非圆齿轮变速箱及其传动机构的制作方法

专利名称：非圆齿轮变速箱及其传动机构的制作方法
技术领域：
本发明是一种非匀速比传动的非圆齿轮变速箱及其传动机构，涉 及机械行业需求非匀速比传动的设备以及石油机械采油设备中的游梁 式抽油机。属于机械设备领域。
背景技术：
以石油冲几械采油设备中的传统游梁式抽油机为例说明背景技术。 目前，我国及世界上的产油国采取石油，均采用抽油机在油井中
采油。应用最广泛的是游梁式抽油机，它的工作原理如下
图l示出了传统游梁式抽油机它由底板l、电机2、小皮带轮3、大 皮带轮4、皮带5、曲柄6、平衡重块7、连杆枢纽8、连杆9、游梁枢纽 10、游梁ll、驴头12、抽油杆13、有杆泵抽油装置14、支架15、支架 枢纽16、减速器输出轴17、圆齿轮减速器18、齿轮减速器支座19等组 成。
图1中的角度4)是传统游梁式抽油机的曲柄6的中心线与连杆枢 纽8中心点和曲柄6的安装枢轴中心点47的连线之间的夹角；
图1中的长度A是传统游梁式抽油机的连杆枢纽8中心点和曲柄6 的安装枢轴中心点4 7之间连线在曲柄中心线上的投影长度；
它们都是抽油机的重要技术参数。
图2示出了传统游梁式抽油机平衡扭矩曲线。传统游梁式抽油机 每回转一周，抽油杆13上下往复一次完成抽油动作。驴头12及有杆 泵抽油装置14处承受的是交变载荷。这个载荷通过四连杆机构作用 在圆齿轮减速器输出轴17上的扭矩被称为实际外载扭矩1 (M载)，它 随曲柄转角的变化如图2的曲线1所示。曲柄平衡重作用在圓齿轮减 速器输出轴17上的平衡力矩是按正弦曲线规律变化的，如图2曲线2 所示。实际外载扭矩与平衡力矩相抵后得到的净扭矩如图2的曲线3所示，它是选择抽油机电机2功率的主要依据，它的大小也是影响抽 油机能耗的主要因素。
图2示出了传统游梁式抽油机的外载扭矩M载(曲线l)在相位上 及数值上与曲柄平衡力矩(正弦曲线2)的差异。因此传统游梁式抽 油机的净扭矩3存在较大的峰值和较深的谷值(负值)，波动较大， 从而带来一系列的缺点
1. 扭矩大，为了保证传统游梁式抽油机(图l)的正常运转， 要求配置大功率电机，从而耗费了电能；
2. 电机2长期在低功率因数状态，会使电网的供电质量变差；
3. 减速器输出轴17也就是曲柄轴上的等值扭矩(均方根扭矩 大)能耗大；
4 .负扭矩大，使传统游梁式抽油机(图l)工作在频繁的正反 工作状态，沖击载荷大，传动性能差，同时造成电动机向电网回馈 送电。
为了克服上述缺点，达到使传统游梁式抽油机(图l)节能的目 的，先后出现了不少节能的游梁式抽油机机构。目前已有的抽油机 机构形式有双驴头游梁式、异相型游梁式、下偏杠铃游梁式、调 径变矩游梁式、带副连杆双四杆游梁式、外翘下杆铃游梁式、吊重 滑轮组平衡式等形式。上述各种抽油机还有待进一步改进。这些改 进工作其实质都是为了改善传统游梁式抽油机的负载与配重块之间 的平衡状态。 .
