CN113931832A

CN113931832A - 一种往复泵延长小齿轮寿命的结构

Info

Publication number: CN113931832A
Application number: CN202111310261.XA
Authority: CN
Inventors: 黄秀芳
Original assignee: Huang Xiufang
Current assignee: Huang Xiufang
Priority date: 2021-11-08
Filing date: 2021-11-08
Publication date: 2022-01-14

Abstract

本发明公开了一种往复泵延长小齿轮寿命的结构,涉及石油工程设备领域，具体包括电机、电机轴承座压盖、电机轴承座、M12螺栓组、电机轴辅助支撑、滑动轴承、电机轴、小齿轮、电机轴承、大齿轮轴承、曲轴、大齿轮、机架、改进前的电机轴承座、改进前的电机轴等，改进前的往复泵小齿轮受力结构属于外伸梁结构，电机轴在电机轴承的外伸部分弯曲变形大，影响小齿轮与大齿轮齿面的啮合长度，在受力大时，便会出现小齿轮的损坏，改进后结构的往复泵小齿轮受力结构属于简支梁结构，电机轴受力情况大为改善，支撑小齿轮的电机轴变形减小，按照设计最大的受力进行有限元分析计算，变形量减少了45%，延长了小齿轮的寿命。

Description

一种往复泵延长小齿轮寿命的结构

技术领域

本发明涉及石油工程设备领域，具体涉及一种往复泵延长小齿轮寿命的结构。

背景技术

现在石油工程设备领域出现了两种结构非常相似的往复泵，即钻井泵和压裂泵。最大的相似点是取消了原来主电机到曲轴的皮带传动和齿轮传动这二级传动中的皮带传动这一级，在电机轴支撑轴承外两端直接安装小齿轮，驱动曲轴上的大齿轮。这种改进的有用功能是：将原来的传动链大大地缩短，使这两种往复泵的泵组体积减小很多，重量也减轻了，还减少了皮带传动的功率消耗，但这种改进也有有害功能：取消皮带轮传动后的齿轮安装位置是齿轮放在两轴承的外侧，使结构变成了外伸梁结构，外伸梁的小齿轮受力后容易造成电机轴外伸部分弯曲，会严重影响大小齿轮副的啮合长度，因此出现了大量的齿轮副（特别是小齿轮）损坏的情况，为了延长大小齿轮副的寿命，采取了很多措施：电机轴加粗；把电机轴的材料和小齿轮的材质提高很多；对大小齿轮的齿形进行修正，即把齿轮预先按照受到最大力变形情况进行修型（受力没有达到预先设计最大值的时候接触不好）；采用这些措施，不仅仅成本大大增加，比原来成本增加2倍以上，而且齿轮损坏的情况还时有发生，没有杜绝，因此设计一种往复泵延长小齿轮寿命的结构便成了亟待解决的问题。

发明内容

本发明的目的是提供一种往复泵延长小齿轮寿命的结构。

本发明的技术方案如下：

本发明实施以2200hp以上的往复泵为例说明。

虽然往复泵大齿轮、小齿轮均安装位置是在机架两轴承的外侧，结构为外伸梁结构，但大齿轮和小齿轮还是有区别，大齿轮安装在曲轴的端部，机架支撑曲轴的两侧大齿轮轴承很大，刚性好，曲轴刚性很好，小齿轮是安装在改进前的电机轴的端部，机架支撑改进前的电机轴的两侧电机轴承比支撑曲轴的大齿轮轴承体积小，刚性不如曲轴的大齿轮轴承，改进前的电机轴的刚性也没有曲轴刚性好，因此小齿轮是一个薄弱环节，小齿轮受到力后，支撑小齿轮的改进前的电机轴外伸部分发生弯曲变形，因此关键是延长往复泵小齿轮寿命。

本方案在原来结构基础上作了三个地方的改进，第一个改进是新设计了电机轴辅助支撑，第二个是改进前的电机轴承座改进成新电机轴承座，第三个是改进前的电机轴改进成新电机轴，具体的改进是：

电机轴辅助支撑的外圆和内孔在一次安装电机轴辅助支撑进行加工，同轴度非常好，电机轴辅助支撑的外圆和电机轴承座的定位内孔过盈配合，用20个M12螺栓组将电机轴辅助支撑和电机轴承座连接成一个整体，在电机轴辅助支撑的内孔安装滑动轴承，电机轴辅助支撑的内孔和滑动轴承外圆过盈配合连接。

