РЕДУКТОР ОТБОРА МОЩНОСТИ ДЛЯ СИЛОВОЙ ПЕРЕДАЧИ
POWER TAKEOFF REDUCTION GEAR

Область техники, к которой относится изобретение
Изобретение относится к силовой передаче и, более конкретно, к силовой передаче установки для ремонта скважин, имеющей силовой модуль трансмиссии двигателя и редуктор отбора мощности.
Уровень техники
Установки для ремонта скважин можно использовать для множества задач на нефтяных и газовых буровых площадках, включающих в себя, например, свабирование, установку и вытягивание трубы и насосной штанги с использованием большой, установленной на шасси буровой лебедки. Установка для ремонта скважин содержит силовую передачу, имеющую двигатель, и трансмиссию, которые совместно обеспечивают привод карданного вала для привода в движение транспортного средства, а также привод для лебедок и буровых лебедок. После трансмиссии установлен редуктор отбора мощности или может быть предусмотрен редуктор отбора мощности для соединения и разъединения двух карданных передач от силового модуля двигатель - трансмиссия. Существующими редукторами отбора мощности управляют с помощью включаемых вручную муфт для соединения/разъединения карданных передач. Управление редуктором отбора мощности может быть трудным и может приводить к ситуациям, в которых редуктор отбора мощности и трансмиссия могут работать неэффективно и/или могут быть повреждены.
Сущность изобретения
В данном изобретении описан, в одном аспекте, редуктор отбора мощности, то есть редуктор отбора мощности, включающая в себя корпус и зубчатую передачу, установленную с возможностью вращения внутри корпуса. Зубчатая передача содержит входную шестерню, выполненную с возможностью соединения с зацеплением с выходным валом трансмиссии и выходным валом зубчатой передачи, который вращается при вращении входной шестерни. Может быть предусмотрена муфта, которая включает в себя ведущую полумуфту, установленную с возможностью вращения на дальнем конце выходного вала зубчатой передачи, ведомую полумуфту, выходной вал муфты, установленный в ведомой полумуфте и соединенный с ней возможностью вращения, и механизм включения, соединенный с возможностью вращения с ведомой полумуфтой. Механизм включения может перемещаться между включенным положением, в котором механизм соединен с возможностью вращения с ведущей полумуфтой так, что ее вращение приводит во вращение ведомую полумуфту и выходной вал муфты, и выключенным положением, в котором механизм разъединен от ведущей полумуфты. В механизме включения может быть установлен соленоид для выборочного перемещения механизма из выключенного положения во включенное положение.
В другом аспекте изобретения может быть предусмотрена муфта для редуктора отбора мощности, которая включает себя ведущую полумуфту, выполненную с возможностью соединения с выходным валом, ведомую полумуфту, выходной вал муфты, установленный в ведомой полумуфте, и соединенный с ней с возможностью вращения механизм включения, соединенный с ведомой полумуфтой. Механизм включения может перемещаться между включенным положением, в котором он соединен с возможностью вращения с ведущей полумуфтой так, что ее вращение приводит к вращению ведомой полумуфты и выходного вала муфты, и выключенным положением, в котором механизм разъединен с ведущей полумуфтой. В механизме включения может быть установлен соленоид для выборочного перемещения механизма из выключенного положения во включенное положение.
В еще одном аспекте изобретения может быть предусмотрен контроллер для редуктора отбора мощности с зубчатой передачей. Редуктор отбора мощности может быть функционально соединен с трансмиссией, которая имеет, по меньшей мере, нейтральное положение, положение привода вперед и положение парковки. Редуктор отбора мощности содержит первую и вторую муфты, связанные с первым и вторым карданными валами, соответственно, для выборочного соединения трансмиссии с первой и второй карданными передачами. Контроллер содержит программный код, считываемый компьютером, воплощенный в нем для приема сигнала от пользователя, для включения первой муфты, передачи сигнала в трансмиссию для перемещения в положение парковки, передачи сигнала в редуктор отбора мощности для выключения второй муфты, определения положения второй муфты в ее выключенном состоянии, передачи сигналов в редуктор отбора мощности для включения первой муфты и определения положения первого муфты в ее состоянии включения.
Краткое описание чертежей
На фиг.1 схематично показана передачи установки для ремонта скважин.
На фиг.2 показан вид спереди редуктора отбора мощности, предназначенного для использования в силовой передаче на фиг.1.
На фиг.3 показан вид сзади вид редуктора отбора мощности на фиг.2.
На фиг.4 показан разрез на линии 4-4 на фиг.2.
На фиг.5 показан вид в перспективе спереди муфты редуктора отбора мощности на фиг.2.
На фиг.6 показан вид в перспективе сзади муфты на фиг.5.
На фиг.7 показан вид с частичной деталировкой муфты на фиг.5.
На фиг.8 показана муфта на фиг.5 в разрезе во включенном положении.
На фиг.9 показана муфта на фиг.5 в разрезе в выключенном положении.
На фиг.10 показан разрез на линии 10-10 на фиг.9.
На фиг.11 показан вид в перспективе скользящей обоймы муфты на фиг.5.
На фиг.12 показана блок-схема системы управления трансмиссии и редуктора отбора мощности на фиг.1.
На фиг.13 схематично показан узел соленоида для управления редуктором отбора мощности в нейтральном положении.
На фиг.14 показан вид, аналогичный фиг.13, представляющий редуктор отбора мощности во включенном режиме.
На фиг.15 показан вид, аналогичный фиг.13, представляющий редуктор отбора мощности в режиме технического обслуживания скважины.
На фиг.16 показан вид спереди другого варианта осуществления редуктора отбора мощности, предназначенного для использования в силовой передаче установки для ремонта скважин.
На фиг.17 показан вид сзади редуктора отбора мощности на фиг.16.
