技术领域
[0001] 本实用新型属于石油开采机械动
力传递装置技术领域，涉及一种滚筒式换向减速器。
背景技术
[0002]
现有技术中，抽油机通常需要将
电机的圆周运动转换为抽油杆的直线往复运动，在转换过程中为了减小机器占地面积，通常要求减速器的输出转动为固定
频率变化的正反向转动，从而对减速器提出了换向的技术要求，由于液压换向机构占地面积较大，从属机构较多，因此只有在特定需求下才会使用。
[0003] 对于利用电机转向和转速的控制来改变减速器的方向和转速而言，直线电机驱动的智能抽油机的基本结构由
机架、天轮、直线电机(
定子、动子)、
平衡块、平衡带、缓冲
弹簧、
钢丝绳、智能控制柜、变频电源等几个主要部分组成，通过智能控制柜给定冲程、冲次等工作制度后,启动直线电机，但是工作时
电动机总处于频繁启动、停止的工作状态，较大的冲击
载荷和
电流大大的缩短了电器元件的使用寿命，进而影响到工作效率，而机械换向装置的可靠度则相对较高。
[0004] 利用不同的机械装置和机械原理，可以有不同的方案来解决换向减速问题，例如西南石油学院、河南石油勘探局和四川矿山机器厂共同研制的
齿轮抽油机为机械换向的台架式滚筒抽油机。其基本结构是在电动机和滚筒之间的
传动系统中增加一个销齿行星齿轮机构的机械换向装置，使其减速箱既有减速功能，又有周期性的换向作用，它的
输出轴运动规律为正转一周、反转一周交替进行。
输入轴通过
齿轮传动使中间轴转动，而齿轮传动又把中间轴的转动传递给双联齿轮，双联齿轮空套在行星轴上，双联齿轮的摆线
轮齿与换向齿轮上的销齿
啮合，行星轴的两端插人换向齿轮上的封闭凹形内槽中，而摆臂的一端空套在中间轴的中部，另一端安装有行星轴，这样，行星轴可以随着摆臂绕中间轴转动，在正常啮合时，凹形内槽限制行星轴的这种转动，摆臂不能转动。此时摆线齿轮与换向齿轮的销齿玲的啮合为定轴传动，即定
传动比传动，仅当凹形外槽允许行星轴带动摆臂绕中间轴转动时，摆线齿
轮作平面运动，双联齿轮与换向齿轮销齿的啮合即从内啮合变为外啮合，从而换向齿轮改变旋转方向，使换向减速箱输出轴亦随之改变旋转方向，达到换向的目的。虽然这样做可以顺利的完成换向减速的功能，但是我们的传动比例受到过大的限制，传动机构的结构比较封闭，无法扩展传动比例，适用范围较窄。
[0005] 宽带长冲程抽油机的机械自动换向则采用了另一种方法，工作时电动机通过减速器和一对开式齿轮带动双卷筒自动换向装置中的
驱动轴单向正转,该驱动轴通过换向装置中拨板的摆动离合作用或带动左卷筒
驱动盘通过链传动副驱动左卷筒正转,并通过
胶带使右卷筒随之反转,或带动右卷筒正转,并通过胶带使左卷筒反转，从而达到减速换向的目的。但是此方法中利用
拨片的摆动来实现对转向功能的控制，误差较大，而且通过胶带反转的方法可靠性存在一定的
风险。
[0006] 滚筒式抽油机正常工作的关键在于要有一个长期在大负载和
扭矩下能稳定的换向机构，使得电动机提供的单向圆周运动，在经过换向机构后输出转动方向周期性变化的转动，从而确保抽油机的正常工作。电机通过控制
输出电压的方向可以方便的改变输出轴的转向，附属机构简单，结构精巧，但是电机换向冲击大，能耗高，系统工作周期短，
稳定性差，通常情况下，电机的最大功率难以直接满足抽油机的功率需求；液压换向可以承受大冲击载荷，换向稳定，但设备体积庞大，需要配备单独的一套液压装置，附属机构臃肿，成本较高，而且从已有设备来看，长期工作稳定性也欠佳，每1年就需要对设备进行大修；而机械换向在方案上有多种的选择余地，在功能上既要确保及时换向，也要增强器稳定性，不会因为频繁的超负荷电压影响使用寿命，在功能上不会携带过于庞大的附属机构，增加设备成本。
