抽油机可变冲次节能传动装置的制作方法

本发明属于抽油机设备领域，尤其涉及一种抽油机可变冲次节能传动装置。

背景技术：

游梁式抽油机是各大油田主要的采油设备，常规的抽油机减速箱定比传动；为保证抽油机的启动要求和运行时有足够的过载能力，通常所配的电机装机功率较大，而电机正常运行时都是轻载运行，造成抽油机负载率低，与电机不匹配，形成“大马拉小车”的生产状况，使线路、变压器、电动机的功率损耗增大，导致抽油机运行时电能损耗大。

针对上述问题，中国专利cn201520944009.8，公开了抽油机可变冲次节能拖动装置，该发明根据油井不同时期的工况可以调整输出转速，降低电机的功率，达到大幅度地降低耗电量的效果。但该发明只具有两个档位，调速范围受到限制，变冲次和节能效果均不理想。为此设计一种连续调节传动比的抽油机减速箱成为本领域技术人员亟待解决的问题。

技术实现要素：

为了解决现有技术中抽油机减速箱传动档位少的问题，本发明提供一种抽油机可变冲次节能传动装置，本发明能够自动、连续的改变减速箱的传动比，以达到节能的目的。

本发明提供的技术方案是：一种抽油机可变冲次节能传动装置，包括驴头、毛辫子、游梁、支架、连杆、曲柄、减速箱和电机，所述的游梁中部铰接在支架上端，所述的电机的转动经减速箱、曲柄连杆机构转化为驴头拉动毛辫子的上下运动；所述的减速箱包括箱体、输入轴、中间轴和输出轴；所述的输入轴上安装有随轴转动的小齿轮；所述的中间轴上安装有随轴转动的变径轮，变径轮与输入轴上的小齿轮通过传动带连接，从而将旋转运动由输入轴传到中间轴，变径轮的两侧分别安装有随轴转动小齿轮；所述的输出轴上安装有两个随轴转动的变径轮，两个变径轮分别与中间轴上的两个小齿轮通过传动带连接，从而将旋转运动由中间轴传到输出轴；所述的变径轮包括轮毅、轮辐和顶轮，轮辐的一端与轮毅固接，轮辐的另一端与顶轮固接，轮辐为可伸缩式结构，轮辐的伸缩改变变径轮直径；所述的顶轮不能相对轮辐转动；所述的输入轴与输出轴相对箱体的位置固定，所述的中间轴相对于箱体上下滑动，滑动过程中，中间轴到输入轴的轴距与中间轴到输出轴的轴距实时相等。

进一步的，所述的轮毅两侧分别设置有滑动套，每一根轮辐所在相位角对应的滑动套上铰接有一跟支杆，支杆的另一端铰接在远离轮毅的轮辐一端，从而将滑动套轴向运动转化成为轮辐的伸缩运动。

进一步的，中间轴的两端分别固接有升降液压缸。

进一步的，所述的抽油机可变冲次节能传动装置还包括变冲程机构，所述的变冲次机构包括摆臂，摆臂的一端枢接于支架上，所述的支架与横梁铰接点的水平投影落于摆臂摆动形成的虚拟圆上，摆臂的自由端固接有滑轮，滑轮可相对摆臂转动，所述的毛辫子绕过驴头上端后绕于滑轮上并最终固接于驴头的下端。

进一步的，所述的摆臂通过液压缸驱动从而进行转动。

进一步的，所述的顶轮的外表面加工为齿牙，所述的传动带内侧加工有齿牙，从而使传动带分别与顶轮和小齿轮啮合传动。

本发明的有益效果为：

(1)本发明中的减速箱为无级变速减速箱，与现有技术相比较，不仅传动比宽泛，而且可连续调节传动比。传动比宽泛起到的作用为：抽油机启动初期低速增扭，降低电机功率；运行平稳后，提速改变冲次，增大载荷率；提升电机运行过程中的负载率，达到节能降耗的目的。连续调节传动比起到的作用为：确保电机平稳运行，降低对电机的损伤。

