专利名称：一种顶部驱动钻井装置齿轮箱的利记博彩app
技术领域：
本实用新型涉及一种齿轮箱，特别是涉及一种顶部驱动钻井装置 齿轮箱背景技术在石油钻探领域里，顶部驱动钻井装置的应用非常广泛。传统顶 部驱动钻井装置包括齿轮箱、钻井主轴和钻井装置，所述齿轮箱固定 在钻机单导轨上，所述齿轮箱包括箱体和安装在所述箱体顶部的箱盖，组，所述箱体底部通过轴承与钻井主轴相连接，所述箱体外的钻井主 轴上安装有所述钻井装置，所述钻井装置低于所述齿轮箱，所述钻井 装置包括有多个逐节相连的钻杆。顶部驱动钻井装置的工作环境非常复杂，经常要面对各种可能出 现的恶劣情况。在不同工作环境下，与所述钻井主轴连接的所述齿轮 箱的受力情况有很大不同。当顶部驱动钻井装置向地下钻进时，底层产生的巨大阻力通过所 述钻井主轴传给所述箱体底部，由于所述箱体外侧固定在所述钻机单 导轨上，因此根据作用力与反作用力的关系，所述箱体外侧会受到来 自所述钻杆柱的向下拉力作用，此外所述箱体还受到来自所述钻井主 轴的重力和来自地层的冲击和振动等产生的其他力，在这些外力的综 合作用下，会导致齿轮箱产生变形。当顶部驱动钻井装置工作当中出现钻井卡钻，并需进行倒划眼操 作时，所述钻井装置会受到来自地下的巨大拉力。由于所述钻井主轴 置于所述箱体的近中间位置，因此，这些巨大拉力进一步通过所述钻井主轴传递给与所述钻井主轴相连接的所述箱体底部中间位置；同时， 在相同的拉力方向上，所述箱体底部还受到来自所述钻井主轴自身的 重力的作用；由于所述箱体固定不动，根据作用力与反作用力的关系， 所述箱体外侧必然会受到所述钻井支架向上的支撑力。根据理论和实践分析，在这些外力共同作用下，必然会导致箱体产生较大的变形。 齿轮箱箱体的具体变形及受力状态请参见图1。图1中A代表箱体外侧受到的来自钻井支架的向上的支撑力；B 代表箱体中部受到的来自钻井主轴的向下的拉力和钻井主轴及与钻井 主轴相连的钻井装置的重力的合力；C代表相互啮合的一组齿轮的齿 轮轴在箱体变形前的位置；Cl代表相互啮合的一组齿轮的齿轮轴在箱 体变形后的位置；Dl代表相互啮合的一组齿轮的齿轮轴在箱体变形前 的距离；D代表相互啮合的一组齿轮的齿轮轴在箱体变形后的距离； E代表箱体底部变形前的位置；El代表箱体底部变形后的位置。由图l可知，在拉力、重力和所述箱体外侧支撑力等外力共同作 用下，箱体产生了较大的变形。箱体沿钻井主轴方向向下变形时，引 起箱体侧壁和底部外缘产生向内的变形，即引起了箱体径向距离减小； 根据箱体的结构特点，愈靠近箱体顶部，箱体侧壁向内侧变形越大。 由于相互啮合的传动齿轮轴固定于箱体底部，因而，箱体径向距离的 减小使得传动齿轮的轴间距变小，即传动齿轮中心距变小；变形严重 时可能导致齿轮之间的齿间隙变为零。这种变形，会引起相互啮合的 齿轮间传动不灵活，并最终导致出现齿轮转动卡滞的现象。此外，由于 齿间隙的减少，使得齿轮齿面不易存留适当润滑油及润滑油油膜，并造 成齿轮箱内的齿轮齿面较早出现破坏，降低了顶部驱动钻井装置齿轮 箱齿轮的使用寿命；而长期更换齿轮，不但要增加整个顶部驱动钻井 装置的成本，也会降低整个系统的可靠性。针对上述不足，目前，国内外现有技术中大多采用较多的改进方 案主要包括以下两种。方案一，在结构设计中采用增加齿轮箱箱体厚度的方法来加强齿 轮箱箱体的刚度，来实现减小齿轮箱变形量的目的。但是采用这种方 式却存在以下不足首先，采用这种方法制成的齿轮箱的结构非常庞 大，整个齿轮箱的外观显得很笨重，也不美观。