CN103256341A - 用于车载压裂泵的齿轮箱 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种用于车载压裂泵的齿轮箱，包括箱体、平行齿轮副、行星轮系、密封装置和安装法兰，箱体包括上箱体和下箱体，其中：平行齿轮副包括输入轴、输入齿轮和含有内花键的空心齿轮轴，输入齿轮通过平键固定安装在输入轴上，输入轴和空心齿轮轴通过轴承支撑于上、下箱体的结合部；空心齿轮轴与行星轮系位于同一轴线，空心齿轮轴通过内花键与行星轮系中太阳轮的外花键啮合；上、下箱体通过螺栓连接后，与行星轮系的内齿圈以及安装法兰由螺栓依次连接；行星轮系中行星架的输出端为内花键轴，行星架的内花键轴通过轴承支撑于安装法兰，行星架的另一端通过轴承支撑于空心齿轮轴。

Description

用于车载压裂泵的齿轮箱
技术领域
本发明涉及一种用于压裂泵的齿轮箱，尤其是一种用于石油行业的车载压裂泵的传动齿轮箱。
背景技术
    在我国经济不断高速发展的过程中，能源的需求会迅速增加，随着国际油价的大幅攀升波动，以及页岩气开采被列为国家“十二五”发展规划，极大地促进了我国石油化学工业的发展，也促进了我国石油石化装备制造业的繁荣，带动了高端装备制造业的发展。我国低渗透（致密）油气资源丰富，约占全国石油储量的三分之二以上。低渗透油气储藏作为未来油气资源开发的重点领域，而压裂改造是把储量转化为产量的重要环节。伴随页岩气（油）的开发和应用，改变了全球能源供应的格局。在油气田开发现场，压裂装备与井下工具才是非常重要的开采设备。
    目前国外2500型压裂车已经普遍使用，且已经研发成功3000型压裂车。国内研发的2500型压裂车已经量产且进入现场应用，3000和3500型大型压裂车组正在研发中。最新资料表明，目前美国已经量产并投入使用的新型2500型压裂车，其重量较现在的同类型压裂车轻15吨左右，长度短3米左右。大功率、重量更轻、承载能力更高和更高可靠性的压裂泵齿轮箱已经成为该行业的方向。该设备装载于汽车底盘上，由车台上装置的柴油发动机为动力源，通过变速传动系统驱动三缸柱塞压裂泵实现施工作业。整机主要由载重汽车底盘、车台发动机、传动箱、三缸柱塞泵、高低压管汇及液气路操作控制系统及机架组成。设备采用远程控制箱、仪表车或网络控制技术并设有超压保护装置，保证了压裂施工的安全性和可靠性。
齿轮箱作为压裂车装备非常关键的重要传动设备，其安装空间有限，质量的优劣直接决定了整套设备能否正常工作，这就对齿轮箱的设计和制造提出了更高的要求。如何减轻其重量，缩小其体积，增大其输出功率，已经成为本领域迫切需要解决的重大课题。
发明内容
    本发明的目的在于：针对目前石油行业用压裂泵齿轮箱使用条件多为山区或地质条件比较恶劣的地区，提供一种大功率、重量轻和体积小，适用于这种地质条件的车载压裂泵齿轮箱。
    本发明的目的是这样实现的：一种用于车载压裂泵的齿轮箱，包括箱体、平行齿轮副、行星轮系、密封装置和安装法兰，箱体包括上箱体和下箱体，其特征在于：平行齿轮副包括输入轴、输入齿轮和含有内花键的空心齿轮轴，输入齿轮通过平键固定安装在输入轴上，输入轴和空心齿轮轴通过轴承支撑于上、下箱体的结合部；空心齿轮轴与行星轮系位于同一轴线，空心齿轮轴通过内花键与行星轮系中太阳轮的外花键啮合；上、下箱体通过螺栓连接后，与行星轮系的内齿圈以及安装法兰由螺栓依次连接；行星轮系中行星架的输出端为内花键轴，行星架的内花键轴通过轴承支撑于安装法兰，行星架的另一端通过轴承支撑于空心齿轮轴。
在本发明中：所述的行星轮系的行星架中含有3-4个均匀分布的行星轮。
在本发明中：所述的轴承为球面滚子轴承或深沟球轴承；所述的螺栓为内六角螺栓，输入轴与上下箱体的结合部设有密封装置，行星架的内花键轴与安装法兰的结合部设有密封装置。
在本发明中：行星架通过内花键轴中的内花键与压裂泵中曲轴上的外花键对接，安装法兰通过螺栓与压裂泵的箱体连接。
本发明的优点在于：由于在平行齿轮副中采用空心轴和齿轮固为一体的空心齿轮轴，同时由空心齿轮轴中的内花键输出，不仅减少了动力传递环节，降低了传递损耗，提高了刚性和可靠性，而且重量减轻，转动惯量减小，提高了传动效率；由于行星轮系中的行星架一端支撑于安装法兰上，另一端支撑于空心齿轮轴上，使齿轮箱整体轴向尺寸大大减小，重量减轻，结构紧凑，可以在狭小的空间安装，利于在野外作业。
附图说明
图1是本发明实施例的外形结构示意图。
图2是图1的外形俯视结构示意图。
图3是图1中的A-A向剖视结构示意图。
图中：1、输入齿轮；2、密封装置；3、空心齿轮轴；4、轴承；5、太阳轮；6、下箱体；7、行星架；8、安装法兰；9、上箱体；10、行星轮；11、销轴； 12、内齿圈；13、输入轴；14、平键；15、内六角螺栓；16、端盖。
具体实施方式
附图非限制性的公开了本发明涉及的一种具体实施例的外形和内部结构，下面结合附图对本发明作进一步的描述。
由图1-3可见，本发明包括箱体、平行齿轮副、行星轮系、密封装置2和安装法兰8，箱体包括上箱体6和下箱体9，其中：平行齿轮副包括输入轴13、输入齿轮1和含有内花键的空心齿轮轴3，输入齿轮1通过平键14固定安装在输入轴13上，输入轴13和空心齿轮轴3通过轴承4支撑于上、下箱体的结合部，输入齿轮1与空心齿轮轴3相互啮合；空心齿轮轴3与行星轮系位于同一轴线，空心齿轮轴3一端的箱体上设有端盖16，另一端通过内花键与行星轮系中太阳轮5的外花键啮合；上、下箱体通过螺栓15连接后，与行星轮系的内齿圈12以及安装法兰8由螺栓15依次连接；行星轮系中行星架7的输出端为内花键轴，行星架7的内花键轴通过轴承4支撑于安装法兰8，行星架7的另一端通过轴承4支撑于空心齿轮轴3。
在本实施例中，输入轴13与上、下箱体的结合部设有密封装置2，行星架7的内花键轴与安装法兰8的结合部也设有密封装置2。
具体实施时：所述的行星轮系的行星架7中含有3-4个均匀分布的行星轮10，它们通过销轴11安装在行星架上，所述的轴承4为球面滚子轴承或深沟球轴承；所述的螺栓15为内六角螺栓。
安装时，将输入轴13与汽车的动力源对接，将行星架7通过内花键轴中的内花键与压裂泵中曲轴上的外花键对接，将安装法兰8通过螺栓与压裂泵的壳体连接。
工作中，柴油发动机通过联轴器把动力传递给输入轴13，由输入齿轮1驱动空心齿轮轴3并带动太阳轮5转动，由于行星轮10同时与太阳轮5和内齿圈12相啮合，使得行星轮10绕着太阳轮5旋转，并带动转架7绕着太阳轮5旋转。转架7通过内花键把动力传递给压裂泵的曲轴。安装法兰8与压裂泵壳体通过螺栓联接在一起，压裂泵安装在压裂车汽车底盘上。

