CN117905689A - 一种用于柱塞泵的动力端壳体和包含该动力端壳体的柱塞泵 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种用于柱塞泵的动力端壳体和包含该动力端壳体的柱塞泵。所述动力端壳体包括：一体式曲轴箱(100)，所述曲轴箱(100)包括多个轴承座(101)和多个支撑立板(102)，所述支撑立板(102)用于支撑所述轴承座(101)，且所述支撑立板(102)沿所述轴承座(101)的轴线方向间隔排布，所述曲轴箱(100)在各个所述支撑立板(102)之间包括第一加强筋(103)，其中所述轴承座101所受最大合力的方向与所述柱塞泵的柱塞的轴向方向之间的夹角为βmax，并且所述第一加强筋(103)与所述柱塞的轴向方向之间的夹角为第一夹角，所述第一夹角大于或等于0.8βmax，且小于或等于1.2βmax。

Description

一种用于柱塞泵的动力端壳体和包含该动力端壳体的柱塞泵

技术领域

本发明涉及油气开采技术领域，尤其涉及一种用于柱塞泵的动力端壳体，特别是一体式曲轴箱，以及包含该动力端壳体的柱塞泵。

背景技术

往复泵通常用于采矿和油田应用，例如水力压裂。在压裂过程中，压裂液(即水泥、泥浆、压裂砂和其他材料)在高压下被泵入井筒中使生产地层破裂。水力压裂中常用的一种泵是压裂泵，例如SPM的US 11,204,030 B2和KERR的US 2022/0163034 A1中所描述的。

压裂泵作为可以提高油气产量的重要设备而在石油行业广泛应用。近年来，压裂设备使油田生产率不断提高。它在一些中后期的老油田增产中、开发新油田中以及在新兴页岩气开发中扮演着重要的角色。

压裂泵主要由动力端、液力端、齿轮减速箱这三大子系统组成。动力端结构上负责连接减速箱与液力端阀箱两个子系统，功能上负责将减速箱传递过来的旋转机械能转化为往复机械能，以驱动液力端的吸排液功能；液力端的功能是负责将低压流体加压到高压流体，输出到高压管汇；减速箱的功能是负责将动力源输入的高转速低扭矩经过多级减速转化为低转速高扭矩，然后输入到动力端。由于受到空间布置的限制且要方便拆装维修，压裂泵多数为卧式直列结构，即动力端往复运动部件中心线为水平布置，并与加压腔体中心轴平行。

动力端总成主要由壳体、曲柄连杆总成、十字头拉杆总成及润滑系统等组成。动力端壳体包括曲轴箱和十字头箱，曲轴箱与十字头箱的一端相连，十字头箱的另一端通过连接装置连接到液力端的泵头体。对于五缸压裂泵，曲轴常为六支撑五曲拐型式的整体式结构，由重型圆柱滚子轴承支撑，为超静定结构，在各曲拐处钻有相联通的油道，以润滑连杆轴瓦。

动力端壳体作为压裂泵的关键部件，用于搭载动力端所有零部件，并承载着动力端所有零部件在工作中所带来的所有荷载。因此，良好的壳体机械性能对压裂泵使用寿命有决定性影响。按照壳体结构组成方式不同，动力端壳体可分为整体式和分体式结构。

当前市面上动力端整体式壳体常采用拼焊结构以满足压裂泵功能与性能的要求。其动力端壳体多采用高强度合金板焊接而成，通过点焊基本及整体框架，框架组对后预热加焊接，热处理(去应力退火)，粗加工，缺陷打磨，再次整体焊接及焊件热处理、检测后才算完成。

对于动力端分体式壳体通常采用部分焊接制成。对于动力端分体式壳体，除了拼焊外，极少厂家采用分体铸造方式，如KERR的US 2022/0163034 A1采用分体式铸造的方式，但此种设计也有一些缺点：虽然采用了大量的减重设计，但未充分发挥铸造优势，整体壳体依旧太重，不便运输及组装。整泵支撑点位置及数量设计不妥，导致支撑点受力集中，整泵强度及刚度易失效。动力端部分跨度太大，组件较为分散，十字头结构设计体积较大，造成运行时动力端所受力矩较大，减少了压裂泵的使用寿命；动力端组件整体刚度大部分由多组螺栓和连杆提供，整体结构刚度差；整体动力端密封性较差，易产生油气泄露。

良好的动力端总体结构及布局设计决定了泵的刚性及强度能够满足作业要求。在此基础上，液力端和减速箱才能平稳运行。

随着国内外油田开采工况朝着高压力和大排量的趋势发展，对压裂泵结构的可靠性、维护保养的便利性、设计的轻量化等方面提出了越来越高的要求。为适应未来压裂作业的发展趋势，压裂泵正在向高压力、大功率、大排量、结构紧凑、持续工作时间长、维护成本低等特点的方向发展。

通常，压裂泵的应用场景和运行环境非常恶劣，往返井场运输时路况复杂，车辆连续颠簸使壳体受到震动和冲击，在压裂作业的长时间高负载运行时，泵输送压力高达10000～20,000psi左右的流体或浆液，动力端壳体会受到高压力周期性脉冲载荷。由于这种极端的运行条件，同时焊接式动力端壳体抗冲击性能较差，极容易在焊缝附近产生裂纹，进而造成壳体开裂，最终导致支撑功能失效，影响压裂作业效率，甚至带来安全隐患。目前存在的焊接式动力端壳体寿命至多2000到3000小时，一次故障经返修后也难以超过系统设计寿命(5000小时)。

柱塞泵是油田泵注设备的核心部件之一，其通过柱塞在缸体内往复运动，使缸体内工作容积交替增加和缩小，以输送工作液体。

随着目前油田工作要求越来越高，工况越来越恶劣，对柱塞泵的功率、压力、排量的要求不断提高，连续工作时间也在不断延长，因此相关技术中对可能影响柱塞泵使用寿命的柱塞泵的强度以及诸如部件之间的连接可靠性等柱塞泵的稳定性方面提出了越来越高的要求。例如，为了解决上面所描述的现有技术中所存在柱塞泵的强度不足，从而导致寿命不够长的问题，急需开发一种高强度、高稳定性和可靠性的新型柱塞泵来解决目前的作业需求。

发明内容

为了延长柱塞泵的使用寿命，需要进一步提高柱塞泵的稳定性和强度，特别是柱塞泵各组件之间的连接可靠性以及柱塞泵壳体的机械强度。特别地，在柱塞泵中，曲轴箱中的轴承座与所支撑的轴承之间的连接可靠性或支撑可靠性也是衡量柱塞泵的稳定性的一个重要方面。一方面，在轴承座的宽度大于所支撑的轴承的宽度时，较宽的轴承座会占用更多曲轴箱内部空间，同时还会使得曲轴箱整体重量增大，不利于柱塞泵轻量化设计的需求；另一方面，在轴承座的宽度小于所支撑的轴承的宽度时，轴承座不能可靠地支撑轴承，导致支撑可靠性较差。轴承座与所支撑的轴承之间需要合适的宽度设计才能使得其间的连接可靠性最大化。

为了解决上面提到的技术问题，提高柱塞泵的稳定性和强度，本申请的发明人设计了一种全新形式的压裂泵动力端壳体，其整体重量小、强度得到了很大提升、在关键配合部位变形小并且组件之间的连接可靠性得到了提高，使得抗弯扭、缓冲抗震性能较好、抗缺口敏感度低。另外，极大简化了制造工序，缩减了时间、人工和原材料成本。配合这种壳体改进优化各类泵组件，能够形成一种颠覆性的压裂泵设备。

根据本发明，提供了一种用于柱塞泵的动力端壳体，其特征在于，包括：一体式曲轴箱，所述曲轴箱包括多个轴承座和多个支撑立板，所述支撑立板用于支撑所述轴承座，且所述支撑立板沿所述轴承座的轴线方向间隔排布，所述曲轴箱在各个所述支撑立板之间包括第一加强筋，其中所述轴承座所受最大合力的方向与所述柱塞泵的柱塞的轴向方向之间的夹角为βmax，并且所述第一加强筋与所述柱塞的轴向方向之间的夹角为第一夹角，所述第一夹角大于或等于0.8βmax，且小于或等于1.2βmax。

进一步地，其中，所述第一加强筋至少设置于所述曲轴箱的前端面和/或后端面上，所述前端面是所述曲轴箱的与十字头箱连接侧的表面，并且所述后端面是所述前端面的相对侧的表面。

