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1、10申请公布号CN102052442A43申请公布日20110511CN102052442ACN102052442A21申请号200910188344922申请日20091030F16H47/06200601F16H57/04201001E21B3/0220060171申请人熊晟地址116021辽宁省大连市沙河口区西安路66号君安公寓1403室申请人熊以恒72发明人熊晟熊以恒74专利代理机构大连智慧专利事务所21215代理人周志舰54发明名称液力变矩偶合器正车减速箱57摘要液力变矩偶合器正车减速箱，在机械传动石油钻机中，是柴油机与并车链条箱之间的传动装置；由输入部分的液力变矩偶合器和输出部分的。
2、两级同轴式齿轮减速器组成。输入部分是一个不带辅助腔的液力变矩偶合器，它与输出部分的两级同轴式齿轮减速器安装在同一箱体内，涡轮轴与两级同轴式齿轮减速器的输入轴为同一根轴，工作腔中的工作油与两级同轴式齿轮减速器中的润滑油采用同一油品，且共用一个带油泵和冷却器的油循环系统。这种传动装置具有传动效率高，可大幅降低燃油消耗；又具有变矩的功能，可大幅提高钻井功效；而且具有较小的透穿数，可改善柴油机的燃烧条件，提高其使用寿命。51INTCL19中华人民共和国国家知识产权局12发明专利申请权利要求书1页说明书4页附图1页CN102052449A1/1页21一种液力变矩偶合器正车减速箱，在机械传动石油钻机中，是。
3、柴油机与并车链条箱之间的传动装置，其特征在于由输入部分的液力变矩偶合器20和输出部分的两级同轴式齿轮减速器19组成；输入部分是一个不带辅助腔的液力变矩偶合器，它与输出部分的两级同轴式齿轮减速器安装在同一箱体15内；液力变矩偶合器的涡轮轴4与两级同轴式齿轮减速器的输入轴4为同一根轴，液力变矩偶合器工作腔中的工作油与两级同轴式齿轮减速器中的润滑油采用同一油品，且共用一个带油泵和冷却器的油循环系统。2如权利要求1所述的液力变矩偶合器正车减速箱，其特征在于油循环系统的油泵17和冷却器18串联，箱体15底部为油箱，油泵17的入口通过管路与油箱联通，冷却器18出口管路分成两路，一路与润滑管路联通，另一路与。
4、液力变矩偶合器20的工作腔入口联通，液力变矩偶合器20的工作腔出口与油箱联通。权利要求书CN102052442ACN102052449A1/4页3液力变矩偶合器正车减速箱技术领域0001本发明涉及机械传动石油钻机中柴油机与并车链条箱之间的传动装置。背景技术00021在本发明所涉及的技术领域的背景技术0003在机械传动石油钻机中，柴油机与并车链条箱之间的传动装置，迄今为止有以下两种型式0004第一液力变矩器见SY/T51412002标准0005它主要是由旋转的泵轮和涡轮及一个固定的导轮共三个叶轮组成的，此三个叶轮均为扭曲叶片。其主要性能特点是具有变矩即无级变速功能，适合于各种包括地质情况复杂，起。
5、下钻频繁，钻井深度超过5000米以上的地区的钻井作业。其缺点是传动效率低，导致石油钻机的燃油消耗高。0006第二液力偶合器正车减速箱见SY/T66642006标准0007它是由输入部分的液力偶合器和输出部分的两级同轴式齿轮减速器组成，两部分安装在同一箱体内。输入部分由直叶片的泵轮和直叶片的涡轮组成的两叶轮液力偶合器，其涡轮轴与输出部分的两级同轴式齿轮减速器的输入轴为一根轴，输出部分的中间轴位于输入轴的上方或同一水平面内，而输出轴与输入轴的轴心线位于同一中心线内。其优点是传动效率高，可大幅降低石油钻机的燃油消耗，其缺陷和不足是由于它不具备变矩即无级变速功能，不适合于在地质情况复杂，起下钻工况频繁。
