БЕЗБАЛАНСИРНЫЙ СТАНОК-КАЧАЛКА С ОДНИМ ДВИГАТЕЛЕМ И РЕДУКТОРОМ, ВСТРОЕННЫМ В РОЛИК
BEAMLESS PUMPING UNIT WITH ONE ENGINE AND REDUCER, BUILT IN A ROLLER

Область техники
Настоящее изобретение относится к области безбалансирного станка-качалки, более конкретно к безбалансирному станку-качалке с одним двигателем и редуктором, встроенным в ролик.
Уровень техники
В области добычи нефти станок-качалка входит в состав оборудования, наиболее широко используемого для добычи нефти, и большинство станков-качалок, известных в уровне техники, являются балансирными. Существует ряд проблем с балансирными станками-качалками, включая низкий КПД механической передачи, высокий расход энергии, трудность технического обслуживания и высокий коэффициент отказов из-за их физических конструкций. Для решения этих проблем исследователи разработали безбалансирный станок-качалку.
Известный безбалансирный станок-качалка обычно включает раму, стойку, установленную на раме, и приводной механизм, установленный на платформе на верху стойки. Приводной механизм включает двигатель, ролик, ремень и противовес, и два конца ремня соединены с подвеской балансира и противовесом станка-качалки, соответственно. Ремень обернут вокруг ролика с верхней стороны ролика. Двигатель приводит ролик в движение посредством цепи, так что подвеска балансира на обоих концах ремня и противовеса движется вверх и вниз посредством ремня, в результате чего осуществляется откачка нефти станком-качалкой (CN 204212746 U, 18.03.2015).
Однако станок-качалка, работающий от двигателя и ремня приводного механизма менее стабилен при эксплуатации, требует частого технического обслуживания и высоких расходов на техническое обслуживание.
Раскрытие изобретения
Настоящая изобретение предлагает безбалансирный станок-качалку с одним двигателем и редуктором, встроенным в ролик, для решения проблем, указанных выше в разделе "Уровень техники".
Настоящее изобретение решает эти технические проблемы посредством применения следующих технических решений: изобретение предлагает безбалансирный станок-качалку с одним двигателем и редуктором, встроенным в ролик, включающий раму, стойку и приводной механизм, причем рама жестко закреплена на грунте, нижний конец стойки шарнирно закреплен на раме, верхний конец стойки снабжен платформой, и приводной механизм установлен на платформу; приводной механизм включает двигатель, редукторный механизм, ролик и ремень, причем редукторный механизм является планетарным редукторным механизмом, который расположен в ролике, при этом высокооборотный входной вал планетарного редукторного механизма расположен в центре ролика, и низкооборотный выходной вал планетарного редукторного механизма является самим роликом; выходной вал двигателя соединен с высокооборотным входным валом соединительной муфтой серпантинного типа, и оба конца ролика снабжены пыленепроницаемой уплотнительной крышкой.
Двигатель является электродвигателем с постоянными магнитами. Боковая сторона стойки снабжена указателем угла наклона.
Изобретение дает следующие положительные эффекты: в изобретении редукторный механизм встроен в ролик, и ролик и редуктор объединены. Ролик передает мощность и регулирует частоту вращения, чтобы упростить конструкцию устройства. При этом, по сравнению с известным уровнем техники, вышеуказанная конструкция имеет два преимущества: с одной стороны, редукторный механизм расположен в замкнутом пространстве в ролике, так что можно избежать повреждения редукторного механизма, вызванного воздействием природной среды, например, ветра, дождя и солнца, что продлевает срок службы и цикл технического обслуживания редукторного механизма и повышает стабильность эксплуатации устройства. С другой стороны, по сравнению с редукторным механизмом с ременным приводом из уровня техники, планетарный редукторный механизм имеет характеристики более стабильной работы, повышенной точности движения и повышенного момента. Поэтому изобретение имеет очевидные преимущества перед известным уровнем техники. Помимо этого, в технических решениях, использованных в изобретении, выходной вал двигателя и высокооборотный входной вал соединены муфтой серпантинного типа. В отличие от известного фланцевой муфты на безбалансирном станке-качалке, соединительная муфта серпантинного типа имеет преимущества, выражающиеся в хороших характеристиках гашения вибраций, длительном сроке службы, большом диапазоне переносимых изменяющихся нагрузок, безопасном пуске, высокого КПД передачи, надежности в эксплуатации, низком уровне шума, хорошей смазываемости, простоте конструкции, легкости сборки и разборки, меньшем числе деталей, меньшем размере, пониженной массе и большей свободе при установке, что особенно подходит для сложных условий эксплуатации безбалансирного станка-качалки.
Краткое описание чертежей
Фиг. 1 - общая схема конструкции изобретения;
Фиг. 2 - вид спереди приводного механизма с Фиг. 1;
Фиг. 3 - вид сверху приводного механизма;
Фиг. 4 - схематический вид одного варианта осуществления планетарного редукторного механизма.
На чертежах: 1 - платформа, 2 - ролик, 3 - ремень, 4 - соединительная муфта серпантинного типа, 5 - двигатель, 6 - рама, 7 - стойка, 8 - сателлит, 9 - водило, 10 - центральное зубчатое колесо, 11 - высокооборотный входной вал, 12 - индикатор угла наклона.
Описание варианта осуществления
Ниже изобретение описано со ссылками на чертежи.
