一种用于液气大钳上的行星变速箱的制作方法

1.本实用新型涉及变速箱技术领域，尤其涉及一种用于液气大钳上的行星变速箱。


背景技术：

2.石油钻井在生产过程中需要用到液气大钳，液气大钳是用来控制钻具上、卸扣的辅助专有设备；液气大钳具有操作简便、安全、省力等优势，极大地减轻作业强度，被广泛应用于钻杆单根或立柱螺纹的上、卸扣作业；现有的液气大钳上使用的变速箱采用气胎离合器，进而满足液气大钳需要大扭矩的需求，但采用气胎离合器会使得变速箱体积变大，同时气胎离合器磨损快、更换频繁，安装、维护麻烦。
3.公开号为cn203756881u的中国专利文献公开了一种纯电动清扫车的两档变速箱，包括输入轴、连接件、输出轴、变速箱箱体，输入轴连接于变速箱箱体的左侧上；输出轴连接于变速箱箱体的右侧上；输出轴的左侧设有太阳轮和第二太阳轮；变速箱箱体内设有行星轮轴，行星轮轴上连接有组合行星轮和行星轮；组合行星轮与太阳轮相啮合；行星轮与第二太阳轮相啮合；组合行星轮上设有内齿圈，内齿圈上设有前摩擦片；连接件与内齿圈相啮合；行星轮上设有第二内齿圈；第二内齿圈上设有后摩擦片；变速箱箱体内设有前制动钢片和后制动钢片；前端盖上设有左气囊式密封膜；后端盖上设有右气囊式密封膜。该实用新型因采用干式气动摩擦离合器使得变速箱结构简单、体积小、免维护、全寿命周期的、高可靠性、成本低且传动效率高。
4.但在石油钻井的作业中，由于环境恶劣，并且均为重载荷作业，上述应用与纯电动清扫车的两档变速箱无法用于液气大钳上。


技术实现要素：

5.为了解决上述问题，本实用新型的目的在于克服现有技术的不足，提供一种用于液气大钳上的行星变速箱，采用干式气动摩擦离合器以解决变速箱体积大，气胎离合器磨损快、更换频繁，安装、维护麻烦的技术问题，同时，又能确保该干式气动摩擦离合器能在石油钻井的恶劣工况中的正常使用。
6.为了达到上述的目的，本实用新型采用了以下的技术方案：
7.一种用于液气大钳上的行星变速箱，包括箱体组件以及安装在箱体组件上的输入轴、输出轴、第一行星轮系、第二行星轮系、连接架、低速档离合器和高速档离合器，所述低速档离合器和高速档离合器均采用干式气动摩擦离合器，所述箱体组件包括固定连接的上端盖、主箱体和下端盖；所述输入轴安装在上端盖上，所述输出轴安装在主箱体和下端盖上，所述输入轴和输出轴同轴分布，所述连接架空套在输出轴上，所述第一行星轮系和第二行星轮系分别位于主箱体的上部部和下半部，所述第一行星轮系与输入轴传动连接，所述连接架与第一行星轮系以及第二行星轮系传动连接，所述第二行星轮系与输出轴传动连接；所述低速档离合器通过控制第一行星轮系进而使得输出轴低速转动，所述高速档离合器通过控制第二行星轮系进而使得输出轴高速转动；其特征在于：
8.所述主箱体上设有一圈环形凸起和一径向的油脂注入孔，所述环形凸起位于主箱体内侧壁的中间位置，所述油脂注入孔包括油脂注入端和油脂输出端，所述油脂输出端位于环形凸起内侧壁的中间位置；
9.所述第一行星轮系包括第一齿圈，所述第一齿圈可浮动的安装在上端盖和环形凸起的上表面之间，并分别与上端盖和环形凸起的上表面形成迷宫式密封；
10.所述第二行星轮系包括第二齿圈，所述第二齿圈可浮动的安装在下端盖和环形凸起的下表面之间，并分别与下端盖和环形凸起的下表面形成迷宫式密封。
11.作为优选，所述上端盖的底面设有一圈第一环形凹槽，所述第一齿圈向上延伸形成一倒 l形的第一延伸部，所述第一延伸部伸入所述第一环形凹槽内以形成迷宫式密封；
12.所述环形凸起的上表面上固定安装有一环形的连接件，所述连接件的横截面为一具有缺口的矩形框，所述第一齿圈的底部从连接件的缺口向下伸入连接件内以形成迷宫式密封；
13.所述环形凸起的下表面上设有一圈第二环形凹槽，所述第二齿圈向上延伸形成一倒l形的第二延伸部，所述第二延伸部伸入所述第二环形凹槽内以形成迷宫式密封；
14.所述下端盖的上表面固定安装有连接件，所述第二齿圈的底部从连接件的缺口向下伸入连接件内以形成迷宫式密封。
15.作为优选，所述第一环形凹槽的底面和第二环形凹槽的底面从外到内均逐渐向下倾斜，所述第一延伸部的水平部分和第二延伸部的水平部分均指向内侧。
16.作为优选，所述连接件上还固定安装有弹性垫片，所述第一齿圈的底部和第二齿圈的底部分别抵靠在不同的弹性垫片上，所述连接件的缺口位于矩形框的内侧。
