专利名称：智能皮带轮的制作方法
技术领域：
本发明涉及皮带传动机构中的皮带轮，具体是一种用于油田游梁式抽油机 使用的智能皮带轮。
背景技术：
我国的油田绝大部分为低能、低产油田，不像国外的油田有很强的自喷能 力，大部分油田要靠注水来压油入井，靠抽油机(又称磕头机)把油从地层中
提升上来。目前我国抽油机的保有量在10万台以上，电动机装机总容量在 3500MW，年耗电逾百亿kW七。而目前抽油机的运行效率特别低，在我国平 均运行效率为25.96%，国外平均水平为30.05X，年节能潜力可达几十亿kW-h。 近年来，我国稠油井、含气井、含水井逐年增多，但抽油机的工艺和实践证明， 利用提高冲次的办法来增加产液量是不可能的，其结果事与愿为，反而加剧了 泵和各机件的磨损，特别是在稠油井的情况下更为严重，同时还会大大增加检 泵次数，因此，降低冲次、延长冲程才是增加产液量的有效方法。而目前我国 油田广泛采用的抽油机减速器是上世纪的产品，该减速器具有结构简单，经久 耐用的优点，但因传动比范围小(只有30左右的速比)，制约着机械效率的提 高，难以满足稠油井、含气井、含水井的低冲次需要；另外，皮带传动过大(在 5-10之间)，而且皮带传动机构的传动效率低且不稳定，使得运转中皮带出现 能耗高和自身的消耗大等缺点，难以满足长冲程、低冲次抽油机配套小功率电
动机节能要求。因此，迫切需要研制满足长冲程、低冲次抽油机需要的、以及 配套小功率电动机节能要求的、特别是能从零速起动和对减速机负荷进行实时
检测记录的智能皮带轮。
发明内容
本发明为了解决现有游梁式抽油机使用的减速器、皮带传动机构难以满足 长冲程、低冲次抽油机的需要、以及配套小功率电动机节能要求的问题，提供 一种能从零速起动和对减速器负荷进行实时检测记录的智能皮带轮。
本发明是采用如下技术方案实现的智能皮带轮，包括由太阳轮、内齿圈、 行星架、行星齿轮构成的行星齿轮机构，以及由皮带轮芯、皮带轮构成的皮带 轮，皮带轮芯通过轴承与行星架轴向固定，太阳轮与皮带轮芯浮动联接，内齿 圈外绕有摩擦带，摩擦带一端设置有固定在减速器机体上的联接板，另一端固 定有穿过联接板、并通过螺母固定的螺杆。摩擦带通过螺栓与内齿圈固定。所 述联接板上设有/开有供螺杆穿过的卡圈。
根据行星齿轮机构的工作原理，以太阳轮为主动件时，行星架与内齿圈为 从动件，若行星架不输出，则内齿圈输出，打滑状态；若内齿圈不输出，则行 星架输出，正常状态；若行星架和齿圈同时输出，则处于调速状态。本发明在 使用时，以皮带轮驱动主动件一太阳轮转动，同时，将绕于内齿圈外的摩擦带 通过螺栓与内齿圈固定，或者摩擦带仅通过其两端的卡固装置(即联接板与螺 杆、螺母)绕于内齿圈上，依靠摩擦带与内齿圈之间的摩擦，使得内齿圈不输 出或以一定的转速输出，此时，皮带轮输入与行星架输出存在减速比，根据需 要减速比一般为3-5，与原抽油机专用减速器(减速比在30左右)组合使用， 减速比可在110左右，满足抽油机长冲程、低冲次的需要；
联接板上可安装能检测记录减速器负荷的装置，这样，能对减速器的负荷 进行实时检测记录；所述能检测记录减速器负荷的装置为本领域的技术人员所 公知，因此，在说明书中未作描述。
在摩擦带未通过螺栓与内齿圈固定的基础上，摩擦带端部的螺杆上螺母与 联接板之间套有压縮弹簧，压縮弹簧两端设置有垫圈，通过相应的操纵机构调 节两垫圈之间压缩弹簧的压縮程度，即改变绕于内齿圈上的摩擦带的撑紧程 度，从而改变摩擦带与内齿圈之间的摩擦系数，调整了内齿圈的转速，即使皮 带轮处于调速状态；初始状态时，需通过螺母调节压縮弹簧的弹簧力大小为正 常压力。
