專利名稱：伺服直驅(qū)式抽油機的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及的是一種油田生產(chǎn)中有桿采油系統(tǒng)使用的抽油機，尤其涉及一種伺服直驅(qū)式無游梁抽油機，屬于采油機械技術領域。
背景技術：
目前國內(nèi)外使用最為廣泛的是游梁式抽油機。游梁式抽油機因傳動機構繁瑣導致了它的傳動效率低，結構笨重，電動機運行功率大，能耗高，而且游梁式抽油機因其結構限制調(diào)整沖程沖次困難。無游梁式抽油機主要有寬皮帶式抽油機、直線往復式抽油機、天輪式抽油機等等。由于無游梁式抽油機省去了笨重的游梁，容易實現(xiàn)長沖程，沖程相對損失小， 有效沖程大，相對沖次低，在提高泵效的同時還提高了系統(tǒng)的工作壽命。由于采用平衡塊直接平衡方式，配重調(diào)整方便、準確、平衡效果好。但是現(xiàn)有的無游梁式抽油機普遍使用的是調(diào)速性能差的三相交流異步電機，在頻繁正反轉過程中加速度大，慣性載荷大，導致電機消耗功率大，且現(xiàn)有的無游梁式抽油機結構較復雜，運動件多，成本高，維修保養(yǎng)困難，故障率高。這些都大大限制了無游梁式抽油機的推廣應用。因此，開發(fā)一種結構簡單、可靠耐用、 操作簡便、整機價格低、維護容易、節(jié)能效果好、調(diào)參方便的新型高效節(jié)能抽油機顯得越發(fā)重要。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是針對現(xiàn)有的抽油機存在的上述問題，提供一種結構簡單、可靠耐用、操作簡便、維護容易、節(jié)能效果好、調(diào)參方便的伺服直驅(qū)式抽油機。本發(fā)明為實現(xiàn)上述目的，采用的技術方案如下一種伺服直驅(qū)式抽油機，包括機架、伺服電機、減速機、制動器、同步帶輪、同步帶、 驅(qū)動軸、驅(qū)動輪座、導向滑輪、滑輪座、開口同步帶、鋼絲繩、配重箱、電氣控制柜、護欄、爬梯等，其特征是采用伺服電機作為動力源，通過電氣控制柜中的伺服調(diào)速系統(tǒng)控制該伺服電機做正反轉運動，經(jīng)二級行星齒輪減速機減速后，通過一級同步帶傳動驅(qū)動同步帶輪做低速正反轉運動，同步帶輪又帶動與其嚙合的開口同步帶來回往復運動，開口同步帶兩端各連若干根鋼絲繩，其中一端的鋼絲繩拉動配重箱做來回往復運動，另一端的鋼絲繩通過懸繩器拉動光桿在井口中做來回往復運動，實現(xiàn)抽油作業(yè)。所述機架為整體焊接機架，它由型鋼及鋼板焊接而成，結構簡單，牢固可靠。所述控制柜中安裝有伺服調(diào)速系統(tǒng)，控制伺服電機按一定的速度模式曲線運行。 當需要改變抽油機的運行模式時只需通過伺服調(diào)速系統(tǒng)調(diào)節(jié)參數(shù)即可。所述伺服電機與減速機法蘭式連接，伺服電機的輸出軸直接插入行星齒輪減速機的輸入端，減速機通過螺栓連接固定在機架底板上，減速機的輸出軸上用鍵安裝有一個傳動同步帶輪。驅(qū)動軸通過徑向滾動軸承安裝在驅(qū)動輪座上，驅(qū)動軸的一端也安裝有一個傳動同步帶輪，并且與減速機輸出軸上的傳動同步帶輪通過一條同步齒形帶構成一級同步帶輪傳動。驅(qū)動軸中間安裝有一個主同步帶輪，該主同步帶輪通過鍵與驅(qū)動軸連接，這樣就將伺服電機輸出的高速正反轉運動轉化成主同步帶輪的低速大扭矩轉動。所述驅(qū)動輪座通過螺栓連接固定在機架的底板上。