发明内容
[0007] 本实用新型的目的是提供一种体积较小，稳定性高的滚筒式换向减速器。
[0008] 为解决上述技术问题，本实用新型的技术方案是：一种滚筒式换向减速器，包括
箱体，箱体具有左腔室和右腔室，所述左腔室内设置有动力输入轴、第一中间轴和第二中间轴，动力输入轴上设置有变向齿轮组，第一中间轴上设置有换向齿轮组，第二中间轴的一端位于左腔室内且其上设置有第六
外齿轮，另一端伸入右腔室内并在其端部设置有第一
锥齿轮，第一锥齿轮上啮合有第二锥齿轮和第三锥齿轮，第二锥齿轮和第三锥齿轮分别位于右腔室内的第一输出轴和第二输出轴上；
[0009] 变向齿轮组包括第一外齿轮和第二外齿轮，第一外齿轮和第二外齿轮分别通过
轴承设置在动力输入轴上，所述轴承上分别设置有第一电磁
离合器和第二电磁离合器；换向齿轮组包括第三外齿轮、第四内齿轮和第五外齿轮；所述第一外齿轮和第三外齿轮外啮合，第二外齿轮和第四内齿轮内啮合，第五外齿轮和第六外齿轮外啮合。
[0010] 所述动力输入轴为单轴同向输入，第一输出轴和第二输出轴为同径反向输出，其最大扭矩为15,000Ｎ*ｍ。
[0011] 与现有技术相比较，本实用新型具有以下有益效果：
[0012] （1）本实用新型换向时电机无需停止工作，而且负载换向所产生的影响由齿轮承受，消极影响明显减弱；换向控制通过电磁离合器作用，操纵更加智能化；使用更加方便，可调整行更强；
[0013] （2）本实用新型工作平稳，结构简单，机器零件便于清洗、润滑。
附图说明
[0014] 图1为本实用新型的结构示意图；
[0015] 图2为本实用新型中两个电磁离合器互
锁控制原理图。
[0016] 其中：1.左腔室；2.右腔室；3. 动力输入轴；4. 第一中间轴；5. 第二中间轴；6. 第一锥齿轮；7. 第二锥齿轮；8. 第三锥齿轮；9.第一外齿轮；10. 第二外齿轮；11. 第一电磁离合器；12. 第二电磁离合器；13.第三外齿轮；14.第四内齿轮；15.第一输出轴；16.第二输出轴；17. 第五外齿轮；18.第六外齿轮。
具体实施方式
[0017] 下面结合具体实施方式对本实用新型进行详细的说明。
[0018] 参见图1，一种滚筒式换向减速器，包括箱体，箱体具有左腔室1和右腔室2，左腔室1内设置有动力输入轴3、第一中间轴4和第二中间轴5，动力输入轴3上设置有变向齿轮组，第一中间轴上设置有换向齿轮组，第二中间轴的一端位于左腔室1内且其上设置有第六外齿轮18，另一端伸入右腔室2内并在其端部设置有第一锥齿轮6，第一锥齿轮6上啮合有第二锥齿轮7和第三锥齿轮8，第二锥齿轮7和第三锥齿轮8分别位于右腔室2内的第一输出轴15和第二输出轴16上；
[0019] 变向齿轮组包括第一外齿轮9和第二外齿轮10，第一外齿轮9和第二外齿轮10分别通过轴承设置在动力输入轴3上，所述轴承上分别设置有第一电磁离合器11和第二电磁离合器12；换向齿轮组包括第三外齿轮13、第四内齿轮14和第五外齿轮17；所述第一外齿轮10和第三外齿轮13外啮合，第二外齿轮10和第四内齿轮14内啮合，第五外齿轮17和第六外齿轮18外啮合。
[0020] 动力输入轴3为单轴同向输入，第一输出轴15和第二输出轴16为同径反向输出，其最大扭矩为15,000Ｎ*ｍ。
