CN101391648A - 单自由度可调振幅平台 - Google Patents

Abstract

一种海洋工程技术领域的单自由度可调振幅平台，包括：平台、A型支撑、平台与支撑间连接装置、曲柄连杆机构、电机以及底板，曲柄连杆机构驱动平台做往复摆动，以两侧A型支撑作为平台转动轴线。所述曲柄连杆机构由行星多孔圆盘曲柄和连杆组成，行星多孔圆盘曲柄设有圆盘中心轴孔和多个行星孔，圆盘中心轴孔与电机轴配合连接，行星孔与连杆配合。行星多孔圆盘曲柄上中心轴孔与各行星孔间距对应不同曲柄长度，连杆与不同行星孔连接即可改变平台振幅。本发明通过一行星多孔圆盘曲柄调节平台振幅，调节方式简单、安全、可靠。

Description

单自由度可调振幅平台

技术领域

本发明涉及一种海洋工程技术领域的浮式平台，具体地说，涉及的是一种单自由度可调振幅平台。

背景技术

海洋浮式平台具有水深适应范围广、可移动、可重复使用等优点，适用于深海和近海海域的海洋石油、天然气等能源的开采，因此受到各国海洋能源开发机构和研究者的青睐。海洋浮式平台与固定式海洋平台不同，它通常采用内或外转塔单点系泊在海床上，可随风浪流的影响而多自由度的摆动，其工作状态下运动的特点是低转速、小幅度。目前海洋浮式平台的研究都选择在人造水池中通过造波机等设备制造模拟海洋环境来进行实验，这种方法虽能较为接近的模拟实际情况，但其场地要求高、设备众多，投资高昂。将所有环境因素作用下的海洋浮式平台运动简化合成为机械平台的周期性摆动，采用机械方式模拟海洋环境引起的平台振动，可避免水池实验的条件限制，实施简便、耗费低，给研究者带来很大便利。振动平台装置的关键在于振动自由度、振幅、周期的调节和控制。

经对现有技术的文献检索发现，中国专利CN1614376A中提出了一种“三自由度机械式振动环境试验平台”，可以实现三自由度任意振动。但是此专利需要三台伺服电机驱动，且适用于小型试验主要用于机电产品、元件进行耐振强度和稳定性试验，不适于模拟海洋平台这种大型运动装置。检索中还发现，中国专利CN2518096Y提出了一种“节能振动平台”，此专利采用偏心轮肘杆机构推动平台，能够满足高负荷、小振幅的要求。它通过两套偏心轮和连杆推动肘杆再驱动平台，平台支撑由平台大小的机架、导向柱销等组成，驱动和平台支撑的结构过于复杂，而且该专利对平台角度调节可操控性低，不能迅速实现变角度振动。已公开的中国专利CN101201291“频率、角度可调的海洋平台仿真装置”提出了行程控制机构实现平台摆动角度的调节。该专利方法虽然操作简单、控制便捷，但对行程开关的灵敏性要求高，而且当平台承重负荷较大时，曲柄撞击开关的冲击力大易损坏开关。

发明内容

本发明的目的在于针对现有技术的不足，提供一种单自由度可调振幅平台，解决海洋浮式平台实验复杂、投资大的缺点，通过曲柄连杆机构驱动平台摆动，由行星多孔圆盘形式的曲柄调节平台振幅，无需更换设备、部件，调节方式安全、可靠。

本发明是通过以下技术方案实现的，本发明包括：平台、A型支撑、平台与支撑间连接装置、曲柄连杆机构、电机以及底板。曲柄连杆机构由行星多孔圆盘曲柄和连杆组成。平台为四边形，平台两条对边的中点各设一个A型支撑，平台和A型支撑通过平台与支撑间连接装置连接。平台另两边的其中一边中间位置连接曲柄连杆机构，其中连杆一端与平台连接，另一端与行星多孔圆盘曲柄连接，行星多孔圆盘曲柄再与电机连接。A型支撑、电机都固定在底板上，底板用底脚膨胀螺丝固定于地面，使整个装置一体化，并避免平台摆动角度过大时发生倾倒。

所述行星多孔圆盘曲柄设有圆盘中心轴孔和多个行星孔，圆盘中心轴孔与电机轴配合连接，行星孔与连杆配合。多个行星孔位于圆盘上各个不同半径位置，圆盘中心轴孔与各行星孔的间距对应于不同长度的曲柄，改变连杆所连接的行星孔即改变曲柄长度，从而平台振幅改变。

本发明装置的工作原理为：曲柄连杆机构驱动平台做往复摆动，以两侧A型支撑作为平台转动轴线，改变曲柄长度来改变平台振幅。行星多孔圆盘曲柄为一包含中心轴孔和多个行星孔的圆盘，每个行星孔到圆盘中心轴孔的距离对应一行星多孔圆盘曲柄长度，因此选择不同位置的行星孔与连杆连接即可实现平台振幅的调节。

