一种扭矩平衡齿轮箱及扭矩平衡抽油机的制作方法
专利名称:一种扭矩平衡齿轮箱及扭矩平衡抽油机的制作方法
【专利摘要】本实用新型涉及一种扭矩平衡齿轮箱，包括齿轮箱体，齿轮箱输入轴一端与电动机连接，输入轴上安装有第一齿轮；齿轮箱体内安装有齿轮轴，所述齿轮轴包括第一齿轮轴和第二齿轮轴；所述第一齿轮轴上安装有第二齿轮和第三齿轮，所述第二齿轮和第一齿轮啮合；所述第二齿轮轴上安装有第四齿轮，所述第三齿轮与第四齿轮啮合；所述齿轮箱的输出轴外伸出齿轮箱体的两端各安装一个第一曲柄配重；其特征在于：第二齿轮轴外伸出齿轮箱体的两端各安装一个第二曲柄配重；所述输出轴上安装有第一非圆齿轮，齿轮箱体内还安装与第一非圆齿轮相啮合的第二非圆齿轮。一种扭矩平衡抽油机安装上述扭矩平衡齿轮箱。与现有游梁式抽油机相比具有扭矩平衡、净扭矩小、能耗低的特点。
【专利说明】
一种扭矩平衡齿轮箱及扭矩平衡抽油机
技术领域
[0001]本发明涉及石油开采设备，具体地说是一种扭矩平衡齿轮箱及扭矩平衡抽油机。
【背景技术】
[0002]石油工业中的游梁式抽油机，主要由驴头、游梁、连杆、曲柄机构、变速箱、动力设备和辅助装备等部分组成，工作时，电动机的传动经变速箱、曲柄连杆机构变成驴头的上下运动，驴头经钢丝绳带动井下抽油栗的柱塞作上下运动，从而不断地把井中的原油抽出井筒O
[0003]游梁式抽油机具有性能可靠、结构简单、操作维修方便等特点，因此在石油开采中得到普遍应用。其突出的缺点是抽油机耗能大，工作效率低下且运转不够平衡，在运转过程中，其平衡扭矩和载荷扭矩交替变化，两者叠加后产生的净扭矩也发生交替变化，很不平衡，这个交替变化的净扭矩通过变速齿轮箱作用到电机上，就会导致电机的瞬间电流具有较大的起伏变化，还会产生很大的无用功，造成较大的能耗。
【发明内容】
[0004]本发明提出一种扭矩平衡齿轮箱及扭矩平衡抽油机。
[0005]本发明的技术方案是这样实现的:一种扭矩平衡齿轮箱，包括齿轮箱体，所述齿轮箱输入轴一端与电动机连接，所述输入轴上安装有第一齿轮;所述齿轮箱体内安装有齿轮轴，所述齿轮轴与齿轮箱体内壁转动连接;所述齿轮轴包括第一齿轮轴和第二齿轮轴;所述第一齿轮轴上安装有第二齿轮和第三齿轮，所述第二齿轮和第一齿轮啮合;所述第二齿轮轴上安装有第四齿轮，所述第三齿轮与第四齿轮啮合;所述齿轮箱的输出轴外伸出齿轮箱体的两端各安装一个第一曲柄配重;其特征在于:所述第二齿轮轴外伸出齿轮箱体的两端各安装一个第二曲柄配重;所述齿轮箱的输出轴上安装有第一非圆齿轮，齿轮箱体内还安装与第一非圆齿轮相啮合的第二非圆齿轮，所述第二非圆齿轮与第一非圆齿轮的传动比为
1
[0006]作为优选的技术方案，所述第二非圆齿轮安装在第二齿轮轴上。
[0007]作为优选的技术方案，所述齿轮轴还包括第三齿轮轴，所述第二非圆齿轮安装在第三齿轮轴上，所述第三齿轮轴和第二齿轮轴上分别安装一个传动轮，所述第三齿轮轴和第二齿轮轴之间通过传动机构传动。
[0008]作为优选的技术方案，所述传动机构为链条传动或齿形皮带传动，所述传动轮为链轮或齿形皮带轮。
[0009]作为优选的技术方案，所述链条传动或齿形皮带传动的传动比均为I。
