CN110873162A - 一种五缸钻井泥浆泵的分流式齿轮传动结构及其装配方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种五缸钻井泥浆泵的分流式齿轮传动结构及其装配方法，其能够大大降低曲轴与整机的外形尺寸与重量，曲轴运行平稳，振动小，噪声小，并且能够降低设备成本，其包括主动轴、曲轴、依次设置在曲轴上的第一偏心块、第二偏心块、第三偏心块、第四偏心块、第五偏心块、左齿圈总成、右齿圈总成，第一偏心块和第二偏心块之间的曲轴上设置有第一平键槽，第一平键槽装配有第一平键，左齿圈总成和第一平键连接，第四偏心块和第五偏心块之间的曲轴上设置有第二平键槽，第二平键槽装配有第二平键，右齿圈总成和第二平键连接，左齿圈总成和右齿圈总成轴向对称，主动轴分别与左齿圈总成和右齿圈总成啮合。

Description

一种五缸钻井泥浆泵的分流式齿轮传动结构及其装配方法

技术领域

本发明涉及石油行业钻井工程领域，具体而言，涉及一种五缸钻井泥浆泵的分流式齿轮传动结构及其装配方法。

背景技术

在现有技术中，由于钻井泥浆泵整体设计结构的需要，曲轴中部须安装一组连杆，导致曲轴中部不能安装齿轮。对于展开式齿轮传动结构的钻井泥浆泵而言，齿轮只能偏中安装，这样导致曲轴受力不均，易产生弯曲变形，曲轴运行过程中的稳定性差，易产生振动；支承曲轴的两个轴承受力差别很大，一般按最大受力来确定轴承型号，有一件轴承满载，有一件轴承的富余量比较大，会导致成本增加；齿轮接触不好，载荷沿齿宽分布不均，为保证齿轮寿命，不得不将齿轮模数加大，外径加大，导致整个泥浆泵的外形尺寸加大，整机重量加重，成本增加，市场竞争力下降。

发明内容

本发明的目的在于提供一种五缸钻井泥浆泵的分流式齿轮传动结构及其装配方法，其能够大大降低曲轴与整机的外形尺寸与重量，曲轴运行平稳，振动小，噪声小，并且能够降低设备成本。

本发明的实施例是这样实现的：

一种五缸钻井泥浆泵的分流式齿轮传动结构，其包括主动轴、曲轴、依次设置在曲轴上的第一偏心块、第二偏心块、第三偏心块、第四偏心块、第五偏心块、左齿圈总成、右齿圈总成，第一偏心块和第二偏心块之间的曲轴上设置有第一平键槽，第一平键槽装配有第一平键，左齿圈总成和第一平键连接，第四偏心块和第五偏心块之间的曲轴上设置有第二平键槽，第二平键槽装配有第二平键，右齿圈总成和第二平键连接，左齿圈总成和右齿圈总成轴向对称，主动轴分别与左齿圈总成和右齿圈总成啮合。

在本发明的较佳实施例中，上述左齿圈总成和右齿圈总成的结构相同，左齿圈总成包括左旋齿圈和轮毂件，左旋齿圈和轮毂件之间通过螺栓连接。

在本发明的较佳实施例中，上述轮毂件包括过渡法兰盘、第一轮毂、调整垫片，第一轮毂设置在过渡法兰盘的中部，第一轮毂包括上轮毂和下轮毂，上轮毂和下轮毂通过抱箍方式连接，上轮毂和下轮毂之间设置有调整垫片。

在本发明的较佳实施例中，上述轮毂件还包括塑料间隙规，塑料间隙规设置在下轮毂的表面。

在本发明的较佳实施例中，上述左、右旋齿圈的内部设置有连接凸缘，连接凸缘上设置有第一螺纹孔，过渡法兰盘上设置有与第一螺纹孔位置和大小匹配的第二螺纹孔，螺栓穿过第一螺纹孔和第二螺纹孔连接左、右旋齿圈和轮毂件。