6、，钻井深度超过5000米的地区的钻井作业；由于液力偶合器具有很大的透穿数，在石油钻机的起钻工况，当滚筒离合器突然合上时，钻具重量载荷通过绞车变速箱和并车链条箱，“透穿”液力偶合器施加到柴油机上，导致柴油机冒黑烟，甚至“熄火”，使得柴油机的燃烧条件恶化，降低其使用寿命。00082在其它技术领域的背景技术0009在已有文献例如，液力偶合器实用手册化学工业出版社2008年12月中，介绍了一种在煤矿输送、工程机械和轻型汽车等设备中使用的液力变矩偶合器，它是在无芯环的限矩型液力偶合器基础上改造而成，工作腔中为定量部分充油，充油率通常为7285，其缺陷和不足是必须在靠近泵轮的一侧设置辅助腔，当外界负荷增加。
7、时，涡轮5的转速降低，工作腔中的工作油进入辅助腔，才能获得较小的透穿数，但导致结构复杂且轴向尺寸增加；泵轮罩3和泵轮6的外壳必须裸露在外面旋转，依靠设置在外壳外面的筋板扰动空气形成的气流进行冷却，由于这种冷却方式的冷却效果差，无法满足在重负荷和外界环境温度大于40的条件下使用；在这些技术领域，液力变矩偶合器全部是以独立安装的带辅助腔的形式使用，为了解决其输出转速高而输出转矩小的问题，在其后面再设置一个齿轮减速器，两者通过联轴器联结起来；在工作腔中注入一定量的专用液力传动油，而齿轮减速器中注入专用的润滑油并设置带油泵的润滑油循环系统，以润滑齿轮、轴承等零部件。从而导致整个传动装置结构复杂，制造成。
8、本提高，使用可靠性下降。说明书CN102052442ACN102052449A2/4页4鉴于以上原因，现有的这种液力变矩偶合器目前尚无成功运用的范例。发明内容00101要解决的技术问题0011本发明所属技术领域所涉及的现有技术液力偶合器正车减速箱，相对于液力变矩器而言，虽然解决传动效率低的问题，但它不具备变矩功能，不适合于石油钻机在地质情况复杂、起下钻工况频繁、钻井深度超过5000米的地区进行作业；另外，它有很大的透穿数，在提升钻具工况，其重量载荷通过较车变速箱和并车链条箱，“透穿”液力偶合器施加到柴油机上，引起柴油机冒黑烟，甚至熄火，燃烧条件恶化，降低其使用寿命。本发明首先要解决的技术问题就。
9、是要获得一种新型液力变矩偶合器，它必须是具备结构紧凑，在额定工况像液力偶合器一样具有很高9698的传动效率，而在低速工况像液力变矩器一样具有较大的输出转矩和较小的透穿数。它作为本发明的输入部分，替换现有技术液力偶合器正车减速箱中的输入部分的液力偶合器，组成本发明所述的液力变矩偶合器正车减速箱。但现有的液力变矩偶合器存在以下的问题和缺点，必须对其进行相应的技术改造为了满足在重负荷和外界环境温度大于40的条件下使用，必须摒弃现有液力变矩偶合器依靠泵轮罩和泵轮外面的筋板扰动空气形成的气流进行冷却的方法，而改用冷却效率高的强制冷却方法，即设置一套工作油循环系统一个专用的油泵，从油箱将工作油吸入并通过管。