进一步地，其中，在所述前端面和所述后端面上分别设置有一组所述第一加强筋，并且每组内的所述第一加强筋相对于所述柱塞泵的柱塞的轴向方向彼此对称。

进一步地，其中，设置于所述前端面上的所述一组第一加强筋与设置于所述后端面上的所述一组第一加强筋相对于所述轴承座的垂直中心线彼此对称。

进一步地，其中，每组所述第一加强筋(103)包括两个所述第一加强筋(103)，所述两个第一加强筋(103)的延伸方向之间的夹角大于或等于1.8βmax，且小于或等于2.2βmax。

进一步地，其中，所述曲轴箱还在各个所述支撑立板之间包括多个第二加强筋，并且所述第二加强筋的延伸方向通过所述轴承座的圆心。

进一步地，其中，所述多个第二加强筋沿着所述轴承座的座孔对称布置。

进一步地，其中，所述多个第二加强筋在所述轴承座的上下两侧布置，其中在上侧布置有三个上侧加强筋并且在下侧布置有两个下侧加强筋，所述两个下侧加强筋的位置分别位于底部回油口的两侧而不与所述底部回油口产生干扰。

进一步地，其中，所述第一加强筋和/或所述第二加强筋与所述支撑立板之间设置有过渡坡口，并且所述坡口与所述支撑立板之间具有过渡圆角。

进一步地，其中，所述第一加强筋和/或所述第二加强筋的截面为矩形的。

进一步地，其中，在所述曲轴箱的所述前端面上的连杆通孔下方的所述第一加强筋上设置有通孔。

进一步地，其中，所述轴承座的宽度由施加在所述轴承座上的轴承的宽度限定，所述轴承座包括位于所述曲轴箱的两端的两个端部轴承座以及若干个中段轴承座，所述中段轴承座位于所述两个端部轴承座之间，其中各个所述中段轴承座的宽度大于所述两个端部轴承座中的每一个的宽度。

进一步地，其中，所述两个端部轴承座中的位于所述曲轴箱的减速箱连接侧的一个端部轴承座的宽度比所述两个端部轴承座中的另一个端部轴承座的宽度宽。

进一步地，其中，所述支撑立板之间的间距不同，并且相对于所述曲轴箱的长度方向(X)的中心，所述支撑立板之间的间距设置成对称，所述长度方向(X)与所述轴承座的轴线方向平行。

进一步地，其中，在所述支撑立板上设置有减重凹槽。

进一步地，其中，所述减重凹槽的起始边缘和终止边缘具有过渡圆角。

进一步地，其中，在所述支撑立板的顶部设置有吊点凸台，并且所述吊点凸台与所述曲轴箱的箱体连接处设置有过渡圆角。

进一步地，其中，所述曲轴箱的底部包括支脚，所述支脚用于支撑所述曲轴箱。

进一步地，其中，各个所述支撑立板在所述曲轴箱的前端侧和后端侧均包含至少一个所述支脚，所述前端侧为所述曲轴箱的与十字头箱连接的一侧，所述后端侧为所述前端侧的相对侧。

进一步地，其中，所述支脚为在各个所述支撑立板的底部设置的从所述曲轴箱的前端侧延伸至后端侧的横向一体式支脚，所述前端侧为所述曲轴箱的与十字头箱连接的一侧，所述后端侧为所述前端侧的相对侧。

进一步地，其中，所述支脚为沿所述曲轴箱的长度方向从一端的所述支撑立板延伸至另一端的所述支撑立板的纵向一体式支脚，所述长度方向与所述轴承座的轴线方向平行。

进一步地，其中，所述支脚的根部设置有坡口，并且所述坡口与所述曲轴箱的箱体连接处设置有过渡圆角。

进一步地，其中，所述支脚上设置有减重凹槽，所述减重凹槽远离所述支脚的底部接触面，并且所述减重凹槽的起始边缘和终止边缘具有过渡圆角。

进一步地，其中，在所述曲轴箱的顶部设置有至少一个油气分离器凸台。

进一步地，其中，在所述曲轴箱的底部设置有至少一个回油口。

进一步地，其中，所述动力端壳体还包括一体式盖板，在所述回油口的外圈设置有回油盖板安装凸台，并且所述一体式盖板能够可拆卸地安装在所述回油盖板安装凸台上以对所述回油口进行密封。

进一步地，其中，所述曲轴箱上设置有从壳体外表面朝向曲轴的方向贯穿的工艺窗，通过所述工艺窗能够观察和/或操作所述曲轴箱内部的部件。

进一步地，其中，在所述曲轴箱的靠近十字头箱侧的表面上设置有多个第一螺纹孔，所述第一螺纹孔用于通过第一螺栓将所述曲轴箱与所述十字头箱连接。

进一步地，其中，在所述曲轴箱的靠近十字头箱侧的表面上设置有密封面，所述密封面上具有密封槽，所述曲轴箱的连杆通孔位于所述密封槽的内侧。

进一步地，其中，在所述曲轴箱的靠近十字头箱侧的表面上设置有通往所述轴承座的润滑油孔，所述润滑油孔的位置与轴承外圈油孔的凹槽对齐。

进一步地，其中，所述曲轴箱是一体铸造成型的。

另一方面，本发明还提供了一种柱塞泵，所述柱塞泵包括上述的动力端壳体。

进一步地，其中，所述柱塞泵还包括液力端壳体，并且所述动力端壳体还包括十字头箱，所述液力端壳体、所述十字头箱和曲轴箱依次连接，其中第一螺纹孔能够从所述液力端壳体贯穿到所述曲轴箱，并且第一螺栓能够通过所述第一螺纹孔将所述液力端壳体、所述十字头箱和曲轴箱连接在一起。

进一步地，其中，在所述曲轴箱的靠近所述十字头箱侧的表面上还设置有第二螺纹孔，所述第二螺纹孔至少从所述十字头箱贯穿到所述曲轴箱，并且第二螺栓能够通过所述第二螺纹孔至少将所述十字头箱与所述曲轴箱进行密封连接。

进一步地，其中，所述第二螺纹孔沿所述第一螺纹孔的外圈布置并与所述第一螺纹孔之间具有一定间隔。

进一步地，其中，所述第一螺纹孔与所述第二螺纹孔一对二地布置，并且彼此对应的一个所述第一螺纹孔与两个所述第二螺纹孔之间的位置连线构成三角形。

本发明采用的技术方案能够达到以下有益效果：

根据本发明公开的动力端壳体，能够提高轴承座和所支撑的轴承之间的连接可靠性和支撑可靠性，提高了柱塞泵的稳定性，能够有效地抵抗柱塞泵对曲轴箱的冲击力，进而避免支撑立板发生相对变形的风险，促使动力端壳体具有较高的强度和刚度。根据本发明公开的动力端壳体的使用寿命超过8000小时，甚至能够超过10000小时，是现有技术中动力端壳体使用寿命的两倍左右或两倍以上。

附图说明

此处所说明的附图用来提供对本发明的进一步理解，构成本发明的一部分，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中：

