专利名称：自动调速、变矩传动轮的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及机械传动装置，特别是一种自动调速、变矩传动轮。
目前的石油机械采油设备中普遍应用游梁式抽油机，为适应该机起动和运行的需要，一般采用28-75Kw的电动机为其提供动力，而游梁式抽油机经起动后，在进入正常运行状态时，一般仅需15-22Kw左右的功率，这种“大马拉小车”的配置，使电动机的负载率偏低，浪费电能。目前解决上述问题主要有两大类措施一类是改革电动机及其控制，第二类是加装机械变速设备。改革电动机及其控制的措施有采用高转差率三相异步电动机，变极调速、电磁调速电动机等。高转差率三相异步电动机的起动转矩虽然有所增加，但是在正常运行时的电耗、电损却很大。采用变极调速、电磁调速电动机以及矢量控制技术能在如风机等特定负载的情况下，软起动特性较好，节约电能，但是在低速时，其转差功率损耗大，起动转矩也没有明显地提高，故仍然难以实现游梁式抽油机这种特殊负荷特性的设备与电动机之间的最佳配置。第二类加装机械变速设备的措施有模仿汽车变速器的原理在抽油机和电动机之间加装机械变速器，此法虽行，但却存在较多的弊端一是抽油机安装电动机的位置有限，若再额外加装一个比电动机还大的机械变速器，实为困难；二是利用率低，机械损耗大；三是改造工程量大，投入高；四是易遭人为破坏，为了防止非操作人员乱动，还要把机械变速器的一些操纵杆锁住，这些措施既要增加投入，又给操作带来不便；五是当游梁式抽油机在运行中，油井发生“结腊”或“沙卡”时，机械变速器不能自动地调整电动机输出转矩而易引发故障和事故。综上所述，目前现有的一些措施还不是解决游梁式抽油机与电动机之间配置矛盾的理想方法。
本实用新型的目的在于针对上述现有技术的不足之处，提供一种自动调速、变矩传动轮，使游梁式抽油机与电动机之间，达到功率的最佳匹配，可实现调功运行，能显著地节约电能，且价格低廉，使用方便。
本实用新型的目的是通过下述技术方案实现的一利自动调速、变矩传动轮，包括变速装置、离合装置，变速装置包括太阳轮、行星轮、内架盘、盘轴、行星架外盘、内齿型传动轮、轴套、外盘轴承、内架盘轴承、轮轴承、轮盖及轮盖轴承等，太阳轮与轴套同轴由轮键固定，行星架外盘和内架盘位于太阳轮左、右两侧，分别用外盘轴承和内架盘轴承套装、固定在轴套上，行星轮套装在行星架外盘和内架盘之间的盘轴上，行星轮与内齿型传动轮相啮合，内齿型传动轮通过轮轴承固定在轴套上。离合装置为无弹簧闸块离心式离合器，由与内齿型传动轮为一体的导向架、扇形闸块、摩擦片、主动盘组成，主动盘同轴套装在轴套上由盘键固定，在导向架与主动盘之间装有扇形闸块，扇形闸块的外圆弧的侧面上固定有摩擦片。该自动调速、变距传动轮还包括擒纵装置，由主控杆、束齿杆、壳体等组成，主控杆、束齿杆位于壳体内，主控杆以杆轴为圆心转动，其左端孔与其正下端的固定柱之间装有拉簧，在主控杆右端的上部位，有一独立的止动柱，主控杆的右端为尖形，在其左顶端有一凸台，簧片以主控杆上的片轴为圆心转动，簧片下端部装一滚轮，束齿杆上设有一定弧度的束齿和钩状的下尾端，束齿杆能以其右端上部的上端轴为圆心转动，其右顶端的挂簧孔与其正下端的挂簧杆之间装有拉伸簧，束齿杆的下端部与簧片下端部的滚轮自由滚动、位移式的相接相控，杆轴、片轴、上端轴、固定柱、止动柱和挂簧杆都穿在壳体两面的侧壁上。变速装置的太阳轮和行星轮之间由中间传动轮分别与它们啮合传动，行星架外盘的外圆周边上加工出一个束轮形凸齿，可与主控杆上的凸台相配合。