所述制動器本身通過螺栓與驅(qū)動輪座連接固定，驅(qū)動軸的末端與制動器的內(nèi)盤通過滑鍵連接，內(nèi)盤可以在驅(qū)動軸上做軸向滑動。摩擦塊鑲嵌在內(nèi)盤表面。內(nèi)盤由導磁材料制成。當電磁線圈斷電時，在制動彈簧的作用下，內(nèi)盤將摩擦塊壓緊在制動盤上，驅(qū)動軸停轉，實現(xiàn)可靠制動。當電磁線圈通電時，在電磁力的作用下，內(nèi)盤壓縮制動彈簧，從而使摩擦塊與制動盤脫開，制動器失去制動作用。所述開口同步帶與主同步帶輪嚙合，且開口同步帶的一端通過轉換接頭與一段鋼絲繩連接，該段鋼絲繩繞過導向滑輪與懸繩器連接，開口同步帶的另一端通過轉換接頭與另一段鋼絲繩連接，該段鋼絲繩繞過導向滑輪與配重箱連接。所述導向滑輪安裝在滑輪座上。所述滑輪座通過螺栓安裝固定在機架頂部鋼板上。所述護欄通過螺栓安裝在機架頂部。所述爬梯通過螺栓安裝在機架一側。本發(fā)明的有益效果1、傳動系統(tǒng)應用近直驅(qū)技術，中間減速機構簡單，采用調(diào)速性能優(yōu)良的伺服電機直接驅(qū)動、換向，提高了系統(tǒng)的傳動效率及其可靠性。2、通過伺服調(diào)速系統(tǒng)，調(diào)節(jié)抽油機運行速度模式方便，使其以較理想的速度曲線運行，減小了抽油機的運行功率，節(jié)能效果顯著。3、采用配重箱直接平衡技術，平衡效果好，調(diào)整配重方便。4、通過伺服調(diào)速系統(tǒng)調(diào)節(jié)參數(shù)即可實現(xiàn)改變抽油機的運行模式，無需任何機械調(diào)整，調(diào)節(jié)參數(shù)簡單、方便。5、結構簡單，傳動系統(tǒng)精簡，同時兼有爬梯護欄等輔助設施，安裝維護容易。


圖1是本發(fā)明的結構示意圖；圖2是圖1的左視圖；圖3是本發(fā)明主驅(qū)動部分的結構示意圖；圖4是制動器部分的剖視圖。
具體實施例方式下面結合附圖詳細說明本發(fā)明的實施方式。參照圖1與圖2，一種伺服直驅(qū)式抽油機，包括機架7、伺服電機19、減速機20、小傳動同步帶輪21、大傳動同步帶輪14、同步齒形帶22、制動器18、主同步帶輪16、驅(qū)動軸 17、驅(qū)動輪座15、導向滑輪8、滑輪座10、開口同步帶4、鋼絲繩6、配重箱12、電氣控制柜13、 護欄9、爬梯11等。所述機架7為整體焊接機架，它由型鋼及鋼板焊接而成，結構簡單，牢固可靠。所述減速機20為二級行星齒輪減速機。所述制動器18為電磁型摩擦制動器，失電制動。所述護欄9通過螺栓安裝在機架7頂部。所述爬梯11通過螺栓安裝在機架一側。參照圖3，伺服電機19、減速機20、小傳動同步帶輪21、大傳動同步帶輪14、同步齒形帶22、制動器18、主同步帶輪16、驅(qū)動軸17、驅(qū)動輪座15組成了該抽油機的主驅(qū)動部分。伺服電機19與減速機20法蘭式連接，伺服電機19的輸出軸直接插入行星齒輪減速機 20的輸入端，減速機20通過螺栓連接固定在機架7的底板上。小傳動同步帶輪21通過鍵安裝在減速機20的輸出軸上，并用一個軸端壓板軸向固定。驅(qū)動軸17通過徑向滾動軸承安裝在驅(qū)動輪座15上，驅(qū)動軸17的一端安裝有一個大傳動同步帶輪14，并且該同步帶輪 14與減速機20輸出軸上的傳動同步帶輪21通過一條同步齒形帶22構成一級同步帶輪傳動。驅(qū)動軸17中間安裝有一個主同步帶輪16，該主同步帶輪16通過鍵與驅(qū)動軸17連接， 這樣就將伺服電機19輸出的高速正反轉運動轉化成主同步帶輪16的低速大扭矩轉動。