因此，对传统游梁式抽油机旋转平衡重7与实际负载力矩(M载) 的平衡关系进行深入的理论研究，寻找最科学的研究方法，找出最 先进、最经济、最简单、最易行的改造抽油机的设计方案，生产出 成本低而节能最高的抽油机，已成为抽油才几生产厂家和石油^亍业^支 术人员多年来不懈追求的重大课题。
图3示出了传统游梁式抽油机使用的圓柱齿轮减速器及其传动 机构的机构简图。由于这种减速器使用的是圆柱齿轮传动，所以其传动比是恒定的不可变化的，无法提供变化的传动比，也就无法提 供与主机负载变化形式在动态中相适应的变化的扭矩。
如果能够找到一种与抽油机负载变化形式在动态中相适应、相 平衡的传动机构则可以从根本上解决传统游梁式抽油机的节能问 题。目前的圓柱齿轮减速器显然满足不了这种需求。
因此，在机械设备的许多领域中，从节能的角度看问题，大量 的存在着需要与负载变化形式在动态中相适应、相平衡的非圓齿轮 变速箱及其传动机构。

发明内容
本发明提供了一种非圓齿轮变速箱，包括箱体26、箱盖34、输 入轴42以及位于该输入轴上的第 一非圆齿4仑27 、输出轴17以及位于 该输出轴上的第二非圓齿轮28,所述第 一非圆齿轮27与所述第二非 圆齿轮28啮合。
本发明还提供了另一种非圓齿轮变速箱，包括箱体26'、箱盖 34，、输入轴42，以及一位于该输入轴上的第一非圆齿轮27、 一第二 非圓齿轮28，所述第一非圆齿轮27与所述第二非圆齿轮28啮合，输 出轴17',所述输出轴17'通过一圓柱齿轮系与第二非圆齿轮28动力连接。
本发明还进一步提供了一种非圆齿轮变速箱，包括箱体26"、箱 盖34，，、输出轴l7，，以及一位于该输出轴上的第二非圆齿轮28、 一第 一非圆齿轮27,所述第一非圓齿轮27与所述第二非圆齿轮28啮合， 输入轴42",所述输入轴42"通过一圆柱齿轮系与第二非圓齿轮27动 力连接。
本发明还进一步提供了又一种非圓齿轮变速箱，包括箱体26，"、 箱盖34，，，、输出轴17，"以及一位于该输出轴上的第二非圆齿轮28、 一第 一非圆齿轮27，所述第 一非圆齿轮27与所述第二非圆齿轮28啮 合，输入轴42"，，所述输入轴42，"通过一圓柱齿轮行星轮系与第二 非圓齿4仑27动力连^妄。所述第一和第二非圓齿轮符合下列公式 M载/M驱-r28/r427-co27/co28-i (27) (28)
其中
M载为安装在输出轴17上的第二非圆齿轮2 8的负载扭矩；
M驱为安装在输入轴4 2上的第 一非圆齿轮27的输入扭矩；
r27为第一非圓齿轮27的节点半径；
r28为第二非圓齿轮28的节点半径；
co27为第一非圆齿轮27的回转速度；
co28为第二非圓齿轮28的回转速度；
i(27) (28)为第一非圆齿轮27与第二非圆齿轮28的传动比。 所述第一非圆齿轮27与第二非圆齿轮28进一步还符合下列公式'.
r28=[Bx i (27) (28)]/[1 + i (27) (28)]
r27= B- r28
#巾
B为第一非圆齿轮27与第二非圓齿轮28的中心距。
所述非圆齿轮变速箱24中的第 一非圓齿轮27与第二非圆齿轮28 的最大向径与最小向径之比为2. 077,齿数为77,;漢数为IO。
所述第一非圆齿轮27与第二非圓齿轮28在不同规格型号、不同 机构形式的非圓齿轮变速箱中其最大向径与最小向径之比、齿数、 模数是根据不同负载的变化形式而变化的。
所述第 一非圆齿轮(27 )通过键槽与轴连接，第一非圆齿轮(27 ) 的基准齿与键槽中心线之间具有一初始偏置角度6 1 。
