石油修井机新型角传动箱设计研究

吴杰

摘要：对于以往石油修井机角的传动箱来说，不能进行换档，又或者是换挡的时候需要停车人工进行机械化操作。现阶段设计了新的角传动箱，主要利用三套液压离合器的有效控制，使得修井机的工作不停车换挡，与此同时，有效地结合大钩提升力与提升速度，与各种工况的要求相满足。鉴于此，本文将对石油修井机新型角传动箱的设计进行分析。

关键词：石油修井机;新型角传动箱;设计

石油修井机利用动力单元的驱动角的传动箱，之后角传动箱对绞车和游动系统进行驱动，继而有效地开展作业。因此能够发现角传动箱属于石油修井机主要的部件，具有非常重要的作用，能够把动力由输入端的方向上向使用部件中转入，其性能优劣对于传动系统产生直接影响。

一、确定新型角传动箱的设计方案

（一）目前的角传动箱分析

角传动箱主要将发动机中输入的一些动力向绞车主滚筒进行传递，与此同时，还能够改变传动的角度，并对速度进行改变，目前的角传动箱一般有定速比传动的结构以及双速比的机械传动的结构。前者是指锥齿轮对输入的动力减速方向进行改变，通过链轮或者是齿轮输出传递到后部绞车的滚筒当中。由于其定速比的传动，后部绞车的提升力以及速度调整需要通过发动机的油门大小进行有效地调整，在整车油耗上非常高，同时会产生较大的气和声以及化学污染，并且作业的成本比较高，寿命短，工人的劳动压力较大。

双速比机械化的传动结构的角传动箱运用的是档位拨叉对主动滑套的位置进行改变，利用内外齿轮的表面硬摩擦啮换挡，然后利用锥齿轮把输入的动力变化成为另外一种方向，目前的双速比进行机械传动的结构作业的时候，总是会发生换挡，由于主动轮和被动轮在转速上不同，因此必须对动力进行切断，让主动轮和被动轮之间可以同步，之后利用手动和气动使得空套齿轮切换成齿轮，空套齿形和被动齿形的啮合角度如果不理想的化，就要操作人员利用输入轴确保齿轮的啮合正常性，与此同时，所拥有的档位非常少，不能有效地调整整车的动力，很难对发动机的油耗位置进行确定，当传动缺乏稳定性时，换挡切换的压力就比较大，進而使得作业成本得到增加，减小了设备本身的可靠性以及工作连续性。也使得车辆的使用时间简短，提高了工人的工作压力。

（二）新型角传动箱涉及方案的确定

对于新型的角传动箱来说，具有液压控制三套液压的离合器，其主要是通过液压油操纵的接合离合器工作的，接合元件划分成嵌入式和摩擦式，在新型角传动箱的设计过程中，主要运用的是摩擦式的类型。液压离合器在实际应用中主要有以下几种特点。一是，传递的转矩比较大，同时，尺寸比较小，在尺寸上是电磁离合器的传递转矩的3倍;二是，自行补偿的摩擦元件的磨损间隙;三是，在接合上具有平稳性，没有任何冲击;四是，调节系统的油压能够在一定的范围中对传递转矩进行调节;五是，在结构上比较复杂，精度比较高，必须配液压站。如果三套液压的离合器不能啮合的话，齿轮空转，不能进行有效地动力传递，如果液压离合器已经啮合，那么剩下的两套就会不啮合，此时动力进行传递，形成三个档位，并不需要对动力进行切断，实现主动轮与从动轮两者的同步发展，能够达到不停车进行换挡的目的。

再次设计角传动箱主要是3组齿轮之间的传动，末端主要是指一套转换的结构，能够达到扭矩90°的转换。对于传动而言，一共设置三个档位，属于齿轮传动，同时，在传动箱内部存在。根据传动链所需，角传动箱运用了三套离合器，该液压离的合器主要在结构形式上表现，主要划分成柱塞式以及活塞式。活塞式的液压离合器操作性比较强，在推动力方面比较大，能够应用在传动箱的设计过程中。如果石油修井机的推力从输入轴中经过，向角传动箱进行穿入，输入轴就会带动传动箱直齿轮转动，会发生以下问题。一是，如果所有的液压离合器并没有啮合的话，受力直齿轮就会使得直齿轮开始转动，因为齿轮与中间轴都是通过轴承连接的，此时，中间轴并不出现动力传递。剩下的直齿轮就会带动齿轮开始转动;二是，如果Ⅰ档离合器出现啮合现象，剩下的两套离合器并没有啮合，石油修井机的底盘推动力就会经过输入轴向传动箱当中进行传送，因为档离合器和邻近直齿轮之间是利用花键进行连接的，如果直齿轮已经开始转动，就会带动剩下的齿轮开始转动，输出动力，此时角传动箱是在Ⅰ档作业状态;三是，如果离合器是啮合状态的话，剩下的离合器不出现啮合，那么修井机当中的电机动力就会从输入轴中经过向角传动箱进行传递。

二、设计新型的角传动箱的三维模型

为新型的角传动箱设计三维模型的时候，主要是按照设计方案以及传动比所需进行的，能够在CATIA软件的辅助下对角传动箱三维模型进行构建，可以帮助分析并修正设备结构的尺寸。首先需要对传动箱的中心轴和输入轴中心距进行确定，了解结构的框架，然后再对齿轮之间的参数进行确定，主要涉及到齿数和齿间距等，按照实际数据对齿轮立体模型进行建立。最后还需要对角传动箱的箱体尺寸以及有关附件进行确定，进而有效地设计角传动箱。受到三维模型的影响，可以对角传动箱的总体状况进行观察，在第一时间修正设计的不合理性，对角传动箱的性能进行保障。

三、确定新型角传动箱的传动比

传动比和角传动箱的性能之间具有比较密切的关系，所以，设计传动箱的时候，必须确定传动比。在本次设计中，总传动比与各级传动比的比例为，I档的传动比是5.52，Ⅱ档是2.56，Ⅲ档是1.52。对比各档传动比和具体工况之后，要确定一个适合的角传动箱，进而确保石油修井作业的正常性。

结束语

综上所述，新型的角传动箱主要包括修井机的上装设计和制造以及使用范围，要加强角传动箱的结构设计创新力度，可以在修井机的作业中，结合具体工况，利用液压远程对三套液压的离合器进行有效地控制，并对速比以及输出的扭矩进行调整，并不需要对动力进行切断，使得修井机作业不停车换挡，与大钩的提升力以及提升速度相满足，在各种工况基础上，降低操作的次数，促进产品整体质量与修井机效率的提升。

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