На фиг.18 показан вид сбоку коробки отбора мощности на фиг.16 с участком, который представлен в разрезе, с целью иллюстрации.
Осуществление изобретения
Установка 35 для ремонта скважин может быть установлена с возможностью передвижения по грунту или любой другой соответствующей опорной поверхности с помощью, по меньшей мере, пары узлов ведущих мостов 38, 39, расположенных соответственно на переднем и заднем участках 40, 41 рамы установки 35. В представленном варианте осуществления установка 35 для ремонта скважин содержит два передних ведущих моста 38, 44 и три задних ведущих моста 39, 45, 46. По меньшей мере, по одному колесу может быть установлено на каждой полуоси каждого из ведущих мостов 38, 39, 44, 45, 46.
На раме установки 35 расположен узел 50 буровой лебедки. Узел 50 буровой лебедки содержит лебедку 52 для поочередной работы чистильного каната 54 и основного каната 56. Может быть предусмотрена телескопическая стрела, снабженная на конце шкивом 59, через который проходят чистильный канат 54 и основной канат 56, и на которой подвешена таль 61. На телескопической стреле также могут быть установлены одна или больше приспособлений, например, для подвешивания насосных штанг и труб. На раме установки 35 также может быть установлено другое обычное оборудование для технического обслуживания скважины, такое как, например, рабочая платформа и домкраты. Домкраты могут быть выполнены с гидравлическим приводом для поддержания во время работы установки 35 для ремонта скважин так, что ведущие мосты 38, 39, 44, 45, 46 подняты над поверхностью, на которой расположена установка 35 для ремонта скважин, когда она находится в режиме технического обслуживания скважины.
На раме дополнительно установлена обычным образом передача 70 для передачи вращения, по меньшей мере, к одному из ведущих мостов 38, 39, 44, 45, 46 или к узлу 50 буровой лебедки, передача 70 может содержать двигатель 72 и трансмиссию 74, образующие силовой модуль 76 двигатель-трансмиссия, и выходную трансмиссия, то есть редуктор 80 отбора мощности, связанный с трансмиссией 74.
Силовой модуль 76 двигатель-трансмиссия может быть любым соответствующим силовым модулем, известным в данной области техники. Например, в одном варианте осуществления, трансмиссия может реализовать восемь прямых передач и одну заднюю передачу, нейтральное положение (нейтральное положение с разомкнутым сцеплением) и положение парковки. Когда трансмиссия находится в нейтральном положении или в положении парковки выходной вал трансмиссии не вращается, даже при том, что двигатель может вращаться. Восемь прямых передач, каждая имеет разное передаточное число для получения разных скоростей выходного вала трансмиссии. В других вариантах осуществления трансмиссия реализовать другое число прямых передач, например шесть.
Редуктор 80 отбора мощности расположен после трансмиссии 74 и может быть объединен с нею. Редуктор 80 отбора мощности обеспечивает привод передвижения буровой установки 35 через карданную передачу 82 и приводит в движение узел 50 буровой лебедки через карданную передачу 84 привода буровой лебедки. Редуктор 80 отбора мощности можно избирательно подключать и отключать от карданной передачи 82 для привода передвижения и карданную передачу 84 привода буровой лебедки можно избирательно подключать и отключать от силового модуля 76 двигателя-трансмиссии.
Когда редуктор 80 отбора мощности находится в режиме привода, карданная передача 82 привода транспортного средства соединена с силовым модулем 76 двигатель-трансмиссия, и карданная передача 84 привода буровой лебедки отсоединена от него. Редуктор 80 отбора мощности обеспечивает размещение карданной передачи 82 привода передвижения транспортного средства со смещением по вертикали относительно продольной оси 86 силового модуля 76 двигатель-трансмиссия. Карданная передача 82 привода передвижения транспортного средства содержит задний участок 87, который обеспечивает привод с вращением одного из задних ведущих мостов 39, и передний участок 88, который обеспечивает привод одного из передних ведущих мостов 38. Как поясняется ниже, редуктор 80 отбора мощности может быть выполнен таким образом, что карданную передачу 82 привода передвижения транспортного средства можно использовать для привода только одного из задних ведущих мостов 39. Когда редуктор 80 отбора мощности работает в режиме обслуживания скважины, карданная передача 84 привода буровой лебедки соединена с силовым модулем 76 двигатель-трансмиссия, и карданная передача 82 привода транспортного средства отсоединена от нее.
Как показано на фиг.2 и 3, редуктор 80 отбора мощности содержит корпус 94 с входной частью 98, через которую проходит выходной вал трансмиссии для соединения с возможностью вращения с зубчатой передачей 99 (фиг.4), установленной с возможностью вращения в корпусе 94. В корпусе 94 установлены три муфты 101, 102, 103, которые обеспечивают возможность соединения соответственно либо с карданной передачей 82, либо с карданной передачей 84, либо с зубчатой передачей 99.
Как показано на фиг.2, входная часть 98 и передняя муфта 101 расположены на передней стороне 105 корпуса 94. Передняя муфта 101 установлена в корпусе 94, например, с помощью установочных болтов 106, как показано на чертеже. Установочные болты 107 также предусмотрены вокруг входной части 98 коробки 80 отбора мощности.
Передняя муфта 101 расположена вертикально ниже входной части 98. Передняя муфта 101 соединена с возможностью вращения с передним участком 88 карданной передачи 82 привода передвижения транспортного средства (фиг.1) и избирательно соединяется с зубчатой передачей 99 так, что, когда зубчатая передача 99 и передняя муфта 101 связаны, вращение зубчатой силовой передачи 99 передается передний муфте 101.
