减速箱及压裂设备的制作方法

1.本技术属于传动技术领域，具体涉及一种减速箱及压裂设备。


背景技术：

2.随着压裂技术的不断发展，压裂作业已经向着深层井开发的方向发展，因此施工过程中的压力越来越高，且作业排量也越来越高，这就对压裂设备的功率提出了更高的要求。
3.目前通常采用柴油发动机驱动压裂设备的压裂装置，而柴油发动机以及与柴油发动机配合使用的减速箱功率有限，导致压裂设备无法进行大功率作业。此外，由于柴油发动机的能量来源是柴油，而柴油容易带来环境污染问题，因此会导致压裂设备无法满足排放要求。


技术实现要素：

4.本技术实施例的目的是提供一种减速箱及压裂设备，能够解决压裂设备存在的无法进行大功率作业以及给环境带来严重污染的问题。
5.为了解决上述技术问题，本技术是这样实现的：
6.第一方面，本技术实施例提供了一种减速箱，用于与涡轮发动机相连，其特包括壳体、行星架、连接法兰、行星轴、行星轮、太阳轮、内齿圈、输入轴和输出轴；
7.所述壳体与所述行星架相连，所述连接法兰与所述行星架相连，所述连接法兰用于连接所述涡轮发动机；
8.所述行星轴与所述行星架相连，所述行星轮套设于所述行星轴，所述输入轴的一端用于与所述涡轮发动机的输出端相连，所述输入轴的另一端套设有所述太阳轮，所述太阳轮与所述行星轮相啮合，所述内齿圈与所述行星轮相啮合，且所述内齿圈与所述输出轴相连。
9.第二方面，本技术实施例提供了一种压裂设备，其包括压裂装置、涡轮发动机和减速箱，所述涡轮发动机通过所述减速箱与所述压裂装置相连，所述减速箱为上述减速箱。
10.本技术实施例中，减速箱的输入轴与涡轮发动机的输出端相连，同时，减速箱的壳体、行星架和连接法兰相连结合成一体，形成结构强度较高的外围结构，该外围结构与涡轮发动机相连，从而使得减速箱可承受由涡轮发动机输出的高转速，进而可靠地驱动压裂装置工作。由于涡轮发动机的功率较高，因此其能够满足压裂装置进行大功率作业的要求，与此同时，涡轮发动机的动力来源为天然气，而天然气是清洁能源，因此该方案可以解决压裂设备存在的无法进行大功率作业以及给环境带来严重污染的问题。
附图说明
11.图1为本技术实施例公开的减速箱的剖视图；
12.图2为本技术实施例公开的输入轴和太阳轮的爆炸图；
13.图3为本技术实施例公开的太阳轮的剖视图；
14.图4为本技术实施例公开的行星轮的爆炸图；
15.图5为本技术实施例公开的行星轮的剖视图；
16.图6为本技术实施例公开的减速箱的局部剖视图；
17.图7至图11为本技术实施例公开的减速箱的不同部分的爆炸图；
18.图12为本技术实施例公开的减速箱的部分结构的剖视图；
19.图13为本技术实施例公开的减速箱的立体图。
20.附图标记说明：
21.110-壳体、120-行星架、130-连接法兰、140-行星轴、150-行星轮、151-第一齿轮、152-第二齿轮、160-太阳轮、161-第一传动齿、162-第三传动齿、163-第四传动齿、170-内齿圈、171-齿圈部、172-连接部、180-输入轴、181-第二传动齿、190-输出轴、191-第一齿盘、210-第一弹性件、220-第一轴承、230-第一压板、240-压盖、250-第二弹性件、260-第二轴承、270-第二压板、280-输出法兰、281-第二齿盘、290-刹车盘、310-刹车钳、410-第三轴承、420-定位销、430-第一螺钉、440-第二螺钉、450-第一螺栓组件。
具体实施方式
22.下面将结合本技术实施例中的附图，对本技术实施例中的技术方案进行清楚、完整的描述，显然，所描述的实施例是本技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本技术中的实施例，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，都属于本技术保护的范围。