17.作为优选，所述油脂注入孔的直径的范围为50mm
‑
100mm。
18.作为优选，所述第一行星轮系还包括第一行星架、第一行星轮和第一行星轴，第一行星架与输入轴通过花键传动连接，所述第一行星轴固定安装在第一行星架上，所述第一行星轮通过轴承可转动的安装在第一行星轴上，所述第一行星轮与第一齿圈以及输出轴啮合；
19.所述第二行星轮系还包括第二行星架、第二行星轮和第二行星轴，第二行星架与输出轴通过花键传动连接，所述第二行星轴固定安装在第二行星架上，所述第二行星轮通过轴承可转动的安装在第二行星轴上，所述第二行星轮与第二齿圈啮合；
20.其中，第一行星架还与连接架的上半部传动连接，第二行星轮还与连接架的下半部传动连接。
21.作为优选，所述环形凸起包括环形的第一凸起部和环形的第二凸起部，所述第二凸起部位于第一凸起部的内侧，所述低速档离合器位于上端盖和第一凸起部之间，所述第一齿圈位于上端盖和第二凸起部之间，所述高速档离合器位于下端盖和第一凸起部之间，所述第二齿圈位于下端盖和第二凸起部之间。
22.作为优选，所述第一凸起部上呈圆周分布有若干安装通孔，所述安装通孔内过盈配合有安装柱，所述安装柱的上下两端均伸出所述安装通孔，
23.所述低速档离合器包括一环形的第一活塞，若干环形的第一内摩擦片、若干环形的第一外摩擦片、若干呈圆周均匀分布的第一分离弹簧和若干呈圆周均匀分布的第一复位弹簧，若干第一外摩擦片与安装柱上半部的伸出部分周向固定并且轴向活动配合，若干第
一内摩擦片与第一齿圈周向固定并且轴向活动配合，若干第一分离弹簧位于相邻两个第一外摩擦片之间，第一复位弹簧位于第一活塞和安装柱之间，所述上端盖上设有径向的低速档进气孔，所述第一活塞靠近低速档进气孔的出气口，所述第一活塞沿上端盖的内侧壁上下移动进而具有制动位置和非制动位置；
24.所述高速档离合器包括一环形的第二活塞，若干环形的第二内摩擦片、若干环形的第二外摩擦片、若干呈圆周均匀分布的第二分离弹簧和若干呈圆周均匀分布的第二复位弹簧，若干第二外摩擦片与安装柱下半部的伸出部分周向固定并且轴向活动配合，若干第二内摩擦片与第二齿圈周向固定并且轴向活动配合，若干第二分离弹簧位于相邻两个第二外摩擦片之间，第二复位弹簧位于第二活塞和安装柱之间，所述下端盖上设有径向的高速档进气孔，所述第二活塞靠近高速档进气孔的出气口，所述第二活塞沿下端盖的内侧壁上下移动进而具有制动位置和非制动位置。
25.作为优选，所述安装柱的上端面设有用于放置第一复位弹簧的圆孔型的第一安装槽，所述安装柱的下端面上设有用于放置第二复位弹簧的圆孔型的第二安装槽。
26.作为优选，所述输出轴从上到下包括第一环体和第二环体，所述第一环体的外侧壁的直径大于所述第二环体的外侧壁的直径，所述第一环体的外侧壁通过花键与第一行星轮传动连接，所述第二环体的外侧壁通过花键与第二行星架传动连接。
27.本实用新型的有益效果为：
28.1)、通过采取油脂润滑，使得变速箱具有更高的承载能力和更好的阻尼减震能力；同时，润滑脂能形成具有一定密封作用的脂圈，可防止固体或流体污染物的侵入，有利于在石油钻井的潮湿和多尘环境中使用；进而确保该干式气动摩擦离合器能在石油钻井的恶劣工况中的正常使用。
29.2)、通过迷宫式密封防止油脂进入低速档离合器和高速档离合器中影响制动效果。
附图说明
30.图1为本实用新型行星变速箱的传动示意图；
31.图2为本实用新型主箱体的示意图；
32.图3为本实用新型输出轴的示意图；
33.图4为图1中a处的局部放大图；
34.图5为图1中b处的局部放大图；
35.图6为图1中c处的局部放大图；
36.图7为图1中d处的局部放大图；
37.图8为本实用新型安装柱的示意图。
38.附图标记说明：10、输入轴；11、输出轴；12、连接架；13、上端盖；14、主箱体；15、下端盖；140、环形凸起；141、油脂注入孔；16、第一齿圈；17、第二齿圈；130、第一环形凹槽；160、第一延伸部；142、第二环形凹槽；170、第二延伸部；18、连接件；19、弹性垫片；1401、第一凸起部；1402、第二凸起部；20、第一行星架；21、第一行星轮；22、第一行星轴；23、第二行星架；24、第二行星轮；25、第二行星轴；26、第一间隙；27、第二间隙；28、第三间隙；143、安装通孔；29、安装柱；30、第一活塞；31、第一内摩擦片；32、第一外摩擦片；33、第一分离弹簧；
