CN103453116B - 一种页岩气压裂泵齿轮箱 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种页岩气压裂泵齿轮箱，所述页岩气压裂泵齿轮箱包括机壳和设置在机壳内相互平行的动力输入轴和动力传动轴，所述动力输入轴与动力传动轴上分别装有相互啮合的传动齿轮，在所述动力传动轴上还设有太阳轮轮系；所述动力输入轴和动力传动轴分别通过动力轴承与机壳连接，行星轮通过行星轮轴与行星轮架连接，所述行星轮架与输出轴连接；所述机壳为一体铸造；所述传动齿轮、太阳轮、行星轮和内齿轮表面设有渗碳层。这样的设计使得齿轮箱整体结构紧凑，透过将各齿轮的表面通过渗碳淬火工艺设置渗碳层可以提高轮体的强度；机壳为一体铸造也可以增强齿轮箱整体的强度。
Description
技术领域
本发明涉及一种页岩气压裂泵齿轮箱。
背景技术
页岩气是从页岩层中开采出来的天然气，是一种重要的非常规天然气资源。美国从20世纪70年代即投入大量资金进行页岩气的探索和试验，直到2006年，随着水平井、分段压裂在德州现场成功试验和推广，使页岩气产量大幅攀升。直到2011年，页岩气年产量达到当年天然气产量的28%。据美国能源署预计，到2035年美国页岩气产量将占到本国产量的50%。2005年以来，随着能源需求的急剧增加和国外页岩气资源的开发利用。我国开始关注并开展一些研究工作进行了初步的资源潜力研究。压裂是页岩气开发过程中最重要的环节，成套压裂装备需要突破开发的关键技术，满足“连续施工、大负载、长时间”的页岩气压裂特殊要求。而要完成以上的要求就必须使压裂设备具有能承载大负荷且工作时间长，寿命长的传动设备，必须采用先进的设计和工艺及优质材料的传动齿轮箱。而现有的普通传动设备显然不能满足以上要求。
发明内容
本发明的目的在于克服现有技术中存在的缺陷，提供一种承载负荷大，连续工作时间长和寿命长的页岩气压裂泵齿轮箱。
为实现上述目的，本发明的技术方案是提供了一种页岩气压裂泵齿轮箱，包括机壳和设置在机壳内相互平行的动力输入轴和动力传动轴，所述动力输入轴与动力传动轴上分别装有相互啮合的传动齿轮，在所述动力传动轴上还设有太阳轮，所述太阳轮通过行星轮将动力传输于输出轴，所述行星轮分别与太阳轮和内齿轮相啮合；所述动力输入轴和动力传动轴分别通过动力轴承与机壳连接，所述行星轮通过行星轮轴与行星轮架连接，所述行星轮架与输出轴连接；所述机壳为一体铸造；所述传动齿轮、太阳轮、行星轮和内齿轮表面设有渗碳层。这样的设计使得齿轮箱整体结构紧凑，透过将各齿轮的表面通过渗碳淬火工艺设置渗碳层可以提高轮体的强度；机壳为一体铸造也可以增强齿轮箱整体的强度。
作为优选地，所述传动齿轮、太阳轮、行星轮和内齿轮材质为20CrNi2Mo钢。这样的设计是对方案的进一步优化。
作为优选地，所述动力输入轴、动力传动轴、行星轮轴和输出轴均为中空轴且材质均为20CrNi2Mo钢。将各个轴设置为中空可以在保证强度的同时降低整机重量。
作为优选地，所述20CrNi2Mo钢的磷、硫含量低于0.015%，合金元素镍含量高于3%。这样的设计是对方案的进一步优化。
作为优选地，所述机壳为一体铸造的铝合金机壳。这样的设计可以进一步降低整机重量。
作为优选地，所述动力轴承为调心滚子轴承，所述行星轮轴通过行星轮轴承与行星轮架连接，所述行星轮轴承为圆柱滚子轴承。这样的设计是对方案的进一步优化。
作为优选地，靠近行星轮轴和的机壳上设有喷油管。这样的设计可以使得行星轮内轴承根据离心力从行星轴进油润滑，结构巧妙，箱内各部件设置紧凑，综合性能更强。
作为优选地，所述太阳轮与动力传动轴之间通过花键连接，所述花键连接采用齿侧定心。这样的设计可以保证花键传动的运动精度。
作为优选地，所述动力输入轴一侧的端部设有连接法兰。这样设计方便齿轮箱与动力设备连接。
作为优选地，所述传动齿轮和行星轮为斜齿轮。这样的设计是对方案的进一步优化。
