G型無級變速螺桿泵驅(qū)動裝置是一種使用壽命較長的一種裝置,在油井中運用為廣泛。G型無級變速螺桿泵驅(qū)動裝置可以分為三種:可控硅一轉(zhuǎn)差離合器式變速驅(qū)動裝置、直流電動機式變速驅(qū)動裝置和摩擦式無級變速驅(qū)動裝置。
可控硅一轉(zhuǎn)差離合器式變速驅(qū)動裝置
目前國產(chǎn)的噴油泵試驗臺大多采用可控硅一轉(zhuǎn)差離合器式變速驅(qū)動裝置。該裝置的基本調(diào)速原理是:利用改變可控硅導(dǎo)通角來改變勵磁線圈中的電流,從而使轉(zhuǎn)差離合器的轉(zhuǎn)速發(fā)生變化。其中可控硅導(dǎo)通角的大小取決于觸發(fā)電路的脈沖頻率,當(dāng)改變觸發(fā)脈沖的頻率時便可改變可控硅的導(dǎo)通角??煽毓璧膶?dǎo)通角的改變是通過調(diào)整觸發(fā)電路中的可調(diào)電位器(調(diào)速手輪)來實現(xiàn)的。
該試驗臺的動力經(jīng)電動機輸出后,經(jīng)三角皮帶帶動主軸旋轉(zhuǎn)。其主要部分是電磁調(diào)整異步電動機,它是一種交流無級變速電動機,由交流電動機和電磁轉(zhuǎn)差離合器組成,使用時與控制電路結(jié)合即可實現(xiàn)調(diào)速。
電磁轉(zhuǎn)差離合器的工作原理是:當(dāng)電源接通后,電動機帶動轉(zhuǎn)差離合器的齒極旋轉(zhuǎn),而轉(zhuǎn)差離合器的動力輸出軸和齒極的內(nèi)外電樞相連。當(dāng)套在導(dǎo)磁套上的勵磁線圈有電流通過時,在內(nèi)外電樞間便產(chǎn)生磁力線,旋轉(zhuǎn)的齒極因切割磁力線而產(chǎn)生渦流,齒極內(nèi)渦流產(chǎn)生的磁場和內(nèi)外電樞之間的磁場相互作用產(chǎn)生轉(zhuǎn)矩,并使內(nèi)外電樞(即輸出軸)以低于齒極的轉(zhuǎn)速跟著同向旋轉(zhuǎn)。二者的轉(zhuǎn)速差越大,轉(zhuǎn)矩越大。當(dāng)輸出軸的負(fù)荷一定時,輸出軸的轉(zhuǎn)速由勵磁線圈的電流大小來決定。電流越大,轉(zhuǎn)速越高;反之,電流越小,轉(zhuǎn)速越低。因此只要控制勵磁電流的大小,便可進(jìn)行調(diào)速。
直流電動機式變速驅(qū)動裝置
采用直流電動機的變速驅(qū)動裝置其速度的調(diào)節(jié)是通過改變磁通量來實現(xiàn)的。通過改變勵磁電路中的電阻值的大小可改變電動機中的磁通量。增加電阻值,則勵磁電流減小,磁通量也減小;但由于旋轉(zhuǎn)部分的轉(zhuǎn)動慣量,轉(zhuǎn)速乃還來不及立即改變,于是反電動勢減小,電樞電流將增大。通常I的增大所產(chǎn)生的影響總是超出磁通量減小所產(chǎn)生的影響,所以電磁轉(zhuǎn)矩增大,從而使電動機的轉(zhuǎn)速升高。但隨著轉(zhuǎn)速的升高,反電動勢也增加,因而電流和轉(zhuǎn)矩又將減小,直到和反抗轉(zhuǎn)矩相等時為止,此時電動機的轉(zhuǎn)速不再升高,并穩(wěn)定在某一較高的轉(zhuǎn)速上。反之,當(dāng)電阻值減小時,勵磁電流增大,磁通量也增大,從而將使轉(zhuǎn)速降低,這種調(diào)速裝置的優(yōu)點是耗電量小,調(diào)速均勻。但采用直流電動機必須有整流設(shè)備,因而設(shè)備投資也較大。
摩擦式無級變速驅(qū)動裝置
某些試驗臺上采用摩擦式無級變速機構(gòu),如日本PE型噴油泵試驗臺,我國生產(chǎn)的RS-Q820型噴油泵試驗臺等。它是一種具有可變V形皮帶盤的摩擦式無級變速器,一般由三相交流電動機驅(qū)動。
其變速原理如下:該試驗臺為二級三角皮帶無級變速傳動機構(gòu),皮帶輪由兩個可以相互靠近或分開盼錐形盤組合而成,以此改變皮帶輪的傳動直徑,從而改變傳動比,達(dá)到無級變速的目的。
當(dāng)需要調(diào)速時,首先搖轉(zhuǎn)手輪,它通過一對螺旋齒輪和鏈條帶動調(diào)速絲桿轉(zhuǎn)動,使調(diào)速螺母隨之移動,并帶動調(diào)速桿移動,使下軸上左端錐形輪在軸上來回移動,改變有效傳動直徑。通過級皮帶傳遞至中間軸的皮帶輪,使中間軸皮帶輪的直徑發(fā)生相應(yīng)的改變,再通過第二級皮帶傳動帶動上軸上的皮帶輪,使右端錐形輪移動,并使彈簧產(chǎn)生壓縮或放松,以改變上軸皮帶輪的直徑,從而改變整個系統(tǒng)的傳動比。限速螺母7的作用是用來限制調(diào)速范圍的。應(yīng)該指出,這種調(diào)速機構(gòu)只有在運轉(zhuǎn)時才能進(jìn)行調(diào)速。此外,其結(jié)構(gòu)較復(fù)雜,由于經(jīng)常變速,皮帶易于磨損。
除了上述幾種變速機構(gòu)外,還有液壓變速機構(gòu),它是由三角皮帶經(jīng)液壓變速器帶動被測試被遮住,呈高的噴油泵。液壓變速器為內(nèi)傳動無級變速,其輸出軸可正反旋轉(zhuǎn),它可保證平穩(wěn)地變速。如國得由BG2和BSY108型噴油泵試驗臺,采用的就是這種變速機構(gòu)。
為了能精確地控制轉(zhuǎn)速,試驗臺電動機的功率應(yīng)大于驅(qū)動噴油泵所需的大功率。一般試驗臺電動機功率在2.5~llkW之間。