[0021] 在安装时，动力输入轴3与电机连接，在动力输入轴3上设置有第一外齿轮9、第一电磁离合器11、第二外齿轮10和第二电磁离合器12，第一外齿轮9和第一电磁离合器11通过轴承设置在动力输入轴3上，第二外齿轮10和第二电磁离合器12通过轴承安装在动力输入轴3上；第三外齿轮13、第四内齿轮14和第五外齿轮17沿轴向依次安装在第一中间轴4上，其中第一外齿轮9和第三外齿轮13外啮合，第二外齿轮10和第四内齿轮14内啮合；第六外齿轮18和第一锥齿轮6共同安装在第二中间轴5上，其中第六外齿轮18和第五外齿轮17外啮合；第二锥齿轮7安装在第一输出轴15上，第二锥齿轮7安装在第二输出轴16上，第二锥齿轮7和第三锥齿轮8分别与第一锥齿轮6啮合；同时，第一电磁离合器11和第二电磁离合器12分别与单向导通
二极管串联，两者并联后与变频
整流器串联。
[0022] 本实用新型的变速换向动作是这样实现的，如图1所示，在滚筒式抽油机中，电动机通过带轮传动将单向圆周运动传递到动力输入轴，第一外齿轮9和第一电磁离合器11、第二外齿轮10和第二电磁离合器12分别通过轴承与动力输入轴3相连，而两个电磁离合器呈现互锁状态，使其在工作过程中交叉工作。当第一电磁离合器11合紧的同时使第二电磁离合器12松开，第一外齿轮9与第三外齿轮13外啮合，将动力传递给第一中间轴4提供一个圆周方向的转动，第二外齿轮10转动但不起传动作用；相反，在第一电磁离合器11合紧的同时使第二电磁离合器12松开，第二外齿轮10和第四内齿轮14内啮合，传递第一中间轴4提供另一个圆周方向的转动，第一外齿轮9转动但不起传动作用，传递结果通过第五外齿轮13与第六外齿轮18啮合传递到第二中间轴5，并经过第一锥齿轮6分别与第二锥齿轮7、第三锥齿轮8进行外啮合，通过第一输出轴15输出，同样的运动同时由第二输出轴16输出。
[0023] 在上述过程中，电磁离合器的换向控制是这样实现的，如图2所示，第一电磁离合器11和第二电磁离合器12分别与单向导通二极管串联，两者并联之后与交流电源和变频整流器串联。交流电源输入周期性变化的电流
信号，通过变频整流器将电流转化为所要求的频率，当变频整流器输入高电平时，单向导通二极管a导通，第一电磁离合器11合紧，单向导通二极管b断开，第二电磁离合器12松开，实现互锁功能；相反，当变频整流器输入低电平时，单向导通二极管a断开，第一电磁离合器11松开，单向导通二极管b导通，第二电磁离合器12合紧，从而实现互锁功能。
[0024] 本实用新型的变速换向动作是这样实现的，如图1所示，在滚筒式抽油机中，电动机通过带轮传动将单向圆周运动传递到动力输入轴3，第一外齿轮9和第二外齿轮10安装在动力输入轴3上并通过第一电磁离合器11以及第二电磁离合器12进行互锁控制。第一电磁离合器11合紧的同时使第二电磁离合器12松开，第一外齿轮9与第三外齿轮13外啮合，并传递给第一中间轴4提供一个圆周方向的转动，第二外齿轮10转动但不起传动作用；相反，在第二电磁离合器12合紧的同时使第一电磁离合器11松开，第二外齿轮10和第四内齿轮14内啮合，传递第二中间轴5提供另一个圆周方向的转动，第一外齿轮9转动但不起传动作用。传递结果通过第五外齿轮17与第六外齿轮18啮合传递到第二中间轴5，并经过第一锥齿轮6分别与第二锥齿轮7、第三锥齿轮8进行外啮合，通过第一输出轴15输出，同样的运动同时由第二输出轴16输出。
[0025] 由于离合器电气互锁控制系统的引入，电机同一个方向运转，连续100%工作方式，离合器负载换向，每分钟换向8次；即每分钟4个冲次。两个输出轴到达输出轮转速16-20转。单边提升高度8米，每分钟上下4次。一个动力输入轴带动两个输出轴，两个输出轴安装直径1.28米的轮子，两输出轴互提20吨的重物。在上述过程中，输入、输出传动比为50:1~200:1。