当通过操纵机构压縮摩擦带端部螺杆上的压縮弹簧至摩擦带与内齿圈没 有磨擦力时，内齿圈输出，这样，可使电动机空载起动，主减速器不动(即行 星架无输出)，内齿圈空转(即仅内齿圈输出)，然后通过操纵机构对压縮弹簧 进行调整，使摩擦带与内齿圈之间的磨擦力加大，直至将内齿圈的转速调整为 零，主减速器起动至正常；而当主减速器超载时，内齿圈克服与摩擦带之间的 摩擦力打滑空转，行星架不输出，即使得主减速器不动，实现保护主减速器的 目的。所述操纵机构的结构多种多样，为本技术领域的技术人员所公知，因此， 说明书中未作描述。
另外，摩擦带端部的联接板上设置有超载断电保护器，所述超载断电保护 器包括一端与联接板固定的壳体，壳体内设有使电动机供电线路开路的触点， 壳体内插有支撑杆，支撑杆内插于壳体的端部固定有能使触点短路的挡板，支 撑杆上套有位于挡板与壳体之间的压力弹簧，支撑杆的另一端与外界物体/减 速器机体固定。即在主减速器超载时，内齿圈超载，其外绕的摩擦带拉动超载 断电保护器的壳体，使壳体与其内的挡板发生相对位移，挡板与触点短路，使 电动机供电线路开路，即电动机断电停转，进而保护了电动机及主减速器。综 上所述，本发明所述智能皮带轮能实现如下功能1、减速功能；2、调速功能；
3、超载打滑保护功能；4、超载断电保护功能；5、实时检测记录减速器负荷 的功能。具体使用时，可根据实际使用要求，选择性实现上述功能1、仅具 有减速功能， 一般减速比定为3-5; 2、同时具有减速与调速功能；3、同时具 有减速和超载打滑保护功能；4、具有实时检测记录减速器负荷的功能；5、同 时具有上述5种功能等等。尤其是本发明所述皮带轮所具有的超载打滑和超载 断电这两重保护，不单单是对自身的保护，还对抽油泵、抽油杆、抽油机三抽 设备的机械强度进行了保护。如同采油系统的安全保险丝。还能对抽油泵、抽 油杆、抽油机三抽设备负荷进行实时检测记录。
与现有技术相比，本发明将皮带轮与功率大、效率高达0.99的行星齿轮机 构以合理、紧凑的结构结合在一起，使皮带轮本身具有减速功能，并根据行星 齿轮机构的工作原理，在内齿圈外绕摩擦带，通过在摩擦带两端设置相应的操 纵机构，能对内齿圈的状态(齿圈的转速为O还是某定值)进行调节，进而实 现整个皮带轮调速和超载打滑保护的目的，使整机传动更接近优化、更加节能； 同时，还设置有超载断电保护器，以在出现超载状况时，能从最大程度上对整 机减速器、电机等等施以保护，还能对减速器负荷的实时检测记录。
经对现有130多种各生产厂家生产的3型、4型、5型、6型、8型、10 型、12型、14型、16型游梁式抽油机的冲次进行分析，最大冲次平均8.48次、 中间冲次平均6.82次、最小冲次平均4.85次。假设9次、7次、5次为理想冲 次，其现在使用减速器的传动比大多是30左右。将这些减速器安装上本发明 所述智能皮带轮后，使整体减速比扩大3-5倍，达到IIO左右；电机为1460r/min， 皮带轮的速比在1.5-2.7之间时，抽油机的冲次达到5-9次(即理想冲次)。本 发明所述皮带不但传动合理有利，而且还能使抽油机配套电动机功率降低两 档，平均节能30%。
本发明结构简单、合理，机械效率高，能耗低，既能满足一般油田长冲程、 低冲次抽油机使用；也能满足稠油井、含气井、含水井使用的长冲程、低冲次 抽油机使用；也适用于其它通用机械。
