一種減速器的製作方法

2023-05-15 18:23:06

專利名稱：：一種減速器的製作方法
技術領域：
：本發明屬於通用機械傳動
技術領域：

背景技術：
常用圓柱齒輪減速器傳動效率高，在任何環境都能穩定可靠工作，在工作循環中可傳遞交替變動的正負扭矩，且輸出軸可由任一端分別或同時輸出。其不足之處是單級傳動比有限，如果要低輸出轉數或大傳遞力矩，則其體積、物耗都會急劇增大，整體資源利用率低，即便改換硬齒面，製造工藝難度和成本更會大幅提高，而體積卻縮減不多，致使連帶用其配套主機的體積和成本也會相應更加增大。例如，能源油氣的供需問題，是事關國家和平發展全局的戰略問題，現正面臨著嚴峻的挑戰。應對這一挑戰必須著眼現實，並首先立足於已開發油氣田的持續穩產。為此，能立竿見影的，就是提高油氣藏的最終"採收率"。按採油工藝進步要求，在一口油氣井的壽命期內，只有長期供排協調地實現產量、效率、壽命三者統一，才能提高該井的最終"採收率"。為此對油氣田的開採主要裝備——遊梁式抽油機的體型、負載能力、衝程、衝數、單機可靠工作壽命等參數，也必須適應各界麵條件(如井的產能、地質狀況、油氣物性、增產措施、甚至天候潮沙漲落等)和時限的變化，進行幅度寬闊地、及時有效地轉化、調整——即實行所謂智能化、信息化的"調參"。現有遊梁式抽油機在圓柱齒輪減速器的高可靠性支持下，在業內得到歷史性的高信賴，百餘年來優存劣汰已成為最主要的機採裝備，但也因該器結構"傻大笨粗"，要能如此調參，必須改換減速器、更換抽油機。然而，換機就必須長時停產，降低生產時率，使成本增高，甚至囿於現有機型，還會錯過良機，不能適時應變，或造成誤判而提前關井。這樣，既造成過量消費和減產，還會埋沒最寶貴的油氣資源，使最終"採收率"不升反降。少齒差行星減速器和全對稱平移連杆減速箱(ZL97200443.2)，它們結構緊湊、體積小、重量輕，單級傳動比大，承載能力高，零件種類少，資源利用率高，不用特殊材料和加工工藝即可使普硬齒達到高硬齒的效果。不足之處是前者不能直接用於輸入、輸出軸線必須平行分立的場合，且以少齒差行星輪為核心組成的減速傳力"模塊"，其結構上缺乏直接的疊加性，不利於產品的標準化、系列化，也不利於軸端除扭矩外還有較大彎矩的工況；後者其行星齒輪^連杆為一整體，在大模數時，要超大型齒輪加工工具機或改該零件為組裝件，難於精確製造；加之雙曲柄連杆機構傳動效率會隨轉角變化，當其相關零件如箱體、軸、曲柄等製造精度不足時，在整機運轉中，如遇有正負扭矩交替變化時，在該過渡區，輸出軸會發生"爬行"甚至"振動"。
發明內容為了減速器"既要體積(佔地)、重量、成本等儘可能小、輕、低，又要功能、效率、可靠度儘可能全、強、高"這對複雜難處矛盾得到創新的和諧統一，本發明要解決的技術問題，是提供一種減速器，該減速器有機地把行星減速器和圓柱齒輪減速器各自的性能優勢、結構進步融為一體，不僅具有行星減速器的功能和品質，而且也能方便地應用於通常只有常用圓柱齒輪減速器才適應的場合、並承繼、擴展常用圓柱齒輪減速器的穩定、可靠、效率高等性能。