[发明专利]利用谐波齿轮实现大传动比的减速工具

摘要

本发明涉及一种用于石油钻井领域中利用谐波齿轮实现大传动比的减速工具，通过螺纹连接安装在钻头上部，包括涡轮总成、谐波齿轮总成、万向轴总成和减震总成。所述的谐波齿轮总成由作为动力输入的椭圆形谐波发生器、作为动力输出的柔性齿轮和与外壳固定的刚性齿轮组成；输入轴与谐波发生器之间采用过盈配合、谐波发生器使柔性齿轮发生可控弹性变形也成为椭圆形；本发明的利用谐波齿轮实现大传动比的减速工具利用谐波齿轮传动中刚性齿轮的齿数略大于柔性齿轮轴的齿数，传动比其中ZR为柔性齿轮轴齿数，ZG为刚性齿轮齿数，同时啮合的齿数多，能够实现大传动比的特性，有效的降低涡轮钻具转速，并且大幅度增大转矩，提高涡轮钻具的钻井效率。

主权项

1.利用谐波齿轮实现大传动比的减速工具，其特征在于：所述的减速工具包括涡轮总成、谐波齿轮总成、万向轴总成和减震总成，在谐波齿轮总成前端连接万向轴总成，万向轴总成的前端连接减震总成，谐波齿轮的后端连接涡轮总成；所述涡轮总成包括上接头(1)、防掉帽(2)、防掉接头(3)、支撑环(4)、定位套筒a(5)、上旋塞(6)、涡轮轴(7)、圆头平键(8)、涡轮定子(9)、涡轮转子(10)、下旋塞(11)、涡轮外壳(12)、双工接头a(13)、密封旋塞(14)，在上接头(1)前端安装支撑环(4)，将防掉接头(3)安装在支撑环(4)的中心通孔，将圆头平键(8)安装在涡轮轴(7)上，再将涡轮转子(10)和上旋塞(6)依次安装在涡轮轴(7)上，然后在防掉接头(3)前端安装涡轮轴(7)，将密封旋塞(14)安装在涡轮轴(7)前端防止泥浆进入涡轮轴空心部分，将定位套筒a(5)和涡轮定子(9)依次安装在上接头(1)下端，再安装下旋塞(11)用于固定涡轮定子(9)，将双工接头a(13)连接在涡轮外壳(12)前端，最后将涡轮外壳(12)安装在上接头(1)前端，利用防掉帽(2)防止涡轮轴(7)向下掉落，泥浆从支撑环(4)圆周通孔进入涡轮工作腔，驱动涡轮工作，带动涡轮轴(7)旋转，并将旋转运动通过螺纹连接向下传递；所述的谐波齿轮总成包括空心轴(15)、上外壳(16)、矩形密封圈a(17)、输入轴(18)、碟簧a(19)、定位套筒b(20)、谐波发生器(21)、柔性齿轮轴(22)、刚性齿轮(23)、双工接头b(24)、车式密封圈(25)、碟簧b(26)、对开套筒(27)、O型密封圈(28)，先将碟簧a(19)和车式密封圈(25)安装在输入轴(18)上，然后将谐波发生器(21)通过过盈配合安装在输入轴(18)上，再将对开套筒(27)安装在柔性齿轮轴(22)上，对开套筒(27)由两个半套筒组成，将碟簧b(26)和O型密封圈(28)安装在柔性齿轮轴(22)之后，再将柔性齿轮轴(22)通过过盈配合安装在谐波发生器(21)外部，使柔性齿轮轴(22)的齿轮部分变形为椭圆形再与刚性齿轮(23)啮合，然后将刚性齿轮(23)通过花键安装在双工接头b(24)上，在双工接头b(24)后端安装定位套筒b(20)，然后将上外壳(16)的前端和双工接头b(24)后端通过螺纹连接，将矩形密封圈a(17)安装好之后再将空心轴(15)前端和输入轴(18)后端连接，最后将空心轴(15)和上外壳(16)分别安装在涡轮轴(7)前端和双工接头a(13)前端；所述的万向轴总成包括双工接头c(29)、活绞(30)、球座(31)、小球(32)、大球(33)、锁紧套(34)、连杆(35)、万向轴外壳(36)、双工接头d(37)，活绞(30)、球座(31)、小球(32)、大球(33)、锁紧套(34)、连杆(35)一起组成万向轴，锁紧套(34)上有台肩，锁紧套(34)与活绞(30)通过螺纹连接，并将连杆(35)和活绞(30)固定在一起，球座(31)装在活绞(30)内，使大球(33)和小球(32)装在球座(31)和连杆(35)之间，万向轴前后两端为对称结构，万向轴的后端与柔性齿轮轴(22)通过螺纹连接，万向轴外壳(36)的后端与双工接头c(29)以及双工接头b(24)都是通过螺纹连接，万向轴外壳(36)的前端通过螺纹与双工接头d(37)连接；所述的减震总成包括下接头(38)、矩形密封圈b(39)、调整垫片(40)、碟簧c(41)、下外壳(42)、推力球轴承组(43)、矩形密封圈c(44)，将矩形密封圈c(44)安装在下外壳(42)的内圆周上，然后依次将推力球轴承组(43)、碟簧c(41)、调整垫片(40)、矩形密封圈b(39)安装在下接头(38)上，再将下接头(38)通过螺纹与万向轴的前端连接，下接头(38)受到的轴向冲击在经过碟簧c(41)后传递给外壳会有所下降，最后下外壳(42)通过螺纹与双工接头d(37)连接。