图1为本发明所述智能皮带轮的结构示意图； 图2为图1的A-A剖视图3为本发明所述智能皮带轮的另一种结构示意图； 图4为本发明所述智能皮带轮的第三种结构示意图； 图5为本发明所述智能皮带轮的第四种结构示意图中l-太阳轮；2-内齿圈；3-行星架；4-行星齿轮；5-皮带轮芯；6-皮带 轮；7-摩擦带；8-联接板；9-卡圈；10-螺杆；ll-螺母；12-螺栓；13、 14-压縮 弹簧；15-壳体;16-支撑杆;17-挡板，18、 19-轴承;20、 21-触点；22、 23-垫圈。
具体实施方式
实施例1
如图l、图2所示，智能皮带轮，包括由太阳轮l、内齿圈2、行星架3、 行星齿轮4构成的行星齿轮机构，以及由皮带轮芯5、皮带轮6构成的皮带轮， 皮带轮芯5通过轴承18、 19与行星架3轴向固定，太阳轮1与皮带轮芯5浮 动联接，内齿圈2外绕有摩擦带7，摩擦带7—端设置有固定在减速器机体上 的联接板8，另一端固定有穿过联接板8、并通过螺母11固定的螺杆10。摩擦 带7通过螺栓12与内齿圈2固定。所述联接板8上设有/开有供螺杆10穿过
的卡圈9。此时，智能皮带轮仅具减速功能， 一般其本身减速比定为3-5，用 于减速器上，相当于减速器总传动比乘3-5，主要用于负荷平稳没有超负荷的 采油井。
实施例2
如图3所示，智能皮带轮，包括由太阳轮l、内齿圈2、行星架3、行星齿 轮4构成的行星齿轮机构，以及由皮带轮芯5、皮带轮6构成的皮带轮，皮带 轮芯5通过轴承18、 19与行星架3轴向固定，太阳轮1与皮带轮芯5浮动联 接，内齿圈2外绕有摩擦带7，摩擦带7—端设置有固定在减速器机体上的联 接板8，另一端固定有穿过联接板8、并通过螺母ll固定的螺杆IO。摩擦带7 端部的螺杆10上螺母11与联接板8之间套有压縮弹簧13，压縮弹簧13两端 设置有垫圈22、 23，通过相应的操纵机构能调节两垫圈之间压縮弹簧的压縮程 度；此时，智能皮带轮除具减速功能外，还具有调速功能可在电动机起动后 控制减速器从零起动至要求转速；以及超载打滑保护功能，主要用于有柴油机 的和负荷不平稳的采油井。
实施例3
如图4所示，智能皮带轮，包括由太阳轮l、内齿圈2、行星架3、行星齿 轮4构成的行星齿轮机构，以及由皮带轮芯5、皮带轮6构成的皮带轮，皮带 轮芯5通过轴承18、 19与行星架3轴向固定，太阳轮1与皮带轮芯5浮动联 接，内齿圈2外绕有摩擦带7，摩擦带7—端设置有固定在减速器机体上的联 接板8，另一端固定有穿过联接板8、并通过螺母11固定的螺杆10。摩擦带7 通过螺栓12与内齿圈2固定；联接板8上设置有超载断电保护器，所述超载 断电保护器包括一端与联接板8固定的壳体15，壳体15内设有使电动机供电
线路开路的触点20、 21，壳体15内插有支撑杆16，支撑杆16内插于壳体15 的端部固定有能使触点20、 21短路的挡板17，支撑杆16上套有位于挡板17-与壳体15之间的压縮弹簧14，支撑杆16的另一端与外界物体/减速器机体固 定。此时，智能皮带轮除具减速功能外，还具有超载断电保护功能当减速器 输入转矩超过规定扭矩(即超载)时断电保护减速器、抽油机、抽油杆等；主 要用于负荷不平稳有超负荷的采油井。 实施例4
