专利名称：减速器悬挂式单轴绞车的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及石油钻机设备领域，尤其是一种单轴绞车。
背景技术：
对于当前使用的石油钻机提升设备绞车而言，其采用的技术如下1)如中国专利02216207.0，实用新型名称是“大中型石油钻机单轴电动绞车”所述，其发展和采用的是单轴绞车，特点是减轻重量，减少体积，便于拆装运输。
2)如美国Varco systems在其自动提升系统(automatedhoisting system)中，在采用无级调速电机拖动的情况下，曾采用单速螺旋齿轮箱传动单轴绞车来替代四速链传动多轴绞车，省去了链传动绞车的换挡齿轮和滚筒离合器。
3)国内厂家当前将单轴绞车齿轮箱固定在绞车底座上，用齿式联轴器分别与拖动电机和滚筒轴相连。中国专利02224972.9，实用新型名称是“单轴齿轮绞车”所述，将二级齿轮箱直接挂在滚筒轴上，齿轮箱与马达连接的输入端靠销轴与绞车底座固定，马达，齿轮箱，滚筒轴，主辅刹车均可安装在同一绞车底座上。而美国Varco systems在其自动提升系统(automated hoistingsystem)的单轴绞车中，齿轮箱被悬挂(slide onto)在绞车滚筒轴上并以twin ring fetters(双盘枷锁)锁紧，削减了绞车连同其底座的尺寸和重量，缩短了滚筒轴，省去了齿轮箱与滚筒轴的联接部件。
4)单轴绞车均应适宜安装新型液压盘式刹车，辅助刹车，马达能耗制动辅助刹车和自动送钻装置，以满足石油钻机绞车功能要求。
实用新型内容本实用新型的目的是提供一种减速器悬挂式单轴绞车，从而解决了现有绞车的轴向尺寸问题，减轻重量，便于运输，为缩小钻机井架跨度和底座尺寸创造条件；此外，简化了安装找正作业；绞车在运行过程中的震动也大大减少。具体方案是在绞车滚筒轴单或双侧安装齿轮减速器，该齿轮减速器输出轴采用空心轴，整个齿轮箱输出轴悬挂在滚筒轴上，并采用锁紧盘装置以过盈配合与滚筒轴相连，铰支座被安装和支撑在齿轮减速器的输入端，减震器被安装在滚筒轴轴心线下方并位于减速器下箱体与绞车底座之间。上述的单轴绞车在其滚筒轴一端或滚筒双侧装有液压盘式主刹车。辅助刹车的旋转运动部件也安装在滚筒轴上，其外壳则固定在悬挂式减速器的箱体上。
自动送钻装置有两种安装和机械传动方式，或安装在齿轮减速器的输入端，或安装在齿轮减速器的输出端。
本实用新型的有益效果是1)减速器直接悬挂(套挂)在滚筒轴上，弃去减速器和滚筒轴之间的连接部件，将中、重型钻机绞车的轴向尺寸缩短400-500mm，将超重型钻机绞车的轴向尺寸缩短800-900mm，减轻重量，便于运输，为缩小钻机井架跨度和底座尺寸创造条件；辅助刹车(如EATON辅助盘式刹车)的旋转运动部件安装在滚筒轴上，其外壳则固定在悬挂式减速器的箱体上，弃去齿式联轴器和掛合拨扠，也减少绞车的轴向尺寸，减轻重量，便于运输，为缩小钻机井架跨度和底座尺寸创造条件；2)减速器直接悬挂(套挂)在滚筒轴上，并找正锁紧，无需另行与底座相连，简化安装找正作业；3)采用铰支座使拖动电机免于承受径向负荷，而缩短了的绞车轴向尺寸及采用的减震器将使绞车运行过程中的震动大大减少；4)这种单轴绞车适宜安装液压盘式刹车，辅助刹车和自动送钻装置，变频交流或直流马达的动态和再生电力(dynamic andregenerative)制动仍然适用。
图1，减速器悬挂式单轴绞车结构示意图；图2，减速器悬挂式单轴单侧绞车传动示意图；图3，减速器悬挂式双轴双侧绞车传动示意图；图4，悬挂式减速器的示意图；图5，锁紧盘装置的示意图。
符号说明1-电动机；2-联轴器；3-悬挂式齿轮减速器；4-输入轴；5-输入轴齿轮；6-中间轴空套大齿轮；7-离合器；8-中间轴；9-中间轴输出齿轮；10-输出轴空套齿轮；11-锁紧盘装置；12-辅助刹车；13-自动送钻装置；14-自动送钻离合器；15-自动送钻装置输入轴；16-自动送钻主动齿轮；17-滚筒轴；18-滚筒；19-液压盘式主刹车。