在本发明的较佳实施例中，上述第一轮毂的内圈设置有与第一平键连接的键槽。

在本发明的较佳实施例中，上述第一轮毂和过渡法兰盘之间通过螺栓连接。

在本发明的较佳实施例中，上述第一轮毂还包括超级螺母，上轮毂和下轮毂之间通过超级螺母连接。

一种五缸钻井泥浆泵的分流式齿轮传动结构的装配方法，包括如下步骤：

步骤1：将上轮毂、下轮毂之间安装两件厚度为0.38mm的调整垫片，并在下轮毂的表面安装塑料间隙规；

步骤2：将上轮毂、下轮毂安装到曲轴上，并使用扭力扳手拧紧轮毂安装螺栓，拧紧力矩为1355N.m；

步骤3：拆卸掉轮毂，测得塑料间隙规的读数A；轮毂间所需垫片厚度δ＝0.38-A-0.076，0.076为设计过盈量；

步骤4：安装轮毂，在上轮毂、下轮毂之间安装厚度为δ的调整垫片，并用超级螺母将轮毂安装螺栓拧紧；

步骤5：再依次安装过渡法兰盘、左旋齿圈、右旋齿圈，此时左旋齿圈安装在第一偏心块与第二偏心块之间的曲轴上；右旋齿圈安装在第四偏心块和第五偏心块之间的曲轴上；左旋齿圈、右旋齿圈在曲轴上完全对称分布；

步骤6：装配主动轴，使主动轴分别与左旋齿圈和右旋齿圈啮合。

本发明实施例采用分流式齿轮传动结构，其具有如下有益效果：

(1)左旋齿圈与右旋齿圈在曲轴上完全对称分布，曲轴受力均匀，在曲轴危险截面上的扭矩只相当于其传递扭矩的一半，曲轴危险截面尺寸可以降低一半，大大降低了曲轴与整机的外形尺寸与重量，成本降低，市场竞争力增强。曲轴运行平稳，振动小，噪声小。

(2)支承曲轴的两个主轴承受力一致，两个轴承的型号和尺寸一致，共同承载，轴承尺寸相对较小，成本相对降低。

(3)左、右旋齿圈与主动轴的接触良好，载荷沿齿宽分布均匀，每个齿圈承受一半的输出扭矩；齿轮啮合产生的轴向力相互抵消，轴向窜动很小。在保证齿轮寿命的前提下，可选择较小的齿轮模数，齿轮外径相应减小，整个泥浆泵的外形尺寸相应减小，整机重量降低，成本降低，市场竞争力提高。

(4)轮毂采用抱箍结构，安装方便。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本发明的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他相关的附图。

图1为本发明实施例的分流式齿轮传动结构的结构示意图；

图2为本发明实施例的分流式齿轮传动结构的分解图；

图标：100-主动轴；200-曲轴；210-第一偏心块；220-第二偏心块；230-第三偏心块；240-第四偏心块；250-第五偏心块；300-左齿圈总成；400-右齿圈总成；201-第一平键槽；202-第一平键；110-右旋齿；120-左旋齿；310-左旋齿圈；320-轮毂件；321-过渡法兰盘；322-第一轮毂；323-调整垫片；311-连接凸缘；3221-键槽；3222-超级螺母；410-右旋齿圈。

具体实施方式

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本发明实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。

因此，以下对在附图中提供的本发明的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本发明的范围，而是仅仅表示本发明的选定实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步定义和解释。

在本发明的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，或者是该发明产品使用时惯常摆放的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”等仅用于区分描述，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

此外，术语“水平”、“竖直”、“悬垂”等术语并不表示要求部件绝对水平或悬垂，而是可以稍微倾斜。如“水平”仅仅是指其方向相对“竖直”而言更加水平，并不是表示该结构一定要完全水平，而是可以稍微倾斜。

在本发明的描述中，还需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“设置”、“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

第一实施例

泥浆泵是钻井生产中极其重要且不可缺少的钻井设备，为了便于装配，国内外钻井泥浆泵动力端的齿轮传动结构形式基本都采用展开式结构。本专利在解决了动力端齿轮装配难点后，首次在五缸钻井泥浆泵上采用了分流式齿轮传动结构。

请参见图1和图2，本实施例提供一种五缸钻井泥浆泵的分流式齿轮传动结构，其包括主动轴100、曲轴200、依次设置在曲轴200上的第一偏心块210、第二偏心块220、第三偏心块230、第四偏心块240、第五偏心块250、左齿圈总成300、右齿圈总成400，第一偏心块210和第二偏心块220之间的曲轴200上设置有第一平键槽201，第一平键槽201装配有第一平键202，左齿圈总成300和第一平键202连接，第四偏心块240和第五偏心块250之间的曲轴200上设置有第二平键槽，第二平键槽装配有第二平键，右齿圈总成400和第二平键连接，左齿圈总成300和右齿圈总成400轴向对称，主动轴100分别与左齿圈总成300和右齿圈总成400啮合。