当起动游梁式抽油机时，电动机逆时针旋转，此时的太阳轮也同步、同向旋转，中间传动轮则顺时针旋转，行星轮逆时针旋转，由于游梁式抽油机的惯、惰性以及油井的阻力，通过游梁式抽油机的驱动轮、传动带传递给自动调速、变矩传动轮的内齿型传动轮上，使内齿型传动轮暂时处于相对静止状态，与之啮合的行星轮、中间传动轮在太阳轮，既电动机的驱动下，带动行星架外盘、行星轮、中间传动轮以及内架盘所组成的整体，通过外盘轴承、内架盘轴承在轴套上作顺时针旋转，行星架外盘上的束轮形凸齿在顺时针旋转时首先推动擒纵装置中的簧片逆时针转动，其下端部的滚轮则推动束齿杆也作逆时针旋转，这样束齿杆上的束齿释放主控杆的右端，在拉簧的作用下主控杆逆时针旋转，其右端部被止动柱挡住，当行星架外盘继续顺时针旋转时，主控杆的左顶端部的凸台就挡住了行星架外盘上的束轮形凸齿，使行星架外盘、行星轮、中间传动轮以及内架盘所组成的整体停止转动，而迫使内齿型传动轮逆时针、低转速、大转矩地旋转，通过传动带拖动游梁式抽油机的驱动轮而起动游梁式抽油机运转。当自动调速、变矩传动轮运转接近或将至其变速装置输出的额定转数时，与内齿型传动轮为一体的导向架内设置的扇形闸块在离心力的作用下，外移压向与电动机同步、同速、同向旋转的主动盘，而使内齿型传动轮转速增高，扇形闸块的离心力也随之增大，扇形闸块上的摩擦片与主动盘之间的摩擦力迫使内齿型传动轮的转速开始在原减速的额定转速状态下提高转速，这时自动调速、变矩传动轮的变速装置内部的力矩开始发生变化，行星架外盘、行星轮、中间传动轮以及内架盘所组成的整体转而向逆时针方向旋转，由于行星架外盘上的束轮形凸齿的斜边压推擒纵装置的主控杆顺时针旋转，使其右端被束齿杆上的束齿卡住，行星架外盘开始无阻地旋转，而使内齿型传动轮在扇形闸块离心力的作用下很快接近和达到主动盘转速，既电动机的额定转速。于是电动机驱动自动调速、变矩传动轮，通过传动带连接游梁式抽油机的驱动轮为游梁式抽油机提供正常运行的动力。当游梁式抽油机在运行时，一旦发生“结腊”或“沙卡”时，油井超正常的阻力使负荷增加而迫使电动机转速下降，当降至一定转速时，调速装置中扇形闸块的离心力也随之减小，而与主动盘逐渐产生转差，使行星架外盘、行星轮、中间传动轮以及内架盘所组成的整体作顺时针旋转，擒纵装置中的主控杆上的凸台又挡住行星架外盘上的凸齿，使行星架外盘、行星轮、中间传动轮以及内架盘所组成的整体停止转动，自动调速、变矩传动轮的转矩又增大，当克服油井超正常的阻力后，电动机转数又升高，调速装置中的扇形闸块在离心力的作用下，又开始外移压向与电动机同步、同速、同向旋转的主动盘，而使内齿型传动轮转速增高，扇形闸块的离心力也随之增大，扇形闸块上的摩擦片与主动盘之间的摩擦力又迫使内齿型传动轮的转速开始在原减速的额定转速状态下提高转速，这时自动调速、变矩传动轮的变速装置内部的力矩又开始发生变化，行星架外盘、行星轮、中间传动轮以及内架盘所组成的整体转而向逆时针方向旋转，由于行星架外盘上的束轮形凸齿的斜边压推擒纵装置的主控杆使其右端顺时针旋转，并被束齿杆上的束齿卡住，行星架外盘又开始无阻地旋转，而使内齿型传动轮在扇形闸块离心力的作用下很快地接近和达到主动盘的转速，既电动机的额定转速。于是电动机驱动自动调速、变矩传动轮又自动恢复到正常转速，如此周尔复始地自动调控，始终保证游梁式抽油机处于正常的运行状态。本实用新型可根据机械设备与动力机之间配置的技术要求，为其变速装置设计适当的变速比，例如一台原配置55Kw电动机的游梁式抽油机，安装上2∶1传动比的自动调速、变矩传动轮后，只须配置28Kw的电动机就能使这台游梁式抽油机可靠地起动和正常地运行，其节电的效果十分显著。