将改进前的电机轴承座延长成新电机轴承座，在延长部分加工20个M12螺孔，可以通过20个M12螺栓组将电机轴辅助支撑和电机轴承座连接成一个整体，在延长部分加工电机轴承座的定位内孔，电机轴承座的定位内孔和安装轴承内孔在一次安装电机轴承座进行加工，同轴度非常好。

改进前的电机轴两端延长，改进成新电机轴，电机轴延长轴颈和安装滚动轴承外圆的同轴度是一次安装电机轴加工保证，质量很高，电机轴延长轴颈在滑动轴承的内孔转动。

改进前结构的小齿轮受力结构属于外伸梁结构，即小齿轮在电机轴承外伸部分，外伸梁的小齿轮受力后容易造成改进前的电机轴在电机轴承外伸部分弯曲，严重影响小齿轮与大齿轮齿面的啮合长度，在受力大时，便会出现小齿轮的损坏，改进后结构的小齿轮受力结构属于简支梁结构，即小齿轮在电机轴承和滑动轴承之间，电机轴受力情况便大为改善，支撑小齿轮的电机轴变形减小，按照设计最大的受力进行有限元分析计算，变形减少了45%，因此延长了小齿轮的寿命。

附图说明

图1-一种往复泵延长小齿轮寿命的结构示意图；

图2-图1的A局部放大图；

图3-小齿轮轴辅助支撑立体图；

图4-往复泵改进前小齿轮支撑结构示意图。

附图标记如下：

1-电机、2-电机轴承座压盖、3-电机轴承座、4-M12螺栓组、5-电机轴辅助支撑、6-滑动轴承、7-电机轴、8-小齿轮、9-电机轴承、10-大齿轮轴承、11-曲轴、12-大齿轮、13-机架、14-改进前的电机轴承座、15-改进前的小齿轮轴、3.1-定位内孔、3.2-安装轴承内孔、5.1-外圆、5.2-内孔、6.1-外圆、6.2-内孔、7.1-电机轴延长轴颈、7.2-安装滚动轴承外圆。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施方式对本发明做进一步的说明。

本发明的实施方式不限于以下实施例，在不脱离本发明宗旨的前提下做出的各种变化均属于本发明的保护范围之内。

本发明实施以2200hp以上的往复泵为例说明。

请参阅图1～图4，本实施例一种往复泵延长小齿轮寿命的结构,包括电机1，电机轴承座压盖2，电机轴承座3，M12螺栓组4，电机轴辅助支撑5，滑动轴承6，电机轴7，小齿轮8，电机轴承9，大齿轮轴承10，曲轴11，大齿轮12，机架13，改进前的电机轴承座14，改进前的电机轴15，定位内孔3.1，安装轴承内孔3.2，外圆5.1，内孔5.2，外圆6.1，内孔6.2，电机轴延长轴颈7.1，安装滚动轴承外圆7.2。

请参照图4，虽然往复泵大齿轮12、小齿轮8均安装位置是在机架13两轴承的外侧，结构为外伸梁结构，但大齿轮12和小齿轮8还是有区别，大齿轮12安装在曲轴11的端部，机架13支撑曲轴的两侧大齿轮轴承10很大，刚性好，曲轴11刚性很好，小齿轮8是安装在改进前的电机轴15的端部，机架支撑改进前的电机轴15的两侧电机轴承9比支撑曲轴的大齿轮轴承10体积小，刚性不如曲轴的大齿轮轴承10，改进前的电机轴15的刚性也没有曲轴11刚性好，因此小齿轮8是一个薄弱环节，小齿轮8受到力后，支撑小齿轮8的改进前的电机轴15外伸部分发生弯曲变形，因此关键是延长往复泵小齿轮寿命。

请参阅图1、图2、图3、图4，本方案在图4结构基础上作了三个地方的改进，第一个改进是新设计了电机轴辅助支撑5，第二个是改进前的电机轴承座14改进成电机轴承座3，第三个是改进前的电机轴15改进成电机轴7，具体的改进是：