[0010]作为优选的技术方案，所述第二非圆齿轮和第一非圆齿轮的轮形是根据安装有扭矩平衡齿轮箱的游梁式抽油机载荷扭矩曲线和第一曲柄配重扭矩曲线及合成的扭矩曲线计算制得。
[0011 ] —种扭矩平衡抽油机，包括底座、安装在底座上的支架和电动机、设置在支架上的游梁，以及设置在游梁一端的驴头;游梁的另一端通过连杆与第一曲柄配重连接;其特征在于:所述支架和电动机之间的底座上安装有上述的一种扭矩平衡齿轮箱。
[0012]由于采用了上述技术方案，本发明具有以下突出的有益效果:
[0013]1、扭矩平衡齿轮箱增加了第二曲柄配重，克服了原有结构的抽油机扭矩不平衡，电流波形大，无用功高，电动机的装机功率大的缺陷，可以使净扭矩大大减小，改变了抽油机的运动状态和受力状态，加载到电动机上的净扭矩会变得均衡并变小，甚至接近于零，大大减少了无用功，使电流趋于平稳，可以减小电动机的装机功率，明显降低能耗。
[0014]2、结构简单、成本低，保证了抽油机运转平衡，便于推广应用。
【附图说明】
[0015]为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
[0016]图1为本发明实施例1中扭矩平衡齿轮箱的结构示意图。
[0017]图2为本发明实施例2中扭矩平衡齿轮箱的结构示意图。
[0018]图3为本发明安装实施例1中扭矩平衡齿轮箱的扭矩平衡抽油机的结构示意图。
[0019]图4为本发明安装实施例2中扭矩平衡齿轮箱的扭矩平衡抽油机的结构示意图。
[0020]图5为本发明安装实施例1中扭矩平衡齿轮箱的扭矩平衡抽油机的工作状态示意图。
[0021 ]图6为与图5相对应的本发明扭矩平衡抽油机的工作扭矩图。
[0022]图7为本发明实施例1中扭矩平衡齿轮箱结构原理示意图。
[0023]图8为本发明实施例2中扭矩平衡齿轮箱结构原理示意图。
[0024]图中:1-齿轮箱体;2-输入轴;3-第一齿轮;4-第一齿轮轴;5-第二齿轮;6_第三齿轮;7-第四齿轮;8-第二非圆齿轮;9-输出轴；10-第一曲柄配重；11-第一非圆齿轮;12-第二曲柄配重；13-传动机构；14-底座；15-支架；16-电动机；17-游梁；18-驴头;19-连杆;20-第二齿轮轴;21-传动轮;22-第三齿轮轴。
【具体实施方式】
[0025]下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
[0026]如图1、2、7、8所示，本发明的扭矩平衡齿轮箱包括齿轮箱体I，所述齿轮箱输入轴2一端与电动机16连接，所述输入轴2上安装有第一齿轮3。所述齿轮箱体I内安装有齿轮轴，所述齿轮轴与齿轮箱体I内壁转动连接。所述齿轮轴包括第一齿轮轴4和第二齿轮轴20。所述第一齿轮轴4上安装有第二齿轮5和第三齿轮6，所述第二齿轮5和第一齿轮3啮合。所述第二齿轮轴20上安装有第四齿轮7，所述第三齿轮6与第四齿轮7啮合，所述第二齿轮轴20外伸出齿轮箱体I的两端各安装一个第二曲柄配重12。所述齿轮箱的输出轴9上安装有第一非圆齿轮11，所述齿轮箱体I内还安装与第一非圆齿轮11相啮合的第二非圆齿轮8，所述第二非圆齿轮8与第一非圆齿轮11的传动比为I。所述齿轮箱的输出轴9外伸出齿轮箱体I的两端各安装一个第一曲柄配重10。