本发明还提供了 一种包含上述非圓齿轮变速箱的传动机构。该 传动机构中的驱动装置为低速电机20,所述低速电机20的输出轴与 小链轮21或小皮带轮连接，并且通过链条22或皮带与大链轮23或大 皮带轮连接，该大链轮2 3或大皮带轮与所述非圓齿轮变速箱的输入 轴42连接。所述低速电机20的输出转速为12转/分~ 35转/分，链轮系或皮带轮系的传动比为1:2 1:5。
所述低速电机(20)可以整体式安装也可以将电机(49)、少齿差减速器(48)、刹车器H6)分体单独安装。
本发明还进一步提供了 一种游梁式抽油机，其上安装了所述非圆齿轮变速箱的传动机构。
在所述游梁式抽油机中，曲柄6，的中心线与连杆枢纽8中心点和曲柄安装枢轴中心点47连线之间的夹角为(4)±&),且连杆枢纽8中心点和曲柄安装枢轴中心点47之间连线在曲柄中心线上的^:影长度为(A±a)。
其中
*为传统游梁式抽油坤几的曲柄6的中心线与连杆枢纽8中心点和曲柄安装枢轴中心点47连线之间的夹角；
&为本申请的游梁式抽油机比传统的游梁式抽油机增加或减少
的夹角角度；
A为传统游梁式抽油机的连杆枢纽8中心点和曲柄安装枢轴中心点之间连线在曲柄中心线上的投影长度；
a为本申请的游梁式抽油机比传统的游梁式抽油机增加或减少的投影长度。


图l是传统游梁式抽油机各部件组成的示意简图。图2是传统游梁式抽油机的负载扭矩、曲柄平衡扭矩、净扭矩曲
图3是传统圆齿轮减速器及其传动系统的俯视简图。
图4是非圆齿轮变速箱及其传动系统的俯视简图。
图5是非圓齿轮变速箱的一个实施例的主视图。
图6是图5的俯视图。
图7是图6沿A-A线的剖视图。图8是图6沿B-B线的剖视图。
图9是非圓齿轮变速箱的另 一个实施例的简图。图10是非圆齿轮变速箱的又一个实施例的简图。
图11是非圆齿轮变速箱进一步提供的又一个实施例的简图。图12是图5中所示的非圆齿轮27、 28的啮合示意图。
图13是图12所示的非圆齿轮的剖视图。
图14是图12所示的第一非圆齿轮27、第二非圆齿轮28啮合时的
节曲线及节曲线的设计原理示意图。
图15是图14所示的非圓齿轮节曲线设计原理的另 一 个实施例。图16是图15所示的非圆齿轮节曲线在另 一个实施例中的负载扭
矩、曲柄平衡4丑矩、净^E矩曲线。
图17是图14所示的非圓齿轮节曲线设计原理的又一个实施例。图18是图17所示的非圓齿轮节曲线在又一个实施例中的负载扭矩、曲柄平衡扭矩、净扭矩曲线。
图19是非圆齿轮变速箱及其传动系统组成的新型游梁式抽油机的一个实施例的各部件组成示意简图。
图2 0是非圆齿轮变速箱及其传动系统组成的新型游梁式抽油机的一个实施例的负载扭矩、曲柄平衡扭矩、净扭矩曲线。
具体实施例方式
本发明所述的非圆齿轮变速箱及其传动机构(图4)，可以提供与主机负载变化形式在动态中相适应、相平衡的输出扭矩。
作为一个实施例，我们将其安装在传统的游梁式抽油机上，实现了方便、稳定、大幅度提高传统游梁式抽油机节能效果的目标。下面我们分别叙述本发明的实施方式。
1. 非圆齿轮变速箱的具体实施方式
。
图5、图6、图7、图8示出了非圓齿轮变速箱24由箱体26、第一非圓齿轮27、第二非圓齿轮28、油窗29、输出轴端盖30、螺栓组件31、通风罩32、观察窗33、箱盖34、输出轴轴承35、大链轮平键36、
ii输入轴轴承37、非圓齿轮平键38、输入轴端盖螺栓39、输入轴端盖40、大链轮端盖41、输入轴42、输出轴17以及密封件、标准件等零件所构成。
图5示出了非圆齿轮变速箱24—个侧面的外形以及箱体26、第一非圆齿轮27、第二非圆齿轮28、油窗29、输出轴端盖30、螺栓组件31、通风罩32、观察窗33、箱盖34、输入轴42、输出轴17在非圆齿轮变速箱24内的装配关系和位置
图6是图5的俯视图，该图示出了对非圆齿轮变速箱24俯视时的外形以及大链轮23是通过大链轮平键36与输入轴42相连接的。
