王海 （中石化石油工程機械有限公司第四機械廠，湖北 荊州434024）

張小虎 （中國石油集團西部鉆探工程有限公司設(shè)備處，新疆 烏魯木齊830011）

周罄蕊 （中石油大港油田分公司第一采油廠，天津300280）

壓裂泵齒輪副是石油固井壓裂設(shè)備中動力端的核心和關(guān)鍵零件，它需承載低速、重載、變扭矩、有一定較大沖擊等，它又要求運動傳遞平穩(wěn)，尺寸和重量受到一定限制。為此，在長期的設(shè)計、制造和使用中，需要通過大量信息進行綜合分析和比較，以保證它的合理性及滿足不同載荷的要求。

1 存在的問題

在長期設(shè)計、制造和使用中，筆者發(fā)現(xiàn)壓裂泵齒輪副 （小齒輪軸和左右旋大齒輪）存在多種問題：

1）齒輪副中的左右旋大齒輪，原設(shè)計齒面采用氮化處理工藝，有效氮化層深小于0.15mm，在1200kW輸入功率試驗時，30h后齒面就出現(xiàn)嚴重點蝕剝落膠合現(xiàn)象。

2）齒輪副中的左右旋大齒輪，原設(shè)計整體采用合金鑄鋼結(jié)構(gòu)，在出口美國使用不到80h后 （使用時最大輸入功率1490kW），出現(xiàn)短齒和輪輻開裂現(xiàn)象。

3）齒輪副中的左右旋大齒輪，整體采用焊接結(jié)構(gòu)設(shè)計，在裝配后對齒輪副檢測時，多組出現(xiàn)齒圈跳動和左右擺動超差0.30mm以上。

4）齒輪副中的左右旋大齒輪，齒面采用激光相變處理工藝，經(jīng)檢測，有效硬化層深小于0.75mm。在勝利油田使用不到一年后，出現(xiàn)點蝕剝落膠合現(xiàn)象。

5）齒輪副中的左右旋大齒輪，鍵槽加工對中性缺乏控制，影響齒輪嚙合精度；為保證正常嚙合，造成齒輪軸軸向串動較大。

6）齒輪副中的小齒輪軸，左右旋齒加工時，由于設(shè)備原因，缺乏對稱性保證，影響齒輪嚙合精度；為保證正常嚙合，造成齒輪軸軸向串動較大。

7）齒輪副中的小齒輪軸和左右旋大齒輪，加工制造時采用滾齒和刮削工藝，加上鍵槽對稱性和左右旋齒的對稱性加工受設(shè)備等影響，使裝配后整體齒輪嚙合精度較差，也影響使用壽命。

8）齒輪副中的小齒輪軸，使用中輸入端一側(cè)發(fā)生1～3個齒出現(xiàn)斷裂。

9）齒輪副中的小齒輪軸和左右旋大齒輪，制造時由于選用不同廠家和設(shè)備的加工，裝配時出現(xiàn)齒輪副接觸精度差異。

2 齒輪副設(shè)計及結(jié)構(gòu)比較和綜合分析

齒輪副的設(shè)計及結(jié)構(gòu)比較和綜合分析見表1。

表1 齒輪副結(jié)構(gòu)及項目分析

3 熱處理表面硬化處理幾項數(shù)據(jù)比較和綜合分析

熱處理表面硬化處理的幾項數(shù)據(jù)比較和綜合分析見表2。

表2 齒面熱處理工藝及項目分析