一种四档齿轮传动钻井绞车的制作方法

本发明属于石油钻采装备技术领域，具体涉及一种四档齿轮传动钻井绞车。

背景技术：

石油钻井绞车作为石油钻机核心部件，起着起放井架和底座、下放套管、正常钻井和处理紧急井下事故的作用。现有的钻井绞车的传动型式主要有齿轮传动和链轮传动，交流变频电机驱动的绞车主要采用齿轮传动型式，一般配套一档或两档齿轮传动箱，直流电机驱动的绞车和柴油机联合驱动的绞车主要采用链轮链条传动型式，链轮链条传动型式的绞车主要采用绞车架墙板式结构，墙板内置多轴传动，通过安装在各传动轴上不同齿数的链轮形成不同的传动比。交流变频电机驱动、直流电机驱动和柴油机联合驱动的绞车配套应用的钻机各不相同，交流变频电机驱动的绞车配套于交流变频电机驱动钻机上，直流电机驱动的绞车配套于直流钻机上，柴油机联合驱动的绞车配套于机械传动钻机，不同驱动型式的绞车的传动型式、结构差异很大，导致其外形尺寸和重量差别较大，很难具有互换性。

目前不同驱动型式的绞车结构型式差异较大，种类繁多，无法通用，导致井队不同类型的钻井绞车设备零部件种类繁多，增加了设备易损件的条目、数量、库存占用空间，无形中增大了人力维护成本，另外在绞车出现故障时钻井绞车零部件之间无法进行及时互换，极大的影响了钻井效率。

技术实现要素：

本发明的目的是提供了一种四档齿轮传动钻井绞车，解决了不同传动类型绞车之间互换性差的问题。

本发明的技术方案是，一种四档齿轮传动钻井绞车，包括绞车底座，绞车底座上连接有四档齿轮传动箱，四档齿轮传动箱连接有动力源，四档齿轮传动箱通过第二鼓形齿联轴器连接有滚筒轴总成的一端，滚筒轴总成的滚筒体表面连接有两个液压盘刹装置；四档齿轮传动箱连接有气控系统，气控系统还连接有推盘离合器，所述四档齿轮传动箱通过推盘离合器连接有自动送钻装置；四档齿轮传动箱连接有机油润滑系统。

其特征还在于，

四档齿轮传动箱包括输入轴、中间轴、输出轴和送钻轴，输入轴上依次设有齿轮z1和齿轮z3，中间轴上依次设有齿轮z2、齿轮z4、换挡机构ⅰ、齿轮z5、换挡机构ⅱ、齿轮z7，输出轴上依次设有齿轮z6和齿轮z8，送钻轴上依次设有齿轮z9；齿轮z1与z2啮合传动，齿轮z3与z4啮合传动，换挡机构ⅰ进行齿轮z2和z4切换；齿轮z6与z5啮合传动，齿轮z8与z7啮合传动，换挡机构ⅱ进行齿轮z5和z7切换；齿轮z9与齿轮z8啮合传动。

四档齿轮传动箱的换挡机构ⅰ、换挡机构ⅱ分别连接有气控系统。

动力源为第一电机和第二电机，第一电机和第二电机分别通过第三鼓形齿联轴器、第四鼓形齿联轴器与四档齿轮传动箱的输入轴两端相连。

第一电机和第二电机为直流电机或交流电机中一种。

第一电机和第二电机为直流电机，滚筒轴总成的另一端通过第一鼓形齿联轴器连接有伊顿刹车装置。

动力源为柴油机联合驱动模块，柴油机联合驱动动力输出端通过万向联轴器连接有轴端法兰，轴端法兰连接四档齿轮传动箱的输入轴一端；滚筒轴总成的另一端通过第一鼓形齿联轴器连接有伊顿刹车装置。