為解決上述技術問題，本發明採用的方案是一種減速器，它由箱體、輸入軸、輸出軸、輸入級傳動機構、少齒差行星齒輪副等組成，其特徵在於箱體[7]採用以水平為主、垂直為輔的組合剖分合箱結構，輸入軸[2]和輸出軸[4]通過軸承[5]，平行分立地安裝在箱體上；輸入軸上的小齒輪[1]與通過軸承[5]安裝在輸出軸上、帶有偏空心軸的大齒輪[6]相嚙合，組成輸入級傳動機構主體；帶有偏空心軸的大齒輪、其中心輪轂端部就是呈圓筒形的偏空心軸[6a]和/或[6b]，在這偏空心軸上、通過軸承[5]裝有同體共列雙聯行星輪[8]——"同體共列"是指通過處於行星輪[8]不同層面或段落的輪齒齒寬中點並垂直該齒輪軸線的對稱面是重合的、或者這對稱面是按層次錯落或左右先後有序排列的，其一聯與箱體固結的固定中心輪[10]相嚙合，另一聯則與輸出軸一體可轉動的中心輪[9]相嚙合——[9]、[IO]即所謂"悖動態雙中心輪"，形成行星軸承有較低負載傳輸的雙聯少齒差行星齒輪副單元模M，模塊M按負載和結構需要一般成對、或也可單獨沿輸出軸線串置——有些減速器可以含有單一模塊M、而更多的減速器則可以含有重疊的若干模塊M;負責輸出的輸出軸端則與工作負載聯結。為了在傳動時使相關運動副達到動平衡，上述雙聯行星輪[8]可按大齒輪[6]的軸線/心對稱或單邊布置，而大齒輪上的偏空心軸[6a]和/或[6b]軸線也相應在圓周上互差18(T/重合，在大齒輪的輪輻或輪輞上設置平衡塊。根據同體共列雙聯行星輪[8]與不同中心輪(如中心輪都是外齒輪——見圖2、圖4、圖7，或都是內齒輪——見圖3、圖5、圖6，或是一外一內齒輪——見圖l)的不同嚙合，上述安裝在大齒輪偏空心軸[6a]、[6b]上的雙聯行星輪，可以是雙層輪齒單齒圈[8a]或雙層輪齒雙齒圈[8d]、[8e]、[8f]、[8g]的雙聯行星輪，也可以是由雙齒圈演變成的在同層輪齒分有不同段落的單層輪齒單齒圈[8b]、[8c]的雙聯行星輪；這些雙聯行星輪一般是由一個整毛坯製成的一個整體，也可以是由若干零件製成後經裝配成的一個整體。本發明與現有技術對照有以下效果1、本發明不僅具有現用行星減速器公認的優點；且它還能方便的應用於通常只有常規圓柱齒輪減速器才適用的場合，例如，石油工業遊梁式抽油機用減速器、起重運輸機械行走用減速器、風力發電用增速器等等。2、本發明整體需用零件很少，主要零件軸、齒輪、行星輪、中心輪、箱體等不上十件；且單曲柄取代雙曲柄機構、同體整件取代組裝件，共列雙聯取代錯列雙聯，悖動態雙中心輪取代單一動態單中心輪，輸入級高速輕載齒輪副採用外嚙合、輸出級低速重載齒輪副採用內嚙合，普硬齒面可取代加硬或超硬齒面，尤其還可使用成熟進歩發展的漸開線齒形。因而可使用普通材質、通用工具機、常規工藝、一般刀具就可以製成質量高、成本低、完全能承繼可靠度很高的常用圓柱齒輪減速器的本發明減(或增)速器。本發明由關鍵件組成的單元模塊M，既可以獨立，也可以疊加成串組成減速器；便於產品的模塊化、標準化、系列化、小型化、集成化，也便於用其配套之主機的發展與技術進步。3、本發明機型小巧，佔地少，成本低，承載力強。故可用於現有減速器不能適應的工況，擴大配套主機的功能和其參數的調整範圍。tableseeoriginaldocumentpage5可配業內現最大抽油機18型，產品少數*0抽油機用，YCQ-圓柱齒輪減速器，H-點嚙合雙圓弧齒形，無標註號"H"者代表漸開線齒形。由表可見，用同質同量的材料和工時，按本發明就可製成輸出額定扭矩高4倍、衝數調控範圍寬3倍的抽油機用減速器。配這種減速器的新型抽油機便於開拓採油新工藝和調參作業，可實現'用一機在採油井壽命期內全程服務到終，的"終生一機"理想。進而為建立"信息化抽油機"提供堅固的實施平臺，保證提高最終"採收率"，使油田延年持續穩產。按價值工程學的價值指數計算，本發明的"價值指數"要高達12以上(此指數高於1.2吋，產品在市場上就有強大競爭力，如能達到1.5，產品在市場上即具有壓倒優勢)。4、節能。