其次，釆用这种方式 尽管能够使齿轮箱的抗变形能力有一定提高，但是其抗变形的效果并 不理想。最后，增加齿轮箱厚度必然要耗费大量的钢材；用来做齿轮箱的材料都是非常昂贵的特种钢材，增加齿轮箱厚度的同时必然会导致企业成本的较大增加；同时，庞大的结构必然使箱体重量大大增加，而顶驱是在单导轨上由动力驱动而上下往复运动的，在行程不变的情 况下，增加重量后克服自身重力做的无用功必然也会增加，从而使企 业能耗增加。方案二，增加齿轮箱中相互啮合的齿轮间隙，即增加齿轮轴间距。 采用这种方法本质上并未降低齿轮箱的变形量，只是增大了齿轮齿隙。采用这种方式主要有以下不足其一，相互啮合的齿轮齿隙过大会导 致高速传动的齿轮产生冲击振动，增大齿轮工作中的噪声；其二，齿 隙加大，则会导致相互啮合部分的齿轮齿厚相对减小，从而降低了齿 轮的强度和承载能力。此外，这种方式情况下，如果顶部驱动钻井装 置的工作状态发生改变，比如顶部驱动钻井装置在向下钻井时会导致 齿轮箱体底部发生向上的变形，会进一步增大齿轮间隙，使得整个齿 轮传动系统运行不稳定，可靠性也显著降低。 实用新型内容本实用新型要解决的技术问题是，提供一种结构筒单、生产成本 低、易生产、抗变形性能更好的抗变形齿轮箱。为解决上述技术问题，本实用新型提供一种顶部驱动钻井装置齿 轮箱，包括箱体和安装在所述箱体顶部的箱盖；所述箱盖下表面有一 凸台，所述凸台侧缘与所述箱体内侧壁相贴合。优选地，所述箱体内侧壁和所述凸台侧缘之间采用过渡配合。优选地，所述凸台的高度为6-25mm。优选地，所述箱体顶部开有密封槽，在所述密封槽内安装有密封件。本实用新型釆用在箱盖上增加凸台的设计。当箱体受到来自钻井 主轴的巨大向下拉力和自身重力作用并导致箱体底部产生向下的变形 时，箱体侧壁和底部外缘产生向内的变形，随着箱体侧壁的增高，其 侧壁的向内变形量逐渐增大，到达箱体顶部开口处时箱体的变形量达 到最大。采用在箱盖上增加凸台的设计后，当箱体侧壁向内产生压缩变形时，会因为受到凸台的支撑作用而使箱体侧壁的变形量显著降低； 从而齿轮轴间距变形量也因为齿轮箱体的变形量降低而显著减小，使 得相互啮合的齿轮间中心距变化不大或基本不变。采用本设计，显著 降低了传动齿轮的破坏程度，提高了传动齿轮的使用寿命，既減少了 顶驱装置的维修成本，也提高了整个系统的稳定性。对比现有技术，本设计还具有结构简单，生产成本低、易生产， 防变形性能好的优点，较好的解决了齿轮箱工作时因过大变形对齿轮 传动产生影响而导致较早出现齿轮齿面破坏的问题。
图1为齿轮箱体受力状态简化后的简支梁状态图； 图2为本实用新型实施例所述顶部驱动钻井装置齿轮箱装配图； 图3为图2中H处的放大图。
具体实施方式
以下结合附图和具体实施方式
对本实用新型作进一步详细的说明请参看图2，图2为本实用新型实施例所述的顶部驱动钻井装置 齿轮箱装配图。如图所示，所述的顶部驱动钻井装置齿轮箱，包括箱体l和安装 在所述箱体1顶部的箱盖2;其特征在于，所述箱盖2下表面有一凸 台3,所述凸台3侧缘与所述箱体1内侧壁相贴合。箱体1内侧壁和所述凸台3侧缘之间优选采用过渡配合。凸台3的高度优选为6-25mm。请参见图3，图3为图2中H处的放大图。该图示出，箱体l顶 部开有密封槽4，在所述密封槽4内安装有密封件5。