图7是图6在A-A线处的剖视图。它示出了安装在轴承35上的输出轴17的具体位置，输出轴17通过平键38与输第二非圓齿轮28相连接。同时也示出了非圆齿轮变速箱24的输出轴17与传统游梁式抽油机所用的圓齿轮减速器(图3)的输出轴17是相同的。
图8是图6在B-B处的剖视图，它示出了非圆齿轮变速箱24的输入轴42的具体安装位置。输入轴42通过平键38与第一非圆齿轮27相连接。非圆齿轮变速箱24的输入轴42与传统游梁式抽油机圆的柱齿轮减速器的(图3)的输入轴42也是相同的。
该非圓齿轮变速箱2 4可以顺时针或逆时针旋转。
这种非圓齿轮变速箱24的主要技术性能和机构特征是
输入轴42与输出轴17转速比为1: 1。但其瞬时转速比是变化的，输入轴42始终保持匀速运转，但输出轴17在每一圈内(即360°内)的转速是变化的，瞬时转速比以及输出轴转速的变化规律由非圆齿轮的节曲线及几何参数所决定。
输出轴17的转速和瞬时扭矩比是变化的，它可以提供与负载扭矩变化形式在动态中相适应、相平衡的变化的扭矩。这种变化规律由非圆齿轮的节曲线(图13)、非圆齿轮27、 28的几何参数以及负载变化的形式所决定。
这种非圆齿轮变速箱24的主要零件是两个非圆齿轮(27、 28)。两个非圓齿轮均有自己的基准齿， 一个基准齿是在非圓齿轮的最大向径上，是非圆齿轮的齿形实体部位。另一个基准齿则是在非圆齿轮的最小向径上，是非圆齿轮的齿槽部位。
装配这种非圓齿轮变速箱24时应注意先将一个已压好轴承的非圆齿轮轴装入箱体26的齿轮座孔中，再使两个非圓齿轮的基准齿相啮合，而后保持逐齿不间断的啮合旋转，最终使另一个齿轮轴进入齿轮座中，用以保证非圆齿轮的正确啮合位置。
由于机械设备的多样化，同一种设备的规格和型号也不尽相同，所以非圆齿轮变速箱的机构、技术参数、外形大小、重量等方面也就不尽相同。
依据机械设备主机的多样化要求，该非圆齿轮变速箱24的基本机构也可以灵活的变化，也就是说非圆齿轮变速箱24的齿轮系可以由第一非圓齿轮27、第二非圆齿轮28所构成(即一个输入轴一个输出轴)，也可以由几对圓柱齿轮组成的圆柱齿轮系或圓柱齿轮行星轮系和一对非圓齿轮的机构构成。
图9示出了所述非圓齿轮变速箱24的另 一种机构形式的实施例。它是由箱体26，箱盖34，输入轴42'、输出轴17'、 一个圆柱齿轮系、第一非圆齿轮27、第二非圆齿轮28等零件组成。圆柱齿轮系先将转速变速至主机要求，再经过输入轴42，传递至相互啮合的第一非圓齿轮27、第二非圆齿轮28，最后经输出轴17'将变化的扭矩和转速输出到主机中去。
图10示出了所述非圆齿轮变速箱24的又一种机构形式的实施例。它是由箱体26" 箱盖34"输入轴42"、输出轴17"、 一个圆柱齿轮系、第一非圆齿轮27、第二非圓齿轮28等零件组成。非圓齿轮系的输入轴42，，将输入的动力传递至相互啮合的第一非圓齿轮27、第二非圆齿轮28,再经过输出轴17"传递至圆柱齿轮系，经该圓柱齿轮系的输出轴将变化的扭矩和转速输出到主机中去。
图1 l示出了所述非圆齿轮变速箱24进一步提供的又一种机构形式的实施例。它是由箱体26，" 箱盖34"，输入轴42"，、输出轴17，"、一个圆柱齿轮行星轮系系、第一非圓齿轮27、第二非圆齿轮28等零件组成。非圆齿轮系的输入轴42"，将输入的动力传递至相互啮合的 第一非圆齿轮27、第二非圆齿轮28，再经过输出轴17"，传递至一个 圓柱齿轮行星轮系，经该圓柱齿轮行星轮系输出轴将变化的扭矩和 转速输出到主机中去。
2. 非圓齿轮的具体实施方式
。
图12是图5中所述非圓齿轮变速箱中第一非圓齿4仑27、第二非圓 齿轮28的嗜合示意图。图12还示出了第一非圆齿轮27的初始偏置角 度(± 6 1 )位置。该非圓齿轮初始偏置角度(±61)可以根据不 同主机的技术要求进行变化。