Как показано на фиг.3, задняя муфта 102 для передвижения транспортного средства и муфта 103 привода буровой лебедки расположены на задней стороне 108 корпуса 94. Задние муфты 102, 103 соответственно для передвижения транспортного средства и привода буровой лебедки могут быть установлены на корпусе 94 с помощью соответствующих установочных болтов 109, 110. Задняя муфта 102 транспортного средства по существу соосна с передней муфтой 101 транспортного средства, и муфта 103 буровой лебедки, по существу, выровнена с входным портом 98, расположенным на его передней стороне 105.
Задняя муфта 102 транспортного средства соединена с возможностью вращения с задним участком 86 карданной передачи 82 (фиг.1) и обеспечивает подключение к зубчатой передаче 99 так, что, когда зубчатая передача 99 и задняя муфта 102 привода передвижения транспортного средства соединены, вращение зубчатой передачи 99 вращает заднюю муфту 102 для привода заднего участка 86 карданной передачи 82. Муфта 103 привода буровой лебедки обеспечивает возможность вращения карданной передачи 84 привода буровой лебедки (фиг.1), и ее избирательно соединяют с зубчатой передачей 99. Когда зубчатая передача 99 и муфта 103 буровой лебедки соединены, вращение зубчатой передачи 99 передается муфте 103 привода буровой лебедки для привода карданной передачи 84 привода буровой лебедки.
Как показано на фиг.2 и 3, редуктор 80 отбора мощности содержит гидросистему 111, имеющую фильтр 112 и линии 114, 115, 116, 117. Гидросистема 111 используется для связи муфт 101, 102, 103 и зубчатой передачи 99 с источником масла.
Как показано на фиг.4, выходной вал трансмиссии приводит в движение зубчатую передачу 99. Зубчатая передача 99 установлена с возможностью вращения и содержит входное зубчатое колесо 135, которое связано с выходным валом. Входное зубчатое колесо 135 выполнено с возможностью соединения с выходным валом трансмиссии. Входное зубчатое колесо 135 содержит внутреннюю зубчатую поверхность 137, которая зацепляется с внешней зубчатой поверхностью выходного вала трансмиссии. Входное зубчатое колесо 135 вращается вокруг первой продольной оси 139.
Зубчатая передача 99 содержит выходное зубчатое колесо 142, выполненное с возможностью вращения вокруг второй продольной оси 144 и промежуточную шестерню 146, вращающуюся вокруг третьей продольной оси 148 для передачи мощности между входным и выходным зубчатыми колесами 135,142. Каждое зубчатое колесо 135, 146, 142 установлено на конических роликовых подшипниках 152 для вращения зубчатых колес вокруг их соответствующих продольных осей 139, 148, 144. Входное зубчатое колесо 135 зацепляется с промежуточной шестерней 146, которая, в свою очередь, зацепляется с выходным зубчатым колесом 142. Выходное зубчатое колесо 142 установлено таким образом, что вращение промежуточной шестерни 146 вращает выходное зубчатое колесо 142.
Выходной вал 150 зубчатой передачи соединен с возможностью вращения с выходным зубчатым колесом 142 через шлицевое соединение для привода его во вращение вокруг второй продольной оси 144. Выходной вал 150 зубчатой передачи соединен с возможностью вращения с выходным зубчатым колесом 142. Выходной вал 150 зубчатой передачи вращается в результате вращения входного зубчатого колеса 135 посредством зацепления входного зубчатого колеса 135, промежуточной шестерни 146 и выходного зубчатого колеса 142.
Как показано на фиг.4, для соединения задней муфты 102 с зубчатой передачей 99 вначале отсоединяют от нее муфту 103 буровой лебедки. Только переднюю муфту 101 можно соединить с зубчатой силовой передачей 99, когда с нею соединена задняя муфта 102. Для зацепления муфты 103 буровой лебедки с зубчатой силовой передачей 99 вначале отсоединяют от нее переднюю и заднюю муфты 101, 102. В других вариантах муфты могут быть соединены и разъединены в другой последовательности.
Муфты 101, 102, 103, каждая, выполнены одинаковым. В соответствии с этим следует понимать, что описание одной муфты применимо также к другим муфтам.
Как показано на фиг.5-8, муфта 102 содержит корпус 160, ведущую полумуфту 162 для зацепления с выходным валом трансмиссии или зубчатой передачи, ведомую полумуфту 164, выходной вал 166, установленный в ведомой полумуфте 164 и связанный с нею, и механизм 168 включения для выборочного соединения ведомой полумуфты 164 с ведущей полумуфтой 162. Ведомая полумуфта 164 установлена с возможностью вращения в корпусе 160. Механизм 168 включения установлен с обеспечением вращения относительно него ведомой полумуфты 164. Механизм 168 имеет положение включения, в котором вращение ведущей полумуфты 162 передается ведомой полумуфте 164 и выходному валу 166, и положение выключения, в котором ведущая полумуфта 162 может свободно вращаться относительно механизма 168.
Как показано на фиг.8, механизм 168 содержит поршень 172, расположенный внутри камеры 174 в корпусе 160 с возможностью возвратно-поступательного движения в пределах диапазона перемещения между включенным положением (показано на фиг.8) и выключенным положением (показано на фиг.9), шток 176, соединенный на одном конце с поршнем 172 болтом 178 и проходящий через отверстие 180, соединяющееся с камерой 174, вилку 184, установленную на втором конце 186 штока, и скользящую втулку 190, связанную с вилкой 184. Скользящая втулка 190 связана с вилкой 184 для передачи движения скользящей втулке 190.
