一种齿轮变速箱的制作方法

本发明涉及一种齿轮变速箱，可用于石油天然气钻机的绞车，作为绞车的变速机构。

背景技术：

石油钻机绞车用于钻井作业时钻柱的起升和下放，是钻机的核心设备之一。现有绞车主要由主电机、变速箱、滚筒、盘式刹车、自动送钻系统等组成，滚筒上缠绕钢丝绳。其工作过程为，主电机作为动力源提供驱动力，经变速箱变速，驱动滚筒正、反向旋转，从而使滚筒上的钢丝绳带动钻机游动系统起升和下放钻柱。其中，实际应用中变速箱主要以两档外啮合圆柱齿轮箱为主，其存在以下问题：(1)体积大，质量重，变速箱的重量占据了绞车重量的较大比重；(2)变速箱的输入轴和输出轴不同轴，转动惯量偏大，对电机的启动转矩要求高。

有鉴于此，本发明人根据多年从事本领域和相关领域的生产设计经验，研制出一种齿轮变速箱，以期解决现有技术存在的问题。

技术实现要素：

本发明的目的是在于提供一种齿轮变速箱，通过优化结构，能降低转动惯量，减小整体重量及体积，克服现有技术的缺陷。

为此，本发明提出一种齿轮变速箱，其包括：

输入轴及输出轴，对应设置于齿轮箱体的前端及后端上，所述输入轴上安装有输入齿轮，所述输出轴上设有输出齿轮，所述输入齿轮及输出齿轮位于所述齿轮箱体内，所述输入轴及输出轴呈同轴设置；

第一档传动部，包括第一中间轴及第二中间轴，所述第一中间轴及第二中间轴能转动的对应安装于所述齿轮箱体的前端及后端，并呈相对设置，所述第一中间轴及第二中间轴之间设置有第一离合器，所述第一中间轴上安装有与所述输入齿轮相啮合的第一齿轮，所述第二中间轴上设有与所述输出齿轮相啮合的第二齿轮。

如上所述的齿轮变速箱，其中，另设有第二档传动部，其包括第三中间轴及第四中间轴，所述第三中间轴及第四中间轴能转动的对应安装于所述齿轮箱体的前端及后端，并呈相对设置，所述第三中间轴及第四中间轴之间设置有第二离合器，所述第三中间轴上设有与所述输入齿轮相啮合的第三齿轮，所述第四中间轴上安装有与所述输出齿轮相啮合的第四齿轮。

如上所述的齿轮变速箱，其中，所述输入齿轮的齿数多于所述输出齿轮的齿数，所述第一齿轮的齿数与所述第三齿轮的齿数相异。

如上所述的齿轮变速箱，其中，所述第一齿轮的齿数少于所述第三齿轮的齿数。

如上所述的齿轮变速箱，其中，所述齿轮箱体内间隔设有一前侧立板及一后侧立板，以将所述齿轮箱体的内腔分隔为一前腔室、一中间腔室以及一后腔室，所述输入轴、第一中间轴及第三中间轴的两端分别通过轴承安装在所述齿轮箱体的前端壁及所述前侧立板上，所述输出轴、第二中间轴以及第四中间轴的两端分别通过轴承安装于所述齿轮箱体的后端壁及所述后侧立板上，其中，所述输入齿轮、第一齿轮及第三齿轮位于所述前腔室内，所述输出齿轮、第二齿轮以及第四齿轮位于所述后腔室内，所述第一离合器及第二离合器位于所述中间腔室内。

