潛油螺桿泵減速機(jī)的研制是在范總工程師的引薦下，由天津OCEC公司董事長(zhǎng)王先生出資，我負(fù)責(zé)研究、設(shè)計(jì)和試制工作中的技術(shù)指導(dǎo)，并由范總工程師負(fù)責(zé)電機(jī)和螺桿泵的選用以及全部試制工作的組織安排。研制工作還包括壓力平衡器的改進(jìn)和螺桿泵專用萬(wàn)向聯(lián)軸器以及螺桿泵扶正器的研制。這種潛油螺桿泵減速機(jī)是用在1000米以下的深海油井中提取高黏度（含沙量也比較高）的原油用的專用設(shè)備。在深海條件下，環(huán)境十分惡劣，井液溫度很高，甚至超過(guò)攝氏100度，壓力達(dá)到100大氣壓以上，由于油井直徑的限制，全套井內(nèi)設(shè)備的外徑都必須保持在100毫米到200毫米之間（根據(jù)井管大小決定），而需要傳遞的功率又都在數(shù)十千瓦甚至100千瓦以上，因此該機(jī)的設(shè)計(jì)和制造都非常困難，目前世界上一些科技和工業(yè)十分發(fā)達(dá)的國(guó)家對(duì)這個(gè)問(wèn)題均尚未找到理想的解決方案。我們?cè)谘兄七@種潛油螺桿泵減速機(jī)時(shí)是采用我在西德時(shí)提出的內(nèi)嚙合齒輪傳動(dòng)的新理論進(jìn)行設(shè)計(jì)，采用此新理論設(shè)計(jì)的減速機(jī)，其性能遠(yuǎn)比用傳統(tǒng)方法設(shè)計(jì)的減速機(jī)優(yōu)越。經(jīng)過(guò)4年的研究試驗(yàn)，也經(jīng)歷了幾次挫折和反復(fù)，最后研制的減速機(jī)經(jīng)過(guò)國(guó)家指定的《天津機(jī)械工業(yè)減變速機(jī)質(zhì)量監(jiān)督檢測(cè)中心》的實(shí)驗(yàn)檢測(cè)，目前我們的減速機(jī)已達(dá)到比已知其他任何同類型減速機(jī)均為優(yōu)越的水平；壓力平衡器、特種球形萬(wàn)向聯(lián)軸器和螺桿泵扶正器也獲得了比較理想的解決方案。其中減速機(jī)和球形萬(wàn)向聯(lián)軸器由我和董事長(zhǎng)王先生共同申請(qǐng)了專利。
這次研制的減速機(jī)是用于7英寸井管的外徑為138毫米的減速機(jī)，其速比為8.65（輸出轉(zhuǎn)速約163轉(zhuǎn)/分）和8.333（輸出轉(zhuǎn)速約170轉(zhuǎn)/分）兩種，其中齒輪系統(tǒng)是按照本人提出的“甚短齒減速機(jī)”原理進(jìn)行設(shè)計(jì)的。按這項(xiàng)技術(shù)設(shè)計(jì)的減速機(jī)有許多突出的優(yōu)點(diǎn)，其中最重要的有以下幾點(diǎn)：
1、其傳動(dòng)比范圍極大，從10以下的小速比到10000以上的大速比，均可用一級(jí)減速解決，因此大大簡(jiǎn)化了結(jié)構(gòu)。
2、 零件數(shù)量極少，除標(biāo)準(zhǔn)件以外的自制零件在一般情況下不超過(guò)10件，且這些零件一般不用高級(jí)鋼材，不需進(jìn)行復(fù)雜熱處理，因此成本大大降低，可靠性比其他零件數(shù)量多的產(chǎn)品高很多。
3、齒輪抗彎強(qiáng)度和接觸強(qiáng)度均極高，滑動(dòng)率低至幾乎接近0。因此，采用軟齒面設(shè)計(jì)，即使在重負(fù)荷情況下，其壽命仍比其他硬齒面減速機(jī)還要長(zhǎng)。