本發明有較高的傳動效率，有直接節能效果;又因它的特殊功能和低成本，可以配套主機創新節能裝備和節能技術，生成"間接"節能效果。下面，仍以石油開採這個高能耗產業為例，其中抽油機井是主要能耗大戶，石油系統年總耗電量約XXX億千瓦小時，其中抽油機井電動機直接耗電量約佔50%，如果應用本發明技術就可以1)直接節能A.本發明效率與效率最高的常規圓柱減速器基本持平或略高；B.抽油機可利用本發明巨大的輸出扭矩儲備，以增加扭矩，即增大負載(泵徑、衝程、下泵深度等)換取衝數(輸出轉數)降至極小，而使油井日產量仍保持不變和增長；故無需面對拖動電機按常規硬啟動必須採用"大馬拉小車"的困惑，使拖動電機的名義功率容量可下降2.53倍之多。C.本發明可以直接使用效率較高的常規高轉速電動機，無需使用效率較低而價高的超高轉差率、或調頻等特定電動機。僅以上這些，如在採油全行業使用，可年節電達幾十億甚至上百億千瓦小時。2)"間接"節能用本發明配套的抽油機有充分的能力和幅度調整系統各參數，一般無需停產，就能及時方便地進行"調參"作業，使抽油機-杆-泵系統平均總效率提高近1倍和使該系統穩定地保持在經濟運行狀態，大幅度延長採油單井的有效壽命，增加油藏"採收率"。A.僅計算系統總效率提高的節能效果，又可年節電達百億千瓦小時。故而，僅在石油業，W採用本發明年直接和"間接"節省電能合計可達近200億千瓦小時。相當節省23個百萬千瓦級大型電站的年發電量。B.若"採收率"增加1%,按我國現狀，則在全行業相當增加了一個年產數百萬噸石油的大型油田，何況本發明可實現的"採收率"增加遠不止1%。C.開拓油氣開採新工藝，使難採資源變為可採資源。例如煤層氣田、超、高粘稠油田等，前者要抽水引氣，後者要加熱或降粘開採。均要求使用的抽油機能靈活地、適時地、高頻率間歇地、大步伐地調整參數項目和其幅度，且能進步到"信息化"，實現"一機終生"。以上B.C.兩項，己突破了一般意義的"節能"，其節能效果和經濟意義，直至戰略意義更是不言而喻。以下是本發明實施例的一組機構原理圖和一個實施例的兩向視圖。圖1是其雙聯行星輪8之註腳為a。圖2是其雙聯行星輪8之註腳為b。圖3是其雙聯行星輪8之註腳為c。圖4是其雙聯行星輪8之註腳為d。圖5是其雙聯行星輪8之註腳為e。圖6是其雙聯行星輪8之註腳為f。圖7是其雙聯行星輪8之註腳為g。圖8是按本發明設計的抽油機用C-TGSQ-146減速器——額定扭矩146kN'm，它是現今油氣行標SY/T5044-2003規定的最大型減速器(後備，尚未見市售)，正視圖。圖9是圖8的右側視圖。諸圖中1小齒輪，2輸入軸，3軸套，4輸出軸，5軸承，6.6a、6b、大齒輪及其所帶右左偏空心軸，7箱體，8同體共列雙聯行星輪，9可轉動中心輪，10固定中心輪，11油塞，12油標，13視孔蓋，14緊固件，15呼吸器，M雙聯少齒差行星齒輪副單元模塊。又圖中8a雙層輪齒單齒圈外-內齒同體共列雙聯行星輪，8b單層輪齒單齒圈內齒同體共列雙聯行星輪，8c單層輪齒單齒圈外齒同體共列雙聯行星輪，8d、8g雙層輪齒雙齒圈內齒同體共列雙聯行星輪，8e、8f雙層輪齒雙齒圈外齒同體共列雙聯行星輪。圖8、9中W為現在廣為使用之額定扭矩73kNm，點嚙合雙圓弧齒形減速器的外輪廓。具體實施方式從各原理圖可見本發明是這樣實現的動力由輸入軸2傳入減速器，固裝在輸入軸兩側的小齒輪l，嚙合著由軸承5支承在平行的輸出軸4上的大齒輪6;隨大齒輪一體轉動的偏空心軸6a、6b，通過又一種軸承5，帶動行星輪8與固定在箱體7上的不能轉動中心輪10嚙合，作少齒差行星運動；同時行星輪8也與固結在輸出軸4上隨軸可轉動的中心輪9按少齒差嚙合，驅動輸出軸4從減速器輸出功率。