如图5所示，智能皮带轮，包括由太阳轮l、内齿圈2、行星架3、行星齿 轮4构成的行星齿轮机构，以及由皮带轮芯5、皮带轮6构成的皮带轮，皮带 轮芯5通过轴承18、 19与行星架3轴向固定，太阳轮1与皮带轮芯5浮动联 接，内齿圈2外绕有摩擦带7，摩擦带7—端设置有固定在减速器机体上的联 接板8，另一端固定有穿过联接板8、并通过螺母11固定的螺杆10。摩擦带7 端部的螺杆10上螺母11与联接板8之间套有压縮弹簧13，压縮弹簧13两端 设置有垫圈22、 23，通过相应的操纵机构能调节两垫圈之间压縮弹簧的压縮程 度；联接板8上设置有超载断电保护器，所述超载断电保护器包括一端与联接 板8固定的壳体15，壳体15内设有使电动机供电线路开路的触点20、 21，壳 体15内插有支撑杆16，支撑杆16内插于壳体15的端部固定有能使触点20、 21短路的挡板17,支撑杆16上套有位于挡板17与壳体15之间的压縮弹簧14， 支撑杆16的另一端与外界物体/减速器机体固定。此时，智能皮带轮除具减速 功能外，还具有调速功能可在电动机起动后控制减速器从零起动至要求转速； 以及超载打滑保护功能；超载断电保护功能当减速器输入转矩超过规定扭矩 时断电保护减速器、抽油机等；主要用于有柴油机的和负荷不平稳的采油井。
权利要求
1、一种智能皮带轮，其特征在于包括由太阳轮(1)、内齿圈(2)、行星架(3)、行星齿轮(4)构成的行星齿轮机构，以及由皮带轮芯(5)、皮带轮(6)构成的皮带轮，皮带轮芯(5)通过轴承(18、19)与行星架(3)轴向固定，太阳轮(1)与皮带轮芯(5)浮动联接，内齿圈(2)外绕有摩擦带(7)，摩擦带(7)一端设置有固定在减速器机体上的联接板(8)，另一端固定有穿过联接板(8)、并通过螺母(11)固定的螺杆(10)。
2、 根据权利要求1所述的智能皮带轮，其特征在于摩擦带(7)通过螺栓 (12)与内齿圈(2)固定。
3、 根据权利要求1所述的智能皮带轮，其特征在于摩擦带(7)端部的螺 杆(10)上螺母(11)与联接板(8)之间套有压縮弹簧(13)，压縮弹簧(13) 两端设置有垫圈(22、 23)。
4、 根据权利要求1或2或3所述的智能皮带轮，其特征在于联接板(8) 上设置有超载断电保护器，所述超载断电保护器包括一端与联接板(8)固定 的壳体(15)，壳体(15)内设有使电动机供电线路开路的触点(20、 21)，壳 体(15)内插有支撑杆(16)，支撑杆(16)内插于壳体(15)的端部固定有 能使触点(20、 21)短路的挡板(17),支撑杆(16)上套有位于挡板(17) 与壳体(15)之间的压縮弹簧(14)，支撑杆(16)的另一端与外界物体/减速 器机体固定。
5、 根据权利要求1或2或3所述的智能皮带轮，其特征在于所述联接板 (8)上设有/开有供螺杆(10)穿过的卡圈(9)。
全文摘要
本发明涉及皮带传动机构中的皮带轮，具体是一种用于油田游梁式抽油机使用的智能皮带轮。解决了现有游梁式抽油机使用的减速器、皮带传动机构难以满足长冲程、低冲次抽油机的需要、以及配套小功率电动机节能要求的问题，该智能皮带轮包括由太阳轮、内齿圈、行星架、行星齿轮构成的行星齿轮机构，以及由皮带轮芯、皮带轮构成的皮带轮，皮带轮芯通过轴承与行星架轴向固定，太阳轮与皮带轮芯浮动联接，内齿圈外绕有摩擦带，摩擦带一端设置有固定在减速器机体上的联接板，另一端固定有穿过联接板、并通过螺母固定的螺杆。本发明结构简单、合理，机械效率高，能耗低，能满足各类油田长冲程、低冲次抽油机的使用；也适用于其它通用机械。
文档编号F16H55/36GK101205969SQ20071018547
公开日2008年6月25日 申请日期2007年12月20日 优先权日2007年12月20日
发明者任晓明, 樊世耀 申请人:樊世耀;任晓明