图1示出了根据本发明一个实施例的一体式曲轴箱的立体图，其中示出了曲轴箱的前端面；

图2示出了根据本发明一个实施例的一体式曲轴箱的另一个立体图，其中示出了曲轴箱的后端面；

图3示出了安装有曲轴的曲轴箱的截面图；

图4示出了安装有曲轴的曲轴箱的部分切割立体图；

图5示出了两端轴承座和主轴承的受力曲线图；

图6示出了中段轴承座和主轴承的受力曲线图；

图7示出了曲轴箱的立体图，其中示出了吊点凸台和油气分离器凸台；

图8示出了吊点凸台部分的局部放大图；

图9是示出了曲轴箱的显示了工艺通孔和轴承挡板螺纹孔的位置的立体图；

图10是示出了曲轴箱的在支撑立板的截面上显示了工艺通孔和轴承挡板螺纹孔的位置的立体图；

图11示出了支撑立板之间的一个加强筋的局部放大图；

图12示出了曲轴和柱塞的运动结构简化的曲柄连杆结构的示意图和受力分析图；

图13示出了加强筋的布置以及连杆摆角的图示；

图14是示出了曲轴箱的前端面以及连杆通孔和排油通孔的平面图以及排油通孔的放大图；

图15是示出了曲轴箱与十字头箱一起连接在底橇上的立体图，其中示出了曲轴箱的多个支脚；

图16是示出了在一个支撑立板底部布置了多个支脚的曲轴箱的部分立体图；

图17是示出了横向一体式支脚和纵向一体式支脚的曲轴箱的立体图；

图18示出了支脚的局部放大图；

图19是曲轴箱的示出了整个轴承座孔的一侧的截面图；

图20示出了曲轴箱的切割立体图，其中示出了在曲轴箱的顶部设置的多个油气分离器凸台的部分切割图；

图21示出了从下方看到的曲轴箱的立体图；

图22示出了曲轴箱和回油口盖板未安装状态的立体图；

图23和图24分别示出了曲轴箱上的各个工艺窗；

图25示出了曲轴箱的后端面安装了盖板的状态；

图26示出了曲轴箱与十字头箱将要通过螺栓进行连接之前的立体图；

图27示出了曲轴箱与十字头箱将要通过螺栓进行连接之前的从另一个角度看到的立体图；

图28是曲轴箱100的在截面中示出了两道螺纹孔的侧面图以及两道螺纹孔的局部放大图；

图29示出了曲轴箱与十字头箱通过两道螺栓连接在一起的截面图；

图30示出了图29所示的两道螺栓连接的局部放大图；

图31示出了两道螺栓一对一布置的局部图；

图32示出了两道螺栓一对二布置的局部图；

图33示出了两道螺栓布置位置之间的关系的平面图

图34示出了在曲轴箱与十字头箱的连接端面上设置的密封槽；

图35为曲轴转角与主轴承压力角的示意图；

图36为曲轴转角与主轴承合力的示意图；

图37为压力角与主轴承合力的示意图。

附图标记列表：

100：曲轴箱；200：十字头箱；101：轴承座；102：支撑立板；103,103’：加强筋；104：顶部；105：底部；106：前端面；107：后端面；109：减重凹槽；110：吊点凸台；111：吊点；112：工艺通孔；113：螺纹孔；114：铝塞；115：过渡坡口；116：过渡圆角；117：连杆通孔；118：排油通孔；119,119’,119”：支脚；120：坡口；121：减重凹槽；122：盖板；123：支脚底部接触面；124：地脚螺纹孔；125：油气分离器凸台；126：回油口；127：回油盖板安装凸台；128：一体式盖板；129,129’：工艺窗；130：凹台；131：第一螺栓；132：第二螺栓；133：密封槽；141：第一螺纹孔；142：第二螺纹孔；211：十字头瓦腔；500：底橇。

具体实施方式

为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明具体实施例及相应的附图对本发明技术方案进行清楚、完整地描述。显然，所描述的实施例仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做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。

以下结合附图，详细说明本发明各个实施例公开的技术方案。为了简要的目的，各个部件的附图标记不一定在各个附图中都示出。通常，为了强调的目的，有些附图仅示出了在说明书中参照该附图所描述的相关部件的附图标记，而省略了其他部件的相关标记，但是在不同的附图中对于相同的部件相同的附图标记是通用。相同或相似的部件有时候为了加以区分以方便说明会给该附图标记加上单引号的右上标后缀，这只是为了便于说明，并且在无需区分它们时，可以省略该后缀。

本发明的实施例公开了一种用于柱塞泵的动力端壳体，动力端壳体是柱塞泵的动力端的安装基础。柱塞泵的动力端负责连接减速箱与液力端阀箱，以将减速箱传递的旋转机械能转换为往复机械能，以驱动液力端的吸排液功能。所公开的动力端壳体包括曲轴箱100。当然所述动力端壳体还可以包括十字头箱200。

曲轴箱100用于安装和支撑曲轴，曲轴在曲轴箱100内转动。十字头箱200开设有十字头瓦腔，十字头瓦腔内安装有十字头，柱塞带动十字头在十字头瓦腔内进行往复运动。

具体地，减速箱内的传动齿轮与曲轴箱100连接，减速箱内的传动齿轮驱动曲轴旋转，曲轴带动柱塞作往复运动，十字头随着柱塞在十字头瓦腔内作往复运动，从而驱动液力端的吸排液。上述的十字头与柱塞可以相当于同一部件。

图1示出了根据本发明一个实施例的一体式曲轴箱100的立体图，特别地示出了曲轴箱100的与十字头箱200连接侧的前端面106；图2示出了根据本发明一个实施例的一体式曲轴箱100的另一个立体图，特别地示出了曲轴箱100的与十字头箱200连接侧的相对侧的后端面107。

如图1和图2所示，根据本发明一个实施例的一体式曲轴箱100包括多个轴承座101、顶部104、底部105、多个支撑立板102以及位于支撑立板102之间的至少一个(例如多个)加强筋103，其中还示出了曲轴箱100的前端面106和后端面107，前端面106是曲轴箱100的与十字头箱100连接侧的表面，并且后端面107是前端面106的相对侧的表面。该一体式曲轴箱100可以通过铸造形成。顶部104和底部105分别在曲轴箱100的高度方向Z上的上下两侧沿着曲轴箱100的长度方向X从一端延伸到另一端，该前端面106和后端面107分别在曲轴箱100的宽度方向Y上的前后两侧沿着曲轴箱100的长度方向Y从一端延伸到另一端。各个支撑立板102用于支撑各个轴承座101，支撑立板102沿轴承座101的轴线方向间隔排布，支撑立板102的数量和轴承座101的数量与柱塞泵的缸数有关，轴承座101的厚度大于支撑立板102的厚度。支撑立板102用于支撑轴承座101，轴承座101上安装有主轴承，主轴承套装在曲轴上。因此，曲轴将柱塞泵对其的反作用力施加在主轴承上，并通过主轴承施加至轴承座101和多个支撑立板102上。因此，主轴承所受的合力即为轴承座101所受的合力。柱塞泵对曲轴的反作用力由液力端施加至柱塞泵。轴承座101用于承受主轴承的径向载荷，因此将轴承座101的宽度设置为与轴承宽度近似，以保证可靠支撑。柱塞泵有各种不同的规格，因此所使用的轴承的规格也各种各样。不同的轴承需要匹配不同的轴承座，由此轴承座101的宽度由所支撑的轴承的宽度来限定。支撑立板102作为整个曲轴箱100的核心框架，其合理布置能保证柱塞泵壳体刚度均匀，各轴承座101被可靠支撑，进而保证主轴承和曲轴连杆机构的稳定运行。关于支撑立板102的具体合理布置方案，将在下文中详细说明。

各支撑立板102之间的间距可以相同，该间距取决于泵组件的尺寸；或曲轴箱100在长度方向Y上的两端的端部支撑立板102之间的间距与中段支撑立板102之间的间距不同，中段支撑立板102位于两端的端部支撑立板102之间，例如，端部支撑立板102之间的间距指的是在曲轴箱100的长度方向Y上的两端分别最靠外侧的两个支撑立板102之间的间距；或者相对于所述曲轴箱100的长度方向Y的中心，支撑立板102之间的间距设置成对称，长度方向Y与轴承座101的轴线的延伸方向平行；支撑立板102的合理设置能有效提高曲轴箱100的整体抗弯刚度，抑制柱塞泵壳体变形。

各支撑立板102在轴承座101沿轴线方向的两侧均沿轴承座101的圆周铸出若干减重凹槽109；减重凹槽109的深度按设计需求而定，减重凹槽109的起始边缘和终止边缘具有过渡圆角，其中从支撑立板102的表面开始切割减重凹槽109的位置为起始边缘，减重凹槽109切割完成形成的边缘为终止边缘；减重凹槽109的具体形状和范围受加强筋103,103’布置的影响，例如以柱塞泵的柱塞轴线为中心上下对称或非对称布置均可，如上所述的加强筋103,103’是铸造在支撑立板102之间的(参见图1)，减重凹槽109开在支撑立板102上的位置要避开加强筋103,103’间隔布置。如上所述，本发明的一体式曲轴箱100能够一体铸造成型，如此减重凹槽109也在曲轴箱100的一体铸造成型中制备。采用一体式铸造成型减重凹槽109能极大缩减机加工工序，减重凹槽109的位置和形状不受加工方式的限制，可灵活布置。

轴承座101的直径取决于施加在该轴承座101上的轴承外圈的尺寸，本发明一个实施例中各轴承座101的直径相同；或位于曲轴箱100长度方向Y两端的轴承座101的座孔可大于中段轴承座101的座孔，中段轴承座101位于两端的轴承座101之间，根据设计能保证各轴承外圈冷却收缩后能从两侧顺利安装至对应轴承位即可，外圈回温膨胀后与轴承支撑面形成过盈配合。轴承座101与轴承外圈的接触面需要额外的机加工工序，包括但不限于镗铣加工等，来保证各轴承座101的形位公差和表面粗糙度要求，进而确保各轴承和曲轴的正常旋转。