Соединение поршня 172, штока 176, вилки 184 и скользящей втулки 190 позволяет всем этим деталям перемещаться вдоль продольной оси 192 штока 176 так, что движение поршня 172 между положением включения и выключения обеспечивает аналогичное движение штока 176, вилки 184 и скользящей втулки 190 аналогичным образом между включенным положением (фиг.8) и выключенным положением (фиг.9). Когда поршень 172 находится во включенном положении, скользящая втулка 190 соединена с возможностью передачи вращения с ведущей полумуфтой 162, соединяя, таким образом, ведущую полумуфту 162 и ведомую полумуфту 164. Когда поршень 172 находится в выключенном положении, скользящая втулка 190 отсоединяется от ведущей полумуфты 162.
Как показано на фиг.4, ведущая полумуфта 162 задней муфты 102 соединена с возможностью вращения с задним концом выходного вала 150 зубчатой передачи. Ведущая полумуфта 162 передней муфты 101 соединена с возможностью передачи вращения с передним концом 193 выходного вала 150 зубчатой передачи. Механизмы 168 включения передней и задней муфт 101, 102 можно избирательно включать так, что задняя муфта 102 транспортного средства будет включена до того, как будет включена передняя муфта 101. Ведущая полумуфта 162 и муфта 103 соосны продольной оси 139, вокруг которой вращается входное зубчатое колесо 135. Входное зубчатое колесо 135 и ведущая полумуфта 162 муфты 103 выполнены таким образом, что выходной вал трансмиссии можно соединять с возможностью передачи вращения как со входным зубчатым колесом 135, так и с ведущей полумуфтой 162 муфты 103.
Как показано на фиг.6, ведущая полумуфта 162 каждой муфты содержит внутренние зубья 195 для зацепления с выходным валом трансмиссии или с кинематической цепью, с которой связана муфта, ведущая полумуфта 162 может быть установлена на выходном валу этой кинематической цепи. Ведущая полумуфта 162 содержит внешние зубья 197 для соединения с внутренними зубьями 199 скользящей втулки 190 (см. также фиг.11). Ведущая полумуфта 162 и скользящая втулка 190 избирательно соединяются с возможностью передачи вращения посредством внутренних зубьев 199 скользящей втулки и внешних зубьев 197, когда скользящая втулка 190 находится во включенном положении, как показано на фиг.8, и разъединяются, когда скользящая втулка 190 находится в выключенном положении, как показано на фиг.9.
Как показано на фиг.7, ведомая полумуфта 164 содержит внешние зубья 203 для соединения с возможностью передачи вращения с внутренними зубьями 205 скользящей втулки 190 (см. фиг.11). Скользящая втулка 190 и ведомая полумуфта 164 зацеплены с возможностью передачи вращения через внешние зубья 203 и внутренне зубья 205 скользящей муфты, когда скользящая втулка 190 находится во включенном положении (см. фиг.8), и в выключенном положении (см. фиг.9).
Как показано на фиг.7, ведомая полумуфта 164 также содержит внутренние зубья 207 для соединения с возможностью передачи вращения с внешними зубьями 209 выходного вала 166 муфты. Выходной вал 166 и ведомая полумуфта 164 соединены вместе с возможностью передачи вращения через внешние зубья 209 выходного вала и внутренние зубья 207 так, что выходной вал 166 муфты подвижен вдоль его продольной оси 211 (см. фиг.8), для облегчения монтажа выходного вала 166 муфты с его соответствующей карданной передачей.
Как показано на фиг.8, выходной вал 166 включает в себя концевой выступ 212, используемый как упор для ограничения возвратно-поступательного движения в направлении 214 наружу вдоль продольной оси 211. Несколько конических роликовых подшипников 217 предусмотрено для установки с возможностью вращения ведомой полумуфты 164 и выходного вала 166.
Выходной вал 166 муфты содержит резьбовой канал 218 для установки болта 220 сцепной вилки 222 для ее закрепления на выходном валу 166. Упорная шайба 224 может быть расположена между головкой 225 болта и сцепной вилкой 222 для дополнительного удержания сцепной вилки на выходном валу 166. Кольцевое уплотнение 227 может быть установлено на дальнем конце 229 выходного вала 166 муфты так, что оно располагается между упорной пластиной 224, сцепной вилкой 222 и выходным валом 166. Сцепная вилка 222 также содержит внутреннюю зубчатую поверхность 231 для зацепления с участком 232 внешней зубчатой поверхности 209 выходного вала 166, обеспечивая дополнительное соединение сцепной вилки 222 и выходного вала 166.
Выходной ротор 235 установлен на выходном валу 166 муфты. Выходной ротор 235 выполнен кольцевым и окружает выходной вал 166 муфты. Выходной ротор 235 включает в себя внутренние зубья 237 для зацепления с участком 238 внешних зубьев 209 выходного вала 166 для соединения с выходным валом 166. Выходной ротор 235 установлен между сцепной вилкой 222 и ведомой полумуфтой 164.
Выходной вал 166 муфты зафиксирован в осевом направлении посредством контакта внутреннего конца 240 сцепной вилки 222 с выходным ротором 235, через установочный болт 220, который, в свою очередь, вводит торцевой фланец 212 в соединение с буртиком 244 в отверстии 245, выполненным в ведомой полумуфте 164. Манжетное уплотнение 248 установлено на корпусе 160 для герметичного соединения с внешней поверхностью 250 сцепной вилки 222.
Как показано на фиг.5, выходной ротор 235 может быть снабжен датчиком 260 скорости муфты для определения скорости, с которой вращается выходной вал 166 и, в свою очередь, сцепная вилка 222. Датчик 260 скорости может представлять собой любой соответствующий датчик. В одном варианте осуществления датчик 260 скорости может представлять собой такой тип датчика, который известен как датчик типа "установил и заработал".