图13是图5所示非圆齿轮变速箱中第一非圆齿轮27、第二非圆齿 轮28的剖视机构图。
图14示出了所述非圆齿轮变速箱中第 一非圓齿轮27 、第二非圆 齿轮2 8的节曲线及该节曲线设计原理示意图。
根据图14我们先设定第一非圆齿轮27和第二非圓齿轮28的轴回 转中心分别为027和028,它们的中心距为B,则所述第一和第二非圆 齿轮符合下列公式
M载/M驱-r28/r27-co27/co284 (27) (28)
其中
M载为安装在输出轴17上的第二非圆齿轮28的负载扭矩；
M驱为安装在输入轴4 2上的第 一 非圆齿轮2 7的输入扭矩；
r27为第一非圆齿轮27的节点半径；
r28为第二非圆齿轮28的节点半径；
(0 27为第一非圆齿轮27的回转速度；
co28为第二非圓齿轮28的回转速度；
i (2 7) (2 8)为第 一非圓齿轮2 7与第二非圆齿轮28的传动比。 先预设一个匀值的M驱，按下式可以求得在某个转角w28时非圓
齿轮的瞬时节点半径r^和r27，因此所述第一非圓齿轮27、第二非
圆齿轮28进一步还符合下列公式
r28=[Bx i (27) (28)]/[1 + i (27) (28)]r27= B- r28 其中
B为第 一非圓齿轮2 7与第二非圆齿轮28的中心距。
r27与r28显然是随co 27和co 28变化的，至此我们已求证出该对
齿轮副是一对非圓齿轮。
当我们根据主机的负载要求，求证出所需的齿轮是一种非圆齿 轮时，它的节曲线设计就显得尤为重要。
节曲线设计的设计方法是
根据M载的变化值，优化设计确定M驱的扭矩曲线。设计M驱的扭 矩值或减少输入轴42的均方根扭矩；力求消除负扭矩。
通过节曲线的拟合及强度计算初步确定非圓齿轮节曲线。 综合非圓齿轮的加工工艺性、节曲线的连续性、根切和齿顶变 尖以及干涉等缺陷发生的可能性，经优化设计后最终确定采用的非 圓齿轮的实际节曲线及几何参数，这样一对非圆齿轮的设计参数和 节曲线就设计成功了。
所述第一非圆齿轮27、第二非圆齿轮28具有下述的五个特征 特征一图14所示的非圆齿轮的节曲线，它的瞬时向径是不断 变化的。
特征二在同类型的但规格及型号却不相同的非圆齿轮变速箱 中，其非圆齿轮的最大向径和最小向径之比、齿数、模数，任意向 径与本实施例一定是不相同的、变化着的。
特征三这两个非圓齿轮在加工中都设置有基准齿，该基准齿一 个是在其最大向径上，是非圓齿轮的齿形实体部位，另 一个则是在其 最小向径上，是非圓齿轮的齿槽部位。加工非圓齿轮时依据其节曲线 设计要求对所设定的基准齿位置做好标记。不同的非圆齿轮或存在 不同的基准齿的位置。
特征四非圓齿轮初始偏置角度(± 61)以及该该非圓齿轮的 初始偏置角度(±61)采用在非圆齿轮以及安装非圆齿轮的轴上同时设置键槽初始角度的方法。该非圆齿轮初始偏置角度(± 61)可
以根据不同主机的要求进行变化。
特征五非圆齿轮变速箱负载变化形式的多样性必定导致所述 第一非圆齿轮27、第二非圓齿轮28具有多样性，这种多样性体现在 其节曲线、几何参数、外形、重量等方面都发生了变化，但其设计原 理和方法都符合本实施方法的内容。
图15至图18示出了所述第一非圆齿轮27、第二非圆齿轮28的多样性。
图15是图14所示的非圓齿轮节曲线设计原理的另 一个实施例。 图16是图15所示的非圓齿轮节曲线在又一个实施例中的负载扭
矩、曲柄平衡扭矩、净扭矩曲线。
图17是图14所示的非圆齿轮节曲线设计原理的又一个实施例。 图18是图17所示的非圆齿轮节曲线在又一个实施例中的负载扭
矩、曲柄平衡扭矩、净扭矩曲线。
3. 非圓齿轮变速箱及其传动系统的实施方法。