在本实施例中的五缸钻井泥浆泵动力端分流式齿轮传动结构，左齿圈总成300、右齿圈总成400对称分布在曲轴200上，分别与主动轴100上的右旋齿110、左旋齿120啮合，详见图1。

更为具体的，在本实施例中的左齿圈总成300和右齿圈总成400的结构相同，左齿圈总成300包括左旋齿圈310和轮毂件320，左旋齿圈310和轮毂件320之间通过螺栓连接。

更为具体的，为了便于装配，轮毂设计成抱箍结构。轮毂件320包括过渡法兰盘321、第一轮毂322、调整垫片323，第一轮毂322设置在过渡法兰盘321的中部，第一轮毂322包括上轮毂和下轮毂，上轮毂和下轮毂通过抱箍方式连接，上轮毂和下轮毂之间设置有调整垫片323。轮毂件320还包括塑料间隙规，塑料间隙规设置在下轮毂的表面，用于确定上轮毂和下轮毂之间安装的调整垫片323的厚度。

更为具体的，在本实施例中的左旋齿圈310和右旋齿圈410的内部设置有连接凸缘311，直接在齿圈上加工得到，连接凸缘311上设置有第一螺纹孔，过渡法兰盘321上设置有与第一螺纹孔位置和大小匹配的第二螺纹孔，螺栓穿过第一螺纹孔和第二螺纹孔连接左旋齿圈310和轮毂件320。

更为具体的，在本实施例中的第一轮毂322的内圈设置有与第一平键202连接的键槽3221。第一轮毂322和过渡法兰盘321之间通过螺栓连接。更为具体的，在本实施例中的第一轮毂322还包括超级螺母3222，上轮毂和下轮毂之间通过超级螺母3222连接，从图中可以看出上轮毂和下轮毂连接位置上设置有缺口，超级螺母3222穿过缺口处设置的通孔和下轮毂连接。

本实施例还提供一种五缸钻井泥浆泵的分流式齿轮传动结构的装配方法，其包括如下步骤：

步骤1：将上轮毂、下轮毂之间安装两件厚度为0.38mm的调整垫片323，并在下轮毂的表面安装塑料间隙规；

步骤2：将上轮毂、下轮毂安装到曲轴200上，并使用扭力扳手拧紧轮毂安装螺栓，拧紧力矩为1355N.m；

步骤3：拆卸掉轮毂，测得塑料间隙规的读数A；轮毂间所需垫片厚度δ＝0.38-A-0.076，0.076为设计过盈量；

步骤4：安装轮毂322，在上轮毂、下轮毂之间安装厚度为δ的调整垫片323，并用超级螺母3222将轮毂安装螺栓拧紧；

步骤5：再依次安装过渡法兰盘321、左旋齿圈310、右旋齿圈410，此时左旋齿圈310安装在第一偏心块210与第二偏心块220之间的曲轴200上；右旋齿圈410安装在第四偏心块240和第五偏心块250之间的曲轴200上；左旋齿圈310、右旋齿圈410在曲轴200上完全对称分布；

步骤6：装配主动轴100，使主动轴100的右旋齿110、左旋齿120分别与左旋齿圈310、右旋齿圈410啮合。

综上所述，本实施例采用分流式的齿轮传动结构，其具有如下有益效果：

(1)左旋齿圈总成300与右旋齿圈总成400在曲轴200上完全对称分布，曲轴200受力均匀，在曲轴200危险截面上的扭矩只相当于其传递扭矩的一半，曲轴200危险截面尺寸可以降低一半，大大降低了曲轴200与整机的外形尺寸与重量，成本降低，市场竞争力增强。曲轴200运行平稳，振动小，噪声小。

(2)支承曲轴200的两个主轴承受力一致，两个轴承的型号和尺寸一致，共同承载，轴承尺寸相对较小，成本相对降低。

(3)左旋齿圈310、右旋齿圈410与主动轴100的接触良好，载荷沿齿宽分布均匀，每个齿圈承受一半的输出扭矩；齿轮啮合产生的轴向力相互抵消，轴向窜动很小。在保证齿轮寿命的前提下，可选择较小的齿轮模数，齿轮外径相应减小，整个泥浆泵的外形尺寸相应减小，整机重量降低，成本降低，市场竞争力提高。