Как показано на фиг.9, каналы 265, 266, 267 для масла выполнены между подшипниками 217, в ведомой полумуфте 164 и в валу 166 для смазки внутренних деталей муфты. Как показано на фиг.10, съемная сливная пробка 269 предусмотрена так, что обеспечивается возможность слива смазочного материала из муфты. Кольцевое уплотнение 270 может быть расположено вокруг пробки 269, которая обеспечивает уплотнение между пробкой 269 и сливным каналом 272, в котором установлена пробка 269. Когда пробку 269 вынимают из сливного канала 272, смазочный материал, находящийся внутри муфты 102, может вытекать через сливной канал 272 из муфты 102.
Как показано на фиг.9, поршень 172 снабжен уплотнением 275 вокруг его внешней поверхности 277 для скользящего герметичного соединения с поверхностью 279 внутренней стенки камеры 174. Для облегчения сборки поршня 172 на штоке 176 на торце 285 камеры 174 может быть предусмотрена крышка 283 напротив отверстия 180, через которое проходит шток 176. Крышка 283 может быть закреплена на корпусе 160 с помощью болтов 287. Кольцевой уплотнитель 289 может быть предусмотрен для герметичной установки крышки 283 на корпусе 160.
Уплотнение 292 в виде квадратного сечения расположено внутри отверстия 180 так, что уплотнение 292 находится в скользящем, герметичном соединении с выполняющим возвратно-поступательные движения штоком 176 для дополнительного уплотнения камеры 174. Вилка 184 установлена на штоке 176 через установочную пружину 295.
Как показано на фиг.7, вилка 184 установлена с возможностью выполнения возвратно-поступательных движений на корпусе 160 муфты. Вилка включает в себя корпус 300, имеющий пару установочных ушек 302, 303, которые могут быть соответствующим образом установлены на паре стоек 305, 306, установленных на корпусе 160 таким образом, что вилка 184 может совершать возвратно-поступательное движение относительно стоек 305, 306 (см. фиг.6). Пара рычагов 309, 310 продолжаются от корпуса 300 вилки и окружают скользящую втулку 190 так, что приблизительно одна половина периметра скользящей втулки 190 находится в соединении с вилкой 184. Вилка 184 включает в себя пару вертикальных стенок 314, 315, продолжающихся от ее корпуса 300. Стенки 314, 315 находятся на некотором расстоянии друг относительно друга, образуя зазор 317 между ними.
Как показано на фиг.8, вилка 184 включает в себя выступ 320, который направлен из корпуса 300, и рычаги вилки 184, так, что выступ 320 продолжается вокруг приблизительно половины внешнего периметра скользящей втулки 190. Скользящая втулка 190 включает в себя пару кольцевых фланцев 324, 325, которые расположены на некотором расстоянии друг к другу, образуя между собой канавку 327 (см. также фиг.11). Выступ 320 вилки расположен в канавке 327 скользящей муфты так, что возвратно-поступательное движение вилки 184 приводит в движение скользящую втулку 190 в том же направлении за счет контакта между выступом 320 и одним из фланцев 324, 325. Выступ 320 вилки и канавка 327 скользящей муфты выполнены так, что они обеспечивают возможность вращательного движения скользящей втулки 190 относительно вилки 184.
Механизм 168 содержит фиксатор 330, который обеспечивает установку скользящей втулки 190 во включенном и в выключенном положении. Фиксатор 330 может удерживать скользящую втулку 190 в одном из этих положений. В представленном варианте осуществления фиксатор 330 включает в себя пару фиксирующих узлов 331, 332 каждый из которых содержит шарик 335, плунжер 337 и пружину 339. Плунжер 337 удерживает шарик 335. Пружина 339 расположена между торцевой поверхностью 341 отверстия 342 в несущем элементе 164 и головным участком 343 плунжера 337, прижимая плунжер 337 в направлении радиально наружу, прижимая, таким образом, шарик 335 так, что он выступает из отверстия 342. Плунжер 337 включает в себя шпильку 345, которая ограничивает перемещение плунжера 337 в направлении радиально наружу.
Как показано на фиг.8 и 11, скользящая втулка 190 включает в себя пару расположенных вдоль окружности рядов 346, 347 вогнутых выемок, выполненных с возможностью удержания шарика 335 каждого фиксирующего узла 331, 332. Первый и второй ряды 346, 347 выемок расположены на противоположных концах внутренней зубчатой поверхности 205 несущего элемента скользящей втулки 190. Первый ряд 346 выемок расположен так, что он соединяется с шариком 335 каждого фиксирующего узла 331, 332, когда скользящая втулка 190 находится в соединенном положении с ведущей полумуфтой 162. Второй ряд 347 выемок расположен так, что он зацепляется с шариком 335 каждого фиксирующего узла 331, 332, когда скользящая втулка 190 находится в разъединенном положении так, что ведущая полумуфта 162 может свободно вращаться относительно ведомой полумуфты 164. Пружина 339 каждого фиксирующего узла 331, 332 расположена в ее соответствующем отверстии 342 с плунжером 337, который прижимает соответствующий шарик 335 в удерживающее положение с одной из выемок первого ряда 346 выемок скользящей втулки 190, когда она находится в соединенном положении (фиг.8), и в удерживающее положение с одной из выемок второго ряда 347 среди выемок скользящей втулки 190, когда она находится в разъединенном положении (фиг.9).
Как показано на фиг.5 и 6, соленоид 350 предназначен для перемещения механизма 168 из включенного положения в выключенное. Соленоид 350 гидравлически связан с камерой 174 для выборочного перемещения поршня 172 (см. фиг.8). Соленоид 350 можно использовать для перемещения поршня 172 во включенное положение. Соленоид может управлять удержанием поршня 172 во включенном положении. Как показано на фиг.6, вход 352 и выход 354 соленоида гидравлически связаны с камерой, когда поршень движется из включенного положения в выключенное.