在本发明的一个实施例中，参见图3和图4，其分别示出了安装有曲轴的曲轴箱100的截面图和部分切割立体图，其中各中段轴承座101的宽度t₁相同，两端轴承座101的宽度t₂,t₃小于中段轴承座101的宽度t₁，这是由于曲轴两侧主轴颈1,6承受的单侧曲柄销上连杆的载荷(约600kN)远小于中段轴颈2-5需要承受的双侧连杆载荷(约1200kN)。为了尽量减轻柱塞泵壳体的重量而将两侧主轴颈1,6的厚度设计得更小，因此支撑曲轴两侧主轴颈1,6的轴承和轴承座101的宽度小于中段轴承和轴承座101的宽度。关于两端主轴承和中段主轴承的受力情况，具体参见图5和图6的受力曲线图。这里，由于轴颈与各主轴承一一对应，因此为了方便，对与各轴颈相对应的主轴承赋予相同的附图标记，详见图5和图6。

值得注意的是，两端轴承座101的宽度t₂,t₃之间也略有不同，减速箱侧端部轴承座101需要额外的定位销孔和螺纹孔以定位和固定减速箱体连接法兰，需要承受减速箱的扭矩和载荷，如扭矩及其扭转冲击载荷，减速箱的部分重力，减速箱平行级和行星级啮合的振动冲击载荷。因此，此处轴承座101的厚度设计为t₂>t₃，具体差值可以根据壳体强度和刚度设计计算以及静力学、疲劳分析确定。尽量保证各轴承座101及其所在立板的形变值相近，考虑等刚度设计概念，保证壳体整体刚度以及配合间隙的稳定性和一致性。或根据设计需求调整各轴承座101宽度，能稳定支撑主轴承即可。

另外，参见图7，其示出了曲轴箱100的立体图。支撑立板102的顶部设置有用于吊点111的吊点凸台110，其截面形状不限，其中图8示出了吊点凸台110部分的局部放大图。为了满足吊装平衡需求，吊点凸台110靠两端侧的支撑立板102布置，数量大于等于两个，吊点凸台110与曲轴箱100的箱体连接处设置有大尺寸过渡圆角，有利于提高吊点凸台110的根部强度，同时满足铸造工艺性；或者也可以不设置吊点凸台110，而是铸出局部加厚的结构，能满足吊装条件即可。不设置吊点凸台110是指不在吊点处铸出规则的台或柱状，仅通过局部材料堆积加厚(可不规则)来保证吊点的强度。吊点凸台110的高度和厚度与吊环螺栓的尺寸有关，箱体重量越大就需要越大型号的吊环螺栓来提高抗拉强度，进而需要铸出更高更宽的吊环凸台。同时，整泵各吊点凸台110的上表面在同一平面上，保证吊装平稳，不发生倾倒。

另一方面，曲轴箱100长度方向Y上的两端的端部支撑立板102上设置有沿轴承座101的轴线在圆周方向上布置的工艺通孔112，用于加工中段轴承外圈挡板螺纹孔113，参见图9图10，其分别示出了曲轴箱100的显示了工艺通孔112和轴承挡板螺纹孔113的位置的立体图和曲轴箱100的在支撑立板102的截面上显示了工艺通孔112和轴承挡板螺纹孔113的位置的立体图。工艺通孔112的位置和数量由轴承挡板的布置方案决定：为保证压紧定位可靠，每个轴承挡板由至少两个螺栓固定，轴承外圈一侧由至少三个轴承挡板固定。同时要保证各轴承挡板靠近两侧工艺窗，以便于安装。因此对应地，至少两个工艺通孔112为一组，对应一处挡板，圆周方向上至少布置三组工艺通孔112，各组工艺通孔112之间的位置尽量保证均匀布置并且靠近两侧工艺窗。为保证曲轴箱100内油气密封，各工艺通孔112需要使用铝塞114塞紧密封；或可替换为任意可塞入通孔内并能保证密封但不破坏本体的材质，包括但不限于橡胶、塑料等。

另外，在各支撑立板102之间沿轴承座101的圆周布置有若干加强筋103,103’，参见图1，其用于限制各支撑立板102的变形和位移。如上所述，曲轴箱100可以一体成型，例如一体铸造成型，因此加强筋103,103’也可以在曲轴箱100的一体铸造工艺中一体成型。一体铸造的加强筋103,103’与拼接式加强筋相比抗弯扭强度高、缓冲吸振性好，因此相较拼接式加强筋具有更稳定的支撑能力，能显著提高整体曲轴箱100的刚度，抑制壳体变形和振动。

另外，参见图11，其示出了支撑立板102之间的一个加强筋103的局部放大图，其中加强筋103与支撑立板102之间设置有过渡坡口115，坡口115与柱塞泵壳体，例如支撑立板102，之间具有过渡圆角116，其主要目的是提高加强筋103根部的抗弯强度，同时设置坡口115有利于满足铸造工艺性；坡口115的形式不限，可根据需求设置斜角或弧形(等曲率或变曲率)。

下面参照图12和图13对加强筋103,103’的布置进行详细说明，其中图12示出了曲轴和柱塞的运动结构简化的曲柄连杆结构的示意图和受力分析图；图13示出了加强筋103,103’的布置以及连杆摆角的图示。曲轴驱动柱塞作往复运动，因此可以将动力端的曲轴和柱塞的运动过程简化为如图12右侧图所示的受力分析图，根据图12右侧图中的受力分析可得主轴承所受合力F_l ⁿ＝F+F_c，其中F代表柱塞轴向所受的液压力+往复惯性力+摩擦力的合力，F_c代表柱塞垂直方向的支撑力。合力F₁ ⁿ的方向与柱塞轴向的夹角即为β。最大合力F₁ ⁿ的方向与柱塞轴向的夹角为βmax。根据图12右侧图所示，通过分解A点、B点和O点的受力，获得主轴承所受合力的公式F_l ⁿ＝F+F_c。

图中的各点含义为：O—曲轴中心；A—连杆小头孔中心(十字头销旋转中心)；B—连杆大头孔中心(曲柄销旋转中心)。

各个力的含义：A点：F—柱塞轴向所受的液压力+往复惯性力+摩擦力的合力；F_c—柱塞(曲柄销)垂直方向的支撑力；F_l—连杆正压力；

B点：F_t—连杆切向力；F_n—连杆径向力；F_l’—连杆正压力→转换到O点为轴承座101所受合力F₁ ⁿ。连杆正压力F_l经连杆杆身传递到曲柄销上为F_l’，在B点沿曲柄销和曲轴旋转中心连线方向及其垂向分解为连杆径向力F_n和连杆切向力F_t，传递为O点为F_n’和F_t’，合力即为F₁ ⁿ。

关于A、B、O三点的力和运动进行以下补充说明：

柱塞沿轴向往复运动，传递给十字头的合力F在A点(十字头销)沿十字头的垂直方向和连杆方向分解为柱塞垂直方向的支撑力F_c和连杆正压力F₁；柱塞垂直方向的支撑力F_c转换到O点即为轴承座受到的支撑反作用力F_c’，柱塞轴向合力F转换到O点即为轴承座受到的柱塞轴向力F’，F_c’和F’两者在O点的合力即为轴承座所受合力F₁ ⁿ，即F₁ ⁿ＝F+F_c。

A点的连杆正压力F_l经连杆杆身传递到曲柄销上为F_l’，在B点沿曲柄销和曲轴旋转中心连线方向及其垂直方向分解为连杆径向力F_n和连杆切向力F_t，传递到O点为F_n’和F_t’，合力即为F₁ ⁿ。

具体地，根据动力端的曲轴和柱塞的运动过程，将曲轴和柱塞的运动结构简化为曲柄连杆结构，如图12的左侧图所示，再构建三角函数等式，运动方程中连杆摆角其中，/>为曲轴旋转角。连杆摆角的极值大小取决于曲柄径与连杆长度的比值λ，λ即为曲轴的轴径与柱塞的长度的比值，因此λ为常数。根据计算，得出柱塞的位移方程

