一种新型往复泵动力端结构
阅读说明：本技术 一种新型往复泵动力端结构 (Novel reciprocating pump power end structure ) 是由 叶哲伟 冯康 于 2019-11-18 设计创作，主要内容包括：本发明涉及一种新型往复泵动力端结构,包括泵体、输入齿轮轴、大齿轮、曲柄A、曲柄B、外齿轮、内齿轮、曲柄C、连杆,其特征在于：泵体上设置有两排平行的轴承组A和轴承组B,所述轴承组A上装设有输入齿轮轴,所述轴承组B上装设有一对曲柄A和一对曲柄B；所述泵体内固定安装有三对外齿轮,所述三对外齿轮轴承组B同心；所述曲柄A一侧固定安装有大齿轮,另一侧安装有可转动的内齿轮；所述曲柄B中部固定安装有大齿轮,两侧对称安装有可转动的内齿轮；所述曲柄C左右两侧固定安装在左右两侧的内齿轮上；所述内齿轮与外齿轮内啮合；所述连杆一端连接曲柄C,另一端连接柱塞；本发明具有结构合理、运行平稳、振动小以及使用寿命长的优点。(The invention relates to a novel power end structure of a reciprocating pump, which comprises a pump body, an input gear shaft, a large gear, a crank A, a crank B, an external gear, an internal gear, a crank C and a connecting rod, and is characterized in that: the pump body is provided with two parallel rows of bearing groups A and B, the bearing groups A are provided with input gear shafts, and the bearing groups B are provided with a pair of cranks A and a pair of cranks B; three pairs of external gears are fixedly arranged in the pump body, and the three pairs of external gear bearing sets B are concentric; a bull gear is fixedly arranged on one side of the crank A, and a rotatable internal gear is arranged on the other side of the crank A; the middle part of the crank B is fixedly provided with a large gear, and two sides of the crank B are symmetrically provided with rotatable inner gears; the left side and the right side of the crank C are fixedly arranged on the internal gears on the left side and the right side; the internal gear is internally meshed with the external gear; one end of the connecting rod is connected with the crank C, and the other end of the connecting rod is connected with the plunger; the invention has the advantages of reasonable structure, stable operation, small vibration and long service life.)
技术领域
本发明涉及一种往复泵技术领域，具体涉及一种往复泵动力端结构。
背景技术
往复泵在石油矿场领域应用十分广泛，它常用在高压下输送高黏度、大密度和高含砂量的液体，流量相对较小，按用途的不同分为泥浆泵、固井泵、压裂泵、注水泵、抽油泵等。随着石油工业的不断发展，对往复泵也提出了更高的要求，由于其工作环境的特殊性，制造成本和维修成本要求低，体积和重量要求不能过大，由于石油矿场用往复泵的工作条件恶劣，泵阀、活塞-缸套、柱塞-密封等易损件成为了限制往复泵寿命的重要部件。然而传统往复泵大多采用曲柄-连杆的机械传动形式，传统往复泵往复运动的行程短、冲次高，必须通过十字头将曲轴的转动转换为直线运动，且该形式下曲轴庞大体积引起往复泵的振动和重量都很大，从而影响往复泵的使用，因此，提供一种新型往复泵动力端结构，能够避免传统曲柄连杆加上十字头的传动方式，提高往复泵动力端的受力情况，提高往复泵的往复运动行程和使用寿命。