Как показано на фиг.5 и 6, соленоид 360 может быть предусмотрен для перемещения механизма 168 из включенного положения в выключенное. Соленоид 360 гидравлически связан с камерой 174 для выборочного перемещения поршня 172 из соединенного положения в разъединенное положение (см. фиг.9). Соленоид 360 можно использовать для перемещения поршня 172 в разъединенное положение. Соленоид 360 во время работы может удерживать поршень 172 в выключенном положении. Как показано на фиг.6, вход 362 и выход 364 соленоида гидравлически связаны, когда поршень движется из выключенного положения во включенное положение соответственно.
Как показано на фиг.6, датчик 370 положения может быть функционально связан с механизмом 168 для определения положения механизма 168, когда он находится, по меньшей мере, в одном из положений. Датчик 370 положения можно использовать для определения положения вилки 184 и, таким образом, скользящей втулки 190. Датчик 370 положения расположен между стенками 314, 315 вилки (см. фиг.7). Датчик 370 положения функционально выполнен вместе с вилкой 184 для определения положения стенок, когда поршень 172 находится в одном из положений. В представленном варианте осуществления датчик положения представляет собой линейный датчик положения, выполненный в виде лопатки.
Рассмотрим фиг.8, на которой показана вилка 184 в соединенном положении, при этом, по меньшей мере, участок стенок 315 не перекрывает участок 372 лопатки датчика 370 положения на первом его конце 374. Как показано на фиг.9, когда вилка 184 находится в разъединенном положении, по меньшей мере, участок стенки 315 не перекрывается с участком 372 лопатки датчика 370 положения на его втором конце 376. Датчик 370 положения может детектировать относительное движение стенок вилки 184 и может передавать сигнал в электронный модуль управления (ЕСМ, ЭМУ), на основе положения стенок вилки 184.
Заданные пороговые значения положения могут быть установлены для датчика 370 для его использования для детектирования, находится ли механизм 168 во включенном положении или в выключенном. Например, если датчик 370 положения определяет, что вилка 184 находится в положении за пределами "соединенного" порогового значения на первом конце 374, например, тогда датчик 370, может передавать сигнал в ЭМУ, обозначающий, что механизм 168 находится во включенном положении. Аналогично, если датчик 370 положения определяет, что вилка 184 находится, например, в положении за пределами "разъединенного" порогового значения на втором конце 376, тогда датчик 370 может передавать сигнал в ЭМУ, обозначающий, что механизм находится в выключенном положении.
На фиг.12 показано, что ЭМУ 380 может автоматически управлять соединением каждой муфты 101, 102, 103. ЭМУ 380 может быть электрически соединен с соленоидом 350 включения, соленоидом 360 выключения, датчиком 370 положения и датчиком 260 выходной скорости муфты каждой из муфт 101, 102, 103. Датчик 382 выходной скорости трансмиссии электрически соединен с ЭМУ 380. Датчик 382 выходной скорости трансмиссии может быть функционально установлен рядом с выходным валом трансмиссии для детектирования скорости трансмиссии. Датчик 382 выходной скорости трансмиссии может передавать сигнал в ЭМУ 380, обозначающий скорость вращения выходного вала трансмиссии.
Переключатель 384 обводной линии фильтра может быть электрически соединен с ЭМУ 380. ЭМУ 380 может управлять переключателем 384 обводной линии фильтра для выборочного обхода гидравлического контура 111 коробки 80 отбора мощности.
ЭМУ 380 может быть электрически соединен с узлом 388 соленоида сцепления трансмиссии для выборочного управления трансмиссией 74. Датчик 390 скорости двигателя может быть электрически соединен с ЭМУ 380. Датчик 390 скорости двигателя может быть функционально соединен с двигателем 72 для детектирования выходной скорости двигателя. Датчик 390 скорости двигателя может передавать сигнал в ЭМУ 380, обозначающий скорость двигателя.
Кнопочный переключатель 394 и реле 396 запуска могут быть электрически соединены с ЭМУ 380. Кнопочным переключателем 394 можно управлять через кнопку для передачи сигнала запуска в ЭМУ 380, который, в свою очередь, управляет реле 396 запуска для включения двигателя 72.
Ручка 400 переключения скоростей, переключатель 402 кнопочной панели и переключатель 404 переключателя скоростей могут быть электрически соединены с ЭМУ 380. Пользователь может обозначать через переключатель 404 либо ручку переключателя скоростей, или ручку 400 переключателя скоростей, или переключатель 402 кнопочной панели в качестве устройства, с помощью которого можно управлять трансмиссией 74. Переключатель 404 ручки переключения скоростей включает в себя тумблер, предназначенный для выбора либо ручки 400 переключения скоростей, либо переключателя 402 кнопочной панели. Переключатель 404 ручки переключения скоростей может передавать сигнал в ЭМУ 380 для обозначения, выбрана ли ручка 400 переключения скоростей и переключатель 402 кнопочной панели. Ручку 400 переключения скоростей можно использовать для управления установкой для ремонта скважин, когда она находится в режиме движения. Переключатель 402 кнопочной панели можно использовать для управления установкой для ремонта скважины, когда она находится в режиме обслуживания скважины.
Множество индикаторных ламп 408 и звуковых устройств 410 могут быть электрически соединены с ЭМУ 380 таким образом, что ЭМУ 380 может предоставлять пользователю информацию через индикаторные лампы 408 и звуковые устройства 410. Муфта 412 для передачи данных может быть электрически соединена с ЭМУ 380. Техник может использовать муфту 412 для передачи данных, для загрузки диагностической информации из ЭМУ 380, которая может быть полезной при выполнении технического обслуживания установки для ремонта скважин.
ЭМУ 380 может отключать питание соленоида 360 выключения и может включать питание соленоида 350 включения определенной муфты, выбираемой пользователем, для перемещения его во включенное положение. Датчик 370 положения может передавать сигнал в ЭМУ 380, когда он детектирует, что вилка механизма выбранной муфты переместилась за пределы заданного порогового значения для включенного положения.
