CN203114703U - 一种可避免泵轴断裂失效的潜油电泵 - Google Patents
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Abstract
一种可避免泵轴断裂失效的潜油电泵，主要解决现有技术中的潜油电泵容易发生泵轴断裂失效的问题。其特征在于：所述泵轴（1）上花键根部的截面为曲面结构，所述曲面结构由采用内圆弧的内凹导圆（3）和采用外圆弧的外凸导圆（2）圆滑过渡连接后构成；所述花键套（4）内键槽根部的截面形状亦为曲面结构，由采用外圆弧的槽内外凸导圆（6）和采用内圆弧的槽内内凹导圆（7）圆滑过渡连接后构成；所述内凹导圆（3）与槽内外凸导圆（6）相吻合，外凸导圆（2）与槽内内凹导圆（7）相吻合。本种潜油电泵对泵轴和花键套进行改进，可降低泵轴花键根部的应力集中以及花键套对泵轴的剪切变形，从而避免泵轴断裂失效。
Description
技术领域
本实用新型涉及一种潜油电泵。
背景技术
潜油电泵的作用是将井下的液体抽送到地面。泵的转动部分主要由泵轴、花键套、键、叶轮、止推垫片、轴套、隔套和轴用弹性挡圈等组成；固定部分主要由导壳、泵壳、接头、O形密封圈、压紧管和顶部轴承体等组成。在潜油电泵机组系统安全评价和失效分析中发现，潜油电泵发生故障率最高的是泵轴和叶轮。泵轴的失效模式主要是磨损和断裂失效，发生的部位主要在泵轴连接花键外端部和键槽处。
发明内容
为了解决背景技术中所提到的现有技术中存在的问题，本实用新型提供了一种可避免泵轴断裂失效的潜油电泵，该种潜油电泵对泵轴和花键套进行了改进，改进后的方案可降低泵轴花键根部的应力集中以及花键套对泵轴的剪切变形，从而避免泵轴断裂失效。
本实用新型的技术方案是：该种可避免泵轴断裂失效的潜油电泵，包括由泵轴、花键套、叶轮、止推垫片、轴套、隔套以及轴用弹性挡圈组成的转动单元和由导壳、泵壳、接头、压紧管以及顶部轴承体组成的固定单元。其独特之处在于：所述泵轴上花键根部的截面为曲面结构，所述曲面结构由采用内圆弧的内凹导圆和采用外圆弧的外凸导圆圆滑过渡连接后构成；所述花键套内键槽根部的截面形状亦为曲面结构，由采用外圆弧的槽内外凸导圆和采用内圆弧的槽内内凹导圆圆滑过渡连接后构成；所述内凹导圆与槽内外凸导圆相吻合，外凸导圆与槽内内凹导圆相吻合。
本实用新型具有如下有益效果：该种改进后的潜油电泵，将泵轴花键根部的单一外圆弧改为由采用外圆弧的槽内外凸导圆和采用内圆弧的槽内内凹导圆圆滑过渡连接后构成的曲面结构，一方面降低了泵轴花键根部的应力集中，在提高泵轴传递扭矩能力的同时可以花键套对泵轴的剪切变形，从而避免泵轴断裂失效。另外花键套的齿槽内配合的曲线结构，有利于降低花键套的初始裂纹形成，使得抗剪切能力增加。
附图说明：
图1是本实用新型所述泵轴的主视剖面图。
图2是本实用新型所述泵轴的侧视图。
图3是本实用新型所述花键套的主视图。
图4是本实用新型所述花键套的侧视剖面图。
图中1-泵轴，2-外凸导圆，3-内凹导圆，4-花键套，5-倒角，6-槽内外凸导圆，7-槽内内凹导圆。
具体实施方式：
下面结合附图对本实用新型作进一步说明：