Согласно варианту осуществления, безбалансирный станок-качалка с одним двигателем и редуктором, встроенным в ролик, включает раму 6, стойку 7 и приводной механизм, причем раму 6 жестко закрепляют на грунте, нижний конец стойки 7 шарнирно закреплен на раме 6, верхний конец стойки 7 снабжен платформой 1, и приводной механизм установлен на платформу 1; приводной механизм включает двигатель 5, редукторный механизм, ролик 2 и ремень 3. Описанная выше конструкция известна из уровня техники и здесь более подробно описана не будет.
Редукторный механизм представляет собой планетарный редукторный механизм, который расположен в ролике 2, высокооборотный входной вал планетарного редукторного механизма расположен в центре ролика 2, и низкооборотный выходной вал планетарного редукторного механизма является самим роликом 2. Редукторный механизм встроен в ролик 2, и ролик 2 и редуктор объединены. Ролик 2 передает мощность и регулирует частоту вращения, чтобы упростить конструкцию устройства.
Планетарный редукторный механизм является редукторным механизмом, широко используемым в механике, и в настоящем документе в качестве варианта осуществления описана только одна из известных конструкций. Как показано на Фиг. 4, планетарный редукторный механизм включает центральное зубчатое колесо 10 и сателлит 8, причем центральное зубчатое колесо 10 установлено на высокооборотный входной вал 11, и сателлит 8 жестко установлен на водило 9; водило 9 зафиксировано, и внутренний зубчатый венец выполнен на внутренней стороне ролика 2.
Согласно изобретению, редукторный механизм встроен в ролик 2, и это дает два преимущества: с одной стороны, редукторный механизм расположен в замкнутом пространстве в ролике 2, так что можно избежать повреждения редукторного механизма, вызванного воздействием природной среды, например, ветра, дождя и солнца, что продлевает срок службы и цикл технического обслуживания редукторного механизма и повышает стабильность эксплуатации устройства. С другой стороны, по сравнению с редукторным механизмом с ременным приводом из уровня техники, планетарный редукторный механизм имеет характеристики более стабильной работы, повышенной точности движения и повышенного момента. Поэтому изобретение имеет очевидные преимущества перед известным уровнем техники.
Выходной вал двигателя 5 соединен с высокооборотным входным валом соединительной муфтой серпантинного типа 4, и оба конца ролика 2 снабжены пыленепроницаемой уплотнительной крышкой. В отличие от известного фланцевой муфты на безбалансирном станке-качалке, соединительная муфта серпантинного типа имеет преимущества, выражающиеся в хороших характеристиках гашения вибраций, длительном сроке службы, большом диапазоне переносимых изменяющихся нагрузок, безопасном пуске, высокого КПД передачи, надежности в эксплуатации, низком уровне шума, хорошей смазываемости, простоте конструкции, легкости сборки и разборки, меньшем числе деталей, меньшем размере, пониженной массе и большей свободе при установке, что особенно подходит для сложных условий эксплуатации безбалансирного станка-качалки.
Пружинная часть на соединительной муфте серпантинного типа 4 выполнена из высококачественной пружинной стали, подвергнута специальной термообработке, специальной машинной обработке и имеет хорошие механические свойства. Поверхность зубьев в месте контакта двух полумуфт с пружинной частью изогнутаhttp://baike.baidu.com/item/%E7%B0%A7%E7%89%87/4972171. При увеличении вращающего момента пружинная часть деформируется по поверхности зубьев, так что сила, создаваемая двумя полумуфтами, действующими на пружинную часть, приближается к точке действия. Точка контакта между пружинной частью и поверхностью зубьев (http://baike.baidu.com/item/%E6%8E%A5%E8%A7%A6%E7%82%B9/3217672http://baike.baidu.com/item/%E5%BC%B9%E6%80%A7%E8%81%94%E8%BD%B4%E5%99%A8т.е., изменение момента) изменяется вместе с вращающим моментом, и ее передаточные характеристики имеют переменную жесткость, так что она может выдерживать повышенные изменения в нагрузке по сравнению с обычной эластичной муфтой. Буферный эффект, создаваемый при деформации пружинной части по зубчатой дуге под действием передаточной силы,http://baike.baidu.com/item/%E5%86%B2%E5%87%BB%E8%BD%BD%E8%8D%B7/6018380 особенно при пуске станка или при высокой ударной нагрузке, до некоторой степени, обеспечивает безопасность опорных деталей. КПД передачи соединительной муфты серпантинного типа 4 определен как 99,47%, и кратковременная перегрузочная способность вдвое превышает номинальный момент, так что она может работать безопасно и надежно. Соединительная муфта серпантинного типа 4 имеет характеристики, выражающиеся в меньшем числе деталей, небольшом размере, малой массе и легкости в сборке/разборке и техническом обслуживании по сравнению с обычной муфтой. Пружинная часть находится в точечном контакте с поверхностью зубьев,http://baike.baidu.com/item/%E6%8C%A0%E6%80%A7/942411 так что муфта получает повышенную гибкость. В случае радиальных, угловых и осевых отклонений она может быть установлена и может нормально работать.
Двигатель состоит из двух двигателей, и двигатели соединены на обоих концах высокооборотного входного вала соединительной муфтой серпантинного типа. В изобретении применена конструкция из двух двигателей, которая далее повышает эксплуатационную стабильность станка-качалки и вращающий момент оборудования.
Двигатель 5 является электродвигателем с постоянными магнитами.
Боковая сторона стойки 7 снабжена указателем угла наклона 12, который используют для контроля угла наклона стойки 7 с целью облегчения быстрой регулировки положения стойки 7.