34、第一复位弹簧；131、低速档进气孔；35、第二活塞； 36、第二内摩擦片；37、第二外摩擦片；38、第二分离弹簧；39、第二复位弹簧；150、高速档进气孔；290、第一安装槽；291、第二安装槽；110、第一环体；111、第二环体。
具体实施方式
39.下面详细描述本实用新型的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，旨在用于解释本实用新型，而不能理解为对本实用新型的限制。
40.在本实用新型的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”“内”、“顺时针”、“逆时针”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型的限制。
41.此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本实用新型的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确的限定。
42.在本实用新型中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。
43.在本实用新型中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征之“上”或之“下”可以包括第一和第二特征直接接触，也可以包括第一和第二特征不是直接接触而是通过它们之间的另外的特征接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”包括第一特征在第二特征正上方和斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”包括第一特征在第二特征正下方和斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。
44.在本实用新型中，以图1为方位基准，其中，输入轴和输出轴均为竖直设置，输入轴位于输出轴的“上”方，并以指向输出轴和输入轴的方向为“内”，指向主箱体四周的方向为“外”。
45.实施例一：
46.如图1所示的一种用于液气大钳上的行星变速箱，包括箱体组件以及安装在箱体组件上的输入轴10、输出轴11、第一行星轮21系、第二行星轮24系、连接架12、低速档离合器和高速档离合器，所述低速档离合器和高速档离合器均采用干式气动摩擦离合器，所述箱体组件包括固定连接的上端盖13、主箱体14和下端盖15；所述输入轴10安装在上端盖13上，所述输出轴11安装在主箱体14和下端盖15上，所述输入轴10和输出轴11同轴分布，所述连接架12空套在输出轴11上，所述第一行星轮21系和第二行星轮24系分别位于主箱体14 的
上部部和下半部，所述第一行星轮21系与输入轴10传动连接，所述连接架12与第一行星轮21系以及第二行星轮24系传动连接，所述第二行星轮24系与输出轴11传动连接；所述低速档离合器通过控制第一行星轮21系进而使得输出轴11低速转动，所述高速档离合器通过控制第二行星轮24系进而使得输出轴11高速转动。
47.在本实施例中，如图3所示，所述主箱体14上设有一圈环形凸起140和一径向的油脂注入孔141，所述环形凸起140位于主箱体14内侧壁的中间位置，所述油脂注入孔141包括油脂注入端和油脂输出端，所述油脂输出端位于环形凸起140的内侧壁上；进一步优选，所述油脂输出端位于环形凸起140内侧壁的中间位置。
48.这样，通过采取油脂润滑，使得变速箱具有更高的承载能力和更好的阻尼减震能力；同时，润滑脂能形成具有一定密封作用的脂圈，可防止固体或流体污染物的侵入，有利于在石油钻井的潮湿和多尘环境中使用；进而确保该干式气动摩擦离合器能在石油钻井的恶劣工况中的正常使用。
49.在本实施例中，所述第一行星轮21系包括第一齿圈16，所述第一齿圈16可浮动的安装在上端盖13和环形凸起140的上表面之间，并分别与上端盖13和环形凸起140的上表面形成迷宫式密封；