本发明的优点和有益效果在于：箱体结构为整体式铸造，质量轻，强度提高；齿轮的表面通过渗碳淬火工艺设置渗碳层可以提高轮体的强度；输入齿轴及配对齿轮轴结构为中空，保证强度的同时降低整机重量，太阳轮输入花键采用键侧定心，保证花键传动的运动精度；行星轮内轴承根据离心力从行星轴进油润滑，结构巧妙，箱内各部件设置紧凑。综合以上性能可以满足页岩气压裂泵齿轮箱承载负荷大，连续工作时间长和寿命长的要求。
附图说明
图1为本发明结构示意图。
图中：1、机壳；2、动力输入轴；3、动力传动轴；4、传动齿轮；5、太阳轮；6、行星轮；7、内齿轮；8、动力轴承；9、行星轮轴；10、行星轮架；14、连接法兰；15、行星轮轴承；16、输出轴。
具体实施方式
下面结合附图和实施例，对本发明的具体实施方式作进一步描述。以下实施例仅用于更加清楚地说明本发明的技术方案，而不能以此来限制本发明的保护范围。
如图1所示，一种页岩气压裂泵齿轮箱，所述页岩气压裂泵齿轮箱包括机壳1和设置在机壳1内相互平行的动力输入轴2和动力传动轴3，所述动力输入轴2与动力传动轴3上分别装有相互啮合的传动齿轮4，在所述动力传动轴3上还设有太阳轮5，所述太阳轮5通过行星轮6将动力传输于输出轴16，所述行星轮6分别与太阳轮5和内齿轮7相啮合；所述动力输入轴2和动力传动轴3分别通过动力轴承8与机壳1连接，所述行星轮6通过行星轮轴9与输出轴16连接；所述机壳1为一体铸造；所述传动齿轮4、太阳轮5、行星轮6和内齿轮7表面设有渗碳层。
所述传动齿轮4、太阳轮5、行星轮6和内齿轮7材质为20CrNi2Mo钢。
所述动力输入轴2、动力传动轴3、行星轮轴9和输出轴16均为中空轴且材质均为20CrNi2Mo钢。
所述20CrNi2Mo钢的磷、硫含量低于0.015%，合金元素镍含量高于3%。
所述机壳1为一体铸造的铝合金机壳。
所述动力轴承8为调心滚子轴承，所述行星轮轴9通过行星轮轴承15与行星轮架10连接，所述行星轮轴承15为圆柱滚子轴承。
靠近行星轮轴9的机壳1上设有喷油管。
所述太阳轮5与动力传动轴3之间通过花键连接，所述花键连接采用齿侧定心。
所述动力输入轴2一侧的端部设有连接法兰14。
所述传动齿轮4和行星轮6为斜齿轮。
以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明技术原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为发明的保护范围。
Claims (8)
1.一种页岩气压裂泵齿轮箱，所述页岩气压裂泵齿轮箱包括机壳和设置在机壳内相互平行的动力输入轴和动力传动轴，所述动力输入轴与动力传动轴上分别装有相互啮合的传动齿轮，在所述动力传动轴上还设有太阳轮，所述太阳轮通过行星轮将动力传输于输出轴，所述行星轮分别与太阳轮和内齿轮相啮合；所述行星轮通过行星轮轴与行星轮架连接，所述行星轮架与输出轴连接，其特征在于：所述动力输入轴和动力传动轴分别通过动力轴承与机壳连接，所述机壳为一体铸造；所述传动齿轮、太阳轮、行星轮和内齿轮表面设有渗碳层；
所述传动齿轮、太阳轮、行星轮和内齿轮材质为20CrNi2Mo钢；
所述20CrNi2Mo钢的磷、硫含量低于0.015%，合金元素镍含量高于3%。
2.如权利要求1所述的页岩气压裂泵齿轮箱，其特征在于：所述动力输入轴、动力传动轴、行星轮轴和输出轴均为中空轴且材质均为20CrNi2Mo钢。
3.如权利要求2所述的页岩气压裂泵齿轮箱，其特征在于：所述机壳为一体铸造的铝合金机壳。
4.如权利要求3所述的页岩气压裂泵齿轮箱，其特征在于：所述动力轴承为调心滚子轴承，所述行星轮轴通过行星轮轴承与行星轮架连接，所述行星轮轴承为圆柱滚子轴承。
5.如权利要求4所述的页岩气压裂泵齿轮箱，其特征在于：靠近行星轮轴的机壳上设有喷油管。
6.如权利要求5所述的页岩气压裂泵齿轮箱，其特征在于：所述太阳轮与动力传动轴之间通过花键连接，所述花键连接采用齿侧定心。
7.如权利要求6所述的页岩气压裂泵齿轮箱，其特征在于：所述动力输入轴一侧的端部设有连接法兰。
8.如权利要求7所述的页岩气压裂泵齿轮箱，其特征在于：所述传动齿轮和行星轮为斜齿轮。
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