然后根据柱塞的位移方程导出液力端对柱塞的压力波动方程：

其中，p表示液力端的腔内压力，p_in表示液力端入口供液压力；p_out表示液力端排出压力；s表示冲程，这里的s为柱塞泵由上止点运动至下止点的位移，也就是图12左侧图中A′点到上止点A″的距离；x表示柱塞位移，这里是指柱塞的移动位移；pr表示液体在某一压力下的可压缩百分比；η表示容积效率；β_up表示液力端腔内压力从低压到高压建立时所对应的曲轴转角；β_down表示液力端腔内压力从高压到低压泄压过程所对应的曲轴转角；α表示上止点角度，这里的上止点可以为附图12左侧图中B″所示的位置。根据上述公式能够得到液力端对柱塞的反作用力，因此根据液力端的腔内压力p得到柱塞轴向所受的液压力，然后根据公式力F_l ⁿ＝F+F_c计算主轴承所受合力，可以得出主轴承所受合力的方向，进而得到主轴承所受合力的方向与柱塞轴向的夹角，继而得到β。

再根据矩形截面中心的惯性矩公式可知，b为矩形截面的宽度，h为矩形结构面的高度，当矩形截面长度方向与受力方向接近时，矩形梁的弯矩值最大。根据惯性矩积分公式及仿真结果，矩形梁的惯性矩在旋转角度±20％之内下降仍然不明显。因此在进行曲轴箱100的加强设计时，第一加强筋103的延伸方向与柱塞的轴向方向的夹角大于或等于0.8βmax，小于或等于1.2βmax。βmax是轴承座所受最大合力的方向与柱塞泵的柱塞的轴向方向之间的夹角。

如上所述，曲轴将柱塞泵对其的反作用力施加在主轴承上，并通过主轴承施加至轴承座101和多个支撑立板102上。因此主轴承所受的合力即为轴承座101所受的合力，该合力与柱塞轴向的夹角为β，连杆摆角的最大值为βmax。加强筋103,103’的布置类型分为两种，第一种为第一加强筋103的延伸方向不通过轴承座101圆心，与柱塞的轴向方向之间的夹角大于或等于0.8βmax，且小于或等于1.2βmax，沿轴承座101的座孔在上下左右各处布置，即设置有多个第一加强筋103，能够有效地抵抗柱塞泵对曲轴箱100的冲击力，提高支撑立板102的强度和刚度，加强支撑立板102与轴承座101之间的刚度和强度，从而降低曲轴箱100开裂的风险。

本申请公开的方案中，在轴承座101所受合力的方向与柱塞泵的柱塞的轴向方向之间的夹角的一定范围内设置第一加强筋103，能够有效地抵抗柱塞泵对曲轴箱100的冲击力，进而避免支撑立板102发生相对变形的风险，促使动力端壳体具有较高的强度和刚度。

另外，第一加强筋103的延伸方向相对于曲轴所受的最大合力方向在±20％角度之内，因此增加了加强筋截面惯性矩，进而降低了支撑立板102之间的相对变形，进一步降低了对主轴承内外圈的挤压破坏或滚子磨损的风险。

图35为曲轴转角与主轴承压力角的示意图，主轴承的压力角即为上文中的β。从图36可以看出曲轴转角在0°至180°范围内，压力角在负方向，且在90°时最大。而180°至360°范围内压力角为正值，且在270°时最大。

图36为曲轴转角与主轴承合力的示意图，从附图可以看出，主轴承合力在曲轴转角为0°至40°以及180°至200°之间有明显的突变。

图37为压力角与主轴承合力的示意图，压力角在0°至10°之间其主轴承合力较大。

基于此，图35、图36和图37可以得出，压力角可以为10°，第一加强筋的延伸方向与柱塞的轴向方向的夹角可以大于或等于8°，小于或等于12°。当然，压力角还可以为其他角度，本文不作限制。

进一步地，如图13所示，在另一种可选的实施例中，在前端面106和后端面107上分别设置有一组第一加强筋103，并且每组内的第一加强筋103相对于柱塞泵的柱塞的轴向方向彼此对称。进一步地，设置于前端面106上的一组第一加强筋103与设置于后端面107上的一组第一加强筋103相对于轴承座101的垂直中心线彼此对称。具体地，在曲轴箱100的前端面106上的一组第一加强筋103包括两个前端加强筋103，他们分布于柱塞泵的曲轴轴线的上下两侧并且相对于柱塞泵的柱塞的轴向方向彼此对称，使得他们的延伸方向之间的夹角为第二夹角，其可以大于或等于1.8βmax，且小于或等于2.2βmax。这里的第二夹角即为附图13中的θ角。类似地，在曲轴箱100的后端面107上的一组第一加强筋103包括两个后端加强筋103，他们分布于柱塞泵的曲轴轴线的上下两侧并且相对于柱塞泵的柱塞的轴向方向彼此对称，并且他们的延伸方向之间的夹角也为第二夹角，第二夹角可以大于或等于1.8βmax，且小于或等于2.2βmax。如此，能够更好的抵抗柱塞对主轴承外圈的作用力，进而避免造成主轴承外圈被挤压破坏或滚子被磨损的风险，因此进一步提高了动力端壳体的安全性和可靠性。例如，两个前端加强筋103和两个后端加强筋103可以相对于轴承座101的垂直中心线对称地设置。也就是说，多个第一加强筋103包括在轴承座101的前端面106上的两个前端加强筋103，两个前端加强筋103相对于柱塞泵的柱塞的轴向方向彼此对称；并且多个第一加强筋103还包括在轴承座101的后端面107上的两个后端加强筋103，两个后端加强筋103相对于柱塞泵的柱塞的轴向方向也彼此对称，其中前端面106是曲轴箱100的与十字头箱200连接侧的表面，并且后端面107是前端面106的相对侧的表面。优选地，两个前端加强筋103与两个后端加强筋103相对于所述轴承座101的垂直中心线彼此对称。

注意，虽然这里为了便于说明使用了第一加强筋103、前端加强筋103和后端加强筋103的不同表述以进行区分，但这并不意味着它们有实质性差别，在不需要区分它们时，它们可以被统称为第一加强筋103。

根据上述论述可知，主轴承受力方向与柱塞运动方向之间的夹角在0至βmax之间波动，因此为了增加曲轴箱100在曲轴运动过程中的抗弯刚度。在另一种可选的实施例中，动力端壳体还可以包括多个103’，第二加强筋103’的延伸方向通过轴承座101的圆心O，如图13所示。多个第二加强筋103’可以沿轴承座101的座孔上下对称布置，数量不限，但是需要避开左右工艺窗、十字头箱200和底部回油口位置，用于提高轴承座101的刚度，防止滚子轴承承受过大的轴向力。理论来说第二加强筋103’的数量不限，但从支撑强度、受力及重量上考虑，第二加强筋103’与第一加强筋103整体上均匀布置。在本示例中，第二加强筋103’设计成在轴承座101的上侧为3个上侧加强筋103’，而下侧为2个下侧加强筋103’，其中2个下侧加强筋103’可以分别设置在底部回油口的两侧而不与所述底部回油口产生干扰，这是为了规避底部回油口。

注意，虽然这里为了便于说明使用了第二加强筋103’、上侧加强筋103’和下侧加强筋103’的不同表述以进行区分，但这并不意味着它们有实质性差别，在不需要区分它们时，它们可以被统称为第二加强筋103’。

本实例中加强筋103,103’截面为矩形，对比相同面积的其他实心规则截面(如圆形、正方形等)，矩形的长轴截面惯性矩更大，能保证加强筋103,103’具有足够的弯曲刚度，抑制支撑立板102之间的位移和形变；也可根据需求替代为任意满足支撑需求和铸造工艺的截面形状。

在另一种可选的实施例中，曲轴箱100和十字头箱200均为一体式铸造件，曲轴箱100和十字头箱200密封连接。这里的曲轴箱100和十字头箱200密封连接是指将曲轴箱100内用于安装曲轴的空间与十字头箱200的十字头瓦腔211密封。

另外，前端面106上的连杆通孔117下方的第一加强筋103会阻挡滑轨末端排出的润滑油流入回油口，因此在该第一加强筋103上铸出矩形排油通孔118，参见图14，其右侧图示出了曲轴箱100的前端面106以及连杆通孔117和排油通孔118，左侧图是排油通孔118的放大图；排油通孔118的形状不限，使十字头滑轨顺利排油、不过度削弱第一加强筋103强度即可；通孔成型工艺不限，可为一体式铸造，也可机加工出通孔，或其他去除材料的方式；通孔位置不限，可在每段加强筋103处间隔布置，也可在支撑立板102处间隔布置；通孔数量不限，每段设置一个或多个均可，但保证每个十字头对应至少一个。