发明内容
本发明的目的：为了克服现有往复泵冲程短、冲次高、质量大和振动大的问题，而提供一种无十字头的冲程大、质量小和振动小的新型往复泵动力端结构。
为了达到上述目的，本发明采取的技术方案是：
一种新型往复泵动力端结构，包括泵体(1)、输入齿轮轴(2)、大齿轮(3)、曲柄A(4)、曲柄B(5)、外齿轮(6)、内齿轮(7)、曲柄C(8)、连杆(9)，其特征在于：泵体(1)上设置有两排平行的轴承组A(12)和轴承组B(12)，所述轴承组A(12)上装设有输入齿轮轴(2)，所述轴承组B(12)上装设有一对曲柄A(4)和一对曲柄B(5)；所述泵体(1)内固定安装有三对外齿轮(6)，所述三对外齿轮(6)轴承组B(12)同心；所述曲柄A(4)一侧固定安装有大齿轮(3)，另一侧安装有可转动的内齿轮(7)；所述曲柄B(5)中部固定安装有大齿轮(3)，两侧对称安装有可转动的内齿轮(7)；所述曲柄C(8)左右两侧固定安装在左右两侧的内齿轮(7)上；所述内齿轮(7)与外齿轮(6)内啮合；所述连杆(9)一端连接曲柄C(8)，另一端连接柱塞(10)。
所述的两排平行的轴承组A(12)和轴承组B(12)，所述轴承组A(12)由多个轴承对称布置在泵体(1)上部，所述轴承组B(12)由轴承A(12-1)、轴承B(12-2)、轴承C(12-3)和轴承D(12-4)对称布置在泵体(1)下部。
所述输入齿轮轴(2)安装在轴承组A(12)上，所述输入齿轮轴(2)间隔设置有小齿轮A(2-1)、小齿轮B(2-2)、小齿轮C(2-3)和小齿轮D(2-4)。
所述一对曲柄A(4)安装在泵体(1)左右两侧的轴承A(12-1)和轴承D(12-4)上，所述的一对曲柄B(5)安装在泵体(1)中部的轴承B(12-2)和轴承C(12-3)上；所述曲柄A(4)一端固定安装有大齿轮(3)，另一端安装有可转动的内齿轮(7)；所述曲柄B(5)中部固定安装有大齿轮(3)，曲柄B(5)两端短轴沿径向相距120度；所述曲柄B(5)两端安装有可转动的内齿轮(7)；所诉泵体(1)左侧的曲柄A(4)与相邻曲柄B(5)之间相近的短轴在同一轴线上，左部曲柄B(5)与右部曲柄B(5)之间相近的短轴在同一轴线上，泵体(1)右侧的曲柄A(4)与相邻曲柄B(5)之间相近的短轴在同一轴线上；所述曲柄A(4)和曲柄B(5)在安装内齿轮(7)的径向另一侧均设置有配重块(13)。
所述输入齿轮轴(2)与大齿轮(3)形成外啮合，所述内齿轮(7)与外齿轮(6)形成内啮合。
所述内齿轮(7)与外齿轮(6)齿数比为1:2。
所述曲柄C(8)与连杆(9)形成转动副的中心线到内齿轮(7)中心线的距离等于内齿轮(7)分度圆半径。
本发明的有益效果是：1、本发明取消了传统曲柄连杆(9)与十字头的传动形式，改成了双曲柄加上行星齿轮的传动形式，使连杆(9)直接做往复直线运动；2、曲柄A(4)和曲柄B(5)在安装内齿轮(7)的径向另一侧均设置配重块(13)，可以最大程度降低由于偏心转动给往复泵带来的振动；3、通过齿轮轴上多个小齿轮带动大齿轮(3)转动，以及对称的结构布局，使得本发明机械传动过程中受力平稳均匀。
附图说明
图1为本发明的结构原理图。
图2为图1的A-A的剖视图。
图3为图1的B-B的剖视图。
图4为图1的C-C的剖视图。
图5为本发明内齿轮运动图(a)。
图6为本发明内齿轮运动图(b)。
图7为本发明曲柄A的结构简图。
图8为本发明曲柄B的结构简图。
图9为本发明曲柄C的结构简图。
图中：泵体(1)、输入齿轮轴(2)、小齿轮A(2-1)、小齿轮B(2-2)、小齿轮C(2-3)、小齿轮D(2-4)、大齿轮(3)、曲柄A(4)、曲柄B(5)、外齿轮(6)、内齿轮(7)、曲柄C(8)、连杆(9)、柱塞(10)、缸体(11)、轴承组A(12)、轴承组B(12)、轴承A(12-1)、轴承B(12-2)、轴承C(12-3)、轴承D(12-4)、配重块(13)。
具体实施方式
本发明不受下述实施例的限制，可根据本发明与实际情况来确定具体的实施方式。
本发明中为了便于描述，各部件的相对位置关系的描述均是根据说明书附图1～9的布图方式来进行描述的，如：前、后、左、右、上、下、中等的位置关系是依据说明书附图1～9的布图方式来确定的。