50.所述第二行星轮24系包括第二齿圈17，所述第二齿圈17可浮动的安装在下端盖15和环形凸起140的下表面之间，并分别与下端盖15和环形凸起140的下表面形成迷宫式密封。
51.如此设置是为了防止油脂进入低速档离合器和高速档离合器中影响制动效果。
52.在本实施例中，如图4所示，所述上端盖13的底面设有一圈第一环形凹槽130，所述第一齿圈16向上延伸形成一倒l形的第一延伸部160，所述第一延伸部160伸入所述第一环形凹槽130内以形成迷宫式密封；
53.如图5所示，所述环形凸起140的上表面上固定安装有一环形的连接件18，所述连接件 18的横截面为一具有缺口的矩形框，所述第一齿圈16的底部从连接件18的缺口向下伸入连接件18内以形成迷宫式密封。
54.同样的，如图6所示，所述环形凸起140的下表面上设有一圈第二环形凹槽142，所述第二齿圈17向上延伸形成一倒l形的第二延伸部170，所述第二延伸部170伸入所述第二环形凹槽142内以形成迷宫式密封；
55.如图7所示，所述下端盖15的上表面固定安装有连接件18，所述第二齿圈17的底部从连接件18的缺口向下伸入连接件18内以形成迷宫式密封。
56.进一步优选，所述第一环形凹槽130的底面和第二环形凹槽142的底面从外到内均逐渐向下倾斜，所述第一延伸部160的水平部分和第二延伸部170的水平部分均指向内侧；
57.所述连接件18上还固定安装有弹性垫片19，所述第一齿圈16的底部和第二齿圈17的底部分别抵靠在不同的弹性垫片19上，所述连接件18的缺口位于矩形框的内侧。
58.如此设置，既能使得第一齿圈16的上下两端分别与上端盖13和连接件18形成迷宫式密封，以及第二齿圈17的上下两端分别与环形凸起140和连接件18形成迷宫式密封，同时又能确保第一齿圈16和第二齿圈17的浮动控制在一个较小的范围内。
59.在本实施例中，所述油脂注入孔141的直径的范围为50mm
‑
100mm；如此设置是因为油脂为黏稠状的物质，需要较大直径的油脂注入孔141来保证油脂的顺利进入。
60.在本实施例中，所述环形凸起140包括环形的第一凸起部1401和环形的第二凸起部 1402，所述第二凸起部1402位于第一凸起部1401的内侧，所述低速档离合器位于上端盖13 和第一凸起部1401之间，所述第一齿圈16位于上端盖13和第二凸起部1402之间，所述高速档离合器位于下端盖15和第一凸起部1401之间，所述第二齿圈17位于下端盖15和第二凸起部1402之间。
61.在本实施例中，所述第一行星轮21系还包括第一行星架20、第一行星轮21和第一行星轴22，第一行星架20与输入轴10通过花键传动连接，所述第一行星轴22固定安装在第一行星架20上，所述第一行星轮21通过轴承可转动的安装在第一行星轴22上，所述第一行星轮21与第一齿圈16以及输出轴11啮合；
62.所述第二行星轮24系还包括第二行星架23、第二行星轮24和第二行星轴25，第二行星架23与输出轴11通过花键传动连接，所述第二行星轴25固定安装在第二行星架23上，所述第二行星轮24通过轴承可转动的安装在第二行星轴25上，所述第二行星轮24与第二齿圈 17啮合；
63.其中，第一行星架20还与连接架12的上半部传动连接，第二行星轮24还与连接架12 的下半部传动连接。
64.进一步优选，所述第一行星架20、第二行星架23和连接架12均通过轴用弹性挡圈来限制其上下移动。
65.进一步优选，所述第一行星架20与第二凸起部1402之间具有第一间隙26，所述第二行星架23与第二凸起部1402之间具有第二间隙27，所述第一行星架20和第二行星架23之间具有第三间隙28，其中，从油脂注入孔141内进入的油脂从第一间隙26进入到第一行星轮21和第一齿圈16之间，从第二间隙27进入到第二行星轮24和第二齿圈17之间，从第三间隙28进入到连接架12与第一行星架20以及第二行星轮24之间，从而完成第一行星轮21 系和第二行星轮24系的油脂润滑，进而保证整个变速箱的顺利运行。
66.在本实施例中，所述第一凸起部1401上呈圆周分布有若干安装通孔143，所述安装通孔 143内过盈配合有安装柱29，所述安装柱29的上下两端均伸出所述安装通孔143，