本申请实施例中，曲轴箱100为一体式铸造件，采用一体式铸造工艺制造的曲轴箱100能够避免多种焊接缺陷，例如，焊接变形、焊接应力过大等缺陷，进而使得动力端壳体的强度更高，以延长动力端壳体的使用寿命。另外，曲轴箱100进行一体式铸造工艺，能够降低动力端壳体的制造工艺难度。

另外，需要指出的是，曲轴箱100可以包括用于支撑曲轴箱100的支脚119，例如所述支脚为多个支脚119，多个支脚119的底部在同一平面上，通过地脚螺栓固定在底橇500上，为整个动力端提供支撑和固定，提高系统稳定性，参见图15，其示出了曲轴箱100与十字头箱200一起连接在底橇500上的状态，并且示出了曲轴箱的多个支脚119。

每个支撑立板102均在前端面106侧和后端面107侧各布置至少一个支脚119，两支脚119之间也可根据需求设置额外若干的支脚119，参见图16；或在每个支撑立板102的底部设置一个从前端面106延伸至后端面107的横向一体式支脚119’，参见图17，其示出了横向一体式支脚119’和纵向一体式支脚119”。曲轴箱100的前端面106和后端面107的部分用于将各支撑立板102连接并保证整个箱体封闭，其不属于支撑立板102的一部分。前端面106指曲轴箱100与十字头箱200连接一侧的表面；后端面107指曲轴箱100与十字头箱200连接侧的相对侧的表面。

支脚119的位置和数量不仅限于在支撑立板102上，例如，可设置从一侧支撑立板102延伸至另一侧支撑立板102的纵向一体式支脚119”。

参见图18，其示出了支脚119的局部放大图，其中支脚119的根部设置有坡口120，主要目的是提高脚119的根部抗弯强度，同时设置坡口120有利于满足铸造工艺性；坡口120的形式不限，可根据需求设置斜角或弧形(等曲率或变曲率)；与箱体连接处设置有大尺寸过渡圆角，进一步加大根部抗弯强度。

另外，支脚119的截面为矩形，以前端面106到后端面107的方向(横向)为长轴方向，使矩形的截面惯性矩更大，能保证支脚具有足够的弯曲刚度；或任意形状，保证支脚119根部的抗弯刚度，支撑可靠。

支脚两侧面有减重凹槽121，其形状不限，深度按支撑刚度需求而定；减重凹槽121的起始边缘和终止边缘具有过渡圆角；减重凹槽121远离底部接触面123，以在支脚119的底部提供地脚螺纹孔124的空间，从而保证螺纹连接强度，地脚螺纹孔124中的地脚螺栓提供与底橇500的紧固连接，螺纹孔去除首端不完整丝扣，以提高螺纹连接刚度。

参见图19，其是曲轴箱的示出了整个轴承座孔的一侧的截面图，其中曲轴箱100的侧面呈八边形，多边形结构能保证壳体刚度，在相同体积下质量更小，能有效减轻壳体重量，同时为工艺窗板提供更多安装面；或曲轴箱100侧面为其他壳体形状，如等曲率或变曲率球面均可；顶部104和底部105沿柱塞轴线对称布置，能更好地保证变形量均匀；前端面106和后端面107平行，其之间的距离取决于泵组件的尺寸。

在多边形壳体，特别是八边形壳体的情况下，为工艺窗提供了加工和安装平面，为便于连杆盖和连杆体的安装，在前端面106、后端面107以及前端面106斜向上、斜向下对应连杆盖的位置布置了四处工艺窗，这里需要说明的是，前端面106上的工艺窗可以是曲轴的连杆通过其中进入十字头箱中的连杆通孔。因此必须确保安装该四处工艺窗的四个平面，另外，为保证整个曲轴箱100壳体对称、支撑均匀、减轻自重，将整体设置为8个面，同时避开了各加强筋103,103’的布局，防止过度削弱加强筋103,103’的强度。

参见图7和图20，图7示出了曲轴箱的立体图，其中示出了油气分离器凸台125；并且图20示出了曲轴箱的切割立体图，其中示出了在曲轴箱100的顶部设置的多个油气分离器凸台的部分切割图，其中在顶部104设置有多个油气分离器凸台125，便于加工出安装平面，凸台125与顶部104之间设置有过渡圆角，进一步提高了连接处刚度。凸台125的数量及位置不限(顶部或其他位置)；由于整体式铸造壳体密闭性较强，设置油气分离器能释放内部气体并隔离外部杂质，有助于平衡壳体内外气压。设置油气分离器在平衡曲轴箱100内外气压的同时，避免外部水汽侵入曲轴箱100，水汽会加速内部泵配件的锈蚀，锈蚀颗粒作为磨粒还会加速金属零件磨损，同时游离水在热的金属表面闪蒸会导致点蚀。长时间的水汽浸入造成曲轴箱100内润滑油乳化，导致润滑油的润滑性能急剧下降，进而影响润滑部件的表面摩擦系数，最终导致轴承轴瓦的异常磨损，甚至是烧瓦等现象。

参见图21和图22，图21示出了从下方看到的曲轴箱100的立体图，图22示出了曲轴箱200和回油口盖板未安装状态的立体图，其中在底部105上以支撑立板102为间隔均匀布置一个或多个回油口126(其数量取决于加强筋103,103’和支撑立板102的数量和位置)，在各支撑立板102间空余的位置设置回油口126(即避开支撑立板102)，回油口126的设置便于润滑油的回收、循环和冷却，回油口126的成型工艺不限，可为一体式铸造，也可机加工，或其他增加或去除材料的方式；形状不限于圆形；外圈设置回油盖板安装凸台127，便于一体式盖板128的密封，或可采用分体式盖板各自密封。例如，一体式盖板128能够可拆卸地安装在回油盖板安装凸台127上以对回油口126进行密封。所有回油口126不需要严格按照图中所示的一条直线布置，此处是为了美观对称及回油管的规整布置设置为一条直线。

参见图23和图24，其分别示出了曲轴箱100上的从壳体外表面朝向曲轴的方向贯穿的各个工艺窗129,129’，其中顶部104和底部105两侧各设置有多个圆形工艺窗同时作为工艺窗129，便于拧紧三段式连杆中的连接螺栓，同时减轻壳体重量；其数量不限，形状不限于圆形，不阻挡螺栓拧紧工具拧紧螺栓即可；窗口成型工艺不限，可为一体式铸造，也可机加工，或其他去除材料的方式。通过工艺窗能够观察和/或操作曲轴箱100内部的部件，例如曲轴等。

后端面107上设置有多个长矩形工艺窗同时作为工艺窗129’，便于连杆盖和连杆体的装配，同时减轻壳体重量；其数量取决于压裂泵缸数，形状不限于长矩形，后端面107的工艺窗能使连杆盖在安装时顺利通过，前端面106上设置有与工艺窗129’类似的开口，称为连杆通孔117，使连杆体在安装时顺利通过，并允许十字头滑套的延长端伸入，且不阻碍连杆工作时的正常摆动即可。另外，后端面107五个工艺窗129’外圈有矩形的凹台130，便于安装盖板后仍与后端面107平齐，盖板安装螺栓为沉头螺栓，使整个盖板安装区域无部件凸起，防止剐蹭和磕碰，也一定程度上减轻曲轴箱100重量，参见图25，其示出了后端面107安装了盖板122的状态。工艺窗129及凹台130的成型工艺不限，可为一体式铸造，也可机加工，或其他去除材料的方式。

参见图26-33，其中图26示出了曲轴箱100与十字头箱200将要通过螺栓进行连接之前的立体图；图27示出了曲轴箱100与十字头箱200将要通过螺栓进行连接之前的从另一个角度看到的立体图；图28是曲轴箱100的在截面中示出了两道螺纹孔的侧面图以及两道螺纹孔的局部放大图；图29示出了曲轴箱100与十字头箱200通过两道螺栓连接在一起的截面图；图30示出了两道螺栓连接的局部放大图；图31示出了两道螺栓一对一布置的截面图；图32示出了两道螺栓一对二布置的截面图，图33示出了两道螺栓布置位置之间的关系的截面图。可以看出，十字头箱200与曲轴箱100采用两重螺栓连接，第一道螺栓连接为使用长的多个第一螺栓131进行整体固定及预紧，第二道螺栓连接为使用在第一螺栓131外圈的第二螺栓132进行密封和紧固，在曲轴箱100的前端面106上的密封面设置有密封槽133和密封件，或者直接采用密封胶密封，避免油气渗漏，防止水汽导致润滑油污染、内部金属部件腐蚀磨损等不良后果。相较于一道螺栓连接密封，两道螺栓的双重固定及连接能有效保证密封面的贴合和紧固，防止由于柱塞力和连杆侧向力导致的密封面脱开和滑移，阻挡油气油压的泄露。在另外的实施例中，螺栓布置不限于两道，可根据连接、密封需求和空间布局，设置多道螺栓连接。