具体实施方式
本实用新型提出一种单轴绞车，在绞车滚筒轴单或双侧安装齿轮减速器，此种齿轮减速器输出轴采用空心轴，整个齿轮箱输出轴悬挂在滚筒轴上，并采用一种锁紧盘装置以过盈配合与滚筒轴相连，满足各型直流和变频交流驱动各型钻机绞车传递扭矩的需求。齿轮减速器的输入端则采用适当高度并安装在适当位置的铰支座来支撑，防止拖动电机承受径向负荷。一个减震器被安装在滚筒轴轴心线下方并位于减速器下箱体与绞车底座之间，减少绞车运行过程中的震动。
这种单轴绞车在其滚筒轴(17)一端或滚筒(18)双侧装有液压盘式主刹车。辅助刹车(如EATON辅助盘式刹车)的旋转运动部件也安装在滚筒轴上，其外壳则固定在悬挂式减速器的箱体上。自动送钻装置有两种安装和机械传动方式，或安装在齿轮减速器的输入端，或安装在齿轮减速器的输出端。
下面对本实用新型进行详细描述1)本专利绞车的机械传动和制动请参看图1、2、3所示，无论采用单或双侧悬挂式减速器，本实用新型绞车的机械传动方式如以下所述电动机(1)经齿式联轴器(2)驱动悬挂式齿轮减速器(3)的输入轴(4)，带动输入轴齿轮(5)。由输入轴齿轮(5)驱动中间轴空套大齿轮(6)，经挂和推盘式离合器(7)使中间轴(8)带动中间轴输出齿轮(9)，中间轴输出齿轮(9)驱动输出轴空套齿轮(10)，进而经由锁紧盘装置(11)驱动滚筒轴(17)并带动以过盈配合装在滚筒轴(17)上的开槽滚筒(18)，从而实现起下钻作业。
为安全可靠地完成起下钻作业，设置了液压盘式主刹车(19)，而以电机(1)的反转电动势在电阻上的消耗(所谓能耗制动)作为辅助刹车。
机械传动的另一形式是抛弃推盘式离合器(7)，将之换为一个轮盘，它与中间轴(8)过盈配合，而与中间轴空套大齿轮(6)用螺栓连接，形成一种不可分离的机械传动。
2)齿轮减速器结构采用一种单速，双级，采用硬齿面直齿轮，适应变频交流或直流电动机驱动钻机绞车传扭和变速需要的减速箱，其齿轮减速器输出轴采用空心轴，便于采用锁紧盘装置，使之与滚筒轴相连。
3)悬挂结构本实用新型将减速器输出空心轴悬挂(套挂)在滚筒轴上，两者用锁紧盘装置以过盈配合连接，传递扭矩。
4)锁紧盘装置结构如图5所示，本实用新型采用锁紧盘装置(如浙江精基科技有限公司的SD-91系列锁紧盘装置)，它由两个锁紧盘，即内锁紧盘(115)和外锁紧盘(112)，双锥面内套(113)，O形密封圈(114)和若干个螺栓(111)组成。请参看图2、3所示，锁紧盘装置安装在减速器输出轴上。按上紧力矩要求上紧螺栓，两个锁紧盘沿双锥面在保持相互平行的情况下移动靠拢，产生的径向力迫使减速器输出轴套弹性变形，抱紧滚筒轴，达到所要求的过盈配合。双锥面内套(113)与减速器输出轴(116)采用d(H7/f7)，长度为148-176mm的配合，根据外载大小选定轴套与轴的配合过盈量，可传递1282-1610KNM扭矩。
5)适当高度并安装在适当位置的铰支座在滚筒轴与减速器安装后，将铰支座焊在绞车底座横樑上平面上，确保齿轮传动自如，防止拖动电机承受径向负荷。
6)减震器的结构，定尺和定位安装采用在3700-11800KN范围内负载可调，负载刻度显示的减震器。
如图4所示，减震器固定在滚筒轴轴心线下方的减速器下箱体上，用垫片找正并调整到适当高度，其下端座则固定在绞车底座横樑上平面上。
7)辅助刹车辅助刹车(如EATON辅助盘式刹车)的旋转运动部件安装在滚筒轴上，其外壳则固定在悬挂式减速器的箱体上。
8)两种自动送钻装置的外置安装和机械传动方式在起用自动送钻装置的情况下，也有两种安装和机械传动方式第一种是单侧悬挂式，安装在齿轮减速器的输出端(见图2)。自动送钻装置电机(13)经自动送钻离合器(14)驱动悬挂减速器(3)的自动送钻装置输入轴(15)，进而带动自动送钻主动齿轮(16)。自动送钻主动齿轮(16)驱动输出轴空套齿轮(10)，经锁紧盘装置(8)驱动滚筒轴(17)并带动以过盈配合装在滚筒轴(17)上的开槽滚筒(18)，从而实现自动送钻作业或起升作业(见图2)。