開口同步帶4與主同步帶輪16嚙合，且開口同步帶4的一端通過轉換接頭5與一段鋼絲繩6連接，該段鋼絲繩6繞過導向滑輪8與懸繩器3連接，開口同步帶4的另一端通過轉換接頭5與另一段鋼絲繩6連接，該段鋼絲繩6繞過導向滑輪8與配重箱12連接。所述導向滑輪8安裝在滑輪座10上，滑輪座10通過螺栓安裝固定在機架7頂部鋼板上。參照圖4，制動器18本身通過螺栓將制動器主體四與驅(qū)動輪座15連接固定，驅(qū)動軸17的末端與制動器18的內(nèi)盤M通過滑鍵觀連接，內(nèi)盤M可以在驅(qū)動軸17上做軸向滑動。摩擦塊25鑲嵌在內(nèi)盤M表面。內(nèi)盤M由導磁材料制成。當電磁線圈沈斷電時， 在制動彈簧27的作用下，內(nèi)盤M將摩擦塊25壓緊在制動盤23上，驅(qū)動軸17停轉，實現(xiàn)可靠制動。當電磁線圈沈通電時，在電磁力的作用下，內(nèi)盤M壓縮制動彈簧27，從而使摩擦塊25與制動盤23脫開，制動器失去制動作用。本發(fā)明的工作原理為本發(fā)明采用伺服電機19作為動力源，該伺服直驅(qū)式抽油機運行時通過電氣控制柜13控制該伺服電機19做正反轉運動，經(jīng)二級行星齒輪減速機20減速后，通過由傳動同步帶輪14、21以及同步齒形帶22構成的一級同步帶輪傳動驅(qū)動主同步帶輪16做低速大扭矩正反轉運動，主同步帶輪16帶動與其嚙合的開口同步帶4做來回往復運動，開口同步帶 4 一端通過與其連接的鋼絲繩6拉動配重箱12做來回往復運動，同時開口同步帶4另一端通過與其連接的鋼絲繩6及懸繩器3拉動光桿2在井口 1中做來回往復運動，實現(xiàn)抽油作業(yè)。該伺服直驅(qū)式抽油機運行時通過往配重箱12中增加或者減少沙石來調(diào)節(jié)配重， 直接平衡工作載荷，平衡效果好。通過電氣控制柜13中的伺服調(diào)速系統(tǒng)調(diào)節(jié)抽油機的沖程沖次等運行參數(shù)，調(diào)節(jié)參數(shù)簡單方便，避免了傳統(tǒng)抽油機調(diào)整運行狀況時還需調(diào)整機械結構。當需要制動或緊急制動時，伺服電機19斷電的同時制動器18通過制動彈簧27把摩擦塊25與制動盤23壓緊從而使驅(qū)動軸17停止轉動，實現(xiàn)可靠制動。該伺服直驅(qū)式抽油機結構簡單，傳動系統(tǒng)精簡，同時兼有爬梯護欄等輔助設施，安裝維護容易。以上所述，僅是本發(fā)明的較佳實施例而已，并非對本發(fā)明作任何形式上的限制，雖然本發(fā)明已以較佳實施例揭露如上，然而并非用以限定本發(fā)明，任何熟悉本專業(yè)的技術人員，在不脫離本發(fā)明技術方案范圍內(nèi)，當可利用上述揭示的方法及技術內(nèi)容作出些許的更動或修飾為等同變化的等效實施例，但凡是未脫離本發(fā)明技術方案的內(nèi)容，依據(jù)本發(fā)明的技術實質(zhì)對以上實施例所作的任何簡單修改、等同變化與修飾，仍屬于本發(fā)明技術方案的范圍內(nèi)。
權利要求
1.一種伺服直驅(qū)式抽油機，包括機架、伺服電機、減速機、小傳動同步帶輪、大傳動同步帶輪、同步齒形帶、制動器、主同步帶輪、驅(qū)動軸、驅(qū)動輪座、導向滑輪、滑輪座、開口同步帶、 鋼絲繩、配重箱、電氣控制柜、護欄和爬梯；其特征在于采用伺服電機作為動力源，伺服電機正反轉，經(jīng)二級行星齒輪減速機減速后，通過一級同步帶傳動驅(qū)動主同步帶輪做低速大扭矩正反轉運動，主同步帶輪又拉動與其嚙合的開口同步帶來回往復運動，開口同步帶兩端各連若干根鋼絲繩，其中一端的鋼絲繩通過懸繩器與光桿連接，另一端的鋼絲繩與配重箱連接，配重箱中裝填沙石。