23.本技术的说明书和权利要求书中的术语“第一”、“第二”等是用于区别类似的对象，而不用于描述特定的顺序或先后次序。应该理解这样使用的数据在适当情况下可以互换，以便本技术的实施例能够以除了在这里图示或描述的那些以外的顺序实施。此外，说明书以及权利要求中“和/或”表示所连接对象的至少其中之一，字符“/”，一般表示前后关联对象是一种“或”的关系。
24.下面结合附图，通过具体的实施例及其应用场景对本技术实施例提供的减速箱及压裂设备进行详细地说明。
25.参考图1至图13，本技术实施例公开一种减速箱，该减速箱用于与涡轮发动机相连，从而将涡轮发动机输出的动力传递给压裂装置，这里的压裂装置可以包括柱塞泵。该减速箱可以包括壳体110、行星架120、连接法兰130、行星轴140、行星轮150、太阳轮160、内齿圈170、输入轴180和输出轴190。
26.壳体110可以作为减速箱的基础部件，其用于为减速箱所包含的其它部件提供安装基础。壳体110与行星架120相连，可选地，壳体110和行星架120的连接位置可以是壳体110靠近涡轮发动机的一侧，可选地，两者可以通过螺钉等连接件可拆卸连接，从而便于拆装。连接法兰130与行星架120相连，可选地，两者可以通过螺钉等连接件可拆卸连接，从而便于拆装。连接法兰130用于连接涡轮发动机，也就是说，可以通过连接法兰130实现减速箱与涡轮发动机之间的连接，从而保证减速箱和涡轮发动机之间的位置精度，以此更可靠地传递动力。减速箱与涡轮发动机安装到一起以后，连接法兰130可以整体位于行星架120和涡轮发动机之间。
27.行星轴140与行星架120相连，可选地，行星架120的两侧可以设置安装孔，行星轴140的两端可以与安装孔配合，从而实现行星轴140与行星架120之间的连接。行星轮150套设于行星轴140，行星轮150可以相对于行星架120转动，可选地，行星轮150和行星轴140之间可以设置多个第三轴承410，从而使得行星轮150更流畅地相对于行星轴140转动，同时减小行星轮150和行星轴140的磨损。此外，行星轮150和行星架120的数量均为至少两个，且两者成组设置，从而提升减速箱的传动性能。
28.行星轮150的具体结构形式可以灵活选择，可选地，行星轮150可以采用人字齿型结构，此种结构具有重合度高、轴向载荷小、承载能力高以及传动平稳等优点。如果行星轮150为一体式的人字齿型结构，那么将会出现行星轮150的加工难度过高的问题，为了便于加工行星轮150，可选的实施例中，行星轮150包括旋向相反的第一齿轮151和第二齿轮152，第一齿轮151和第二齿轮152分体设置，且两者相连，太阳轮160的外周面设有第三传动齿162和第四传动齿163，第一齿轮151与第三传动齿162相啮合，第二齿轮152与第四传动齿163相啮合。加工行星轮150时，可以分别加工第一齿轮151和第二齿轮152，然后将第一齿轮151和第二齿轮152组装到一起，就可以得到人字齿型的行星轮150。由于分别加工第一齿轮151和第二齿轮152的难度较低，因此该实施例可以降低行星轮150的加工难度。
29.上述第一齿轮151和第二齿轮152可以直接通过焊接等不可拆卸的方式相连，但为了便于拆装行星轮150，可以采用可拆卸连接的方式将第一齿轮151和第二齿轮152组装到一起。进一步地，为了提高行星轮150的拆装效率，可以通过定位销420预定位第一齿轮151和第二齿轮152，然后再通过第一螺钉430将第一齿轮151和第二齿轮152固定连接，从而完成行星轮150的组装。可选地，定位销420和第一螺钉430的数量均为至少两个，从而提升第一齿轮151和第二齿轮152的连接可靠性。