67.所述低速档离合器包括一环形的第一活塞30，若干环形的第一内摩擦片31、若干环形的第一外摩擦片32、若干呈圆周均匀分布的第一分离弹簧33和若干呈圆周均匀分布的第一复位弹簧34，若干第一外摩擦片32与安装柱29上半部的伸出部分周向固定并且轴向活动配合，若干第一内摩擦片31与第一齿圈16周向固定并且轴向活动配合，若干第一分离弹簧33位于相邻两个第一外摩擦片32之间，第一复位弹簧34位于第一活塞30和安装柱29之间，所述上端盖13上设有径向的低速档进气孔131，所述第一活塞30靠近低速档进气孔131的出气口，所述第一活塞30沿上端盖13的内侧壁上下移动进而具有制动位置和非制动位置；
68.所述高速档离合器包括一环形的第二活塞35，若干环形的第二内摩擦片36、若干环形的第二外摩擦片37、若干呈圆周均匀分布的第二分离弹簧38和若干呈圆周均匀分布的第二复位弹簧39，若干第二外摩擦片37与安装柱29下半部的伸出部分周向固定并且轴向活动配合，若干第二内摩擦片36与第二齿圈17周向固定并且轴向活动配合，若干第二分离弹簧38位于相邻两个第二外摩擦片37之间，第二复位弹簧39位于第二活塞35和安装柱29之间，所述下端盖15上设有径向的高速档进气孔150，所述第二活塞35靠近高速档进气孔150
的出气口，所述第二活塞35沿下端盖15的内侧壁上下移动进而具有制动位置和非制动位置。
69.进一步优选，如图8所示，所述安装柱29的上端面设有用于放置第一复位弹簧34的圆孔型的第一安装槽290，所述安装柱29的下端面上设有用于放置第二复位弹簧39的圆孔型的第二安装槽291。
70.这样，通过安装柱29的设置，既解决了第一复位弹簧34和第二复位弹簧39的安装问题，又解决了第一外摩擦片32和第二外摩擦片37的安装问题。
71.在本实施例中，所述输入轴10和输出轴11均为空心轴，所述输入轴10和输出轴11通过调节器连接，所述调节器位于输入轴10和输出轴11的中心孔内，所述调节器使得输出轴 11和输入轴10的转动彼此之间不受影响，并确保输出轴11和输入轴10的同轴度。
72.在本实施例中，如图2所示，所述输出轴11从上到下包括第一环体110和第二环体111，所述第一环体110的外侧壁的直径大于所述第二环体111的外侧壁的直径，所述第一环体110 的外侧壁通过花键与第一行星轮21传动连接，所述第二环体111的外侧壁通过花键与第二行星架23传动连接。
73.在本实施例中，所述变速箱的工作过程如下：
74.当液气大钳上扣时，要求速度慢，扭矩大；气动控制系统控制低速档通气孔进气，进而推动第一活塞30向下移动至制动位置，进而锁死第一齿圈16，然后液压马达驱动输入轴10 转动进而带动第一行星架20转动，从而带动第一行星轮21转动，由于第一齿圈16锁死，第一行星轮21便绕输出轴11转动，以带动输出轴11低速转动；
75.此时，第一行星架20转动还会带动连接架12转动，进而带动第二行星轮24转动，由于第二齿圈17并未被锁定，第二齿圈17会空转，并且，第二行星架23是由输出轴11带动转动；
76.当液气大钳卸扣时，要求速度快，扭矩小，气动控制系统控制高速档通气孔进气，进而推动第二活塞35向上移动至制动位置，进而锁死第二齿圈17，然后液压马达驱动输入轴10 转动进而带动第一行星架20转动，进而带动连接架12转动，从而带动第二行星轮24转动，进而带动第二行星架23转动，最后带动输出轴11高速转动；
77.此时，第一行星架20转动还会带动第一行星轮21自转，但由于第一齿圈16未被锁死，因此，第一行星轮21自转带动第一齿圈16空转，并且，第一行星轮21绕输出轴11转动是由输出轴11带动的。
78.在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本实用新型的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。
79.尽管上面已经示出和描述了本实用新型的实施例，可以理解的是，上述实施例是示例性的，不能理解为对本实用新型的限制，本领域的普通技术人员在不脱离本实用新型的原理和宗旨的情况下在本实用新型的范围内可以对上述实施例进行变化、修改、替换和变型。凡在本实用新型的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。