[0027]如图1、7所示，在实施例1中，所述第二非圆齿轮8安装在第二齿轮轴20上。
[0028]所述第二非圆齿轮8和第一非圆齿轮11的轮形是根据安装有扭矩平衡齿轮箱的游梁式抽油机载荷扭矩曲线和第一曲柄配重扭矩曲线及合成的扭矩曲线计算制得。第二非圆齿轮8、第一非圆齿轮11、第二曲柄配重12的结构及连接关系为本发明的创新部分，对于第二非圆齿轮8、第一非圆齿轮11轮形的计算方法，业内人士可以通过载荷扭矩曲线和第一曲柄配重扭矩曲线合成的扭矩曲线、及具体角度取值等方式，得出第二非圆齿轮和第一非圆齿轮11的理论轮形，在实际轮形加工过程中，为了方便实现第二非圆齿轮8和第一非圆齿轮11的转动，将理论轮形圆滑处理，即得实际的第二非圆齿轮8和第一非圆齿轮11。
[0029]如图2、8所示，在实施例2中，为了避免第一曲柄配重10和第二曲柄配重12在工作过程中发生转动干涉，所述齿轮轴还包括第三齿轮轴22，所述第二非圆齿轮8安装在第三齿轮轴22上，所述第三齿轮轴22和第二齿轮轴20上分别安装一个传动轮21，所述第三齿轮轴22和第二齿轮轴20之间通过传动机构13传动，所述传动机构13为链条传动或齿形皮带传动，所述传动轮21为链轮或齿形皮带轮。所述链条传动或齿形皮带传动的传动比均为I。
[0030]如图3、4所示，本发明扭矩平衡抽油机包括底座14、安装在底座14上的支架15和电动机16、设置在支架15上的游梁17，以及设置在游梁17—端的驴头18。游梁17的另一端通过连杆19与第一曲柄配重10连接。支架15、游梁17、驴头18、连杆19和第一曲柄配重10的位置关系及连接关系均为现有技术，在此不再赘述。所述支架15和电动机16之间的底座14上安装上述扭矩平衡齿轮箱，所述扭矩平衡齿轮箱的输入轴2与电动机16连接，扭矩平衡齿轮箱的输入轴2与电动机直接连接或皮带传动连接。工作时，电动机16带动输入轴2转动，第一齿轮3转动，第一齿轮3带动第二齿轮5转动，第二齿轮5带动同轴的第三齿轮6转动，第三齿轮6带动第四齿轮7转动。对于实施例1，第四齿轮7带动同轴的第二非圆齿轮8转动，第二非圆齿轮8带动第一非圆齿轮11转动，从而实现第一齿轮轴4、第二齿轮轴20和输出轴9旋转，第二齿轮轴20和输出轴9分别带动第二曲柄配重12和第一曲柄配重10旋转，使抽油机工作。对于实施例2，第四齿轮7带动同轴的一个传动轮21转动，传动轮21与第三齿轮轴22上安装的另一个传动轮21之间通过链条传动或齿形皮带传动。第三齿轮轴22上安装的传动轮21带动同轴的第二非圆齿轮8转动，第二非圆齿轮8带动第一非圆齿轮11转动，使抽油机工作。
[0031]以实施例1为例，如图5所示，第一曲柄配重和第二曲柄配重的旋转方向如图中箭头所示，状态I时，第一曲柄配重和第二曲柄配重均处于上垂直状态，驴头处下死点，此时设第一曲柄配重和第二曲柄配重的转角为0°，状态2、状态3、状态4依次为第一曲柄配重和第二曲柄配重转角为90°、180°、270°时工作状态，状态4再转90°则又回到状态I的工作状态，则完成一个工作循环。如图6所示，图中1-1’是载荷扭矩曲线，3-3’是第一曲柄配重的扭矩曲线，2-2’是1-1’载荷扭矩曲线和3-3’第一曲柄配重的扭矩曲线的合成扭矩曲线，4-4’是第二曲柄配重的扭矩曲线。