10、路压入冷却器进行强制冷却，再压入液力变矩偶合器的工作腔，同时带走工作油在传递功率过程中所产生的热量，然后回到油箱。这一循环过程，使得冷却效果大大增加；而且大大减少了液力变矩偶合器的外型尺寸，整体降低了该传动装置的尺寸，使得结构更加紧凑。对于已有的液力变矩偶合器都是通过联轴器与其后面的减速箱实现联接，在前者的工作腔中注入定量的专用液力传动油，在后者的油箱中注入专用的润滑油并设置一个带油泵的润滑油循环系统，这不仅导致轴向尺寸特别大，而且结构复杂，使用可靠性降低。此技术方案对于轴向尺寸有严格要求的很多技术领域尤其本发明所涉及的技术领域是完全不可行的。必须取消前者的辅助腔及两者之间的联轴器，两者安放在。
11、同一箱体内，这样才能简化结构并缩短轴向尺寸；由于取消辅助腔以及工作腔中由部分定量充油改为充满油后，导致已有的液力变矩偶合器工作腔中原有的工作油流动状态的变化，但有了强制冷却系统，仍能确保“在额定工况具有很高的传动效率，而在低速工况具有较大涡轮转矩和较小的透穿数”的特性要求。00122技术方案0013本发明是一种液力变矩偶合器正车减速箱，在机械传动石油钻机中，是柴油机与并车链条箱之间的传动装置，采用的技术方案是由输入部分的液力变矩偶合器和输出部分的两级同轴式齿轮减速器组成。输入部分的液力变矩偶合器是由一个直叶片的短泵轮6和一个直叶片的涡轮5及一个扭曲叶片的导轮7组成的，它不带辅助腔。液力变矩偶合。
12、器与两级同轴式齿轮减速器安装在同一箱体15内，液力变矩偶合器的涡轮轴4与两级同轴式齿轮减速器的输入轴4为同一根轴；液力变矩偶合器的工作腔中的工作油和两级同轴式齿轮减速器的润滑油采用同一油品且共用一个带油泵和冷却器的油循环系统，对工作油和润滑油采用强制冷却；输出部分的中间轴11位于输入轴2的上方，而输出轴13与输入轴2的轴心线位于同一中心线内。说明书CN102052442ACN102052449A3/4页500143有益效果0015采用上述技术方案，使得本发明获得如下新的功能0016第一本发明在额定工况的传动效率可达到9395以上，与液力变矩器相比，传动效率提高了1015，从而大幅降低石油钻机的。
13、燃油消耗。0017第二本发明适合在各种包括地质情况复杂，起下钻频繁，钻井深度超过5000米的地区的钻井作业。0018第三本发明与液力偶合器正车减速箱相比，具有较小的透穿数。在石油钻机的提升钻具工况，大幅降低钻具重量施加于柴油机的负荷，避免柴油机冒黑烟，甚至“熄火”，改善工作条件，提高使用寿命。0019第四本发明取消了辅助腔，且两部分的工作油和润滑油采用同一油品并共用一个带油泵和冷却器的强迫冷却油循环系统，不仅使轴向尺寸缩小，结构简化，使用可靠性提高，而且可以满足在重负荷和外界环境温度大于40的条件下使用。附图说明0020附图1表示了本发明所述的液力变矩偶合器正车减速箱的结构简图，图中1输入法兰。
14、2输入轴3泵轮罩4涡轮轴5涡轮6泵轮7导轮8第I级齿轮对从动齿轮9第I级齿轮对主动齿轮10第II级齿轮对主动齿轮11中间轴12第II级齿轮对从动齿轮13输出轴14输出法兰15箱体0021附图2表示了本发明所述的液力变矩偶合器正车减速箱的工作油和润滑油循环系统的原理图，图中16油箱17油泵18冷却器19两级同轴式齿轮减速器20液力变矩偶合器注“细实线”表示工作油循环系统，“点划线”表示润滑油循环系统，“粗实线”表示本发明的结构原理具体实施方式0022本发明为液力变矩偶合器正车减速箱，其结构简图如附图1所示，它是由输入部分的液力变矩偶合器和输出部分的两级同轴式齿轮减速器组成。输入部分是由一个具有直。
