NCB70型压裂泵齿轮组的可靠性设计及分析

　　概述机械可靠性设计是建立在常规设计基础上的门新兴学科。可靠性常用可靠度札或失效概率心来度量。在常规设计中常将齿轮设计中的强度，应力，作用载荷及尺寸视为不变的单值处理，采用具有主观随意性缸单作用柱塞泵，是我厂生产嘉陵江牌NC5200fL70型压裂车的关键装备，而单级拼装人字齿为该泵的动力端，如果该齿轮尺寸过大将影响整车配置，尺寸过小将影响泵的工作且产生失效，因此，对该齿轮必须进行可靠性设计。本文拟向广大工程设计者推广种齿轮的可靠性设计方法，供参考。

　　齿轮系的可靠度齿轮传动系般均为串联系统，即系统中任零件的任失效模式发生都将导致系统失效。

　　1假定串联模式各失效互相独立，则系统的可靠度为为多种可能发生失效模式的总数。

　　2组成零件间结构上实际是紧密联系的，且具有相关性当失效模式正相关时相关系数30，系统的可靠度范围为在工程实践中般均有相关系数3，01.因此在计算中可以采用上式计算。

　　由23式可得失效概率的取值范围由于可靠度艮串联系单元愈多，由式2可知，尺1就愈小，札的取值范围就较宽，不能地预测系统的可靠度。因此，确切而简便地计算系统可靠度的方法还有待进步研究。

　　蒋德平刘有平李立石油管理局南充机械厂。南充637000齿轮齿面接触疲劳强度的可靠度计算1齿面接触应力计算根据国标08348083，圆柱齿轮节圆处的齿面接触应力计算方法2为由文献2可知，可将齿面接触应力近似地荇成服从对数正态分布，为了补偿其近似性，引人均值等于1接触应力模型变异分数，=.

　　从理论上讲，式5中各参数都是随机变量，但实际上如齿轮分度圆直径心，齿宽6，齿数比系数节点区域系数2，等都与齿轮几何尺寸有关，只能在公差范围内变化，且工艺上可以保证，因此可视为确定性量，其变异系数可取为，故齿面接触应力的均值与变异系数分别为其推导文献2.

　　T1imY，dy冗为小齿轮额定转矩8当载荷求得时，取，=0.12，对用途未定的通用机械取6=0.16.

　　83及2齿面接触疲劳强度计算由文献2可知7，1服从对数正态分布故其均值和变异系数分别为3齿面接触疲劳强度可靠度计算由文献2正态分布可杏得可靠度0870型压裂泵齿轮接触疲劳强度可靠度泵产生高压力71时转矩7为70，工作寿命要求10年。为了使结构紧凑，以及齿轮失效位置主要是齿面，因此采用硬齿面组合，按常规设轮弯曲强度计算方法得出了如下结果蒋德平刘有平李立7，型压裂泵齿轮组的可靠性设计及分析0将上述各值代人文中所述方法得到尺即=故齿轮可靠度系数由式12得，得d由式4得两齿同时失效概率为由式2得齿轮组的可靠度为由文献1可知结束语文中讨论的是0670型压裂泵在713泵压时情况，如果低于此值可靠度将更高。

　　在计算中将70型压裂泵齿轮看成是理想状态下轴向力相互平衡的情况，实际上由于不可避免的误差使这种拼装人字齿左右不同时接触，因而轴向力常不平衡。另外，小齿轮轴常由于动力源连接不对中影响其轴向窜动，使半人字齿受力过重，承载恶化，造成齿而早期损伤，降低了齿轮的可靠度。因此，为确保齿轮保证小齿轮轴运转中可以轴向窜动自动找正。NCB70型压裂泵经过几年来的使用证明其齿轮未出现任何故障，齿轮的可靠程度得到了定的验证。

　　1何永清，王。结构可靠性分析与设计。北京国防工业出版社，993 2方华灿，周维。石油钻采机械可靠性设计。北京石油工业出版社，1996 3王启，王文博。常用机械部件可靠性设计。北京机械工业出版社，1996国石油学会质量可靠性专业委员会委员从事石油机械设计开发工作。