据2-2 ’合成扭矩曲线和4-4 ’第二曲柄配重扭矩曲线的形状，设系统处于平衡状态，就可以计算得出第二非圆齿轮和第一非圆齿轮的轮形。5-5’是2-2’合成扭矩曲线和4-4’第二曲柄配重扭矩曲线的合成扭矩曲线，是第二曲柄配重和非圆齿轮二次平衡后产生的，其形状近似于直线，扭矩接近于零。总之，本发明开创了二次平衡结合非圆齿轮技术。将该独立的自平衡扭矩的传动系统和抽油机齿轮箱连接后，加载到电动机上扭矩也接近于零，从而使抽油机运转平衡，扭矩平衡齿轮箱增加了第二曲柄配重12，克服了原有结构的抽油机扭矩不平衡，电流波形大，无用功高，电动机的装机功率大的缺陷，可以使净扭矩大大减小，改变了抽油机的运动状态和受力状态，加载到电动机上的净扭矩会变得均衡并变小，甚至接近于零，大大减少了无用功，使电流趋于平稳，可以减小电动机的装机功率，明显降低能耗。以上所述，没有考虑惯性和摩擦力。
[0032]以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
【主权项】
1.一种扭矩平衡齿轮箱，包括齿轮箱体，所述齿轮箱输入轴一端与电动机连接，所述输入轴上安装有第一齿轮;所述齿轮箱体内安装有齿轮轴，所述齿轮轴与齿轮箱体内壁转动连接;所述齿轮轴包括第一齿轮轴和第二齿轮轴;所述第一齿轮轴上安装有第二齿轮和第三齿轮，所述第二齿轮和第一齿轮啮合;所述第二齿轮轴上安装有第四齿轮，所述第三齿轮与第四齿轮啮合;所述齿轮箱的输出轴外伸出齿轮箱体的两端各安装一个第一曲柄配重；其特征在于:所述第二齿轮轴外伸出齿轮箱体的两端各安装一个第二曲柄配重;所述齿轮箱的输出轴上安装有第一非圆齿轮，齿轮箱体内还安装与第一非圆齿轮相啮合的第二非圆齿轮，所述第二非圆齿轮与第一非圆齿轮的传动比为I。2.按照权利要求1所述的一种扭矩平衡齿轮箱，其特征在于:所述第二非圆齿轮安装在第二齿轮轴上。3.按照权利要求1所述的一种扭矩平衡齿轮箱，其特征在于:所述齿轮轴还包括第三齿轮轴，所述第二非圆齿轮安装在第三齿轮轴上，所述第三齿轮轴和第二齿轮轴上分别安装一个传动轮，所述第三齿轮轴和第二齿轮轴之间通过传动机构传动。4.按照权利要求3所述的一种扭矩平衡齿轮箱，其特征在于:所述传动机构为链条传动或齿形皮带传动，所述传动轮为链轮或齿形皮带轮。5.按照权利要求4所述的一种扭矩平衡齿轮箱，其特征在于:所述链条传动或齿形皮带传动的传动比均为I。6.按照权利要求1所述的一种扭矩平衡齿轮箱，其特征在于:所述第二非圆齿轮和第一非圆齿轮的轮形是根据安装有扭矩平衡齿轮箱的游梁式抽油机载荷扭矩曲线和第一曲柄配重扭矩曲线及合成的扭矩曲线计算制得。7.—种扭矩平衡抽油机，包括底座、安装在底座上的支架和电动机、设置在支架上的游梁，以及设置在游梁一端的驴头;游梁的另一端通过连杆与第一曲柄配重连接;其特征在于:所述支架和电动机之间的底座上安装有按照权利要求1-6中任意一项所述的一种扭矩平衡齿轮箱。
【文档编号】F16H57/035GK205715583SQ201620358672
【公开日】2016年11月23日
【申请日】2016年4月26日
【发明人】王家戟
【申请人】王家戟