(2)本发明其实质上包括两个无级变速单元，每个无级变速单元中包括小齿轮、变径轮和将二者连接的传动带，根据传动比的需要调整变径轮的大小，从而达到变比传动的目的。本发明中由于传动带长度是固定的，变径轮直径的改变势必引起轴距的变化，为了同距改变两个无级变速单元的轴距，本发明创新的将中间轴设计为上下移动形式，利用最简单的结构解决技术问题。

(3)本发明中的变冲程机构能够在线任意增加冲程长度，增加冲程的过程是连续的，不间断的。

附图说明

图1是抽油机整体的结构示意图。

图2是本发明中减速箱的外部示意图。

图3是本发明中减速箱的内部结构示意图。

图4是本发明中减速箱的俯视图。

图5是本发明中滑动套轴向运动转化成为轮辐的伸缩运动的结构示意图。

图6是摆臂自由端的滑轮摆动到横梁与支架的铰接点处时，驴头位于上死点时毛辫子的长度示意图。

图7是摆臂自由端的滑轮摆动到横梁与支架的铰接点处时，驴头位于下死点时毛辫子的长度示意图。

图8是摆臂自由端的滑轮离开横梁与支架的铰接点，向着靠近驴头方向摆动70度时，驴头位于上死点时毛辫子的长度示意图。

图9是摆臂自由端的滑轮离开横梁与支架的铰接点，向着靠近驴头方向摆动70度时，驴头位于下死点时毛辫子的长度示意图。

图中：1、驴头；2、横梁；3、配重块；4、连杆；5、减速箱；6、电机；7、配电柜；8、支架；9、毛辫子；10、摆臂；11、滑轮；51、箱体；52、输入轴；53、中间轴；54、输出轴；55、小齿轮；56、传动带；57、变径轮；58、滑动套；59、支杆；571、轮毅；572、轮辐；573、顶轮。

具体实施方式

为了使本发明所要解决的技术问题、技术方案及有益效果更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。

本发明包括驴头1、毛辫子9、游梁、支架8、连杆4、曲柄、减速箱5和电机6，所述的游梁中部铰接在支架8上端，所述的电机6的转动经减速箱5、曲柄连杆4机构转化为驴头1拉动毛辫子9的上下运动；以上为现有技术中的常见结构在此不再赘述。

本发明的创新点在于：所述的减速箱5包括箱体51、输入轴52、中间轴53和输出轴54。

所述的输入轴52上安装有随轴转动的小齿轮55。

所述的中间轴53上安装有随轴转动的变径轮57，变径轮57与输入轴52上的小齿轮55通过传动带56连接，从而将旋转运动由输入轴52传到中间轴53；以上为本发明的第一个无级变速单元。

变径轮57的两侧分别安装有随轴转动小齿轮55；所述的输出轴54上安装有两个随轴转动的变径轮57，两个变径轮57分别与中间轴53上的两个小齿轮55通过传动带56连接，从而将旋转运动由中间轴53传到输出轴54；以上为本发明的第二个无级变速单元。

本发明设计有两个无级变速单元，两个无级变速单元共用中间轴53。考虑到如果只设计一个无级变速单元会存在一些问题：其一，想要获得较宽的传动比，在小齿轮55无法制作更小的情况下，就要求变径轮57具有较大的变径范围，所以整个变速箱外形尺寸会较大，使用受到空间的限制。其二，如果只有一个无级变速单元，势必两根轴一个作为输入轴52，另一根作为输出轴54，但是变比传动过程中，两根轴之间需要发生轴距的变化，这就要求两根轴中至少有一根轴处于移动状态，这样一来非常不利于输入轴52与电机6的传动连接，或者输出轴54与配重块3之间的连接。所以为了避免此类问题的发生，本发明的设计中有两个无级变速单元。

所述的变径轮57包括轮毅571、轮辐572和顶轮573，轮辐572的一端与轮毅571固接，轮辐572的另一端与顶轮573固接，轮辐572为可伸缩式结构，轮辐572的伸缩改变变径轮57直径，变径轮57直径增加，减速传动比增大，反之，变径轮57直径减小，减速传动比减小。