第二种是双侧悬挂式，安装在齿轮减速器的输入端(见图3)。自动送钻装置电机(13)经自动送钻离合器(14)驱动悬挂式齿轮减速器(3)的输入轴(4)，进而带动输入轴齿轮(5)，以下按本专利所述的传动机制运行，从而实现自动送钻或起升作业(见图3)。
以上两种自动送钻安装和机械传动方式均可利用液压盘式主刹车(19)的功能和自动送钻装置(13)中的交流变频马达的能耗制动功能来实现送钻的起下作业。
最佳实施方案单侧减速器悬挂方式及单侧自动送钻装置悬挂方式，如图2所示，适用于按SY/T5532-2002“石油钻机用绞车”制造的变频交流或直流驱动的钻机绞车。此时，在绞车滚筒单侧安装盘刹。
此时本专利所述的齿轮减速器输出空心轴，锁紧盘装置和减震器均能满足其传扭和减震功能要求。
双侧减速器悬挂方式及双侧自动送钻装置悬挂方式，如图3所示，适用于按SY/T5532-2002“石油钻机用绞车”制造的变频交流或直流驱动的钻机绞车。此时，分别在绞车滚筒双侧安装盘刹。
此时本专利所述的齿轮减速器输出空心轴，锁紧盘装置和减震器均能满足其传扭和减震功能要求。
安装操作1)锁紧盘准备清洗，涂防腐油，在锥形工作面和螺栓上抹润滑脂或油；2)滚筒轴与减速器输出轴连接配合面准备与挂合清洗，脱脂，干燥，挂合；3)按上紧力矩要求上紧锁紧盘螺栓，两个锁紧盘沿双锥面在保持相互平行的情况下移动靠拢直至锁紧；4)将铰支座焊在绞车底座横樑上平面上，确保齿轮传动自如；5)将马达连接外齿套与减速器输入轴相互对中找正，可将马达固定并焊上定位块；6)将减震器固定在减速器下箱体上，以垫片找正到符合要求的高度，将其下端座固定在绞车底座横樑上平面上。
本实用新型的显著特点是1)减速器直接悬挂(套挂)在滚筒轴上，弃去减速器和滚筒轴之间的连接部件，将中、重型钻机绞车的轴向尺寸缩短400-500mm，将超重型钻机绞车的轴向尺寸缩短800-900mm，减轻重量，便于运输，为缩小钻机井架跨度和底座尺寸创造条件；辅助刹车(如EATON辅助盘式刹车)的旋转运动部件安装在滚筒轴上，其外壳则固定在悬挂式减速器的箱体上，弃去齿式联轴器和掛合拨扠，也减少绞车的轴向尺寸，减轻重量，便于运输，为缩小钻机井架跨度和底座尺寸创造条件；2)减速器直接悬挂(套挂)在滚筒轴上，并找正锁紧，无需另行与底座相连，简化安装找正作业；3)采用铰支座使拖动电机免于承受径向负荷，而缩短了的绞车轴向尺寸及采用的减震器将使绞车运行过程中的震动大大减少；4)这种单轴绞车适宜安装液压盘式刹车，辅助刹车和自动送钻装置，变频交流或直流马达的动态和再生电力(dynamic andregenerative)制动仍然适用。
权利要求1.一种减速器悬挂式单轴绞车，其特征在于在绞车滚筒轴单或双侧安装齿轮减速器，该齿轮减速器输出轴采用空心轴，整个齿轮箱输出轴悬挂在滚筒轴上，并采用锁紧盘装置以过盈配合与滚筒轴相连，铰支座被安装和支撑在齿轮减速器的输入端，减震器被安装在滚筒轴轴心线下方并位于减速器下箱体与绞车底座之间。
2.根据权利要求1所述的单轴绞车，其特征在于，所述的单轴绞车在其滚筒轴一端或滚筒双侧装有液压盘式主刹车，辅助刹车的旋转运动部件安装在滚筒轴上，其外壳固定在悬挂式减速器的箱体上。
3.根据权利要求1或2所述的单轴绞车，其特征在于，自动送钻装置安装在齿轮减速器的输入端。
4.根据权利要求1或2所述的单轴绞车，其特征在于，自动送钻装置安装在齿轮减速器的输出端。
专利摘要本实用新型涉及石油钻机设备领域，尤其是一种减速器悬挂式单轴绞车，在绞车滚筒轴单或双侧安装齿轮减速器，该齿轮减速器输出轴采用空心轴，整个齿轮箱输出轴悬挂在滚筒轴上，并采用锁紧盘装置以过盈配合与滚筒轴相连，铰支座被安装和支撑在齿轮减速器的输入端，减震器被安装在滚筒轴轴心线下方并位于减速器下箱体与绞车底座之间。
文档编号B66D1/02GK2871489SQ200520043339
公开日2007年2月21日 申请日期2005年7月12日 优先权日2005年7月12日
发明者郭学勤, 何世聪, 吕迎新, 李春第 申请人:上海三高石油设备有限公司