如上所述的齿轮变速箱，其中，所述第一档传动部及所述第二档传动部位于所述中心轴线的两相对侧。

本发明提供的齿轮变速箱，其输入轴与输出轴同轴设置，结构紧凑，转动惯量小，体积小，重量轻，应用于石油钻机绞车上，可显著降低绞车的整体重量，实现绞车的轻量化设计。

附图说明

以下附图仅旨在于对本发明做示意性说明和解释，并不限定本发明的范围。其中：

图1为本发明的齿轮变速箱的组成结构示意图。

图2为本发明的齿轮变速箱的另一组成结构示意图。

主要元件标号说明：

10 齿轮箱体

101 前侧立板 102 后侧立板

103 前腔室 104 中间腔室

105 后腔室 11 输入轴

12 输出轴 13 输入齿轮

14 输出齿轮

2 第一档传动部 21 第一中间轴

22 第二中间轴 23 第一离合器

24 第一齿轮 22 第二中间轴

3 第二档传动部 31 第三中间轴

32 及第四中间轴 33 第二离合器

34 第三齿轮 35 第四齿轮

具体实施方式

本发明提出一种齿轮变速箱，其包括：输入轴及输出轴，对应设置于齿轮箱体的前端及后端上，所述输入轴上安装有输入齿轮，所述输出轴上设有输出齿轮，所述输入齿轮及输出齿轮位于所述齿轮箱体内，所述输入轴及输出轴呈同轴设置；第一档传动部，包括第一中间轴及第二中间轴，所述第一中间轴及第二中间轴能转动的对应安装于所述齿轮箱体的前端及后端，并呈相对设置，所述第一中间轴及第二中间轴之间设置有第一离合器，所述第一中间轴上安装有与所述输入齿轮相啮合的第一齿轮，所述第二中间轴上设有与所述输出齿轮相啮合的第二齿轮。

本发明的齿轮变速箱，通过优化结构，能降低转动惯量，减小整体重量及体积。

为了对本发明的技术特征、目的和效果有更加清楚的理解，以下结合附图及较佳实施例，对本发明提出的齿轮变速箱的具体实施方式、结构、特征及功效，详细说明如后。另外，通过具体实施方式的说明，当可对本发明为达成预定目的所采取的技术手段及功效得以更加深入具体的了解，然而所附图仅是提供参考与说明用，并非用来对本发明加以限制。

图1为本发明的齿轮变速箱的组成结构示意图。图2为本发明的齿轮变速箱的另一组成结构示意图，图中对于齿轮箱体以及各齿轮采用的是简化画法表示的。

如图1所示，本发明提出的齿轮变速箱，包括：

输入轴11及输出轴12，对应设置于齿轮箱体10的前端及后端上，所述输入轴11上安装有输入齿轮13，所述输出轴12上设有输出齿轮14，所述输入齿轮13及输出齿轮14位于所述齿轮箱体10内，所述输入轴11及输出轴12呈同轴设置，使得两者的中心轴线呈同向设置并相互重合，以将所述输入轴11及输出轴12呈同轴设置，即两者的中心轴线位于同一轴心线上，使得本发明的结构比较紧凑，转动惯量小，工作时对电机的启动转矩要求低；

第一档传动部2，包括第一中间轴21及第二中间轴22，所述第一中间轴21及第二中间轴22能转动的对应安装于所述齿轮箱体10的前端及后端，并呈相对设置，所述第一中间轴21及第二中间轴22之间设置有第一离合器23，所述第一中间轴21上安装有与所述输入齿轮13相啮合的第一齿轮24，所述第二中间轴22上设有与所述输出齿轮14相啮合的第二齿轮25。

由此，当所述第一离合器23处于接合状态时，能使所述第一中间轴21及第二中间轴22相互连接，并进行传动作业；当所述第一离合器23处于断离状态时，所述第一中间轴21及第二中间轴22相互分离，停止传动工作，从而无需停转电机即可使本发明停止工作。在实际组装时，可将上述第一中间轴21及第二中间轴22的其中一个与所述第一离合器23的输入端相连接，而另一个连接于所述离合器23的输出端，具体可根据实际情况而定，不做具体限定。

如图1所示，另设有第二档传动部3，其包括第三中间轴31及第四中间轴32，所述第三中间轴31及第四中间轴32能转动的对应安装于所述齿轮箱体10的前端及后端，并呈相对设置，所述第三中间轴31及第四中间轴32之间设置有第二离合器33，所述第三中间轴31上设有与所述输入齿轮13相啮合的第三齿轮34，所述第四中间轴32上安装有与所述输出齿轮14相啮合的第四齿轮35。至于第三中间轴31及第四中间轴32与所述第二离合器33具体链接，可参考前述内容，在此不再赘述。