一种新型往复泵动力端结构，它包括泵体(1)、输入齿轮轴(2)、大齿轮(3)、曲柄A(4)、曲柄B(5)、外齿轮(6)、内齿轮(7)、曲柄C(8)、连杆(9)，泵体(1)上设置有两排平行的轴承组A(12)和轴承组B(12)，所述轴承组A(12)上装设有输入齿轮轴(2)，所述轴承组B(12)上装设有一对曲柄A(4)和一对曲柄B(5)；所述泵体(1)内固定安装有三对外齿轮(6)，所述三对外齿轮(6)轴承组B(12)同心；所述曲柄A(4)一侧固定安装有大齿轮(3)，另一侧安装有可转动的内齿轮(7)；所述曲柄B(5)中部固定安装有大齿轮(3)，两侧对称安装有可转动的内齿轮(7)；所述曲柄C(8)左右两侧固定安装在左右两侧的内齿轮(7)上；所述内齿轮(7)与外齿轮(6)内啮合；所述连杆(9)一端连接曲柄C(8)，另一端连接柱塞(10)。
所述的两排平行的轴承组A(12)和轴承组B(12)，所述轴承组A(12)由多个轴承对称布置在泵体(1)上部，所述轴承组B(12)由轴承A(12-1)、轴承B(12-2)、轴承C(12-3)和轴承D(12-4)对称布置在泵体(1)下部。
所述输入齿轮轴(2)安装在轴承组A(12)上，所述输入齿轮轴(2)间隔设置有小齿轮A(2-1)、小齿轮B(2-2)、小齿轮C(2-3)和小齿轮D(2-4)。
所述一对曲柄A(4)安装在泵体(1)左右两侧的轴承A(12-1)和轴承D(12-4)上，所述的一对曲柄B(5)安装在泵体(1)中部的轴承B(12-2)和轴承C(12-3)上；所述曲柄A(4)一端固定安装有大齿轮(3)，另一端安装有可转动的内齿轮(7)；所述曲柄B(5)中部固定安装有大齿轮(3)，曲柄B(5)两端短轴沿径向相距120度；所述曲柄B(5)两端安装有可转动的内齿轮(7)；所诉泵体(1)左侧的曲柄A(4)与相邻曲柄B(5)之间相近的短轴在同一轴线上，左部曲柄B(5)与右部曲柄B(5)之间相近的短轴在同一轴线上，泵体(1)右侧的曲柄A(4)与相邻曲柄B(5)之间相近的短轴在同一轴线上；所述曲柄A(4)和曲柄B(5)在安装内齿轮(7)的径向另一侧均设置有配重块(13)。
所述输入齿轮轴(2)与大齿轮(3)形成外啮合，所述内齿轮(7)与外齿轮(6)形成内啮合。
所述内齿轮(7)与外齿轮(6)齿数比为1:2。
所述曲柄C(8)与连杆(9)形成转动副的中心线到内齿轮(7)中心线的距离等于内齿轮(7)分度圆半径。
本发明的原理：输入齿轮轴(2)将动力同步传递给大齿轮(3)后，大齿轮(3)通过与曲柄A(4)和曲柄B(5)的固定连接将动力传递给安装在轴承组B(12)中的一对曲柄A(4)与一对曲柄B(5)，曲柄A(4)和曲柄B(5)带动内齿轮(7)绕着外齿轮(6)做行星运动，由于曲轴C固定安装在内齿轮(7)上，且曲柄C(8)与连杆(9)形成转动副的中心线距离内齿轮(7)中心线的距离等于内齿轮(7)分度圆半径，以及内齿轮(7)与外齿轮(6)齿数比为1:2；从而使曲轴C带动连杆(9)做直线运动，连杆(9)带动柱塞(10)在缸体(11)内做往复直线运动。
所述曲柄C与连杆形成转动副的中心线到内齿轮中心线的距离等于内齿轮分度圆半径。
下面结合附图5～6说明在内齿轮的分度圆上存在一点N，当内齿轮绕着外齿轮做行星运动时，内齿轮上的N点做过外齿轮分度圆圆心的直线运动；附图5中：曲柄带动内齿轮做公转运动的同时，内齿轮做自转运动，由于内齿轮与外齿轮齿数比为1:2，故内齿轮与外齿轮的分度圆半径比为1:2，当曲柄带动内齿轮逆时针转动角度为α时，内齿轮由于与外齿轮内啮合作用下，内齿轮顺时针自转的角度为2α，在△O1O2N中：γ＝2α-α＝α，由于△O1O2N为等腰三角形，即
本发明采用双曲柄加上行星齿轮的传动形式，使连杆(9)直接做往复直线运动，避免了使用体积较大的传统曲轴和十字头，有效减少了往复泵的整体尺寸和重量；采用对称分布的齿轮以及对称的结构，使得曲轴A、曲轴B和曲轴C受力更加合理；通过在曲柄A(4)和曲柄B(5)在安装内齿轮(7)的径向另一侧均设置配重块(13)，使得本发明可以最大程度降低由于偏心转动给往复泵带来的振动；通过输入齿轮轴(2)上小齿轮A(2-1)、小齿轮B(2-2)、小齿轮C(2-3)、小齿轮D(2-4)带动大齿轮(3)转动，以及对称的结构布局，使得本发明机械传动过程中受力平稳均匀；本发明具有结构合理、加工制造简单方便、运行平稳、振动小以及使用寿命长的优点。
最后应说明的是：以上所述的各实施例仅用于说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解，其依然可以对前述实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或全部技术特征进行等同替换；而这些修改或替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的范围。
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