ЭМУ 380 может отключать питание соединенного соленоида 350 и может подавать питание в соленоид 360 выключения определенной муфты, выбранной пользователем, для его перемещения в выключенное положение. Датчик 370 положения может передавать сигнал в ЭМУ 380, когда он детектирует, что вилка механизма выбранной муфты переместилась за пределы заданного порогового значения для выключенного положения.
ЭМУ 380 можно управлять для предотвращения перемещения с помощью соленоида 350 включения передней муфты 101 и задней муфты 102 во включенное положение до тех пор, пока соленоид 350 включения задней муфты 102 не переведет механизм задней муфты 102 во включенное положение. ЭМУ 380 может во время работы предотвращать передвижение с помощью соленоида 350 вспомогательной муфты 103 во включенное положение до тех пор, пока механизм, как задней муфты 102, так и передней муфты 101 не будут в выключенном положении.
ЭМУ 380 может быть выполнен таким образом, что он будет включать муфту только когда двигатель 72 и трансмиссия 74 будут работать с определенными параметрами. Например, в одном варианте осуществления ЭМУ может быть выполнен таким образом, что включение любой муфты может происходить только когда трансмиссия 74 будет установлена в нейтральное положение, выходная скорость двигателя, детектируемая датчиком 390 скорости двигателя, находится в пределах от 300 оборотов в минуту до 800 оборотов в минуту и выходная скорость трансмиссии, детектируемая датчиком 382 выходной скорости трансмиссии, меньше чем 500 оборотов в минуту.
ЭМУ 380 содержит считываемый компьютером программный код для автоматического выполнения последовательности операций. Когда пользователь выбирает муфту для соединения, ЭМУ 380 может передавать команду в трансмиссию 74 перейти в положение парковки (чтобы остановить выходное вращение) в течение заданного периода времени, например в течение трех секунд. ЭМУ 380 может передать команду в трансмиссию перейти в нейтральное положение без сцепления в течение заданного периода времени, например в течение пяти секунд, для рассеивания какого-либо остаточного выходного крутящего момента. ЭМУ 380 может определять положение других муфт, обозначенных их соответствующими датчиками положения, и может передавать команду в любую включенную муфту для выключения. ЭМУ 380 может передавать команду в выбранную муфту для включения. ЭМУ 380 может принимать информацию от датчика положения выбранной муфты для определения, включена ли выбранная муфта. Если датчик положения выбранной муфты не детектирует, что вилка механизма находится во включенном положении в течение заданного периода времени, например пяти секунд, ЭМУ 380 может передавать команду на разъединение во все муфты. ЭМУ 380 может передавать команду в трансмиссию для привода в движение вперед, например включить первую переднюю передачу в течение заданного периода времени, например в течение трех секунд, для привода во вращение выходного вала трансмиссии. ЭМУ 380 может повторять описанные выше операции для повторных попыток соединения выбранного муфты.
После включения ЭМУ 380, если положения всех муфт 101, 102, 103 соответствуют положениям, заданным пользователем, тогда соответствующие соленоиды включения и выключения могут быть включены для удержания редуктора 80 отбора мощности в этом состоянии. Если какое-либо положение муфты не соответствует требуемому положению, установленному пользователем, тогда ЭМУ 380 может передать команду выключиться во все муфты 101, 102, 103. Как только все муфты будут выключены, ЭМУ 380 может передать команду в соответствующую муфту, переключиться в положение, как описано выше.
Как показано на фиг.14, муфта 103 буровой лебедки и задняя муфта 102 транспортного средства оба находятся в разъединенном положении. Соленоид 350 включения каждой муфты 102, 103 выключен так, что рабочая жидкость не протекает через камеру 174. Соленоид 360 выключения каждой муфты 102, 103 включен так, что поток рабочей жидкости от гидронасоса 420 может поступать через каждый соленоид 360 в его соответствующую камеру 174 через вход 362. Каждый поршень 172 находится в выключенном положении. Рабочая жидкость может вытекать из соответствующей камеры 174 через выход 354 и возвращаться в резервуар 422.
Как показано на фиг.14, задняя муфта 102 находится во включенном положении. Муфта 103 буровой лебедки остается в выключенном положении. Питание соленоида 360 задней муфты 102 отключено таким образом, что он находится в выключенном положении. Питание соленоида 350 задней муфты 102 включено так, что поток рабочей жидкости может быть передан от гидронасоса 420 через соленоид 360 муфты 103 лебедки, питание которого включено и который переведен в положение включено для подачи с помощью соленоида 350 задней муфты 102 в камеру 174 через вход 352.
Поток рабочей жидкости из соленоида 350 задней муфты 102 переместит поршень 172 во включенное положение. Рабочая жидкость, находящаяся между поршнем 172 и отверстием 180 камеры, может выходить из камеры 174 через выход 364 соленоида выключения и возвращаться в резервуар 422. Вилка 184 находится в смещенном положении относительно датчика 370 положения заднего муфты 102. Датчик 370 положения может передавать сигнал в ЭМУ о том, что задняя муфта 102 транспортного средства находится во включенном положении.
Рассмотрим фиг.15, на которой задняя муфта 102 находится в выключенном положении, и муфта 103 буровой лебедки находится во включенном положении. Питание соленоида 350 задней муфты 102 отключено так, что он находится в положении выключено. Питание подано к соленоиду 360 выключения задней муфты 102 транспортного средства так, что он находится в положение включено, что обеспечивает возможность потока рабочей жидкости среды от гидронасоса 420 через соленоид 360 в камеру 174 через вход 362. Рабочая жидкость, находящаяся в камере 174, может вытекать из нее через выход 354 в резервуар 422 по мере перемещения поршня 172 из включенного положения в выключенное положение. Вилка 184 может возвращаться к положению перекрытия относительно датчика 370 положения. Датчик 370 положения задней муфты 102 транспортного средства может передавать сигнал в ЭМУ о том, что задняя муфта 102 транспортного средства выключена.