在密封面上与支撑立板102对应的位置布置有上下两排用于长的第一螺栓131的第一螺纹孔141，其多为均匀布置，具体位置与支撑立板102布置方式有关，即用于长的第一螺栓131的第一螺纹孔141是从曲轴箱100的前端面106钻入支撑立板102的，用于第一道螺栓连接；为保证螺纹连接处有足够刚度，螺纹孔口设置直径稍大于螺纹孔直径的沉台，沉入深度大于等于1个螺距，避免拧紧时前几圈螺纹因刚度不足而被拉断，或密封表面受拉变形，影响密封连接效果。

在此实施例中，两端第一螺纹孔141的直径小于中段第一螺纹孔141的直径，这是由于中段位置的长的第一螺栓131需要同时承受左右两侧连杆和十字头轴向拉力的叠加，需要加大直径来保证螺栓的抗拉强度，而两端长的第一螺栓131受到单侧轴向力相对较小，可适当减小螺栓直径。也可根据使用需求设置为相同直径，螺纹孔数量、深度不限。需要指出的是，两端第一螺纹孔141是位于曲轴箱100的长度方向X两端的第一螺纹孔141，中段第一螺纹孔141位于两端第一螺纹孔141之间。

另外，在密封面上布置有上下两排用于连接十字头箱200的第二螺纹孔142，或者该第二螺纹孔142沿十字头箱200外缘一圈布置，用于第二螺栓连接；第二螺纹孔142之间的距离相同或不相同(均匀布置或不均匀布置)均可。如上所述，第一螺纹孔141在各支撑立板102上下两端布置两排，而第二螺纹孔142在前端面106上沿第一螺纹孔141外圈布置并具有一定间隔，第一螺纹孔141与第二螺纹孔142可一一对应或一对多加密布置。例如，第二螺纹孔142可在第一螺纹孔141周围加密布置，组合形成更大面积但不相互影响的螺纹夹紧区域，保证两螺栓间的接触面夹紧不松脱。

关于两道螺纹孔形成的三角区域形状及面积与密封强度效果之间关系的具体描述，参见下文。

当螺栓旋入螺纹孔并拧紧后，被连接件受压变形并产生回弹趋势，曲轴箱100与十字头箱200的接触面会形成以螺纹孔轴线为中心的圆形夹紧区域(直径约为1.5～2倍螺纹孔公称直径)。一对二的三角形螺纹孔的合理布置，即一个第一螺纹孔141对应于两个第二螺纹孔142的布置，会组合形成更大的夹紧区域，进一步提高两接触面的夹紧效果。例如，三角形可以为等边三角形。当三个顶点距离过远时，每个螺栓的夹紧区域过度分离会影响紧固效果，在柱塞长时间往复运动的冲击下可能发生松脱和泄露；反之，若三个顶点距离过近，每个圆形夹紧区域会互相叠加，不仅不利于密封夹紧区域的扩大，还会造成部分区域压紧力的叠加，导致被连接件表面的破坏。

每个螺纹孔去除首端不完整丝扣，提高螺纹连接刚度；曲轴箱100与十字头箱200的连接方式不限于螺纹连接，可采用保证两者紧密连接不发生相对位移的任意连接方式，例如，采用外部夹持结构将两接触面夹紧定位，或采用电磁吸连接、液压连接、自动连接钩等方式，但考虑到以上方案均需外接夹紧机构，结构复杂，制造维护成本较高，在极大的柱塞力往复作用下密封面可能松脱。综合制造成本和连接可靠性，本实例选用螺纹连接。

在曲轴箱100与十字头箱200的连接端面上设置有密封槽133，参见图34。该密封槽133围绕长的第一螺纹孔141和连杆通孔117外圈布置，同时绕开十字头箱200的排气腔和滑轨腔体外圆。在这种情况下，曲轴的连杆从其中通过并进入十字头箱200的连杆通孔117位于密封槽133的内侧，从而方便对连杆通孔进行有效密封。密封槽133的作用是放置密封圈，靠螺栓的夹紧使曲轴箱和十字头箱两个被密封件接触面与密封圈之间产生接触压缩应力，在压力作用下，密封圈发生弹性变形填充和密封两接触面的间隙，进而达到壳体内部油气密封的目的。如图所示，两道螺栓131和132布置在密封槽133外部。密封槽133围绕第一螺纹孔141和第二螺纹孔142及十字头滑轨、十字头排气腔的外形绕曲布置。将两道螺纹孔141和142布置在密封槽133的外部以及绕曲设计能将长螺栓圆周面和接触密封面隔开，使整个长螺纹孔气压相通，另外，也一定程度上增大密封长度，提高密封可靠性。另外，密封槽成型方式不限，可采用除机加工外其他去除材料的方式；槽内放置密封件，包括但不限于密封圈、密封环等；或者取消密封槽，直接采用密封胶密封。

曲轴箱100的前端面106有通往轴承座101的润滑油孔，成型方式不限；十字头箱200的内置润滑油路间隔设置了额外的支路以与曲轴箱100前端面106的油孔相连，油路通向各轴承支撑面用于润滑轴承的油孔，油孔位置要求与轴承外圈油孔的凹槽对齐；若忽略油路加工难度，支路数量、角度和位置均可不限，达到润滑轴承的目的即可。注意避开螺纹孔承力影响区，避免削弱螺纹连接的强度，或因螺栓拧入导致的油孔变形堵塞。

为防止润滑油渗漏，十字头箱200和曲轴箱100相连接的油孔端面需要单独的密封槽和密封件(包括但不限于密封圈、密封环)，或单独涂覆密封胶等，密封方式不限。

上述双重螺栓连接方式不限于分体式铸造曲轴箱100和十字头箱200的连接，同样地，分体式拼焊曲轴箱100和十字头箱200的连接同样适用，或任意组合连接，如拼焊曲轴箱100和铸造十字头箱200的连接，铸造曲轴箱100和拼焊十字头箱200的连接等。

此外，本申请还提供了一种包含上述动力端壳体的柱塞泵，柱塞泵还可以包括液力端壳体，其中液力端壳体、十字头箱200和曲轴箱100能够依次连接在一起，第一螺纹孔141能够从液力端壳体贯穿到曲轴箱100，并且第一螺栓131能够通过第一螺纹孔141将液力端壳体、十字头箱200和曲轴箱100连接在一起。

以上所述仅为本发明的实施例而已，并不用于限制本发明。对于本领域技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原理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权利要求范围之内。

Claims (36)

1.一种用于柱塞泵的动力端壳体，其特征在于，包括：

一体式曲轴箱(100)，所述曲轴箱(100)包括多个轴承座(101)和多个支撑立板(102)，所述支撑立板(102)用于支撑所述轴承座(101)，且所述支撑立板(102)沿所述轴承座(101)的轴线方向间隔排布，所述曲轴箱(100)在各个所述支撑立板(102)之间包括第一加强筋(103)，其中所述轴承座(101)所受最大合力的方向与所述柱塞泵的柱塞的轴向方向之间的夹角为βmax，并且所述第一加强筋(103)与所述柱塞的轴向方向之间的夹角为第一夹角，所述第一夹角大于或等于0.8βmax，且小于或等于1.2βmax。

2.根据权利要求1所述的动力端壳体，其特征在于，所述第一加强筋(103)至少设置于所述曲轴箱(100)的前端面(106)和/或后端面(107)上，所述前端面(106)是所述曲轴箱(100)的与十字头箱(200)连接侧的表面，并且所述后端面(107)是所述前端面(106)的相对侧的表面。

3.根据权利要求2所述的动力端壳体，其特征在于，在所述前端面(106)和所述后端面(107)上分别设置有一组所述第一加强筋(103)，并且每组内的所述第一加强筋(103)相对于所述柱塞泵的柱塞的轴向方向彼此对称。

4.根据权利要求3所述的动力端壳体，其特征在于，设置于所述前端面(106)上的所述一组第一加强筋(103)与设置于所述后端面(107)上的所述一组第一加强筋(103)相对于所述轴承座(101)的垂直中心线彼此对称。