4、速比設(shè)計(jì)非常精確，由于采用了特殊的速比設(shè)計(jì)方法，對(duì)用戶提出的某些要求精確的特殊速比，其誤差可降低到千分之一甚至萬(wàn)分之一以下。
5、在同體積、同輸出轉(zhuǎn)速的條件下，其輸出扭矩比其他減速機(jī)提高很多倍，（我們的部分樣機(jī)的輸出扭矩，甚至比國(guó)內(nèi)外某些同體積、同輸出轉(zhuǎn)速的其他結(jié)構(gòu)的減速機(jī)大數(shù)十倍），因此可以設(shè)計(jì)制造小體積大扭矩減速機(jī)。
對(duì)于軸承的設(shè)計(jì)，均嚴(yán)格按照SKF和INA的最新計(jì)算方法進(jìn)行嚴(yán)密計(jì)算，在滿負(fù)荷運(yùn)轉(zhuǎn)的條件下，每天連續(xù)運(yùn)轉(zhuǎn)24小時(shí)，其使用壽命均在一年以上。對(duì)于其他零件，除了對(duì)靜強(qiáng)度進(jìn)行計(jì)算之外，對(duì)疲勞強(qiáng)度、接觸強(qiáng)度和扭轉(zhuǎn)剛度、彎曲剛度均按精確計(jì)算方法進(jìn)行計(jì)算，以確保在使用中萬(wàn)無(wú)一失。
已送《檢測(cè)中心》檢測(cè)的是前一種。當(dāng)載荷加大到19.7千瓦時(shí)，噪聲、震動(dòng)和溫升都完全正常，未發(fā)現(xiàn)任何異常現(xiàn)象；按計(jì)算結(jié)果顯示，載荷增加到22千瓦以上，減速機(jī)仍能承受此繁重負(fù)荷，安全運(yùn)轉(zhuǎn)。因測(cè)試時(shí)間已到，未繼續(xù)增加載荷。（其他單位送該中心檢測(cè)的相同用途的減速機(jī)，有的剛加負(fù)荷就壞了，最好的一臺(tái)加到7.5千瓦就壞了）。檢測(cè)中心的有關(guān)工程師和檢測(cè)中心領(lǐng)導(dǎo)對(duì)我們送檢的樣機(jī)給予了高度評(píng)價(jià)。對(duì)于速比8.333的樣機(jī)，我們?cè)诖嘶A(chǔ)上又進(jìn)一步進(jìn)行了改進(jìn)，結(jié)構(gòu)更加完善，性能更加提高。根據(jù)我最近的研究和計(jì)算，如果將減速機(jī)外徑加大到180毫米（用于9英寸井管），在同樣速比的條件下，傳動(dòng)功率可達(dá)到60千瓦，如果將速比改為4.7左右（輸出轉(zhuǎn)速約300轉(zhuǎn)/分），傳動(dòng)功率有可能增加到120千瓦。
與潛油螺桿泵配套的壓力平衡器、球形萬(wàn)向聯(lián)軸器和螺桿泵扶正器也獲得了比較理想的解決方案，其性能也超過(guò)了國(guó)內(nèi)外其他同類型產(chǎn)品。
以上減速機(jī)、壓力平衡器、球形萬(wàn)向聯(lián)軸器和螺桿泵扶正器在設(shè)計(jì)時(shí)均考慮到使用條件為井深超過(guò)1000米，井液溫度在100℃左右，泵排量為日產(chǎn)100立方米以上，而軸承及其他零件的使用壽命，在每天連續(xù)工作24小時(shí)的情況下，均能正常運(yùn)轉(zhuǎn)一年以上。
以上研究成果在目前日益緊迫的能源開發(fā)中具有非常重要的實(shí)際意義，其應(yīng)用前景非常廣闊。