如背景技术中所述，当箱体1受到钻井主轴传来的拉力及与钻井 主轴相连接的钻井装置的重力后，箱体1底部产生向下的变形，引起 箱体1的侧壁和底部外缘产生向内的变形，随着箱体1侧壁的增高， 其侧壁的向内变形量逐渐增大；到达箱体l顶部开口处时，箱体1的 变形量达到最大。采用在箱盖2上增加凸台3的设计后，当箱体l侧壁向内产生压缩变形时，由于受到凸台3的支撑，使得箱体l侧壁的变形量显著降低；从而齿轮轴间距变形量也因为箱体1的变形量降低 而显著降低，并最终导致相互啮合的齿轮间齿间隙变化不大或基本不 变。此外，本设计也使得相互啮合的两齿轮出现轮齿啮合偏斜的可能 性显著降低。采用本设计明显降低了箱体变形过大对齿轮的破坏程度，使得传 动齿轮的使用寿命得到了显著的提高；降低了顶驱装置使用中的维修 成本，也提高了顶部驱动钻井装置的可靠性和稳定性。此外，本设计 还具有结构简单，生产成本低、易生产，防变形性能好的优点。通过有限元分析对本设计方案进行分析计算，结果显示，在未设置 防变形结构前，箱体1上部开口在顶驱满负荷工作时的变形量为 0.34mm;而釆用本设计后，箱体的变形量减小为O.lmm左右。由此 可见，采用本设计后，箱体1的抗变形性能显著提高。此外，未设置防变形结构前，箱体1中齿轮的许用间隙为0.3 ~ 0.45mm，采用本设计的抗变形结构后，齿轮箱的许用间隙变为0.23 ~ 0.35mm。由此可见，采用本设计后的齿4仑间隙更接近于通用机械允许 的使用间隙，使得齿轮传动的稳定性显著提高。以上对本实用新型所提供的一种顶部驱动钻井装置齿轮箱进行 了详细介绍。本文中应用了具体个例对本实用新型的原理及实施方式 进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本实用新型的方法 及其核心思想。同时，对于本领域的一般技术人员，依据本实用新型 的思想，在具体实施方式
及应用范围上均会有改变之处，综上所述， 本说明书内容不应理解为对本实用新型的限制。
权利要求1、一种顶部驱动钻井装置齿轮箱，包括箱体和安装在所述箱体顶部的箱盖；其特征在于，所述箱盖下表面有一凸台，所述凸台侧缘与所述箱体内侧壁相贴合。
2、 根据权利要求1所述的顶部驱动钻井装置齿轮箱，其特征在 于，所述箱体内侧壁和所述凸台侧缘之间采用过渡配合。
3、 根据权利要求2所述的顶部驱动钻井装置齿轮箱，其特征在 于，所述凸台的高度为6-25mm。
4、 根据权利要求1—3所述任一顶部驱动钻井装置齿轮箱，其特 征在于，所述箱体顶部开有密封槽，在所述密封槽内安装有密封件。
专利摘要本实用新型公开了一种顶部驱动钻井装置齿轮箱，该齿轮箱包括箱体和安装在所述箱体顶部的箱盖；所述箱盖下表面有一凸台，所述凸台侧缘与所述箱体内侧壁相贴合。优选地，所述箱体内侧壁和所述凸台侧缘之间采用过渡配合。优选地，所述凸台的高度为6-25mm。优选地，所述箱体顶部开有密封槽，在所述密封槽内安装有密封件。采用在箱盖上增加凸台的设计后，当箱体侧壁向内产生压缩变形时，会因为受到凸台的支撑作用而使箱体侧壁的变形量显著降低；从而齿轮轴间距变形量也因为齿轮箱体的变形量降低而显著减小，使得相互啮合的齿轮间中心距变化不大或基本不变。
文档编号F16H57/02GK201121700SQ20072017392
公开日2008年9月24日 申请日期2007年10月31日 优先权日2007年10月31日
发明者王建怀 申请人:中国南车集团北京机车车辆机械厂;中国南车集团株洲电力机车研究所