5.根据权利要求3所述的动力端壳体，其特征在于，每组所述第一加强筋(103)包括两个所述第一加强筋(103)，所述两个第一加强筋(103)的延伸方向之间的夹角大于或等于1.8βmax，且小于或等于2.2βmax。

6.根据权利要求1所述的动力端壳体，其特征在于，所述曲轴箱(100)还在各个所述支撑立板(102)之间包括多个第二加强筋(103’)，并且所述第二加强筋(103’)的延伸方向通过所述轴承座(101)的圆心。

7.根据权利要求6所述的动力端壳体，其特征在于，所述多个第二加强筋(103’)沿着所述轴承座(101)的座孔对称布置。

8.根据权利要求6所述的动力端壳体，其特征在于，所述多个第二加强筋(103’)在所述轴承座(101)的上下两侧布置，其中在上侧布置有三个上侧加强筋(103’)并且在下侧布置有两个下侧加强筋(103’)，所述两个下侧加强筋(103’)的位置分别位于底部回油口的两侧而不与所述底部回油口产生干扰。

9.根据权利要求1-8中任一项所述的动力端壳体，其特征在于，所述第一加强筋(103)和/或所述第二加强筋(103’)与所述支撑立板(102)之间设置有过渡坡口(115)，并且所述坡口(115)与所述支撑立板(102)之间具有过渡圆角(116)。

10.根据权利要求1-8中任一项所述的动力端壳体，其特征在于，所述第一加强筋(103)和/或所述第二加强筋(103’)的截面为矩形的。

11.根据权利要求2所述的动力端壳体，其特征在于，在所述曲轴箱(100)的所述前端面(106)上的连杆通孔(117)下方的所述第一加强筋(103)上设置有通孔(118)。

12.根据权利要求1所述的动力端壳体，其特征在于，所述轴承座(101)的宽度由施加在所述轴承座(101)上的轴承的宽度限定，所述轴承座(101)包括位于所述曲轴箱(100)的两端的两个端部轴承座(101)以及若干个中段轴承座(101)，所述中段轴承座(101)位于所述两个端部轴承座(101)之间，其中各个所述中段轴承座(101)的宽度大于所述两个端部轴承座(101)中的每一个的宽度。

13.根据权利要求12所述的动力端壳体，其特征在于，所述两个端部轴承座(101)中的位于所述曲轴箱(100)的减速箱连接侧的一个端部轴承座(101)的宽度比所述两个端部轴承座(101)中的另一个端部轴承座(101)的宽度宽。

14.根据权利要求1所述的动力端壳体，其特征在于，所述支撑立板(102)之间的间距不同，并且相对于所述曲轴箱(100)的长度方向(X)的中心，所述支撑立板(102)之间的间距设置成对称，所述长度方向(X)与所述轴承座(101)的轴线方向平行。

15.根据权利要求1所述的动力端壳体，其特征在于，在所述支撑立板(102)上设置有减重凹槽(109)。

16.根据权利要求15所述的动力端壳体，其特征在于，所述减重凹槽(109)的起始边缘和终止边缘具有过渡圆角。

17.根据权利要求1所述的动力端壳体，其特征在于，在所述支撑立板(102)的顶部设置有吊点凸台(110)，并且所述吊点凸台(110)与所述曲轴箱(100)的箱体连接处设置有过渡圆角。

18.根据权利要求1所述的动力端壳体，其特征在于，所述曲轴箱(100)的底部包括支脚(119)，所述支脚(119)用于支撑所述曲轴箱(100)。

19.根据权利要求18所述的动力端壳体，其特征在于，各个所述支撑立板(102)在所述曲轴箱(100)的前端侧和后端侧均包含至少一个所述支脚(119)，所述前端侧为所述曲轴箱(100)的与十字头箱(200)连接的一侧，所述后端侧为所述前端侧的相对侧。

20.根据权利要求18所述的动力端壳体，其特征在于，所述支脚(119)为在各个所述支撑立板(102)的底部设置的从所述曲轴箱(100)的前端侧延伸至后端侧的横向一体式支脚(119’)，所述前端侧为所述曲轴箱(100)的与十字头箱(200)连接的一侧，所述后端侧为所述前端侧的相对侧。

21.根据权利要求18所述的动力端壳体，其特征在于，所述支脚(119)为沿所述曲轴箱(100)的长度方向(X)从一端的所述支撑立板(102)延伸至另一端的所述支撑立板(102)的纵向一体式支脚(119”)，所述长度方向(X)与所述轴承座(101)的轴线方向平行。

22.根据权利要求18-21中任一项所述的动力端壳体，其特征在于，所述支脚(119,119’,119”)的根部设置有坡口(120)，并且所述坡口(120)与所述曲轴箱(100)的箱体连接处设置有过渡圆角。

23.根据权利要求18-21中任一项所述的动力端壳体，其特征在于，所述支脚(119,119’,119”)上设置有减重凹槽(121)，所述减重凹槽(121)远离所述支脚(119,119’,119”)的底部接触面(123)，并且所述减重凹槽(121)的起始边缘和终止边缘具有过渡圆角。

24.根据权利要求1所述的动力端壳体，其特征在于，在所述曲轴箱(100)的顶部(104)设置有至少一个油气分离器凸台(125)。

25.根据权利要求1所述的动力端壳体，其特征在于，在所述曲轴箱(100)的底部(105)设置有至少一个回油口(126)。

26.根据权利要求25所述的动力端壳体，其特征在于，所述动力端壳体还包括一体式盖板(128)，在所述回油口(126)的外圈设置有回油盖板安装凸台(127)，并且所述一体式盖板(128)能够可拆卸地安装在所述回油盖板安装凸台(127)上以对所述回油口(126)进行密封。

27.根据权利要求1所述的动力端壳体，其特征在于，所述曲轴箱(100)上设置有从壳体外表面朝向曲轴的方向贯穿的工艺窗(129,129’)，通过所述工艺窗(129,129’)能够观察和/或操作所述曲轴箱(100)内部的部件。

28.根据权利要求1所述的动力端壳体，其特征在于，在所述曲轴箱(100)的靠近十字头箱(200)侧的表面上设置有多个第一螺纹孔(141)，所述第一螺纹孔(141)用于通过第一螺栓(131)将所述曲轴箱(100)与所述十字头箱(200)连接。

29.根据权利要求1所述的动力端壳体，其特征在于，在所述曲轴箱(100)的靠近十字头箱(200)侧的表面上设置有密封面，所述密封面上具有密封槽(133)，所述曲轴箱(100)的连杆通孔位于所述密封槽(133)的内侧。

30.根据权利要求1所述的动力端壳体，其特征在于，在所述曲轴箱(100)的靠近十字头箱(200)侧的表面上设置有通往所述轴承座(101)的润滑油孔，所述润滑油孔的位置与轴承外圈油孔的凹槽对齐。

31.根据权利要求1所述的动力端壳体，其特征在于，所述曲轴箱(100)是一体铸造成型的。

32.一种柱塞泵，所述柱塞泵包括根据权利要求1-31中任一项所述的动力端壳体。

33.根据权利要求32所述的柱塞泵，其特征在于，还包括液力端壳体，并且所述动力端壳体还包括十字头箱(200)，所述液力端壳体、所述十字头箱(200)和曲轴箱(100)依次连接，其中第一螺纹孔(141)能够从所述液力端壳体贯穿到所述曲轴箱(100)，并且第一螺栓(131)能够通过所述第一螺纹孔(141)将所述液力端壳体、所述十字头箱(200)和曲轴箱(100)连接在一起。

34.根据权利要求33所述的柱塞泵，其特征在于，在所述曲轴箱(100)的靠近所述十字头箱(200)侧的表面上还设置有第二螺纹孔(142)，所述第二螺纹孔(142)至少从所述十字头箱(200)贯穿到所述曲轴箱(100)，并且第二螺栓(132)能够通过所述第二螺纹孔(142)至少将所述十字头箱(200)与所述曲轴箱(100)进行密封连接。

35.根据权利要求34所述的柱塞泵，其特征在于，所述第二螺纹孔(142)沿所述第一螺纹孔(141)的外圈布置并与所述第一螺纹孔(141)之间具有一定间隔。

36.根据权利要求35所述的动力端壳体，其特征在于，所述第一螺纹孔(141)与所述第二螺纹孔(142)一对二地布置，并且彼此对应的一个所述第一螺纹孔(141)与两个所述第二螺纹孔(142)之间的位置连线构成三角形。