【专利摘要】本实用新型涉及一种扭矩平衡齿轮箱，包括齿轮箱体，齿轮箱输入轴一端与电动机连接，输入轴上安装有第一齿轮；齿轮箱体内安装有齿轮轴，所述齿轮轴包括第一齿轮轴和第二齿轮轴；所述第一齿轮轴上安装有第二齿轮和第三齿轮，所述第二齿轮和第一齿轮啮合；所述第二齿轮轴上安装有第四齿轮，所述第三齿轮与第四齿轮啮合；所述齿轮箱的输出轴外伸出齿轮箱体的两端各安装一个第一曲柄配重；其特征在于：第二齿轮轴外伸出齿轮箱体的两端各安装一个第二曲柄配重；所述输出轴上安装有第一非圆齿轮，齿轮箱体内还安装与第一非圆齿轮相啮合的第二非圆齿轮。一种扭矩平衡抽油机安装上述扭矩平衡齿轮箱。与现有游梁式抽油机相比具有扭矩平衡、净扭矩小、能耗低的特点。
【专利说明】
一种扭矩平衡齿轮箱及扭矩平衡抽油机
技术领域
[0001]本发明涉及石油开采设备，具体地说是一种扭矩平衡齿轮箱及扭矩平衡抽油机。
【背景技术】
[0002]石油工业中的游梁式抽油机，主要由驴头、游梁、连杆、曲柄机构、变速箱、动力设备和辅助装备等部分组成，工作时，电动机的传动经变速箱、曲柄连杆机构变成驴头的上下运动，驴头经钢丝绳带动井下抽油栗的柱塞作上下运动，从而不断地把井中的原油抽出井筒O
[0003]游梁式抽油机具有性能可靠、结构简单、操作维修方便等特点，因此在石油开采中得到普遍应用。其突出的缺点是抽油机耗能大，工作效率低下且运转不够平衡，在运转过程中，其平衡扭矩和载荷扭矩交替变化，两者叠加后产生的净扭矩也发生交替变化，很不平衡，这个交替变化的净扭矩通过变速齿轮箱作用到电机上，就会导致电机的瞬间电流具有较大的起伏变化，还会产生很大的无用功，造成较大的能耗。
【发明内容】
[0004]本发明提出一种扭矩平衡齿轮箱及扭矩平衡抽油机。
[0005]本发明的技术方案是这样实现的:一种扭矩平衡齿轮箱，包括齿轮箱体，所述齿轮箱输入轴一端与电动机连接，所述输入轴上安装有第一齿轮;所述齿轮箱体内安装有齿轮轴，所述齿轮轴与齿轮箱体内壁转动连接;所述齿轮轴包括第一齿轮轴和第二齿轮轴;所述第一齿轮轴上安装有第二齿轮和第三齿轮，所述第二齿轮和第一齿轮啮合;所述第二齿轮轴上安装有第四齿轮，所述第三齿轮与第四齿轮啮合;所述齿轮箱的输出轴外伸出齿轮箱体的两端各安装一个第一曲柄配重;其特征在于:所述第二齿轮轴外伸出齿轮箱体的两端各安装一个第二曲柄配重;所述齿轮箱的输出轴上安装有第一非圆齿轮，齿轮箱体内还安装与第一非圆齿轮相啮合的第二非圆齿轮，所述第二非圆齿轮与第一非圆齿轮的传动比为
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[0006]作为优选的技术方案，所述第二非圆齿轮安装在第二齿轮轴上。
[0007]作为优选的技术方案，所述齿轮轴还包括第三齿轮轴，所述第二非圆齿轮安装在第三齿轮轴上，所述第三齿轮轴和第二齿轮轴上分别安装一个传动轮，所述第三齿轮轴和第二齿轮轴之间通过传动机构传动。
[0008]作为优选的技术方案，所述传动机构为链条传动或齿形皮带传动，所述传动轮为链轮或齿形皮带轮。
[0009]作为优选的技术方案，所述链条传动或齿形皮带传动的传动比均为I。
[0010]作为优选的技术方案，所述第二非圆齿轮和第一非圆齿轮的轮形是根据安装有扭矩平衡齿轮箱的游梁式抽油机载荷扭矩曲线和第一曲柄配重扭矩曲线及合成的扭矩曲线计算制得。