图4示出了所述非圆齿轮变速箱及其传动系统，它包括非圓齿轮
变速箱24、专用低速电机20、小链轮21、链条22、大链轮23等，经
过链轮或皮带轮连结为一个完整的传动机构。
所述低速电机20是由电机49、自动刹车器46,少齿差的减速器
48构成。它们都是独立的部件，所以低速电机可以是图4虚线示出的
整体式机构(即电机49、少齿差减速器48、电动刹车器46安装在一
个体壳内)，也可以将它们以单独部件的形式分别安装再实行动力连接。
所述非圆齿轮变速箱及其传动系统的动力源是电机49 ，自动剎 车器"安装在电机49上，电机49的输出端与少齿差的减速器48相连 接。少齿差减速器4 8的输出轴与小链轮连接并经过链轮与大链轮动 力连接，大链轮与非圓齿轮变速箱的输入轴连接后经第 一非圓齿轮 27、第二非圓齿轮28将动力传递至非圓齿轮变速箱的输出轴l7,该 输出轴17经枢纽47将动力输入给游梁式抽油机或其他主机。
16输出轴17每分钟的转速在360°内按着由快逐渐到慢或是由慢 逐渐到快的规律变化，同时该输出轴17每分钟的输出扭矩在360。内 按着由大逐渐到小或是由小逐渐到大的规律变化。
具体实施中应首先依据主机要求的工作转速进行非圓齿轮变速 箱及其传动机构(图4 )的传动链设计，确定低速电机20、链轮系(21、 22、 23)、非圓齿轮变速箱24各自的传动比。
在该实施例中低速电机20的转速为12转/分~ 35转/分，可以
顺时针转或逆时针转动。
链轮系(21、 22、 23)的传动比为1:2~1:5。链轮系(21、 22、 23)传动也可以用皮带轮系(3、 4、 5)传动替代。
非圆齿轮变速箱24的转速可以根据主机的要求变化。低速电机 20和链轮(21、 22、 23)的传动比也可以根据不同的传动要求经设 计后确定。
4. 非圓齿轮变速箱及其传动系统在传统游梁式抽油机上的应用。
图19示出了安装了非圆齿轮变速箱及其传动机构(图4)的新型 游梁式抽油机上的外观形状。其外观与原有的传统游梁式抽油机的 外观基本相同，使用方法也与传统游梁式抽油机相同。因此可以方 便的在常规游梁式抽油机(图l)上安装和使用。图18示还出了所述 游梁式抽油机由底板l、专用低速电机20、小链轮21、链条22、大链 轮23、非圆齿轮变速箱24、曲柄6，、平衡重块7、连杆9、游梁ll、 支架枢纽l6、支架l5、驴头12、抽油杆13、有杆泵抽油装置14、游 梁枢纽IO、连杆枢纽8、非圆齿轮变速箱输出轴17、游梁式抽油机曲 柄枢纽47、非圆齿轮变速箱支座19等组成。
实施方法是在原来的传统游梁式抽油机(图l)的基础上，去除 原有的电机2、小皮带轮3、大皮带轮4、皮带5、齿轮减速器18，刹 车器"再安装上非圆齿轮变速箱24、专用低速电机20 (内含电动刹 车器46)、大链轮"、小链轮21、链条22等即可构成。它的动作过程是低速电机20启动后，经链轮(21、 22、 23) 传动并再次减速后经非圓齿轮变速箱24的输入轴42和一对啮合着的 非圆齿轮(27、 28),将运动动力通过输出轴17依次传递至曲柄6， 和抽油机的连杆9，该连杆的上端与游梁式抽油机(图l )的游梁ll 相接，从而带动抽油机正常工作。
它具有以下特征
特征一所述游梁式抽油机其抽油的工作原理及使用方法与传 统游梁式抽油机(图l)完全相同。 特征二安装时的2个重要参数
在所述游梁式抽油才几中，曲柄6，的中心线与连杆枢纽8中心点 和曲柄安装枢轴中心点47连线之间的夹角为4) ±&。它比传统的游梁 式抽油机(图l)的角度4)增加或减少了角度&。
在所述游梁式^由油才几中，连杆枢纽8中心点和曲柄回转枢轴中心 点47之间连线在曲柄中心线上的投影长度为A士a。它比传统游梁式 抽油机(图l )的A值增加或减少了数值a。