本发明依据需要在行星多孔圆盘曲柄上设计多个行星孔，行星孔与连杆连接后驱动平台。各个不同行星孔对应各个不同的平台振幅。

本发明针对海洋浮动平台大载荷、小振幅的特点设计一结构简单、设备少、适合于高载荷的单自由度可调振幅平台。装置只需要驱动电机，行星多孔圆盘曲柄、连杆就可以实现平台振幅可调的要求，相比现有专利技术本发明减少了传动零部件、控制器和电机的数量。该装置通过增加曲柄的尺寸就可达到不同振幅的要求，并且可承受大载荷的A型支撑和曲柄连杆机构的传动机构简单、效率高，例如一台2kw的电机、Φ200*15的曲柄、300*30*15的连杆即可满足400kg的负载，以及至少5种振幅的变化。本发明最大的优点是通过行星多孔圆盘实现曲柄长度调节达到调节平台振幅的目的，该方法避免了制作多根曲柄传动件，通过一含有多个行星孔的圆盘即可实现平台多个振幅，节省材料、减少拆卸。

附图说明

图1为本发明装置的主视图

图2为本发明装置的右视图

图3为本发明行星多孔圆盘的主视图

图4为本发明行星多孔圆盘的剖视图

图5为本发明行星多孔圆盘与连杆的连接主视图

图6为本发明行星多孔圆盘与连杆的连接剖视图

具体实施方式

下面结合附图对本发明的实施例作详细说明：本实施例在以本发明技术方案为前提下进行实施，给出了详细的实施方式和具体的操作过程，但本发明的保护范围不限于下述的实施例。

如图1、图2所示，本实施例包括平台1、两A型支撑2、平台与支撑间连接装置3、连杆4、行星多孔圆盘曲柄5、电机6、底板7。连杆4、行星多孔圆盘曲柄5构成曲柄连杆机构。平台1为四边形，其中两条对边中间各设一个A型支撑2，平台与支撑间连接装置3连接平台1和两A型支撑2。平台1另两边的其中一边中间连接连杆4，连杆4与行星多孔圆盘曲柄5通过连接件连接，行星多孔圆盘曲柄5安装在电机6上驱动平台。两A型支撑2、电机6都固定在底板7上。

如图3、4所示，本实施例中，行星多孔圆盘曲柄5，钻有中心轴孔10以及距中心轴孔不同半径处行星孔11。A-A剖视图所示行星孔11非通孔，每个行星孔周围均布四个螺栓通孔12。

图5、6所示，本实施例中，连杆4与行星多孔圆盘曲柄5上行星孔11之间通过连接件8连接，连接件8一端放入行星孔11内并用螺栓通孔12内的螺栓固定在曲柄5上，另一端通过滚动轴承9与连杆4连接。行星多孔圆盘曲柄5上中心轴孔10与电机6轴配合连接。

本实施例供使用时，行星多孔圆盘曲柄5通过中心轴孔10连接在电机6的轴上，中心轴孔10与电机轴紧配合以使电机6带动行星多孔圆盘曲柄5转动。行星多孔圆盘曲柄5上的某一行星孔11通过连接件8、滚动轴承9，与连杆4的一端连接。连杆4另一端通过耳片、螺栓连接到平台1的一边。开动电机6，电机轴带动行星多孔圆盘曲柄5以相同的转速转动，行星多孔圆盘曲柄5带动连杆4往复运动，从而连杆4带动平台1绕着两A型支撑2为轴线作摆动。连杆4一端连接各个不同的行星孔11，平台1即以不同振幅摆动。

本实施例最大的优点就在于行星多孔圆盘曲柄的使用，较为简便的实现平台多振幅振动，节省材料、减少拆装。海洋浮动平台通常安全作业的极限波高为6m，而平台一般有300m长，50m宽，按照两个方向分别计算平台在长度方向的摆动角不超过3度，宽度方向的摆动角不超过15度。本实施例以平台最大振幅15度为基准确定行星多孔圆盘曲柄的尺寸，根据平台不同振幅对应的曲柄长度在圆盘上钻取相应的行星孔，将连杆与各个不同行星孔连接即可实现平台振幅在3-15度可调的目的。

本实施例运行安全可靠。整体装置中无瞬变运动部件，不存在电机正反转切换、开关触发等过程，避免了电路故障等因素的影响，特别适用于大负荷环境。

Claims (4)

1、一种单自由度可调振幅平台，包括：平台、A型支撑、平台与支撑间连接装置、曲柄连杆机构、电机以及底板，所述平台为四边形，平台两条对边的中点各设一个A型支撑，平台和A型支撑通过平台与支撑间连接装置连接，平台另两边的其中一边中间位置连接曲柄连杆机构，A型支撑、电机都固定在底板上，其特征在于：所述曲柄连杆机构由行星多孔圆盘曲柄和连杆组成，其中连杆一端与平台连接，另一端与行星多孔圆盘曲柄连接，行星多孔圆盘曲柄再与电机连接，其中：所述行星多孔圆盘曲柄设有圆盘中心轴孔和多个行星孔，圆盘中心轴孔与电机轴配合连接，行星孔与连杆配合。

2、根据权利要求1所述的单自由度可调振幅平台，其特征是，所述行星孔位于圆盘上各个半径位置，分别对应各个行星多孔圆盘曲柄长度，连杆与各行星孔连接从而调节平台振幅。

3、根据权利要求1所述的单自由度可调振幅平台，其特征是，所述连杆与行星多孔圆盘曲柄上行星孔之间通过连接件连接，每个行星孔周围均布四个螺栓通孔，连接件一端放入行星孔内并用螺栓通孔内的螺栓固定在曲柄上，另一端通过滚动轴承与连杆连接。

4、根据权利要求1所述的单自由度可调振幅平台，其特征是，所述曲柄连杆机构驱动平台做往复摆动，以两侧A型支撑作为平台转动轴线。

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