本实用新型与现有技术相比具有如下的优点该自动调速、变矩传动轮，能使游梁式抽油机与电动机之间，以及其它机械设备与机械设备之间，机械设备与动力机之间，达到功率的最佳匹配，实现了调功运行，提高了设备的效率，显著地节约了电能，其应用领域广泛，价格低廉，使用方便。
附
图1是本实用新型的结构、原理示意图；附图2是其变速装置的原理示意图附图3是其离合装置的结构、原理示意图；附图4是其擒纵装置的结构、原理示意图；附图5是其应用在游梁式抽油机原理的方框示意图。附图6是其设计原理的方框示意图。
以下结合附图详述本实用新型的实施例一种自动调速、变矩传动轮3，包括变速装置6、离合装置7(见图6)。变速装置6包括太阳轮24、行星轮11、内架盘27、盘轴14、行星架外盘9、内齿型传动轮8、轴套10、外盘轴承18、内架盘轴承19、轮轴承20，轮盖30及轮盖轴承21，太阳轮24与轴套10同轴由轮键25固定，行星架外盘9和内架盘27位于太阳轮24左、右两侧，分别用外盘轴承18和内架盘轴承19套装、固定在轴套10上，行星轮11套装在行星架外盘9和内架盘27之间的盘轴14上，行星轮11同时与内齿型传动轮8相啮合。内齿型传动轮8通过轮轴承20固定在轴套10上。离合装置7为无弹簧闸块离心式离合器，由与内齿型传动轮8为一体的导向架31、扇形闸块26、摩擦片28、主动盘22组成，主动盘22同轴套装在轴套10上由盘键23固定，在导向架31与主动盘22之间装有扇形闸块26，扇形闸块26的外圆弧的侧面上固定有摩擦片28(见
图1、图3、图2)。该自动调速、变距传动轮还包括擒纵装置5，由主控杆32、束齿杆40、壳体33等组成。主控杆32、束齿杆40位于壳体33内，主控杆32以杆轴34为圆心转动，其左端孔35与其正下端的固定柱38之间装有拉簧36，在主控杆32右端的上部位，有一独立的止动柱45，主控杆32的右端为尖形，在其左顶端有一凸台50，簧片47以主控杆32上的片轴46为圆心转动，簧片47下端部装一滚轮39，束齿杆40上设有一定弧度的束齿49和钩状的下尾端，束齿杆40能以其右端上部的上端轴43为圆心转动，其右顶端的挂簧孔44与其正下端的挂簧杆41之间装有拉伸簧42，束齿杆40的下端部与簧片47下端部的滚轮39自由滚动、位移式的相接相控，杆轴34、片轴46、上端轴43、固定柱38、止动柱45和挂簧杆41都穿在壳体33的两面侧壁上，变速装置6的太阳轮24和行星轮11之间由中间传动轮12分别与它们啮合传动，行星架外盘9的外圆周边上加工出一个束轮形凸齿48，可与主控杆上的凸台50相配合(见图4)。轮盖30通过轮盖轴承21均套装、固定在轴套10上，并用螺钉15把轮盖30和内齿型传动轮8紧固为一体，轮盖轴承21的外侧，有螺丝母16，紧拧在轴套10上，抵住轮盖轴承21的内套，使轮盖30与内齿型传动轮8为一体的机件通过轮轴承20、轮盖轴承21可靠地定位在轴套10上。在内齿型传动轮8与轮盖30的外圆周上可加工出传动带槽13，以供挂传动带2(见
