一种石油钻井绞车用四档齿轮传动箱的制作方法

本发明属于石油钻采装备技术领域，具体涉及一种石油钻井绞车用四档齿轮传动箱。

背景技术：

石油钻机绞车用齿轮传动箱是绞车的核心部件，起着动力传递和减速的作用，现有的石油钻井绞车根据传动形式主要分为链轮链条传动和齿轮传动。

链轮链条传动形式的绞车主要用于直流电机驱动和柴油机联合驱动钻机，链轮链条传动形式绞车采用墙板式内置多轴链轮传动，相对于齿轮传动绞车，具有传动效率较低、噪声较大、安装形式复杂、体积大、重量重的特点。

齿轮传动形式的绞车主要用于交流变频电机驱动钻机，齿轮传动绞车一般采用齿轮传动箱的形式，齿轮传动箱整体安装在绞车底座上，便于拆卸，具有传动效率高、噪音小、体积小、重量轻的特点。

目前齿轮传动绞车配套的齿轮传动箱主要有一档和两档齿轮箱，由于交流变频电机自身特性和最高转速限制，一档齿轮传动绞车配套钻机上的最大钩速较低，难以满足井队快速、高效的钻井要求，两档齿轮传动绞车采用低速挡和高速挡两个档位，低速挡能够满足现场低速、大钩载、大扭矩的提放要求，高速挡能够满足现场高速、小钩载、快速起下钻的钻井要求。两档齿轮传动箱在石油钻井绞车上的应用仅限于交流变频电驱动绞车上，难以应用于直流电机驱动和柴油机联合驱动的绞车上，导致现有的石油钻井绞车驱动形式多样，种类多，设备部件之间互换性差。

技术实现要素：

本发明的目的是提供一种石油钻井绞车用四档齿轮传动箱，解决了现有齿轮传动箱无法适应不同驱动形式的绞车的问题。

本发明的技术解决方案是，一种石油钻井绞车用四档齿轮传动箱，包括箱体以及设置在箱体内依次齿轮啮合的输入轴总成、中间轴总成、输出轴总成、送钻轴总成；其中，中间轴总成上连接有第一换挡机构和第二换挡机构。

其特征还在于：

输入轴总成包括输入轴，输入轴上连接有第一齿轮和第二齿轮。

中间轴总成包括中间轴，中间轴上依次连接有第三齿轮、第二换挡机构、第四齿轮、第五齿轮、第一换挡机构和第六齿轮；第一齿轮与第五齿轮啮合传动，第二齿轮与第六齿轮啮合传动，第二换挡机构切换挂合第三齿轮和第四齿轮，第一换挡机构切换挂合第五齿轮和第六齿轮。

输出轴总成包括输出轴，输出轴上设有第七齿轮和第八齿轮，第七齿轮与第三齿轮啮合传动，第八齿轮与第四齿轮啮合传动。

送钻轴总成包括送钻轴，送钻轴上设有第九齿轮，第九齿轮与第七齿轮啮合传动。

箱体内还设有润滑系统，润滑系统通过油管分别连接输入轴总成、中间轴总成、输出轴总成、送钻轴总成。

本发明的有益效果：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的绞车，适用范围广泛；采用模块化设计，便于在绞车上快速安装及拆卸，方便运输；可实现相同负载的交流变频电机驱动、直流电机驱动和柴油机联合驱动形式的绞车之间进行互换；替代了传统的直流电机驱动和柴油机联合驱动形式绞车链条传动的形式，提高了绞车的传动效率；减少了绞车的传动形式，可减小设备运行时的噪音，减小对环境的噪声影响。

附图说明

图1为本发明一种石油钻井绞车用四档齿轮传动箱的结构示意图；

图2为本发明一种石油钻井绞车用四档齿轮传动箱的俯视图；

图3为本发明一种石油钻井绞车用四档齿轮传动中输入轴总成结构图；

图4为本发明一种石油钻井绞车用四档齿轮传动箱中中间轴总成结构图；

图5为本发明一种石油钻井绞车用四档齿轮传动箱中输出轴总成结构图；

图6为本发明一种石油钻井绞车用四档齿轮传动箱中送钻轴总成结构图；

图7为本发明一种石油钻井绞车用四档齿轮传动箱的传动原理图。

图中，1.箱体，2.润滑系统，3.送钻轴总成，4.输出轴总成，5.中间轴总成，6.输入轴总成，7.第一换挡机构，8.第二换挡机构，9.输入轴，10.第一齿轮，11.第二齿轮，12.中间轴，13.第三齿轮，14.第四齿轮，15.第五齿轮，16.第六齿轮，17.输出轴，18.第七齿轮，19.第八齿轮，20.送钻轴，21.第九齿轮。