(4)轮毂采用抱箍结构，安装方便。

本说明书描述了本发明的实施例的示例，并不意味着这些实施例说明并描述了本发明的所有可能形式。应理解，说明书中的实施例可以多种替代形式实施。附图无需按比例绘制；可放大或缩小一些特征以显示特定部件的细节。公开的具体结构和功能细节不应当作限定解释，仅仅是教导本领域技术人员以多种形式实施本发明的代表性基础。本领域内的技术人员应理解，参考任一附图说明和描述的多个特征可以与一个或多个其它附图中说明的特征组合以形成未明确说明或描述的实施例。说明的组合特征提供用于典型应用的代表实施例。然而，与本发明的教导一致的特征的多种组合和变型可以根据需要用于特定应用或实施。

以上仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (9)

1.一种五缸钻井泥浆泵的分流式齿轮传动结构，其特征在于，包括主动轴、曲轴、依次设置在所述曲轴上的第一偏心块、第二偏心块、第三偏心块、第四偏心块、第五偏心块、左齿圈总成、右齿圈总成，所述第一偏心块和所述第二偏心块之间的所述曲轴上设置有第一平键槽，所述第一平键槽装配有第一平键，所述左齿圈总成和所述第一平键连接，所述第四偏心块和所述第五偏心块之间的所述曲轴上设置有第二平键槽，所述第二平键槽装配有第二平键，所述右齿圈总成和所述第二平键连接，所述左齿圈总成和所述右齿圈总成轴向对称，所述主动轴分别与所述左齿圈总成和所述右齿圈总成啮合。

2.根据权利要求1所述的五缸钻井泥浆泵的分流式齿轮传动结构，其特征在于，所述左齿圈总成和所述右齿圈总成的结构相同，所述左齿圈总成包括左旋齿圈和轮毂件，所述左旋齿圈和所述轮毂件之间通过螺栓连接。

3.根据权利要求2所述的五缸钻井泥浆泵的分流式齿轮传动结构，其特征在于，所述轮毂件包括过渡法兰盘、第一轮毂、调整垫片，所述第一轮毂设置在所述过渡法兰盘的中部，所述第一轮毂包括上轮毂和下轮毂，所述上轮毂和所述下轮毂通过抱箍方式连接，所述上轮毂和所述下轮毂之间设置有所述调整垫片。

4.根据权利要求3所述的五缸钻井泥浆泵的分流式齿轮传动结构，其特征在于，所述轮毂件还包括塑料间隙规，所述塑料间隙规设置在所述下轮毂的表面。

5.根据权利要求3所述的五缸钻井泥浆泵的分流式齿轮传动结构，其特征在于，左、右旋齿圈的内部均设置有连接凸缘，所述连接凸缘上设置有第一螺纹孔，所述过渡法兰盘上设置有与所述第一螺纹孔位置和大小匹配的第二螺纹孔，螺栓穿过所述第一螺纹孔和第二螺纹孔连接左、右旋齿圈和所述轮毂件。

6.根据权利要求3所述的五缸钻井泥浆泵的分流式齿轮传动结构，其特征在于，所述第一轮毂的内圈设置有与第一平键连接的键槽。

7.根据权利要求3所述的五缸钻井泥浆泵的分流式齿轮传动结构，其特征在于，所述第一轮毂和所述过渡法兰盘之间通过螺栓连接。

8.根据权利要求3所述的五缸钻井泥浆泵的分流式齿轮传动结构，其特征在于，所述第一轮毂还包括超级螺母，所述上轮毂和所述下轮毂之间通过所述超级螺母连接。

9.一种五缸钻井泥浆泵的分流式齿轮传动结构的装配方法，其特征在于，包括如下步骤：

步骤1：将上轮毂、下轮毂之间安装两件厚度为0.38mm的调整垫片，并在下轮毂的表面安装塑料间隙规；

步骤2：将所述上轮毂、所述下轮毂安装到曲轴上，并使用扭力扳手拧紧轮毂安装螺栓，拧紧力矩为1355N.m；

步骤3：拆卸掉轮毂，测得所述塑料间隙规的读数A；轮毂间所需垫片厚度δ＝0.38-A-0.076，0.076为设计过盈量；

步骤4：安装轮毂，在上轮毂、下轮毂之间安装厚度为δ的调整垫片，并用超级螺母将轮毂安装螺栓拧紧；

步骤5：再依次安装过渡法兰盘、左旋齿圈、右旋齿圈，此时所述左旋齿圈安装在第一偏心块与第二偏心块之间的曲轴上；所述右旋齿圈安装在第四偏心块和第五偏心块之间的曲轴上；所述左旋齿圈、所述右旋齿圈在曲轴上完全对称分布；

步骤6：装配所述主动轴，使主动轴分别与所述左旋齿圈和所述右旋齿圈啮合。

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