其巾
4)为传统游梁式抽油^U的曲柄6的中心线与连杆枢纽8中心点和 曲柄安装枢轴中心点47连线之间的夹角；
&为本申请的游梁式抽油机比传统的游梁式抽油机增加或减少
的夹角角度；
A为传统游梁式抽油机的连杆枢纽8中心点和曲柄安装枢轴中心 点之间连线在曲柄中心线上的^L影长度；
a为本申请的游梁式抽油机比传统的游梁式抽油机增加或减少
的投影长度。
由于传统游梁式抽油机(图l)是系列化产品，所以它们的(A ±a)值与(4) ±&)值将随随着传统游梁式抽油机的不同规格、型 号以及负载的变化规律而变化。
安装时应特别注意对曲柄6，上的(*±&)角度值和(A±a) 数值按设计尺寸要求进行正确调整及安装。
18由于传统游梁式抽油机具有不同的规格，同时地质条件、油井
状况、有杆泵抽油装置14的不同，这就造成了负载扭矩(M载)的多 样性变化，因此非圓齿轮变速箱及其传动机构(图4)及所述游梁式 抽油机(图19 )也会相应的变化。
上述实施方法也适用于新制造的各种不同规格、不同型号的游 梁式抽油机。非圆齿轮变速箱24、输出轴17、输入轴42的安装尺寸 和传统游梁式抽油机所使用的圆齿轮减速器(图3)、输入轴42、输 出轴17的安装尺寸是完全相同的。
图20示出了安装了非圓齿轮变速箱及其传动机构后的新型游梁 式抽油机(图19)的负载扭矩、曲柄平衡扭矩、净扭矩曲线。与传 统游梁式抽油机相比较，可达到节能38%以上的效果，而且具有制造、 安装、现场改造易行的特点。
非圆齿轮变速箱及其传动系统(图4)实际使用在游梁式抽油机 上，在国际范围内尚属首次应用。
权利要求
1. 一种非圆齿轮变速箱，包括箱体(26)、箱盖34、输入轴(42)以及位于该输入轴上的第一非圆齿轮(27)、输出轴(17)以及位于该输出轴上的第二非圆齿轮(28)，所述第一非圆齿轮(27)与所述第二非圆齿轮(28)啮合。
2. —种非圓齿轮变速箱，包括箱体(26')、箱盖34'、输入轴 (42，)以及一位于该输入轴上的第一非圆齿轮(27)、 一第二非圆齿轮(28)，所述第一非圆齿轮(27)与所述第二非圆齿轮(28)啮 合，输出轴(17，)，所述输出轴(17')通过一圆柱齿轮系与第二非 圓齿轮(28)动力连接。
3. —种非圓齿轮变速箱，包括箱体(26")、箱盖(34")、输出 轴(l")以及一位于该输出轴上的第二非圆齿轮(28)、 一第一非 圆齿轮(27),所述第一非圆齿轮(27)与所述第二非圆齿轮(28) 啮合，输入轴(42"),所述输入轴(42")通过一圓柱齿轮系与第二 非圓齿轮(27)动力连接。
4. 一种非圓齿轮变速箱，包括箱体(26，")、箱盖(34，")、输 出轴(U，")以及一位于该输出轴上的第二非圆齿轮28、 一第一非 圓齿轮27，所述第一非圓齿轮27与所述第二非圆齿轮28啮合，输入 轴(42，")，所述输入轴(42，")通过一圆柱齿轮行星轮系与第二非 圆齿轮27动力连接。
5. 根据权利要求l-4所述的非圓齿轮变速箱，其特征在于，所 述第一非圆齿轮27、第二非圆齿轮28符合下列公式M载/M驱-r28/r27-co27/oo28-i (27) (28)其中M载为安装在输出轴(17 )上的第二非圓齿轮(2 8 )的负载扭矩； M驱为安装在输入轴(42 )上的第一非圓齿轮(27 )的输入扭矩； r27为第一非圆齿轮(27)的节点半径； r28为第二非圓齿轮(28)的节点半径； co27为第一非圆齿轮(27)的回转速度； co28为第二非圆齿轮(28)的回转速度；i(27) (M)为第一非圓齿轮(27)与第二非圆齿轮(28)的传动比。