[0011 ] —种扭矩平衡抽油机，包括底座、安装在底座上的支架和电动机、设置在支架上的游梁，以及设置在游梁一端的驴头;游梁的另一端通过连杆与第一曲柄配重连接;其特征在于:所述支架和电动机之间的底座上安装有上述的一种扭矩平衡齿轮箱。
[0012]由于采用了上述技术方案，本发明具有以下突出的有益效果:
[0013]1、扭矩平衡齿轮箱增加了第二曲柄配重，克服了原有结构的抽油机扭矩不平衡，电流波形大，无用功高，电动机的装机功率大的缺陷，可以使净扭矩大大减小，改变了抽油机的运动状态和受力状态，加载到电动机上的净扭矩会变得均衡并变小，甚至接近于零，大大减少了无用功，使电流趋于平稳，可以减小电动机的装机功率，明显降低能耗。
[0014]2、结构简单、成本低，保证了抽油机运转平衡，便于推广应用。
【附图说明】
[0015]为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
[0016]图1为本发明实施例1中扭矩平衡齿轮箱的结构示意图。
[0017]图2为本发明实施例2中扭矩平衡齿轮箱的结构示意图。
[0018]图3为本发明安装实施例1中扭矩平衡齿轮箱的扭矩平衡抽油机的结构示意图。
[0019]图4为本发明安装实施例2中扭矩平衡齿轮箱的扭矩平衡抽油机的结构示意图。
[0020]图5为本发明安装实施例1中扭矩平衡齿轮箱的扭矩平衡抽油机的工作状态示意图。
[0021 ]图6为与图5相对应的本发明扭矩平衡抽油机的工作扭矩图。
[0022]图7为本发明实施例1中扭矩平衡齿轮箱结构原理示意图。
[0023]图8为本发明实施例2中扭矩平衡齿轮箱结构原理示意图。
[0024]图中:1-齿轮箱体;2-输入轴;3-第一齿轮;4-第一齿轮轴;5-第二齿轮;6_第三齿轮;7-第四齿轮;8-第二非圆齿轮;9-输出轴；10-第一曲柄配重；11-第一非圆齿轮;12-第二曲柄配重；13-传动机构；14-底座；15-支架；16-电动机；17-游梁；18-驴头;19-连杆;20-第二齿轮轴;21-传动轮;22-第三齿轮轴。
【具体实施方式】
[0025]下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
[0026]如图1、2、7、8所示，本发明的扭矩平衡齿轮箱包括齿轮箱体I，所述齿轮箱输入轴2一端与电动机16连接，所述输入轴2上安装有第一齿轮3。所述齿轮箱体I内安装有齿轮轴，所述齿轮轴与齿轮箱体I内壁转动连接。所述齿轮轴包括第一齿轮轴4和第二齿轮轴20。所述第一齿轮轴4上安装有第二齿轮5和第三齿轮6，所述第二齿轮5和第一齿轮3啮合。所述第二齿轮轴20上安装有第四齿轮7，所述第三齿轮6与第四齿轮7啮合，所述第二齿轮轴20外伸出齿轮箱体I的两端各安装一个第二曲柄配重12。所述齿轮箱的输出轴9上安装有第一非圆齿轮11，所述齿轮箱体I内还安装与第一非圆齿轮11相啮合的第二非圆齿轮8，所述第二非圆齿轮8与第一非圆齿轮11的传动比为I。所述齿轮箱的输出轴9外伸出齿轮箱体I的两端各安装一个第一曲柄配重10。
[0027]如图1、7所示，在实施例1中，所述第二非圆齿轮8安装在第二齿轮轴20上。