Claims (4)

1.一种用于车载压裂泵的齿轮箱，包括箱体、平行齿轮副、行星轮系、密封装置和安装法兰，箱体包括上箱体和下箱体，其特征在于：平行齿轮副包括输入轴、输入齿轮和含有内花键的空心齿轮轴，输入齿轮通过平键固定安装在输入轴上，输入轴和空心齿轮轴通过轴承支撑于上、下箱体的结合部；空心齿轮轴与行星轮系位于同一轴线，空心齿轮轴通过内花键与行星轮系中太阳轮的外花键啮合；上、下箱体通过螺栓连接后，与行星轮系的内齿圈以及安装法兰由螺栓依次连接；行星轮系中行星架的输出端为内花键轴，行星架的内花键轴通过轴承支撑于安装法兰，行星架的另一端通过轴承支撑于空心齿轮轴。
2.根据权利要求1所述的用于车载压裂泵的齿轮箱，其特征在于：所述的行星轮系的行星架中含有3-4个均匀分布的行星轮。
3.根据权利要求1或2所述的用于车载压裂泵的齿轮箱，其特征在于：所述的轴承为球面滚子轴承或深沟球轴承；所述的螺栓为内六角螺栓，输入轴与上下箱体的结合部设有密封装置，行星架的内花键轴与安装法兰的结合部设有密封装置。
4.根据权利要求3所述的用于车载压裂泵的齿轮箱，其特征在于：行星架通过内花键轴中的内花键与压裂泵中曲轴上的外花键对接，安装法兰通过螺栓与压裂泵的箱体连接。
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