油田用液力偶合器传动箱的研制

　　20世纪80年代大连机车研究所与北京石油研究所合作开发的YB900变矩器在国内油田的F320、ZJ40L钻机上得到广泛的运用.但也暴露出一些问题,油田普遍反映YB900变矩器效率低,柴油机油耗大,在轻负荷下变矩器温升高,泥浆泵有时冲数过高.结合现场的使用情况,大连内燃机车研究所又开发了替代产品.以循环圆直径为750mm的液力偶合器传动箱来替代YB900变矩器.以750mm液力偶合器传动箱与G12V190PZ柴油机(810kW)配套的为YO750偶合器传动箱,与A12V190PZL柴油机(1100kW)配套的为YO7503偶合器传动箱.这两种传动箱均用于石油钻机,与YB900变矩器相比,虽同属液力传动,但其传动效率较变矩器平均高出14%左右，可以在图1中看出.

　　1研制目标、要求

　　大连机车研究所长期从事油田动力传动机械配套,应油田要求,设计并研制偶合器传动装置以替代效率较低的变矩器传动装置.

　　(1)设计以偶合器为传动元件并带有齿轮减速机构的液力传动箱.因为YB900变矩器匹配点在传动比i=0.45左右,而偶合器的匹配点在传动比i=0.97左右,故偶合器传动箱必须具有2.0左右的减速比(如与不同的机组配套,机械减速比可以相应变化),故YO750、YO7503偶合器传动箱均带有减速机构.

　　(2)传动箱总传动比i_总≈2~3依据不同的柴油机转速和泥浆系统、钻具要求的速度,传动箱的总传动比可在1.3~3.0范围内按需要进行匹配.

　　传动箱额定输入转速: 1300/1500r/min.YO750偶合器传动箱与2000系列柴油机匹配,额定输入转速为1300r/min,额定功率为810kW;YO7503偶合器传动箱与3000系列柴油机匹配,额定输入转速为1500r/min,额定功率为1100kW.

　　偶合器滑差率≤4. 5%;传动箱总效率≥92%.

　　传动箱输出转向:面对输出端为逆时针(与柴油机同向).

　　输入输出同转向,中心高、轴向总长与YB900变矩器相同,便于钻机的改造.采用联合驱动独立冷却风扇的冷却方式,油路设立“大小”循环予以调节.

　　2偶合器传动箱的研制

　　2.1偶合器传动箱的工作原理

　　2. 1. 1偶合器工作原理

　　泵轮2、涡轮3之间的带有叶片的空腔形成了偶合器的工作腔,泵轮2与输入轴1相连;涡轮3与涡轮轴5相连,再经过过渡轴8与输出轴6相连.当与柴油机曲轴相连的输入轴1转动时,泵轮2转动,只要使偶合器的工作腔充油,涡轮3就旋转,并通过轴5、8、6输出功率(见图2).

　　2. 1. 2传动箱控制原理

　　传动箱控制原理如图3所示.柴油机直接驱动供油泵和冷却风扇,在油路中设有供油阀和温控阀,对偶合器的控制更加灵活,冷却安排更加合理.偶合器泵轮中可安装快速排油阀,使排油更加快速便捷.YO7503传动箱的偶合器取消了快速排油功能,通过调节后的常排油口排油,偶合器能在1min内停止动力输出.能满足现场换钢套工况的要求.