6. 根据权利要求l-5所述的非圓齿轮变速箱，其特征在于，所 述第一非圆齿轮27、第二非圆齿轮28进一步符合下列公式r28=[Bx 1(27) (28)]/[1+ i (27) (28)]r27= B- r28其中B为第一非圆齿轮(")与第二非圆齿轮(28)的中心距。
7. 根据权利要求l-6所述的非圓齿轮变速箱，其特征在于，所 述第 一非圓齿轮27与第二非圓齿轮28在不同规格型号、不同机构形 式的非圓齿轮变速箱中其最大向径与最小向径之比、齿数、模数是 根据不同负载的变化形式而变化的。
8. 根据权利要求1-7之一所述的非圆齿轮变速箱，其特征在于， 所述非圆齿轮变速箱(24)中的第一非圆齿轮(27)以及第二非圆 齿轮(28)的最大向径与最小向径之比为2. 077，齿数为77，模数为 10。
9. 根据权利要求l-8所述的非圆齿轮变速箱，其特征在于，所 述第一非圆齿轮(27)、第二非圆齿轮(28)通过4定槽与轴连接，第 一非圓齿轮(27)的基准齿与键槽中心线之间具有一初始偏置角度 6 1。
10. —种传动机构，其特征在于，该传动机构包含如权利要求 l-9之一所述的非圓齿轮变速箱。
11. 根据权利要求10所述的传动机构，其特征在于，该传动机 构中的驱动装置为低速电机(20)，所述低速电机(20)的输出轴与 小链轮(n)或小皮带轮连接，并且通过链条(22 )或皮带与大链 轮(23)或大皮带轮连接，该大链轮(23)或大皮带轮与所述非圓 齿轮变速箱的输入轴连接。
12. 根据权利要求10-ll所述的传动机构，其特征在于，所述低 速电机(20)的输出转速为12转/分~ 35转/分，链轮系或皮带轮系 的传动比为1:2 1:5。
13. 根据权利要求10-12所述的传动机构，其特征在于，所述低 速电机(20)可以整体式安装也可以将电机(49 )、少齿差减速器(48 )、 刹车器(46)分体单独安装。
14. 一种游梁式抽油机，其特征在于，其安装了如权利要求10-13 之一所述的传动纟几构。
15. 根据权利要求14所述的游梁式抽油机，其特征在于，所述 游梁式抽油机中，曲柄中心线与连杆枢纽(8)中心点和曲柄安装枢 轴中心点(47)连线之间的夹角为4) ±&，且连杆枢纽(8)中心点 和曲柄安装枢轴中心点(47)之间连线在曲柄中心线上的投影长度 为A土a，其中4)为传统游梁式抽油机的曲柄中心线与连杆枢纽(8)中心点和 曲柄安装枢轴中心点连线之间的夹角；&为本申请的游梁式抽油机比传统的游梁式抽油机增加或减少的夹角角度；A为传统游梁式抽油机的连杆枢纽8中心点和曲柄安装枢轴中心 点之间连线在曲柄中心线上的投影长度；a为本申请的游梁式抽油机比传统的游梁式抽油机增加或减少的投影长度。
全文摘要
非圆齿轮变速箱及其传动机构由非圆齿轮变速箱(24)、低速电机(20)、链轮系(21、22、23)或皮带轮系构成，它是一种非匀速比组合式传动机构。它的输出扭矩和输出转速与主机负载变化形式相适应，在各类需要非匀速比传动的机械设备中使用，可以达到大幅度节约能源的目的。非圆齿轮(27、28)的节曲线形状、几何及初始位置参数是依据主机负载变化形式、节曲线的连续性、加工工艺性等经优化设计后确定的。当非圆齿轮(27、28)与圆柱齿轮系或圆柱齿轮行星轮系动力连接后可组成多种形式的非圆齿轮变速箱。在常规游梁式抽油机上去除原有的减速器、皮带轮、电机后安装上非圆齿轮变速箱及其传动机构可构成一种节能型游梁式抽油机。
文档编号F16H35/00GK101463889SQ200810098078
公开日2009年6月24日 申请日期2008年5月26日 优先权日2008年5月26日
发明者吴序堂, 瑞 张, 峰 潘, 荣世德, 剑 董, 贺敬良, 青 陶 申请人:北京锋源技术有限公司