上述從"隨大齒輪一體轉動的偏空心軸6a、6b，…"至"…驅動輸出軸4…。"，正是"雙聯少齒差行星齒輪副單元模塊M"。每一單元模塊M中的行星輪8與輸出軸上中心輪9按少齒差嚙合機理，至少有3對齒牙同時進入"內嚙合"。當減速器工作負載不大，或體積要求更緊湊時，減速器可以由單一模塊M構成；如果工作機負載增大，或工作機結構要求減速器低矮細長，可以採用多模塊M併疊裝在輸出軸4上，此時，如模塊M成雙對稱配置，輸出軸上中心輪9與行星輪8間至少有6對齒牙在"內嚙合"，且以互差180。角包纏，組成平衡；如圖l一圖7所示之減速器，各共有2雙即整體共不少於2X6=12對齒牙以"內嚙合"傳遞著力；加之，根據各種公知資料，採用少齒差嚙合、改變齒形齒高、行星軸承有較低負載傳輸等等技術，使在此之前，齒輪及其相關零件在傳遞力中多為"點"或"線"、或至多為局部"面"的集中接觸，現在在此則已變為勻布的近全面的"體"傳遞，同時，因各嚙合參數不斷優化，無效有害作用力大幅減小。又因機件整體受力，應力應變下降。於是，整機傳動效率和資源利用率得到改善。權利要求1、一種減速器，它由箱體、輸入軸、輸出軸、輸入級傳動機構、少齒差行星齒輪副等組成，其特徵在於箱體[7]採用以水平為主、垂直為輔的組合剖分合箱結構，輸入軸[2]和輸出軸[4]通過軸承[5]、平行分立地安裝在箱體上；輸入軸上的小齒輪[1]與通過軸承[5]安裝在輸出軸上、帶有偏空心軸的大齒輪[6]相嚙合，組成輸入級傳動機構主體；帶有偏空心軸的大齒輪、其中心輪轂端部就是呈圓筒形的偏空心軸[6a]和/或[6b]，在這偏空心軸上、通過軸承[5]裝有同體共列雙聯行星輪[8]，其一聯與箱體固結的固定中心輪[10]相嚙合，另一聯則與輸出軸一體可轉動的中心輪[9]相嚙合，形成雙聯少齒差行星齒輪副單元模塊M，模塊M一般成對、或也可單獨沿輸出軸線串置；負責輸出的輸出軸端則與工作負載聯結。2、根據權利要求1所述的減速器，其特徵在於雙聯行星輪[8]可按大齒輪[6]的軸線/心對稱或單邊布置，在大齒輪的輪輻或輪輞上設置平衡塊。3、根據權利要求1所述的減速器，其特徵在於安裝在大齒輪偏空心軸[6a]、[6b]上的雙聯行星輪，可以是雙層輪齒單齒圈[8a]或雙層輪齒雙齒圈[8d]、[8e]、[8f]、[8g]的雙聯行星輪，也可以是由雙齒圈演變成的單層輪齒單齒圈[8b]、[8c]的雙聯行星輪；這些行星輪一般是由一個整毛坯製成的一個整體，也可以是由若干零件製成後經裝配成的一個整體。全文摘要本發明是一種減速器，它屬於通用機械傳動
技術領域：
。它有機地把行星減速器和圓柱齒輪減速器各自的性能優勢、結構進步融為一體，不僅具有行星減速器的功能和品質，而且也便用於通常只有圓柱齒輪減速器才適應的場合、並承繼、擴展該圓柱齒輪減速器的工程優越性；其輸入級與輸出級平行分立布置，高速級外嚙合、低速級少齒差內嚙合。其整器小巧、緊湊、牢實、可靠、輸出參數幅度寬闊，反映性能與成本比的「價值指數」很高；例如，按本發明設計、用於採油抽油機額定扭矩146kN·m的普硬齒漸開線型減速器，其重量只相當現役額定扭矩37kN·m的減速器，中心距也只及後者一半，價值指數達12以上。文檔編號F16H1/28GK101162038SQ20071016407公開日2008年4月16日申請日期2007年10月18日優先權日2007年10月18日發明者炘肖,肖南平申請人:肖南平