[0028]所述第二非圆齿轮8和第一非圆齿轮11的轮形是根据安装有扭矩平衡齿轮箱的游梁式抽油机载荷扭矩曲线和第一曲柄配重扭矩曲线及合成的扭矩曲线计算制得。第二非圆齿轮8、第一非圆齿轮11、第二曲柄配重12的结构及连接关系为本发明的创新部分，对于第二非圆齿轮8、第一非圆齿轮11轮形的计算方法，业内人士可以通过载荷扭矩曲线和第一曲柄配重扭矩曲线合成的扭矩曲线、及具体角度取值等方式，得出第二非圆齿轮和第一非圆齿轮11的理论轮形，在实际轮形加工过程中，为了方便实现第二非圆齿轮8和第一非圆齿轮11的转动，将理论轮形圆滑处理，即得实际的第二非圆齿轮8和第一非圆齿轮11。
[0029]如图2、8所示，在实施例2中，为了避免第一曲柄配重10和第二曲柄配重12在工作过程中发生转动干涉，所述齿轮轴还包括第三齿轮轴22，所述第二非圆齿轮8安装在第三齿轮轴22上，所述第三齿轮轴22和第二齿轮轴20上分别安装一个传动轮21，所述第三齿轮轴22和第二齿轮轴20之间通过传动机构13传动，所述传动机构13为链条传动或齿形皮带传动，所述传动轮21为链轮或齿形皮带轮。所述链条传动或齿形皮带传动的传动比均为I。
[0030]如图3、4所示，本发明扭矩平衡抽油机包括底座14、安装在底座14上的支架15和电动机16、设置在支架15上的游梁17，以及设置在游梁17—端的驴头18。游梁17的另一端通过连杆19与第一曲柄配重10连接。支架15、游梁17、驴头18、连杆19和第一曲柄配重10的位置关系及连接关系均为现有技术，在此不再赘述。所述支架15和电动机16之间的底座14上安装上述扭矩平衡齿轮箱，所述扭矩平衡齿轮箱的输入轴2与电动机16连接，扭矩平衡齿轮箱的输入轴2与电动机直接连接或皮带传动连接。工作时，电动机16带动输入轴2转动，第一齿轮3转动，第一齿轮3带动第二齿轮5转动，第二齿轮5带动同轴的第三齿轮6转动，第三齿轮6带动第四齿轮7转动。对于实施例1，第四齿轮7带动同轴的第二非圆齿轮8转动，第二非圆齿轮8带动第一非圆齿轮11转动，从而实现第一齿轮轴4、第二齿轮轴20和输出轴9旋转，第二齿轮轴20和输出轴9分别带动第二曲柄配重12和第一曲柄配重10旋转，使抽油机工作。对于实施例2，第四齿轮7带动同轴的一个传动轮21转动，传动轮21与第三齿轮轴22上安装的另一个传动轮21之间通过链条传动或齿形皮带传动。第三齿轮轴22上安装的传动轮21带动同轴的第二非圆齿轮8转动，第二非圆齿轮8带动第一非圆齿轮11转动，使抽油机工作。
[0031]以实施例1为例，如图5所示，第一曲柄配重和第二曲柄配重的旋转方向如图中箭头所示，状态I时，第一曲柄配重和第二曲柄配重均处于上垂直状态，驴头处下死点，此时设第一曲柄配重和第二曲柄配重的转角为0°，状态2、状态3、状态4依次为第一曲柄配重和第二曲柄配重转角为90°、180°、270°时工作状态，状态4再转90°则又回到状态I的工作状态，则完成一个工作循环。如图6所示，图中1-1’是载荷扭矩曲线，3-3’是第一曲柄配重的扭矩曲线，2-2’是1-1’载荷扭矩曲线和3-3’第一曲柄配重的扭矩曲线的合成扭矩曲线，4-4’是第二曲柄配重的扭矩曲线。