图1、图2)。如果电动机4轴安装传动轮的一端中心设有螺丝孔，则可用相适应的螺丝钉把挡板29紧固在电动机4的轴头上，以使自动调速、变矩传动轮3更加可靠地固定在电动机4的轴上。自动调速、变矩传动轮3安装在电动机4的输出轴上，擒纵装置5用螺丝钉穿过其安装孔37固定在电动机4的加长底座上，使其主控杆32上的凸台50与自动调速、变矩传动轮3的变速装置6中的行星架外盘9的外圆周边上的束轮形凸齿48相配合，传动带2把游梁式抽油机上的驱动轮1与自动调速、变矩传动轮3连接起来。在安装自动调速、变矩传动轮3时，应把定位键装在电动机4轴的键槽与自动调速、变矩传动轮3轴套10的键槽17中，以使电动机4和自动调速、变矩传动轮3之间可靠地定位、联结在一起，使它们同轴、同步地旋转(见图5、图2、图4)。当起动游梁式抽油机时，电动机4逆时针旋转，此时的太阳轮24也同步、同向旋转，中间传动轮12则顺时针旋转，行星轮11逆时针旋转，由于游梁式抽油机的惯、惰性以及油井的阻力，通过游梁式抽油机的驱动轮1、传动带2传递给自动调速、变矩传动轮3的内齿型传动轮8上，使内齿型传动轮8暂时处于相对静止状态，与之啮合的行星轮11、中间传动轮12在太阳轮24，既电动机4的驱动下，带动行星架外盘9、行星轮11、中间传动轮12以及内架盘27所组成的整体，通过外盘轴承18、内架盘轴承19在轴套10上作顺时针旋转，行星架外盘9上的束轮形凸齿48在顺时针旋转时首先推动擒纵装置5中的簧片47逆时针转动，其下端部的滚轮39则推动束齿杆40也作逆时针旋转，这样束齿杆40上的束齿49释放主控杆32的右端，在拉簧36的作用下主控杆32逆时针旋转，其右端部被止动柱45挡住，当行星架外盘9继续顺时针旋转时，主控杆32的左顶端部的凸台50就挡住了行星架外盘9上的束轮形凸齿48，使行星架外盘9、行星轮11、中间传动轮12以及内架盘27所组成的整体停止转动，而迫使内齿型传动轮8逆时针、低转速、大转矩地旋转，通过传动带2拖动游梁式抽油机的驱动轮1而起动游梁式抽油机运转。当自动调速、变矩传动轮3运转接近或将至其变速装置6输出的额定转数时，与内齿型传动轮8为一体的导向架31内设置的扇形闸块26在离心力的作用下，外移压向与电动机同步、同速、同向旋转的主动盘22，而使内齿型传动轮8转速增高，扇形闸块26的离心力也随之提高，扇形闸块上的摩擦片28与主动盘22之间的摩擦力迫使内齿型传动轮8的转速开始在原减速的额定转速状态下提高转速，这时自动调速、变矩传动轮3的变速装置6内部的力矩开始发生变化，行星架外盘9、行星轮11、中间传动轮12以及内架盘27所组成的整体转而向逆时针方向旋转，由于行星架外盘9上的束轮形凸齿48的斜边压推擒纵装置5的主控杆32顺时针旋转，使其右端被束齿杆40上的束齿49卡住，行星架外盘9开始无阻地旋转，而使内齿型传动轮8在扇形闸块26离心力的作用下，很快地接近和达到主动盘22的转速，既电动机4的额定转速。于是电动机4驱动自动调速、变矩传动轮3，通过传动带2连接游梁式抽油机的驱动轮1为游梁式抽油机提供正常运行的动力。当游梁式抽油机在运行时，一旦发生“结腊”或“沙卡”时，油井超正常的阻力使负荷增加而迫使电动机4转速下降，当降至一定转速时，调速装置6中扇形闸块26的离心力也随之减小，而与主动盘22逐渐产生转差，使行星架外盘9、行星轮11、中间传动轮12以及内架盘27所组成的整体作顺时针旋转，擒纵装置5中的主控杆32上的凸台50又挡住行星架外盘9上的凸齿48，使行星架外盘9、行星轮11、中间传动轮12以及内架盘27所组成的整体停止转动，自动调速、变矩传动轮3的转矩又增大，当克服油井超正常的阻力后，电动机4转数升高，调速装置6中的扇形闸块26在离心力的