石油修井機新型角傳動箱設計研究

吳杰

摘要：對于以往石油修井機角的傳動箱來說，不能進行換檔，又或者是換擋的時候需要停車人工進行機械化操作。現階段設計了新的角傳動箱，主要利用三套液壓離合器的有效控制，使得修井機的工作不停車換擋，與此同時，有效地結合大鉤提升力與提升速度，與各種工況的要求相滿足。鑒于此，本文將對石油修井機新型角傳動箱的設計進行分析。

關鍵詞：石油修井機;新型角傳動箱;設計

石油修井機利用動力單元的驅動角的傳動箱，之后角傳動箱對絞車和游動系統進行驅動，繼而有效地開展作業。因此能夠發現角傳動箱屬于石油修井機主要的部件，具有非常重要的作用，能夠把動力由輸入端的方向上向使用部件中轉入，其性能優劣對于傳動系統產生直接影響。

一、確定新型角傳動箱的設計方案

（一）目前的角傳動箱分析

角傳動箱主要將發動機中輸入的一些動力向絞車主滾筒進行傳遞，與此同時，還能夠改變傳動的角度，并對速度進行改變，目前的角傳動箱一般有定速比傳動的結構以及雙速比的機械傳動的結構。前者是指錐齒輪對輸入的動力減速方向進行改變，通過鏈輪或者是齒輪輸出傳遞到后部絞車的滾筒當中。由于其定速比的傳動，后部絞車的提升力以及速度調整需要通過發動機的油門大小進行有效地調整，在整車油耗上非常高，同時會產生較大的氣和聲以及化學污染，并且作業的成本比較高，壽命短，工人的勞動壓力較大。

雙速比機械化的傳動結構的角傳動箱運用的是檔位撥叉對主動滑套的位置進行改變，利用內外齒輪的表面硬摩擦嚙換擋，然后利用錐齒輪把輸入的動力變化成為另外一種方向，目前的雙速比進行機械傳動的結構作業的時候，總是會發生換擋，由于主動輪和被動輪在轉速上不同，因此必須對動力進行切斷，讓主動輪和被動輪之間可以同步，之后利用手動和氣動使得空套齒輪切換成齒輪，空套齒形和被動齒形的嚙合角度如果不理想的化，就要操作人員利用輸入軸確保齒輪的嚙合正常性，與此同時，所擁有的檔位非常少，不能有效地調整整車的動力，很難對發動機的油耗位置進行確定，當傳動缺乏穩定性時，換擋切換的壓力就比較大，進而使得作業成本得到增加，減小了設備本身的可靠性以及工作連續性。也使得車輛的使用時間簡短，提高了工人的工作壓力。

（二）新型角傳動箱涉及方案的確定

對于新型的角傳動箱來說，具有液壓控制三套液壓的離合器，其主要是通過液壓油操縱的接合離合器工作的，接合元件劃分成嵌入式和摩擦式，在新型角傳動箱的設計過程中，主要運用的是摩擦式的類型。液壓離合器在實際應用中主要有以下幾種特點。一是，傳遞的轉矩比較大，同時，尺寸比較小，在尺寸上是電磁離合器的傳遞轉矩的3倍;二是，自行補償的摩擦元件的磨損間隙;三是，在接合上具有平穩性，沒有任何沖擊;四是，調節系統的油壓能夠在一定的范圍中對傳遞轉矩進行調節;五是，在結構上比較復雜，精度比較高，必須配液壓站。如果三套液壓的離合器不能嚙合的話，齒輪空轉，不能進行有效地動力傳遞，如果液壓離合器已經嚙合，那么剩下的兩套就會不嚙合，此時動力進行傳遞，形成三個檔位，并不需要對動力進行切斷，實現主動輪與從動輪兩者的同步發展，能夠達到不停車進行換擋的目的。

再次設計角傳動箱主要是3組齒輪之間的傳動，末端主要是指一套轉換的結構，能夠達到扭矩90°的轉換。對于傳動而言，一共設置三個檔位，屬于齒輪傳動，同時，在傳動箱內部存在。根據傳動鏈所需，角傳動箱運用了三套離合器，該液壓離的合器主要在結構形式上表現，主要劃分成柱塞式以及活塞式。活塞式的液壓離合器操作性比較強，在推動力方面比較大，能夠應用在傳動箱的設計過程中。如果石油修井機的推力從輸入軸中經過，向角傳動箱進行穿入，輸入軸就會帶動傳動箱直齒輪轉動，會發生以下問題。一是，如果所有的液壓離合器并沒有嚙合的話，受力直齒輪就會使得直齒輪開始轉動，因為齒輪與中間軸都是通過軸承連接的，此時，中間軸并不出現動力傳遞。剩下的直齒輪就會帶動齒輪開始轉動;二是，如果Ⅰ檔離合器出現嚙合現象，剩下的兩套離合器并沒有嚙合，石油修井機的底盤推動力就會經過輸入軸向傳動箱當中進行傳送，因為檔離合器和鄰近直齒輪之間是利用花鍵進行連接的，如果直齒輪已經開始轉動，就會帶動剩下的齒輪開始轉動，輸出動力，此時角傳動箱是在Ⅰ檔作業狀態;三是，如果離合器是嚙合狀態的話，剩下的離合器不出現嚙合，那么修井機當中的電機動力就會從輸入軸中經過向角傳動箱進行傳遞。

二、設計新型的角傳動箱的三維模型

為新型的角傳動箱設計三維模型的時候，主要是按照設計方案以及傳動比所需進行的，能夠在CATIA軟件的輔助下對角傳動箱三維模型進行構建，可以幫助分析并修正設備結構的尺寸。首先需要對傳動箱的中心軸和輸入軸中心距進行確定，了解結構的框架，然后再對齒輪之間的參數進行確定，主要涉及到齒數和齒間距等，按照實際數據對齒輪立體模型進行建立。最后還需要對角傳動箱的箱體尺寸以及有關附件進行確定，進而有效地設計角傳動箱。受到三維模型的影響，可以對角傳動箱的總體狀況進行觀察，在第一時間修正設計的不合理性，對角傳動箱的性能進行保障。

三、確定新型角傳動箱的傳動比

傳動比和角傳動箱的性能之間具有比較密切的關系，所以，設計傳動箱的時候，必須確定傳動比。在本次設計中，總傳動比與各級傳動比的比例為，I檔的傳動比是5.52，Ⅱ檔是2.56，Ⅲ檔是1.52。對比各檔傳動比和具體工況之后，要確定一個適合的角傳動箱，進而確保石油修井作業的正常性。

結束語

綜上所述，新型的角傳動箱主要包括修井機的上裝設計和制造以及使用范圍，要加強角傳動箱的結構設計創新力度，可以在修井機的作業中，結合具體工況，利用液壓遠程對三套液壓的離合器進行有效地控制，并對速比以及輸出的扭矩進行調整，并不需要對動力進行切斷，使得修井機作業不停車換擋，與大鉤的提升力以及提升速度相滿足，在各種工況基礎上，降低操作的次數，促進產品整體質量與修井機效率的提升。

參考文獻：

[1]趙耕.做好石油修井機械設備的維修工作[J].設備管理與維修，2019（05）：20-22.

[2]劉煒，母小平，牛增強，孫巖波.石油修井機發動機油底殼開裂故障分析及解決[J].中國設備工程，2019（02）：47-48.

[3]李寶春.修井機帶式剎車改造為液壓盤式剎車可行性分析[J].石油和化工設備，2018，21（11）：99-101.