2.如權利要求1所述的伺服直驅(qū)式抽油機，其特征在于所述伺服電機與減速機法蘭式連接，伺服電機的輸出軸直接插入行星齒輪減速機的輸入端，減速機通過螺栓連接固定在機架的底板上；小傳動同步帶輪通過鍵安裝在減速機的輸出軸上，并用一個軸端壓板軸向固定；驅(qū)動軸通過徑向滾動軸承安裝在驅(qū)動輪座上，驅(qū)動軸的一端安裝有一個大傳動同步帶輪，并且該同步帶輪與減速機輸出軸上的傳動同步帶輪通過一條同步齒形帶構成一級同步帶輪傳動；驅(qū)動軸中間安裝有一個主同步帶輪，該主同步帶輪通過鍵與驅(qū)動軸連接，這樣就將伺服電機輸出的高速正反轉運動轉化成主同步帶輪的低速大扭矩轉動；制動器為電磁型摩擦制動器，為失電制動器；制動器內(nèi)盤通過滑鍵直接安裝在驅(qū)動軸上，內(nèi)盤可以在驅(qū)動軸上做軸向滑動；摩擦塊鑲嵌在內(nèi)盤表面；內(nèi)盤由導磁材料制成；當電磁線圈斷電時，在制動彈簧的作用下，內(nèi)盤將摩擦塊壓緊在制動盤上，驅(qū)動軸停轉，實現(xiàn)可靠制動；當電磁線圈通電時，在電磁力的作用下，內(nèi)盤壓縮制動彈簧，從而使摩擦塊與制動盤脫開，制動器失去制動作用。
3.如權利要求1所述的伺服直驅(qū)式抽油機，其特征在于所述主同步帶輪與驅(qū)動軸鍵連接，通過開口同步帶與主同步帶輪的嚙合運動把伺服電機輸出的正反旋轉運動轉化成開口同步帶的來回往復直線運動，開口同步帶兩端各通過轉換接頭與若干根鋼絲繩連接，鋼絲繩繞過若干個導向滑輪拉動光桿做來回往復運動。
4.如權利要求1所述的伺服直驅(qū)式抽油機，其特征在于所述驅(qū)動輪座通過螺栓連接固定在機架的底板上。
5.如權利要求1所述的伺服直驅(qū)式抽油機，其特征在于所述開口同步帶與主同步帶輪嚙合，且開口同步帶的一端通過轉換接頭與一段鋼絲繩連接，該段鋼絲繩繞過導向滑輪與懸繩器連接，開口同步帶的另一端通過轉換接頭與另一段鋼絲繩連接，該段鋼絲繩繞過導向滑輪與配重箱連接。
6.如權利要求1所述的伺服直驅(qū)式抽油機，其特征在于所述導向滑輪安裝在滑輪座上。
7.如權利要求1所述的伺服直驅(qū)式抽油機，其特征在于所述滑輪座通過螺栓安裝固定在機架頂部鋼板上。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種伺服直驅(qū)式抽油機，該伺服直驅(qū)式抽油機采用伺服電機作為動力源，伺服電機正反轉，經(jīng)二級行星齒輪減速機減速后，通過一級同步帶傳動驅(qū)動主同步帶輪做低速正反轉運動，主同步帶輪又帶動與其嚙合的開口同步帶來回往復運動，開口同步帶兩端各連若干根鋼絲繩，其中一端的鋼絲繩通過懸繩器與負載連接，另一端的鋼絲繩與配重箱連接，配重箱中裝填沙石。本發(fā)明的有益效果傳動系統(tǒng)精簡，中間減速機構簡單，采用調(diào)速性能優(yōu)良的伺服電機直接驅(qū)動、換向，并配以伺服調(diào)速系統(tǒng)，采用配重箱直接平衡，使抽油機具有長沖程、低沖次、高效率、低功耗、調(diào)參容易、結構簡單、操作簡便等特點。
文檔編號H02K7/102GK102562003SQ201210012830
公開日2012年7月11日 申請日期2012年1月16日 優(yōu)先權日2012年1月16日
發(fā)明者趙升噸, 邵中魁 申請人:西安交通大學