Планетарный редуктор для забойных двигателей Советский патент 1992 года по МПК F16H1/34 E21B4/00 

Изобретение относится к буровой технике, а именно к устройствам, предназначенным для изменения частоты вращения долот.

Известны синусошариковые редукторы для забойных двигателей, включающие ведущий вал, корпус, трубообразный ведомый вал-водило с продольными прорезями под шаровые сателлиты, охватываемые водилом и охватывающие водило втулки, на каждой из которых выполнены синусоидальные беговые дорожки под шаровые сателлиты.

Недостатком этих редукторов является наличие ударных нагрузок, приводящих к снижению их долговечности. Этот недостаток обусловлен наличием больших ускорений шаров-сателлитов в моменты смены направления движения по прорезям водила и, как следствие, больших сил инерции.

Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату к предлагаемому планетарному редуктору для забойных двигателей является редуктор.

Недостатком этого редуктора, принятого за прототип, является низкая долговечность, обусловленная наличием ударных нагрузок, действующих на сателлиты в моменты смены направления их движения по прорезям водила. Ударные нагрузки, в свою очередь, предопределяются большими ускорениями шаров-сателлитов в эти моменты, приводящими к появлению сил инерции. А наличие зазоров, которое всегда имеет место между ведущей дорожкой и шарами, предопределяет удары под действием указанных сил инерции, так как ведущая дорожка при работе редуктора взаимодействует с шарами то одной своей стороной, то другой. Удары имеют место также при столкновении шароа-сателлитов с поверхностями ведомой или неподвижной беговой дорожки.

Целью настоящего изобретения является повышение долговечности редуктора за счет уменьшения ударных нагрузок.

Указанная цель достигается тем, что в планетарном редукторе для забойных двигателей, содержащем ведущий и ведомый валы, корпус, выполненные в виде коаксиальных обойм, крайние из которых на поверсл С

Х|

О

со со со ю

хностях, обращенных к промежуточной обойме, снабжены периодическими замкнутыми дорожками, а промежуточная - продольными сквозными прорезями и шаровые сателлиты, размещенные в прорезях промежуточной обоймы и взаимодействующие с периодическими дорожками крайних обойм, согласно изобретению, периодическ ие замкнутые дорожки описаны уравнениями

х R cos p ,

у R sin (p ,

z K( A- sin Я cos Я ), Я m (p -2л i-в интервале

2 . 2 i +1

Я

m

-л,

Я 2л: (i + 1)-m - в интервале

,

m7m

где R, (p , Z - цилиндрические координаты точек кривой,

х, у, z - прямоугольные координаты точек кривой,

m - число периодов кривой,

i - порядковый номер периода, i 0,1,2(m-1),

К - коэффициент размаха кривой.

Сущность изобретения поясняется чертежом одного ряда редуктора в разрезе, приведенным на фиг. 1, развертками беговых дорожек, синусоидальной 2 и предлагаемой 1, приведенными на фиг. 2, и схемой обоймы с периодической дорожкой с указанием системы координат на фиг. 3.

Планетарный редуктор для забойных двигателей (фиг. 1) содержит выполненные в виде коаксиально установленных обойм ведущий вал 1, ведомый вал 2, корпус 3 и сателлиты-шары 4. Ведомый вал 2 снабжен продольными прорезями, а ведущий вал 1 и корпус 3 - замкнутыми периодическими дорожками для сателлитов.

Замкнутые периодические дорожки в редукторе (фиг. 3) описываются приведенными выше уравнениями. Эта кривая имеет у своих вершин участки с незначительными, почти нулевыми, подъемами,

Предлагаемая кривая исключает мягкие удары и, таким образом, обеспечивает безударную работу редуктора и, как следствие, повышение его долговечности.

Планетарный редуктор для забойных двигателей работает следующим образом.

При вращении ведущего вала 1 получают возвратно-поступательное перемеще- ние вдоль оси редуктора шары-сателлиты 4, расположенные в беговых дорожках ведущего вала 1, корпуса 3 и прорезях водила 2. При этом шары 4, находясь в беговой дорожке корпуса 3 и двигаясь по этой дорожке, получают окружное или планетарное движение вокруг оси редуктора, увлекая за собой водило-ведомый вал 2. Передаточное отношение редуктора определяется количеством периодов бегущих дорожек. Редуктор реверсивный.

Таким образом, планетарный редуктор для забойных двигателей, отличающийся типом бегущих дорожек, обеспечивает безударную работу сателлитов и, как следст- вне, повышение долговечности.

Формула изобретения Планетарный редуктор для забойных двигателей, содержащий ведущий и ведомый валы, корпус, коаксиально установлен- ные обоймы, крайние из которых на поверхностях, обращенных к промежуточной обойме, имеют периодические замкнутые дорожки, а промежуточная - продольные сквозные прорези, и шаровые сателлиты, размещенные в прорезях промежуточной обоймы и взаимодействующие с периодическими дорожками крайних обойм, отличающи йсятем, что, с целью повышения долговечности за счет уменьше- ния ударных нагрузок, периодические замкнутые дорожки описаны уравнениями х R cos f ; у R sin p ;

z K( Я - sin Я cos Я ), где в интервале 2 п /т (2 i + 1) п /т;

Я 1л (i + 1) - т р в интервале (2 i + +1) п /т с (2 i + 2) л /т;

R, р , z - цилиндрические координаты точек кривой;

х, у, z - прямоугольные координаты го- чек кривой;

m - число периодов кривой;

i - порядковый номер периода, i

0,1,2m-1;

К - коэффициент размаха кривой.

О

NJ

Ф 1

M&ssxi

-1 cr со со со ю

Использование: машиностроение и буровая техника. Целью изобретения - повышение долговечности редуктора за счет уменьшения ударных нагрузок. Сущность изобретения: планетарный редуктор содержит коаксиально установленные обоймы и шаровые сателлиты. Промежуточная обойма имеет продольные сквозные прорези, крайние обоймы-периодические замкнутые дорожки, форма которых исключает как жесткие так и мягкие удары сателлитов. 3 ил.

Фиг. 3.