所述的顶轮573不能相对轮辐572转动。顶轮573的外表面加工为齿牙，所述的传动带56内侧加工有齿牙，从而使传动带56分别与顶轮573和小齿轮55啮合传动，避免传动过程中发生打滑的问题，提升传动效率。

所述的输入轴52与输出轴54相对箱体51的位置固定，所述的中间轴53相对于箱体51上下滑动，中间轴53的两端分别固接有升降液压缸。滑动过程中，中间轴53到输入轴52的轴距与中间轴53到输出轴54的轴距实时相等。本发明中传动带56的长度是固定的，当变径轮57直径增大时，输入轴52与中间轴53的轴距需要缩小，同样中间轴53与输出轴54的轴距也需要缩小。为了使两个无级传动单元中的轴距增大或缩小同样的距离，本发明创新的将中间轴53设计为上下移动形式，利用等腰三角形两腰相等的原理保证中间轴53到输入轴52和输出轴54的轴距始终相等。本发明利用简单的设计解决了复杂的问题，规避了输入轴52或者输出轴54中的一者需要移动的问题。

如图4和如5所示，所述的轮毅571两侧分别设置有滑动套58，每一根轮辐572所在相位角对应的滑动套58上铰接有一跟支杆59，支杆59的另一端铰接在远离轮毅571的轮辐572一端，从而将滑动套58轴向运动转化成为轮辐572的伸缩运动。滑动的轴向移动可通过液压驱动机构进行控制。

如图6、图7、图8、图9所示，本申请还包括变冲程机构，所述的变冲次机构包括摆臂10，摆臂10的一端枢接于支架8上，可相对支架8摆动，所述的支架8与横梁2铰接点的水平投影落于摆臂10摆动形成的虚拟圆上，摆臂10的自由端固接有滑轮11，滑轮11可相对摆臂10转动，所述的毛辫子9绕过驴头1上端后绕于滑轮11上并最终固接于驴头1的下端。所述的摆臂10通过液压缸驱动从而进行转动。

本申请通过改变驴头1上端到驴头1下端毛辫子9的长度来改变冲程。

当摆臂10位于图6和图7处时，滑轮11的水平投影与支架8和横梁2的交接点重合，因为驴头1摆动的中心点为铰接点，此时抽油机的上下冲程过程中，驴头1上端距离滑轮11的距离为s1不改变，同样驴头1下端距离滑轮11的距离s2也不发生变化，即上、下冲程过程中，滑轮11直径忽略的情况下，抽油机上端到抽油机下端毛辫子9的长度等于s1、s2的和没发生变化，即冲程扔为抽油机初始设计冲程。

当摆臂10向着靠近驴头1一侧摆动某一角度后，如图8和图9所示，此实施例中摆臂10摆动角度为70度，此时驴头1仍然以铰接点为摆动中心，驴头1上死点时，驴头1上端距离滑轮11的距离为s3，驴头1下端距离滑轮11的距离为s4，驴头1下死点时，驴头1上端距离滑轮11的距离为s5，驴头1下端距离滑轮11的距离为s6，由图明显可知s3＞s5，s4＞s6，所以s3+s4＞s5+s6，即上下冲程过程中，毛辫子9的长度发生的变化，毛辫子9缩短的长度等于冲程增加的长度。本发明中的变冲程机构能够在线任意增加冲程长度，增加冲程的过程是连续的，不间断的。

本申请如果想要增加1米冲程，只需要将摆臂10摆到计算好的位置即可，结构十分交单，操作也十分方便。

本申请中的所有液压驱动设备统一通过控制器进行电气自动化控制，所述的控制器位于配电柜7内，控制器根据抽油机电参数曲线，实时的调节冲程、冲次及减速箱5的传动比，使抽油机电机6始终处于高效率，高负荷率状态下运行，极大程度的节约电能损耗。