30.输入轴180可以作为减速箱的动力输入部件，其一端用于与涡轮发动机的输出端相连，输入轴180的另一端套设有太阳轮160，太阳轮160与行星轮150相啮合，因此输入轴180可以带动太阳轮160转动，太阳轮160进一步带动行星轮150转动。太阳轮160和输入轴180可以一体设置，此时太阳轮160和输入轴180可以形成齿轮轴，但为了便于组装以及后续的维护，可以将太阳轮160和输入轴180分体设置，两者之间可以设置传动结构以实现动力传递。可选地，太阳轮160的内周面设有第一传动齿161，输入轴180的外周面设有第二传动齿181，第一传动齿161与第二传动齿181相啮合，从而实现传动。如果第一传动齿161和第二传动齿181均为沿直线方向延伸的齿，那么为了保证传动的可靠性，输入轴180和太阳轮160必须严格同轴，这会给减速箱的装配带来较大的难度，并且一旦减速箱运行的过程中受到振动等因素的影响，就容易出现输入轴180和太阳轮160的接触面积过小的情况，最终造成磨损。基于此，可以将第二传动齿181设置为鼓形齿，即第二传动齿181可沿弧线方向延伸，即使输入轴180和太阳轮160并未严格同轴，第一传动齿161和第二传动齿181之间也可以形成较大的接触面积，从而不容易出现磨损，因此该结构可以降低输入轴180和太阳轮160的同轴度要求。此外，由于第二传动齿181位于输入轴180的外周面，因此更容易成型鼓形齿。可选地，输出轴190可以在自身的径向上摆动2
°
～5
°
。
31.内齿圈170与行星轮150相啮合，且内齿圈170与输出轴190相连。内齿圈170可以相对于壳体110转动，因此当行星轮150转动时，内齿圈170在行星轮150的作用下相对于壳体110转动，从而带动输出轴190转动，而输出轴190可与压裂装置相连，从而驱动压裂装置工
作。可选地，内齿圈170可以是一体式结构，也可以采用分体式结构，其具体可以包括齿圈部171和连接部172，齿圈部171可以位于行星轮150的外侧，并与行星轮150啮合，连接部172可通过螺钉等连接件与齿圈部171相连，且连接部172套设于输出轴190，从而实现行星轮150与输出轴190之间的动力传递。可选地，输出轴190可与输入轴180同轴设置，从而使得减速箱的结构更加紧凑。
32.输出轴190可以相对于壳体110转动，为了提升输出轴190转动时的稳定性，输出轴190可以通过至少两个轴承进行支撑。可选地，输出轴190可以通过第一轴承220与行星架120转动连接，从而使得输出轴190可以支撑于行星架120。进一步地，减速箱还包括第一弹性件210，第一弹性件210的一端与行星架120相连，第一弹性件210的另一端与第一轴承220的外圈相连。可选地，第一弹性件210可以是弹簧。组装减速箱时，可以适当向第一弹性件210施加作用力，使得第一弹性件210变形，此时第一弹性件210可以向第一轴承220的外圈施加作用力，从而使得第一轴承220的外圈与滚子更紧密地接触，以此延长第一轴承220的使用寿命。
33.上述第一弹性件210可以直接与第一轴承220的外圈接触，从而向该外圈施加作用力，但第一弹性件210与外圈的接触面积较小，容易划伤第一轴承220的外圈。因此，为了解决该问题，减速箱还包括第一压板230，第一弹性件210通过第一压板230与第一轴承220的外圈相连。此实施例中，第一压板230与第一轴承220的外圈之间可以形成较大的接触面积，从而防止第一轴承220的外圈被划伤，并且，即使第一压板230被第一弹性件210划伤，只需要更换成本较低的第一压板230即可，因此基本不会带来额外的维护成本。