四档齿轮传动箱输入轴的另一端连接有轴端护罩。

滚液压盘刹装置连接有盘刹集成液压站。

四档齿轮传动箱输出轴的另一轴连接有测速装置。

本发明的有益效果：可适用于交流变频电机驱动、直流电机驱动和柴油机联合驱动形式，应用范围广泛；减少了石油钻井绞车的种类，便于绞车的快速选型，使钻井绞车类产品更加规范化；采用齿轮传动型式，传动效率高，减少原动能的损耗；零部件的互换性较高，可实现不同驱动型式钻机钻井绞车零部件的互换，提高了设备故障维修的效率；组装快捷、方便，减少了绞车安装、拆卸时间，便于设备维护保养；减少了钻井绞车零部件的种类，增加了零部件的通用性，可采用流水线式生产加工，提高了制造行业的生产效率；增加了不同类型钻机钻井绞车的互换性，便于不同井队钻机钻井绞车主体进行协调作业，提高钻井效率。

附图说明

图1为本发明一种四档齿轮传动钻井绞车的交流电机或直流电机驱动的结构示意图；

图2为本发明一种四档齿轮传动钻井绞车的柴油机联合驱动结构示意图；

图3为本发明一种四档齿轮传动钻井绞车的传动原理图。

图中，1.伊顿刹车装置，2.绞车底座，3.第一鼓形齿联轴器，4.滚筒轴总成，5.液压盘刹装置，6.第二鼓形齿联轴器，7.四档齿轮传动箱，8.测速装置，9.推盘离合器，10.自动送钻装置，11.盘刹集成液压站，12.气控系统，13.第一电机，14.第三鼓形齿联轴器，15.第四鼓形齿联轴器，16.第二电机，17.机油润滑系统，18.轴端护罩，19.轴端法兰，20.万向联轴器。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施方式对本发明进行详细说明。

一种四档齿轮传动钻井绞车，如图2所示，包括绞车底座2，绞车底座2上连接有四档齿轮传动箱7，四档齿轮传动箱7包括输入轴、中间轴、输出轴和送钻轴，输入轴上依次设有齿轮z1和齿轮z3，中间轴上依次设有齿轮z2、齿轮z4、换挡机构ⅰ、齿轮z5、换挡机构ⅱ、齿轮z7，输出轴上设有齿轮z6和齿轮z8，送钻轴上设有齿轮z9，齿轮z1与z2啮合传动，齿轮z3与z4啮合传动，换挡机构ⅰ进行齿轮z2和z4切换；齿轮z6与z5啮合传动，齿轮z8与z7啮合传动，换挡机构ⅱ进行齿轮z5和z7切换；齿轮z9与齿轮z8啮合传动，通过换挡机构ⅰ和换挡机构ⅱ可实现四档齿轮传动箱7在四个档位之间进行切换。

四档齿轮传动钻井绞车采用四档齿轮传动箱7作为绞车的主要传动结构件，代替了传统直流绞车和柴油机联合驱动的机械绞车的墙板式内置多轴链轮链条传动形式，增加了绞车传动效率。

四档齿轮传动箱7的输入轴连接动力源，动力通过四档齿轮传动箱7的两级齿轮传动减速后传递给四档齿轮传动箱7的输出轴，四档齿轮传动箱7的输出轴一端通过第二鼓形齿联轴器6连接有滚筒轴总成4的一端，将动力最终传递给滚筒轴总成4，滚筒轴总成4的滚筒体表面两侧各连接有一个双刹车盘式液压盘刹装置5，进行刹车，液压盘刹装置5还连接有盘刹集成液压站11，对液压盘刹装置5进行供油及控制。

四档齿轮传动箱7输出轴的另一端连接有测速装置8，便于电气控制系统和测井作业过程中测量滚筒转速。

四档齿轮传动箱7连接有气控系统12，对换挡机构ⅰ和换挡机构ⅱ进行控制，实现传动箱在四个档位之间的切换；气控系统12还连接有推盘离合器9，可实现推盘离合器9的脱开和挂合，四档齿轮传动箱7通过推盘离合器9连接有自动送钻装置10。

