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《双斜齿轮传动的设计和安装方法研究-论文.pdf》由会员上传分享,免费在线阅读,更多相关内容在行业资料-天天文库。
1、石油天然气学报(江汉石油学院学报)2014年9月第36卷第9期JournalofOilandGasTechnology(J.JPI)Sep.2014Vo1.36No.9双斜齿轮传动的设计和安装方法研究周恕毅(四川宏华石油设备有限公司研发部,四川成都610036)喻秀英(四川光恒通信技术有限公司,四川成都611731)[摘要]传统三缸钻井泵一般采用人字形齿轮传动,存在曲轴强度和刚度低、轴承寿命短、齿轮啮合差等不足。在钻井泵上采用双斜齿轮传动,不但保留了人字形齿轮传动时无轴向力的优点,而且提高了曲轴的强
2、度和刚度,延长了轴承的使用寿命。详细介绍了采用双斜齿轮传动方式时,两对齿轮副的设计和安装方法,该方法不但解决了两对齿轮副同步啮合的问题,而且使得齿轮副的安装更加方便,可为同类齿轮设计和安装提供参考。[关键词]钻井泵;三缸泵;五缸泵;斜齿轮;人字形齿轮;齿轮传动;设计;安装[中图分类号]TE926.02[文献标志码]A[文章编号]1000—9752(2014)O9—0175一O4目前,国内外油田使用的钻井泵几乎都是三缸钻井泵,该钻井泵体积大、笨重,排量低,流体输出不平稳,拆卸和运输不方便。为此,开发了
3、一种体积小、重量轻、排量大、压力高、流体输出平稳的新型五缸钻井泵,其结构示意图如图1所示。该五缸钻井泵将2个小齿轮直接安装在驱动电机转子两端,将2个大齿轮安装在曲轴两端,整个钻井泵只有一级齿轮减速,结构简单,效率高_1]。l一驱动电机;2一小齿轮;3.曲轴总成;4.十字头总成:5一机架;6-液力端;7-底座1传统三缸钻井泵齿轮传动的缺点图l五缸钻井泵结构示意图传统三缸钻井泵齿轮传动采用人字形齿轮传动,小齿轮安装在小齿轮轴中问,大齿轮安123装在曲轴中间,曲轴和小齿轮轴两端分别用两一IlIll■IIl
4、__一一IJJ个轴承安装在机架上。传统三缸钻井泵齿轮传‘动结构示意图如图2所示,采用这种结构有如‘:f涌下缺点]:①齿轮放置于曲轴中心部位,离曲轴两端轴承远,因此减弱了曲轴的强度和刚度。②齿轮离曲轴两端轴承的距离远,工作时\7\轴承的受力条件差,缩短了轴承的寿命;齿轮1一小齿轮;2-,J、齿轮轴轴承;3一小齿轮轴;4.机架;离轴承远也减弱了齿轮的啮合。而在一般减速5.大齿轮;6一曲轴轴承;7.连杆箱的设计中,要求齿轮尽可能靠近轴承,以保图2传统三缸钻井泵齿轮传动结构示意图证较好的啮合。③齿轮布置在曲
5、轴中间部位,使得钻井泵的缸间距无法缩小,这是造成传统三缸钻井泵体积大、笨重的主要原因之一。[收稿日期]2014一o4—14[作者简介]周恕毅(1982一),男,2009年四川大学毕业,工程师,现在从事钻井泵研发工作。石油机械工程2014年9月2双斜齿轮传动的设计和安装方法传统三缸钻井泵动力端齿轮传动结构对曲轴、齿轮和轴承都有不利影响⋯,而新开发的五缸钻井泵避免了这些缺点,采用在曲轴两端安装2对斜齿轮,2对斜齿轮旋向相反,这2对斜齿轮组合起来相当于1对人字形齿轮。五缸钻井泵齿轮传动机构示意图如图3所示
6、。1.驱动电机;2一右旋小齿轮;3一右旋大齿轮总成;4.曲轴;5一左旋小齿轮;6-左旋大齿轮总成;7.轴承;8.机架:9.连杆;1O.螺栓;11.胀紧连接套图3五缸钻井泵齿轮传动机构示意图2.1双斜齿轮传动的优点五缸钻井泵曲轴采用六支撑结构,齿轮置于曲轴两端,工作时靠两端的2个斜齿轮同时驱动曲轴Ⅲ,采用该结构有如下优点:①曲轴采用六点支撑,相对传统三缸钻井泵仅两点支撑,曲轴的强度和刚度都更好;②齿轮距轴承距离更短,因此轴承寿命更长,齿轮啮合更好;③曲轴采用两端齿轮同时驱动,曲轴和齿轮的受力更好;④曲
7、轴两端斜齿轮旋向相反,2个斜齿轮产生的轴向力互相抵消;⑤由于齿轮布置在钻井泵的两端,故齿轮不再影响钻井泵的缸问距,这有利于缩小钻井泵的缸间距,进而减小钻井泵的体积和重量。虽然采用双斜齿结构有很多优势,但是采用该结构必须保证两端的斜齿轮副同时啮合,如果齿轮的设计和装配达不到要求,就会造成单侧齿轮受力,这样不但降低了齿轮的强度和啮合性能,而且降低了曲轴的强度,轴承寿命也受到很大影响。因此,采用双斜齿轮传动方式关键必须保证2对齿轮副同步啮合。在五缸压裂泵上目前也采用双斜齿轮传动,齿轮和轴之间采用键连接,该
8、连接方式为保证2对齿轮副同步啮合,需要不断地修磨键,以达到2对齿轮副同步啮合的要求,采用键连接的方法不但使得齿轮副的同步啮合很难调整,而且齿轮的安装和拆卸麻烦,尤其是修磨键需要花费大量的时间,因此新开发的五缸钻井泵取消了键连接,小齿轮和小齿轮轴之间采用锥面过盈连接,大齿轮和曲轴之间采用胀紧连接套连接,这种连接方式不但齿轮安装拆卸方便,而且2对齿轮副的同步啮合调整简单容易。2.2左、右旋小齿轮与小齿轮轴的安装左、右旋小齿轮和小齿轮轴采用锥面过盈配合],组装时将小齿轮加热
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