据2-2 ’合成扭矩曲线和4-4 ’第二曲柄配重扭矩曲线的形状，设系统处于平衡状态，就可以计算得出第二非圆齿轮和第一非圆齿轮的轮形。5-5’是2-2’合成扭矩曲线和4-4’第二曲柄配重扭矩曲线的合成扭矩曲线，是第二曲柄配重和非圆齿轮二次平衡后产生的，其形状近似于直线，扭矩接近于零。总之，本发明开创了二次平衡结合非圆齿轮技术。将该独立的自平衡扭矩的传动系统和抽油机齿轮箱连接后，加载到电动机上扭矩也接近于零，从而使抽油机运转平衡，扭矩平衡齿轮箱增加了第二曲柄配重12，克服了原有结构的抽油机扭矩不平衡，电流波形大，无用功高，电动机的装机功率大的缺陷，可以使净扭矩大大减小，改变了抽油机的运动状态和受力状态，加载到电动机上的净扭矩会变得均衡并变小，甚至接近于零，大大减少了无用功，使电流趋于平稳，可以减小电动机的装机功率，明显降低能耗。以上所述，没有考虑惯性和摩擦力。
[0032]以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
【主权项】
1.一种扭矩平衡齿轮箱，包括齿轮箱体，所述齿轮箱输入轴一端与电动机连接，所述输入轴上安装有第一齿轮;所述齿轮箱体内安装有齿轮轴，所述齿轮轴与齿轮箱体内壁转动连接;所述齿轮轴包括第一齿轮轴和第二齿轮轴;所述第一齿轮轴上安装有第二齿轮和第三齿轮，所述第二齿轮和第一齿轮啮合;所述第二齿轮轴上安装有第四齿轮，所述第三齿轮与第四齿轮啮合;所述齿轮箱的输出轴外伸出齿轮箱体的两端各安装一个第一曲柄配重；其特征在于:所述第二齿轮轴外伸出齿轮箱体的两端各安装一个第二曲柄配重;所述齿轮箱的输出轴上安装有第一非圆齿轮，齿轮箱体内还安装与第一非圆齿轮相啮合的第二非圆齿轮，所述第二非圆齿轮与第一非圆齿轮的传动比为I。2.按照权利要求1所述的一种扭矩平衡齿轮箱，其特征在于:所述第二非圆齿轮安装在第二齿轮轴上。3.按照权利要求1所述的一种扭矩平衡齿轮箱，其特征在于:所述齿轮轴还包括第三齿轮轴，所述第二非圆齿轮安装在第三齿轮轴上，所述第三齿轮轴和第二齿轮轴上分别安装一个传动轮，所述第三齿轮轴和第二齿轮轴之间通过传动机构传动。4.按照权利要求3所述的一种扭矩平衡齿轮箱，其特征在于:所述传动机构为链条传动或齿形皮带传动，所述传动轮为链轮或齿形皮带轮。5.按照权利要求4所述的一种扭矩平衡齿轮箱，其特征在于:所述链条传动或齿形皮带传动的传动比均为I。6.按照权利要求1所述的一种扭矩平衡齿轮箱，其特征在于:所述第二非圆齿轮和第一非圆齿轮的轮形是根据安装有扭矩平衡齿轮箱的游梁式抽油机载荷扭矩曲线和第一曲柄配重扭矩曲线及合成的扭矩曲线计算制得。7.—种扭矩平衡抽油机，包括底座、安装在底座上的支架和电动机、设置在支架上的游梁，以及设置在游梁一端的驴头;游梁的另一端通过连杆与第一曲柄配重连接;其特征在于:所述支架和电动机之间的底座上安装有按照权利要求1-6中任意一项所述的一种扭矩平衡齿轮箱。
【文档编号】F16H57/035GK205715583SQ201620358672
【公开日】2016年11月23日
【申请日】2016年4月26日
【发明人】王家戟
【申请人】王家戟
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