如图1至图4所示，该种可避免泵轴断裂失效的潜油电泵，包括由泵轴1、花键套4、叶轮、止推垫片、轴套、隔套以及轴用弹性挡圈组成的转动单元和由导壳、泵壳、接头、压紧管以及顶部轴承体组成的固定单元。其独特之处在于：所述泵轴1上花键根部的截面为曲面结构，所述曲面结构由采用内圆弧的内凹导圆3和采用外圆弧的外凸导圆2圆滑过渡连接后构成；所述花键套4内键槽根部的截面形状亦为曲面结构，由采用外圆弧的槽内外凸导圆6和采用内圆弧的槽内内凹导圆7圆滑过渡连接后构成；所述内凹导圆3与槽内外凸导圆6相吻合，外凸导圆2与槽内内凹导圆7相吻合。
本方案进行如上改进的原因在于：分析泵轴断裂失效的主要原因就在泵轴与花键套的连接处。这是由于泵轴的扭转变形远大于花键套的扭转变形，这就使得位于花键套外端的泵轴花键发生较大弹性变形后，而花键套内的泵轴花键几乎没有弹性变形，从而使得花键套的花键端部像剪刀一样，在扭矩作用下剪切泵轴花键，在花键侧面极易形成初始裂纹，导致泵轴发生塑性断裂失效。其次，泵轴与花键套是间隙配合，在传递动扭矩过程中，由于泵轴的弹性变形能的存储和释放，使得泵轴与花键套连接处频繁发生冲击和摩擦，泵轴花键承受的瞬时应力会很大，特别是泵轴花键根部会出现应力集中，极易形成初始裂纹，导致泵轴花键连接处失效。这种失效方式随着花键配合间隙的增大和传递扭矩的频繁波动，失效件概率会越来越大。因此，本方案将泵轴花键根部的单一外圆弧改为由采用外圆弧的槽内外凸导圆和采用内圆弧的槽内内凹导圆圆滑过渡连接后构成的曲面结构。这样一方面降低了泵轴花键根部的应力集中，在提高泵轴传递扭矩能力的同时可以花键套对泵轴的剪切变形，另外花键套的齿槽内配合的曲线结构，有利于降低花键套的初始裂纹形成，使得抗剪切能力增加。
具体实现时，考虑到井下的特殊环境，限定所述内凹导圆半径是 0.2毫米，外凸导圆的半径是 0.5毫米。此外，在花键套4的花键槽两端齿顶采用0.3毫米、45度的倒角5。棱角倒钝，去除毛刺。
Claims (3)
1.一种可避免泵轴断裂失效的潜油电泵，包括由泵轴（1）、花键套（4）、叶轮、止推垫片、轴套、隔套以及轴用弹性挡圈组成的转动单元和由导壳、泵壳、接头、压紧管以及顶部轴承体组成的固定单元，其特征在于：所述泵轴（1）上花键根部的截面为曲面结构，所述曲面结构由采用内圆弧的内凹导圆（3）和采用外圆弧的外凸导圆（2）圆滑过渡连接后构成；所述花键套（4）内键槽根部的截面形状亦为曲面结构，由采用外圆弧的槽内外凸导圆（6）和采用内圆弧的槽内内凹导圆（7）圆滑过渡连接后构成；所述内凹导圆（3）与槽内外凸导圆（6）相吻合，外凸导圆（2）与槽内内凹导圆（7）相吻合。
2.根据权利要求1所述的一种可避免泵轴断裂失效的潜油电泵，其特征在于：所述内凹导圆（3）半径是 0.2毫米，外凸导圆（2）的半径是 0.5毫米。
3.根据权利要求2所述的一种可避免泵轴断裂失效的潜油电泵，其特征在于：在花键套（4）的花键槽两端齿顶采用倒角（5）。
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| CN110374914A (zh) * | 2019-07-25 | 2019-10-25 | 江苏大学镇江流体工程装备技术研究院 | 一种离心泵的泵轴连接结构及其设计方法 |
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