34.可选的实施例中，输出轴190可以通过第二轴承260直接与壳体110相连，但壳体110的壁厚通常较小，因此不便于设置第二轴承260。为此，减速箱还可以包括压盖240，压盖240与壳体110相连，输出轴190通过第二轴承260与压盖240转动连接，压盖240可以相对于壳体110凸出，从而更便于设置第二轴承260。进一步地，减速箱还可以包括第二弹性件250，第二弹性件250的一端与压盖240相连，第二弹性件250的另一端与第二轴承260的外圈相连。可选地，第二弹性件250可以是弹簧。组装减速箱时，可以适当向第二弹性件250施加作用力，使得第二弹性件250变形，此时第二弹性件250可以向第二轴承260的外圈施加作用力，从而使得第二轴承260的外圈与滚子更紧密地接触，进而延长第二轴承260的使用寿命。
35.上述第二弹性件250可以直接与第二轴承260的外圈接触，从而向该外圈施加作用力，但第二弹性件250与外圈的接触面积较小，容易划伤第二轴承260的外圈。因此，为了解决该问题，减速箱还包括第二压板270，第二弹性件250通过第二压板270与第二轴承260的外圈相连。此实施例中，第二压板270与第二轴承260的外圈之间可以形成较大的接触面积，从而防止第二轴承260的外圈被划伤，并且，即使第二压板270被第二弹性件250划伤，只需要更换成本较低的第二压板270即可，因此基本不会带来额外的维护成本。
36.可选地，减速箱还包括输出法兰280、刹车盘290和刹车钳310。输出法兰280与输出轴190同轴连接，可选地，输出法兰280可以通过第二螺钉440与输出轴190相连，输出轴190可以通过输出法兰280驱动压裂装置。刹车盘290套设于输出法兰280，可选地，刹车盘290可以通过第一螺栓组件450与输出法兰280相连。刹车钳310可以通过螺钉等连接件与壳体110相连，刹车盘290与刹车钳310相配合，以使刹车钳310可以抱紧刹车盘290而执行刹车动作。刹车盘290可以位于输出法兰280靠近输出轴190的一侧，从而减小刹车钳310的悬臂长度，
以提升刹车钳310的工作可靠性。刹车钳310可以设置液压管路，需要刹车时，液压管路内产生压力，刹车钳310可以开始工作，以抱紧刹车盘290，从而使得输出法兰280停止旋转，减速箱不再对外输出转速和扭矩；不需要刹车时，液压管路内没有压力，刹车钳310松开刹车盘290，从而允许输出法兰280旋转，以此对外输出转速和扭矩。可见，该结构可以可靠地控制输出法兰280旋转与否，从而灵活执行刹车动作。
37.输出法兰280和输出轴190可以仅依靠前述的第二螺钉440传递动力，但为了使得两者之间的传动更加可靠，可以对两者的传动方式进行改进。可选地，输出轴190具有朝向输出法兰280的第一端面，输出法兰280具有朝向输出轴190的第二端面，第一端面设有第一齿盘191，第二端面设有第二齿盘281，第一齿盘191与第二齿盘281相啮合。换言之，第一端面和第二端面均为锯齿形端面。由于第一齿盘191和第二齿盘281相对，两者啮合时所形成的接触面积更大，因此通过第一齿盘191和第二齿盘281可以更可靠地将输出轴190的动力传递至输出法兰280。
38.本技术实施例中，减速箱的输入轴180与涡轮发动机的输出端相连，同时，减速箱的壳体110、行星架120和连接法兰130相连结合成一体，形成结构强度较高的外围结构，该外围结构与涡轮发动机相连，从而使得减速箱可承受由涡轮发动机输出的高转速，进而可靠地驱动压裂装置工作。由于涡轮发动机的功率较高，因此其能够满足压裂装置进行大功率作业的要求，与此同时，涡轮发动机的动力来源为天然气，而天然气是清洁能源，因此该方案可以解决压裂设备存在的无法进行大功率作业以及给环境带来严重污染的问题。
39.本技术实施例还提供一种压裂设备，其包括压裂装置、涡轮发动机和减速箱，涡轮发动机通过减速箱与压裂装置相连，该减速箱为上述任意实施例所述的减速箱。
40.上面结合附图对本技术的实施例进行了描述，但是本技术并不局限于上述的具体实施方式，上述的具体实施方式仅仅是示意性的，而不是限制性的，本领域的普通技术人员在本技术的启示下，在不脱离本技术宗旨和权利要求所保护的范围情况下，还可做出很多形式，均属于本技术的保护之内。