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。

一种石油钻井绞车用四档齿轮传动箱，如图1，包括箱体1以及通过轴承座固定在箱体1内依次齿轮啮合的输入轴总成6、输出轴总成4、中间轴总成5、送钻轴总成3。

箱体1内还设有润滑系统2，润滑系统2通过绞车上的润滑油泵装置给四档齿轮传动箱进行供油，实现各传动齿轮和轴承的润滑。

输入轴总成6，如图3所示，包括输入轴9，输入轴9依次连接有第一齿轮10和第二齿轮11。

中间轴总成5，如图4所示，包括中间轴12，中间轴12上依次连接有第三齿轮13、第二换挡机构8、第四齿轮14、第五齿轮15、第一换挡机构7和第六齿轮16，第一齿轮10和第五齿轮15啮合传动，第二齿轮11和第六齿轮16啮合传动，第一换挡机构7可以实现第五齿轮15和第六齿轮16之间切换挂合，第二换挡机构8可以实现第三齿轮13和第四齿轮14之间切换挂合。

输出轴总成4，如图5所示，包括输出轴17，输出轴17上依次设有第七齿轮18和第八齿轮19，第七齿轮18和第三齿轮13啮合传动，第八齿轮19和第四齿轮14啮合传动。

送钻轴总成3，如图6所示，包括送钻轴20，送钻轴20上设有第九齿轮21，第九齿轮21与第七齿轮18啮合传动，将动力传递。

通过安装在四根传动轴上的齿轮两两配合传动及两个换挡机构形成两级四档齿轮传动。

本发明一种石油钻井绞车用四档齿轮传动箱的工作原理：

如图7所示，绞车主动力通过输入轴9的输入端ⅰ和输入端ⅱ传递给输入轴9，并通过输入轴9上的第一齿轮10、第二齿轮11和中间轴12上的第五齿轮15、第六齿轮16进行一级齿轮传动，动力传递给中间轴12，然后通过中间轴12上的齿轮第三齿轮13、第四齿轮14和输出轴17上的第七齿轮18、第八齿轮19进行二级齿轮传动，从而将动力传递给输出轴17，通过安装在中间轴12上的第一换挡机构7实现齿轮第五齿轮15、第六齿轮16之间齿式换挡，通过第二换挡机构8实现齿轮第三齿轮13、第四齿轮14之间齿式换挡，共形成四个档位。

换挡机构通过对安装在中间轴12上的齿轮进行齿式挂合进行换挡，当第一换挡机构7挂合齿轮第六齿轮16，第二换挡机构8挂合齿轮第四齿轮14时，形成第一档传动及传动比i1＝(z6/z2)×(z8/z4)，其中，z2、z4、z6、z8分别为第二齿轮11、第四齿轮14、第六齿轮16、第八齿轮19的齿轮数；当第一换挡机构7挂合第六齿轮16，第二换挡机构8挂合第三齿轮13时，形成第二档传动及传动比i2＝(z6/z2)×(z7/z3)，其中，z2、z3、z6、z7分别为第二齿轮11、第三齿轮13、第六齿轮16、第七齿轮18的齿轮数；当第一换挡机构7挂合第五齿轮15，第二换挡机构8挂合第四齿轮14时，形成第三档传动及传动比i3＝(z5/z1)×(z8/z4)，其中，z1、z4、z5、z8分别为第一齿轮10、第四齿轮14、第五齿轮15、第八齿轮19的齿轮数；当第一换挡机构7挂合第五齿轮15，第二换挡机构8挂合第三齿轮13时，形成第四档传动及传动比i4＝(z5/z1)×(z7/z3)，其中，z1、z3、z5、z7分别为第一齿轮10、第三齿轮13、第五齿轮15、第七齿轮18的齿轮数。

将传动箱配套安装在绞车上，根据绞车的驱动类型选择不同的档位，当绞车为交流变频电机驱动时，齿轮传动箱可选择其中的最大传动比和中间传动比的档位进行传动，当绞车为直流电机驱动或柴油机联合驱动时，齿轮传动箱利用四个档位进行传动。