四档齿轮传动箱7连接有机油润滑系统17，机油润滑系统17主要由润滑油泵装置、过滤器和管线及阀件组成，可实现对四档齿轮传动箱7各传动齿轮和轴承的润滑。

其中，动力源为第一电机13和第二电机16，第一电机13和第二电机16分别通过第三鼓形齿联轴器14、第四鼓形齿联轴器15与四档齿轮传动箱7的输入轴两端相连。

第一电机13和第二电机16是交流电机或直流电机中的一种，当第一电机13和第二电机16为交流电机时，绞车可通过第一电机13、第二电机16能耗制动、液压盘式刹车装置5进行刹车制动；当第一电机13和第二电机16为直流电机时，滚筒轴总成4的另一端通过第一鼓形齿联轴器3连接有伊顿刹车装置1，此时液压盘式刹车装置5和伊顿刹车装置1分别作为绞车的主刹、辅刹进行联合刹车，绞车安全性更高。

如图3所示，动力源还可以为柴油机联合驱动模块，柴油机联合驱动输出端通过万向联轴器20连接有轴端法兰19，轴端法兰19连接四档齿轮传动箱7的输入轴一端，将动力传递给滚筒轴总成4，四档齿轮传动箱7输入轴的另一端连接有轴端护罩18，对输入轴的轴端进行防护，保持四档齿轮传动箱7输入轴两端原有结构，便于传动箱在交流电机驱动、直流电机驱动和柴油机联合驱动之间进行互换。

所有设备集成安装在一撬式的绞车底座2上，可实现整体吊装和运输。本发明的工作原理，如图3所示，四档齿轮传动箱7包括输入轴、中间轴、输出轴和送钻轴组成，输入轴与直流电机、交流电机或者柴油机联合驱动相连，输出轴和滚筒轴总成4相连，送钻轴通过推盘离合器9和自动送钻装置10相连，输入轴上依次设有齿轮z1和齿轮z3，中间轴上依次设有齿轮z2、齿轮z4、换挡机构ⅰ、齿轮z5、换挡机构ⅱ、齿轮z7，输出轴上依次设有齿轮z6和齿轮z8，送钻轴上依次设有齿轮z9；齿轮z1与z2啮合传动，齿轮z3与z4啮合传动，换挡机构ⅰ进行齿轮z2和z4切换；齿轮z6与z5啮合传动，齿轮z8与z7啮合传动，换挡机构ⅱ进行齿轮z5和z7切换；齿轮z9与齿轮z8啮合传动，通过换挡机构ⅰ和换挡机构ⅱ可实现传动箱在四个档位之间进行切换。

四档齿轮传动箱7输入轴通过交流变频电机、直流电机、柴油机联合驱动中一种将动力引入，并通过两级齿轮传动将动力引至输出轴，输出轴通过第二鼓形齿联轴器与6与滚筒轴总成4的绞车滚筒轴相连，从而驱动滚筒转动，实现绞车上提、下放功能。

在交流电机驱动时，四档齿轮传动箱7可采用其中的两档或四档进行传动，绞车可通过第一电机13和第二电机16的能耗制动，以及液压盘式刹车装置5制动进行刹车制动，绞车安全性更高；在直流电机驱动和柴油机联合驱动时，四档齿轮传动箱7采用四档传动，此时液压盘式刹车装置5和伊顿刹车装置1分别作为绞车的主、辅刹。

在常规工况下，推盘离合器9与四档齿轮传动箱7的送钻轴是脱开的，动力源为直流电机、交流电机或柴油机联合驱动模块中一种。

在自动送钻工况下，推盘离合器9与四档齿轮传动箱7的送钻轴是挂合的，而四档齿轮传动箱7的换挡机构ⅱ为空挡，即无动力从四档齿轮传动箱7的输入轴传至输出轴；自动送钻装置10的动力通过四档齿轮传动箱7送钻轴的齿轮z9啮合齿轮z8，在一级传动下将动力传递给滚筒轴总成4。

四档齿轮传动钻井绞车集成了交流变频电机驱动绞车、直流电机驱动绞车和柴油机联合驱动绞车的特点，提高了直流电机驱动绞车和柴油机联合驱动绞车的传动效率，统一了不同传动类型绞车的结构，使绞车的功能更加多样化，增强了不同类型绞车之间的互换性。