15、叶片的短泵轮6和一个具有直叶片的涡轮5及一个具有扭曲叶片的导轮7组成的三叶轮液力变矩偶合器，它不带辅助腔，其主要零部件有输入法兰1、输入轴2、泵轮罩3、泵轮6、涡轮5和导轮7及涡轮轴4等。输出部分由输入轴即液力变矩偶合器的涡轮轴4、第I级齿轮对的主动齿轮9和从动齿轮8、中间轴11、第II级齿轮对的主动齿轮10和从动齿轮12、输出轴13、输出法兰14及箱体15组成的两级同轴式齿轮减速器。两部分安装在同一箱体15内。其工作过程如下0023第一在额定工况柴油机在额定转速例如，1000R/MIN下运转，通过液力变矩偶合器的输入法兰1、输入轴2和泵轮罩3驱动泵轮6旋转，泵轮6中的工作油在离心力的作用下，。
16、由芯部向外周流动，然后向心地进入涡轮5并冲动涡轮5旋转；当石油钻机的工作机构泥浆泵、铰车和转盘处于额定工况下运转时，其载荷通过两级同轴式齿轮减速器施加于涡轮5上，阻止涡轮转速升高。当涡轮转速NT与泵轮转速NB之比为096098，即NT096098NB960R/MIN980R/MIN时，涡轮5旋转时对工作油的离心力作用相对较大，但与泵轮6的离心力作用相反，进入涡轮5的工作油流避说明书CN102052442ACN102052449A4/4页6开导轮7又折反回到泵轮6的芯部，而在导轮7中的工作油静止不动，此时液力变矩偶合器处于偶合器工况运转，具有很高9698的传动效率。0024第二在低速和零速工况柴。
17、油机仍在额定转速下运转，随着工作机构负载的增加，迫使涡轮转速NT降低，涡轮5对工作油流的离心力作用减小；当工作机构负载继续增加到迫使涡轮5转速NT降至零时，涡轮5的离心力作用等于零。工作油流在泵轮6的离心力作用下，向心地进入涡轮5，通过导轮7再回到泵轮6的芯部。此时在工作腔中产生很大的循环流量Q，由于导轮7叶栅的作用，在泵轮6的进口产生工作油流环量1B，使泵轮出口环量2B与进口环量1B之差B2B1B减小。而泵轮转矩MB与循环流量Q和泵轮进出口环量差B的乘积成正比MBQB，循环流量Q增加使泵轮转矩增加，而出口环量差B减小又使泵轮转矩减小，也就是说泵轮转矩增加相对较小，本发明获得较小的透穿数，避免。
18、柴油机冒黑烟，甚至熄火，改善工作条件，提高其使用寿命；另外，由于循环流量Q的增加，可获得更大的涡轮转矩及输出转矩，提高石油钻机的钻井功效，此时液力变矩偶合器处于变矩器工况运转。0025对于现有的液力变矩偶合器，在低速和零速工况，由于带辅助和定量部分充油，工作腔中的工作油进入辅助腔，使得循环流量Q减小，从而减小了泵轮转矩，获得较小的透穿数。但同时减小了涡轮转矩，从而降低了石油钻机的钻井功效。0026输入部分的工作腔中的工作油与输出部分的润滑油采用同一油品且共用一个带油泵和冷却器的循环系统如附图2所示，油循环系统的油泵17和冷却器18串联，箱体15底部为油箱，油泵17的入口通过管路与油箱联通，冷却。
19、器18出口管路分成两路，一路与润滑管路联通，另一路与液力变矩偶合器20的工作腔入口联通，液力变矩偶合器20的工作腔出口与油箱联通。由输入部分驱动的油泵17将工作油从油箱16吸入，通过管路“细实线”所示压入冷却器18进行强制冷却，再压入液力变矩偶合器的工作腔，同时带走在传递功率过程中所产生的热量，最后回到油箱16；另外，从冷却器18出来的工作油通过另外较细的管路“点划线”所示，去分别润滑齿轮和轴承等零部件，工作油通常是一种专用的液力传动油，它既是液力变矩偶合器传递功率的工作介质，又是齿轮和轴承等的润滑介质。说明书CN102052442ACN102052449A1/1页7图1图2说明书附图CN102052442A。