有台阶齿轮，中间轴3的小轮齿15外圆齿槽滑动套装有滑动齿轮6，滑动齿轮6的内圆齿槽能够与两边(II挡空套换挡齿轮8和I挡空套换挡齿轮9)的台阶齿轮配合套接，拨叉机构10的一端安装有双夹板，滑动齿轮6外圆凹槽与该双夹板卡装，拨叉机构10贯穿减速箱1内外，拨叉机构10另一端与气动机构5传动连接；

参照图2、图3、图4，气动机构5包括锁挡气缸12和换挡气缸13，锁挡气缸12的缸体和换挡气缸13的缸体分别固定在气缸支架11上，换挡气缸13的活塞杆端头与拨叉机构10铰接，锁挡气缸12的活塞杆端头连接有限位块，该限位块与拨叉机构10的限位牙对应插接，实现插入或离开拨叉机构10的限位牙。

拨叉机构10一端通过双夹板与滑动齿轮6卡套连接，另一端通过换挡气缸13推动实现拨叉的摆动换向，从而带动滑动齿6切换位置，实现绞车减速箱1的换挡；换挡结束后通过锁挡气缸12将换挡气缸13的位置状态锁住，防止意外退挡。

参照图5、图6、图7，在中间轴3小轮齿15的两边设置有II挡空套换挡齿轮8和I挡空套换挡齿轮9(两个齿轮均能够自由旋转)，滑动齿轮6向任一边滑动就能够与II挡空套换挡齿轮8或I挡空套换挡齿轮9的台阶齿轮套接，分别实现II挡位或I挡位的挂合，通过滑动齿轮6实现与中间轴3的小轮齿15啮合传递扭矩和转速。I挡位和II挡位相互独立互斥，不会同时挂合。

本实用新型的原理是：

参照图5，当换挡气缸13带动拨叉机构10将滑动齿轮6拨在中间位(空挡位)时，滑动齿轮6与II挡空套换挡齿轮8或I挡空套换挡齿轮9的台阶齿轮均不套接，中间轴3上的小轮齿15与两边的II挡空套换挡齿轮8和I挡空套换挡齿轮9都没有挂合，此时输入轴2上的II挡轮齿14和I挡轮齿7分别带动II挡空套换挡齿轮8和I挡空套换挡齿轮9空转，不传递任何扭矩；

参照图6，当换挡气缸13带动拨叉机构10将滑动齿轮6拨在II挡位时，II挡空套换挡齿轮8的台阶齿轮通过滑动齿轮6与小轮齿15啮合挂合，由于II挡轮齿14与II挡空套换挡齿轮8啮合挂合，动力通过输入轴2的II挡轮齿14传递到II挡空套换挡齿轮8，再通过滑动齿轮6及小轮齿15传递到中间轴3，最后通过中间轴3的大轮齿16传递到输出轴4，输出II挡扭矩；

参照图7，当换挡气缸13带动拨叉机构10将滑动齿轮6拨在I挡位时，I挡空套换挡齿轮9的台阶齿轮通过滑动齿轮6与小轮齿15啮合挂合，由于I挡轮齿7通过I挡空套换挡齿轮9与滑动齿轮6啮合挂合，动力通过输入轴2的I挡轮齿7传递到I挡空套换挡齿轮9，再通过滑动齿轮6及小轮齿15传递到中间轴3，最后通过中间轴3的大轮齿16传递到输出轴4，输出I挡扭矩。