请参阅图1、图2、图3，电机轴辅助支撑5的外圆5.1和内孔5.2在一次安装电机轴辅助支撑5进行加工，同轴度非常好，电机轴辅助支撑5的外圆5.1和电机轴承座3的定位内孔3.1过盈配合，用20个M12螺栓组4将电机轴辅助支撑5和电机轴承座3连接成一个整体，在电机轴辅助支撑5的内孔5.2安装滑动轴承6，电机轴辅助支撑5的内孔5.2和滑动轴承6外圆6.1过盈配合连接。

请参阅图1、图2，将改进前的电机轴承座14延长成电机轴承座3，在延长部分加工20个M12螺孔，可以通过20个M12螺栓组4将电机轴辅助支撑5和电机轴承座3连接成一个整体，在延长部分加工电机轴承座3的定位内孔3.1，电机轴承座3的定位内孔3.1和安装轴承内孔3.2在一次安装电机轴承座3进行加工，同轴度非常好。

请参阅图1、图2，改进前的电机轴15两端延长，改进成电机轴7，电机轴延长轴颈7.1和安装滚动轴承外圆7.2的同轴度是一次安装电机轴7加工保证，质量很高，电机轴延长轴颈7.1在滑动轴承6的内孔6.2转动。

请参阅图1、图4，图4结构的小齿轮8受力结构属于外伸梁结构，即小齿轮8在电机轴承9外伸部分，外伸梁的小齿轮8受力后容易造成改进前的电机轴15在电机轴承9外伸部分弯曲，严重影响小齿轮8与大齿轮12齿面的啮合长度，在受力大时，便会出现小齿轮8的损坏，图1结构的小齿轮8受力结构属于简支梁结构，即小齿轮8在电机轴承9和滑动轴承6之间，电机轴7受力情况便大为改善，支撑小齿轮8的电机轴7变形减小，按照设计最大的受力进行有限元分析计算，变形减少了45%，因此延长了小齿轮的寿命。

上面结合附图对本发明的实施做了详细描述，但是本发明并不限于上述实施例，在本领域普通技术人员所具备的知识范围内还可以做出各种变化，这些变化均属于本发明的保护，同样属于本发明的保护范围之内。

Claims

1.一种往复泵延长小齿轮寿命的结构，其特征在于，电机（1），电机轴承座压盖（2），电机轴承座（3），M12螺栓组（4），电机轴辅助支撑（5），滑动轴承（6），电机轴（7），小齿轮（8），电机轴承（9），大齿轮轴承（10），曲轴（11），大齿轮（12），机架（13），改进前的电机轴承座（14），改进前的电机轴（15），定位内孔（3.1），安装轴承内孔（3.2），外圆（5.1），内孔（5.2），外圆（6.1），内孔（6.2），电机轴延长轴颈（7.1），安装滚动轴承外圆（7.2）。

2.如权利要求1所述的一种往复泵延长小齿轮寿命的结构,新增加了电机轴辅助支撑（5），电机轴辅助支撑（5）的外圆（5.1）和内孔（5.2）在一次安装电机轴辅助支撑（5）进行加工，同轴度非常好，电机轴辅助支撑（5）的外圆（5.1）和电机轴承座（3）的定位内孔（3.1）过盈配合，用20个M12螺栓组（4）将电机轴辅助支撑（5）和电机轴承座（3）连接成一个整体，在电机轴辅助支撑（5）的内孔（5.2）安装滑动轴承（6），电机轴辅助支撑（5）的内孔（5.2）和滑动轴承（6）外圆（6.1）过盈配合连接。

3.如权利要求1所述的一种往复泵延长小齿轮寿命的结构,将改进前的电机轴承座（14）延长成电机轴承座（3），在延长部分加工20个M12螺孔，可以通过20个M12螺栓组（4）将电机轴辅助支撑（5）和电机轴承座（3）连接成一个整体，在延长部分加工电机轴承座（3）的定位内孔（3.1），电机轴承座（3）的定位内孔（3.1）和安装轴承内孔（3.2）在一次安装电机轴承座（3）进行加工，同轴度非常好。

4.如权利要求1所述的一种往复泵延长小齿轮寿命的结构,改进前的电机轴（15）两端延长，改进成电机轴（7），电机轴延长轴颈（7.1）和安装滚动轴承外圆（7.2）的同轴度是一次安装电机轴（7）加工保证，质量很高，电机轴延长轴颈（7.1）在滑动轴承（6）的内孔6.2转动。