作用下，又开始外移压向与电动机4同步、同速、同向旋转的主动盘22，而使内齿型传动轮8转速增高，扇形闸块26的离心力也随之增大，扇形闸块26上的摩擦片28与主动盘22之间的摩擦力又迫使内齿型传动轮8的转速开始在原减速的额定转速状态下提高转速，这时自动调速、变矩传动轮3的变速装置6内部的力矩又开始发生变转化，行星架外盘9、行星轮11、中间传动轮12以及内架盘27所组成的整体转而向逆时针方向旋转，由于行星架外盘9上的束轮形凸齿48的斜边压推擒纵装置5的主控杆32使其右端顺时针旋转，并被束齿杆40上的束齿49卡住，行星架外盘9又开始无阻地旋转，而使内齿型传动轮8在扇形闸块26离心力的作用下很快地接近和达到主动盘22的转速，既电动机4的额定转速。于是电动机4驱动自动调速、变矩传动轮3又自动恢复到正常转速，如此周而复始地自动调控，始终保证游梁式抽油机处于正常的运行状态。
自动调速、变矩传动轮3是在离合装置6的控制下通过擒纵装置5，擒、纵行星架外盘9来实现本发明的自动调速和自动变矩的，也可以不装中间传动轮12，用擒纵装置5擒、纵内齿型传动轮8，用行星架外盘9作转矩输出，也可以实现自动调速和自动变矩。
权利要求1.一种自动调速、变矩传动轮，包括变速装置、离合装置，变速装置包括太阳轮、行星轮、内架盘、盘轴、行星架外盘、内齿型传动轮、轴套，外盘轴承、内架盘轴承、轮轴承、轮盖及轮盖轴承，太阳轮与轴套同轴由轮键固定，行星架外盘和内架盘位于太阳轮左右两侧，分别用外盘轴承和内架盘轴承套装、固定在轴套上，行星轮套装在行星架外盘和内架盘之间的盘轴上，行星轮和内齿型传动轮相啮合，内齿形传动轮通过轮轴承固定在轴套上，离合装置为无弹簧闸块离心式离合器，由与内齿形传动轮为一体的导向架、扇形闸块、摩擦片、主动盘组成，主动盘同轴套装在轴套上由盘键固定，在导向架与主动盘之间装有扇形闸块，扇形闸块外圆弧的侧面上固定有摩擦片，其特征在于该自动调速、变矩传动轮还包括擒纵装置，由主控杆、束齿杆、壳体组成，主控杆、束齿杆位于壳体内，主控杆以杆轴为圆心转动，其左端孔与其正下端的固定柱之间装有拉簧，在主控杆右端上部位，有一独立的止动柱，在主控杆左顶端有一凸台，右端为尖形，簧片以主控杆上的片轴为圆心转动，簧片下端部装一滚轮，束齿杆上有一定弧度的束齿和钩状的下尾端，束齿杆能以其右端上部的上端轴为圆心转动，其右顶端的挂簧孔与其正下端的挂簧杆之间装有拉伸簧，束上端轴、固定柱、止动柱和挂簧杆都穿在壳体的两面侧壁上，变速装置的太阳轮和行星轮之间由中间传动轮分别与它们啮合传动，变速装置上的行星架外盘的外圆周边上加工出一个束轮形的凸齿，可与主控杆上的凸台相配合。
2.根据权利要求1所述的自动调速、变矩传动轮，其特征在于轮盖通过轮盖轴承套装、固定在轴套上，和内齿形传动轮紧固为一体，轮盖轴承外侧有螺丝母，紧拧在轴套上。
3.根据权利要求1所述的自动调速、变矩传动轮，其特征在于在内齿型传动轮与轮盖的外圆周上可加工出传动带槽，以供挂传动带。
专利摘要一种自动调速、变矩传动轮，由变速装置、离合装置、擒纵装置组成。该自动高速、变矩传动轮能使机械设备与动力机之间，达到功率的最佳匹配，实现调功运行，可显著节约电能。且价格低廉、使用方便。尤其适合石油工业采油机械设备中的游梁式抽油机使用。
文档编号F04B47/00GK2479248SQ01209049
公开日2002年2月27日 申请日期2001年3月14日 优先权日2001年3月14日
发明者汪景营 申请人:汪景营