由此，在本发明中，通过控制第一离合器23以及第二离合器33，利用所述第一档传动部2及第二档传动部3与输入轴11、输出轴12相配合，使本发明能实现两档换档作业。

其中，为了满足不同的传动要求，所述输入齿轮13的齿数多于所述输出齿轮14的齿数，所述第一齿轮24的齿数与所述第三齿轮34的齿数相异，以使本发明具有不同的传动比。较佳地，优选所述第一齿轮24的齿数少于所述第三齿轮34的齿数。

请一并参见图2，在优选的实施方式中，所述齿轮箱体10内间隔设有一前侧立板101及一后侧立板102，以将所述齿轮箱体10的内腔分隔为一前腔室103、一中间腔室104以及一后腔室105，所述输入轴11、第一中间轴21及第三中间轴31的两端分别通过轴承51安装在所述齿轮箱体10的前端壁及所述前侧立板101上，所述输出轴12、第二中间轴22以及第四中间轴32的两端分别通过轴承52安装于所述齿轮箱体10的后端壁及所述后侧立板102上，其中，所述输入齿轮13、第一齿轮24及第三齿轮34位于所述前腔室103内，所述输出齿轮14、第二齿轮25以及第四齿轮35位于后腔室105内，所述第一离合器23及第二离合器33位于所述中间腔室104内。通过设置所述前侧立板101及后侧立板102，能更好的进行支撑，确保传动过程中的平稳性及可靠性。

如图所示，所述第一档传动部2及所述第二档传动部3对应位于所述输入轴11及输出轴12的中心轴线的两相对侧，以使两者呈轴对称设置。如在图1及图2中，所述第一档传动部2的第一轴21、第二轴22位于所述输入轴11及输出轴12的左侧，而第二档传动部3的第三轴31、第四轴32等对应位于所述输入轴11及输出轴12的左侧，在齿轮箱体10的布局更加合理，使本发明整体的稳定性高。

请参见图1及图2，本发明提出的的齿轮变速箱，在实际工作时，通过控制所述第一离合器23、第二离合器33，即可根据需要，由第一档传动部2或第二档传动部3传动作业，例如：

当需要通过所述第一档传动部2传动时，合上所述第一离合器23，同时打开所述第二离合器33，使所述第一中间轴21通过所述第一离合器23与所述第二中间轴22相连接，由于所述输入齿轮13与所述第一齿轮24之间、所述第二齿轮25与输出齿轮14之间分别相啮合，所述输入轴11在电机带动下进行转动时，能通过上述连接关系传递至所述输出轴12处，实现输入轴11到输出轴12之间的一档变速传动；

当需要通过所述第二档传动部3传动时，合上所述第二离合器33，同时打开所述第一离合器23，使所述第三中间轴31通过所述第二离合器33与所述第四中间轴32相连接，当所述输入轴11在电机带动下进行转动时，能通过所述第二档传动部3传递至所述输出轴12处，实现输入轴11到输出轴12之间的二档变速传动。

当需要本发明临时停止工作时，可以同时打开第一离合器23及第二离合器33，这样，第一中间轴21与第二中间轴22之间、第三中间轴31与第四中间轴32之间分别处于相互分离状态，使所述输入轴11处于空转状态即可，无需频繁的开关电机，提高了工作的便利性。

本发明提供的齿轮变速箱，其输入轴与输出轴同轴设置，结构紧凑，转动惯量小，体积小，重量轻，应用于石油钻机绞车上，可显著降低绞车的整体重量，实现绞车的轻量化结构；通过设置第一离合器及第二离合器，使本发明能实现两档换档作业。

以上所述仅为本发明示意性的具体实施方式，并非用以限定本发明的范围。任何本领域的技术人员，在不脱离本发明的构思和原则的前提下所作的等同变化与修改，均应属于本发明保护的范围。