Как только ЭМУ примет сигнал от задней муфты 102 транспортного средства, что она выключена, ЭМУ может повторно подать питание в соленоид 360 выключения и управлять соленоидом 350 муфты 103 лебедки, обеспечивая возможность потока рабочей жидкости от гидронасоса 420 через соленоид 360 выключения задней муфты 102 для соединения соленоида 350 включения муфты 103 с камерой 174 через вход 352. Рабочая жидкость, находящаяся в камере 174 между поршнем и отверстием 180, может вытекать из камеры 174 через выход 364 соленоида, когда поршень 172 движется из выключенного положения во включенное. Вилка 184 муфты 103 буровой лебедки находится в смещенном положении относительно датчика 370 положения муфты 103. Датчик 370 положения муфты 103 может передавать сигнал в ЭМУ для обозначения, что муфта 103 буровой лебедки находится во включенном положении.
На фиг.16-18 показан другой вариант осуществления редуктора 480 отбора мощности. Редуктор 480 отбора мощности содержит корпус 494, который образует входная часть 498, через который проходит выходной вал трансмиссии для соединения с зубчатой силовой передачей, установленной с возможностью вращения внутри корпуса 494. В корпусе 494 расположена задняя муфта 502 транспортного средства и вспомогательная муфта 503 или муфта буровой лебедки, которые, соответственно, могут быть соединены с карданной передачей транспортного средства и с карданной передачей буровой лебедки. Задняя муфта транспортного средства 502 и муфта 503 буровой лебедки, каждая избирательно соединены с зубчатой силовой передачей. Задняя муфта 502 транспортного средства и муфта 503 буровой лебедки могут быть, по существу, идентичны задней муфте 102 транспортного средства и муфте 103 буровой лебедки редуктора 80 отбора мощности по фиг.2.
Как показано на фиг.16, входная часть 498 расположена на передней стороне 505 корпуса 494. Как показано на фиг.17, задняя муфта 502 транспортного средства и муфта 503 буровой лебедки расположены на задней стороне 508 корпуса 494. Муфта 503 буровой лебедки сосна с входном 498, расположенным на передней стороне корпуса так, что выходной вал трансмиссии можно соединять с с входным зубчатым колесом силовой зубчатой передачи и втулкой муфты 503 буровой лебедки.
Как показано на фиг.18, втулка 562 задней муфты 502 транспортного средства может быть соединена с возможностью вращения с дальним концом 592 выходного вала 550 зубчатой силовой передачи, который, в свою очередь, соединен с другим зубчатым колесом 542 зубчатой силовой передачи, расположенной внутри корпуса 494 редуктора 480 отбора мощности.
Редуктор 480 отбора мощности по фиг.16-18 можно использовать в ситуациях, когда карданная передача транспортного средства предназначена для передачи энергии только к заднему мосту. Редуктор 480 отбора мощности по фиг.16-18 в других вариантах может быть аналогичен редуктору 80 отбора мощности по фиг.2-9.
Промышленная применимость
Промышленная применимость вариантов осуществления силовой передачи, описанной здесь, очевидна из предыдущего описания. Например, настоящее изобретение применимо для избирательной передачи вращения в установке для ремонта скважины и для работы узла буровой лебедки. Когда редуктор отбора мощности находится в режиме привода, энергию передают от двигателя через трансмиссию в заднюю муфту транспортного средства (и в переднюю муфта транспортного средства, когда она предусмотрена) для передачи вращения привода к одному (или больше) ведущих мостов. Пользователь может эксплуатировать установку для ремонта скважины в режиме движения путем переключения зубчатой передачи. В режиме движения вспомогательная муфта коробки отбора мощности выключена.
Редуктор отбора мощности может быть переведен в режим обслуживания скважины, в котором задняя муфта транспортного средства и передняя муфта транспортного средства, когда она предусмотрена разъединены, для предотвращения дальнейшего движения установки для ремонта скважин. Вспомогательная муфта соединена с узлом буровой лебедки для выполнения обычных операций по обслуживанию скважины. Пользователь может переводить установку для ремонта скважин в режим обслуживания скважины, работая с переключателем кнопочной панели.
ЭМУ может управлять работой каждой муфты для обеспечения надежной и автоматической работы муфт. Кроме того, в варианте осуществления, ЭМУ может быть выполнен с возможностью обеспечения включения муфт в заданной последовательности так, чтобы редуктор отбора мощности не находился одновременно в режиме передвижения и в режиме обслуживания скважины.
Следует понимать, что приведенное выше описание представляет собой примеры системы и технологии. Однако предусматривается, что другие варианты осуществления могут отличаться в деталях от представленных выше примеров. Все ссылки и описания, приведенные здесь, не накладывают ограничение на объем формулы изобретения.
Представленные здесь диапазоны значений предназначены для использования в качестве условного обозначения индивидуально каждого отдельного значения, попадающего в этот диапазон, если только другое не будет обозначено здесь, и каждое отдельное значение приведено в описании, как если бы оно было представлено здесь индивидуально. Все способы, описанные здесь, могут выполняться в любом соответствующем порядке, если только другое не обозначено здесь или иначе очевидно не противоречат содержанию.
В соответствии с этим настоящее описание включает в себя все модификации и эквиваленты предмета изобретения, представленного в пунктах формулы изобретения, приложенной здесь, как разрешено в соответствии с действующим законом. Кроме того, любая комбинация описанных выше элементов во всех возможных их вариантах охвачена описанием и приложенной формулой изобретения, если только другое не будет обозначено здесь или не будет очевидно противоречить содержанию.