CN103266587B - 自升式海洋钻井平台升降装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种自升式海洋钻井平台升降装置，包括平行轴减速器机构以及行星齿轮减速组件；所述平行轴减速机构包括箱体总成、输入齿轮轴系和平行齿轮轴系，其中输入齿轮轴系联接电机，平行齿轮轴系联接行星齿轮减速组件；所述行星齿轮减速组件包括三组行星齿轮减速机构，其中一级行星齿轮减速机构的一级太阳轮联接所述平行齿轮轴系，所述一级行星齿轮减速机构的一级行星架与二级行星齿轮减速机构的二级太阳轮联接，所述二级行星齿轮减速机构的二级行星架与三级行星齿轮减速机构的三级太阳轮联接，所述三级行星齿轮减速机构的三级行星架与所述主输出轴联接。该升降装置经过四次变速，提高了传动比和升降载荷，结构紧凑、成本较低、拆装方便。

Description

自升式海洋钻井平台升降装置

技术领域

本发明涉及一种升降装置，特别涉及一种自升式海洋钻井平台升降装置。

背景技术

在海洋石油工程中，自升式钻井平台、采油平台及试油作业平台均配设有升降装置。该升降装置主要功能是，当自升式平台移位时，启动升降装置将平台升离水面，为海上作业做好准备；作业结束后，再通过升降装置将平台降回水面，升起桩腿，使平台重新恢复成漂浮状态，准备拖航到下一个井位作业。自升式钻井平台升降装置是该平台的核心装置，对平台安全起着极其重要的作用。该升降装置的工作环境恶劣、承受载荷大、安全要求可靠、技术要求比较高。

中国专利申请号201220429902.3、授权公告号CN202718077U公开了一种新型自升式海洋平台升降装置，如图1所示，包括液压马达01、制动器02、前大盖03、小齿圈04、外齿轮组件05、中间法兰06、太阳轮组件07、大齿圈08、后支撑法兰09、行星架组件010、齿轮输出轴011、端盖012；其少齿差行星齿轮减速机构的曲轴与液压马达01的转动轴联接，少齿差行星齿轮减速机构的内齿圈和NGW行星齿轮减速机构的内齿圈分别与中间法兰06连接，同时NGW行星齿轮减速机构的内齿圈与后支撑法兰09连接，后支撑法兰09安装在平台主结构架上，少齿差行星齿轮减速机构的行星架与NGW行星齿轮减速机构的太阳轮联接；NGW行星齿轮减速机构的行星架与齿轮输出轴011联接，齿轮输出轴011上安装有输出齿轮。外力通过曲轴输入经外齿轮组件05输出，属于少齿差行星传动，包含外齿轮两个，行星架一个，其中外齿轮通过销轴与行星架联接，输出动力经外齿轮及行星架传到二级行星传动。二级行星轮安装在行星架组件010上，二级太阳轮组件07与外齿轮组件05通过花键联接，二级行星轮与大齿圈08啮合，二级太阳轮组件07与二级行星轮旋转的中心线及大齿圈08的中心线同心；行星架组件010通过花键作为输出形式，齿轮输出轴011端部与行星架组件010以花键相联结，齿轮输出轴011另一端是齿数为大模数、大压力角的齿轮；其中二级行星轮为3个，可以增加同时受力的齿轮对数，以提高了承载力。该新型自升式海洋平台升降装置的行星齿轮减速机构分为两级传动，一级为大减速比少齿差行星齿轮减速机构，二级为NGW行星齿轮减速机构，其行星传动的总传动比可达300-500；利用现有液压马达01来升降单齿80-200吨(正常升降载荷)，力放大倍数相应的可达到300-500倍；但是该升降装置的总传动比和升级载荷使用有限，只能满足较小载荷范围的海洋平台的使用，仍然无法满足较大载荷的海洋平台。

发明内容

本发明的发明目的在于：为了克服现有技术的升降装置的总传送比和升级载荷较小的不足，提供一种结构紧凑，重量轻、成本低、传动比大、承载能力高，安装拆卸方便、安全可靠的自升式海洋钻井平台升降装置。

为了实现上述目的，本发明采用的技术方案为：

一种自升式海洋钻井平台升降装置，包括平行轴减速器机构，此外，还包括行星齿轮减速组件，所述行星齿轮减速组件包括至少三组行星齿轮减速机构；所述平行轴减速机构包括箱体总成、输入齿轮轴系和平行齿轮轴系，所述输入齿轮轴系联接电机，所述平行齿轮轴系联接所述行星齿轮减速组件实现减速输出，所述行星齿轮减速组件联接主输出轴实现减速输出，所述主输出轴连接海洋钻井平台的桩腿齿轮将所述电机动力输出。

优选地，所述行星齿轮减速组件包括三组行星齿轮减速机构，即一级行星齿轮减速机构、二级行星齿轮减速机构、三级行星齿轮减速机构，所述三组行星齿轮减速机构均包括太阳轮、行星齿轮、行星架、内齿圈；所述一级行星齿轮减速机构的一级太阳轮联接所述平行齿轮轴系，所述一级行星齿轮减速机构的一级行星架与所述二级行星齿轮减速机构的二级太阳轮联接，所述二级行星齿轮减速机构的二级行星架与所述三级行星齿轮减速机构的三级太阳轮联接，所述三级行星齿轮减速机构的三级行星架与所述主输出轴联接。

优选地，所述一级行星齿轮减速机构的一级内齿圈一端联接所述箱体总成，另一端联接所述二级行星齿轮减速机构的二级内齿圈；所述二级行星齿轮减速机构的二级内齿圈通过支架联接所述三级行星齿轮减速机构的三级内齿圈。

优选地，所述一级行星齿轮减速机构的一级内齿圈、二级行星齿轮减速机构的二级内齿圈一体成型为下部内齿圈。

优选地，所述平行齿轮轴系通过花键联接所述一级行星减速机构的一级太阳轮。

优选地，所述主输出轴通过花键联接所述三级行星减速机构的三级行星架。

优选地，所述电机输出轴与所述主输出轴位于相互平行，位于同一方向，方便安装、拆除。

优选地，所述电机通过联轴器联接所述输入齿轮轴系。

优选地，所述主输出轴两端通过轴承与力矩臂联接，所述力矩臂安装固定在海洋钻井平台上。

优选地，所述主输出轴为七齿齿轮主输出轴。

综上所述，由于采用了上述技术方案，本发明的有益效果是：

1、本发明采用两次减速箱，通过平行轴减速器机构变速，之后再经过三个行星齿轮减速机构变速，其传动比非常大，可以利用现有电机来升降单齿200吨—454吨（正常升降载荷），力放大倍数可达3400~5700倍；

2、本发明的平行轴减速器机构、三个行星齿轮减速机构依次连接，且电机输出轴与主输出轴同侧方向布置，安装、拆卸、维护非常方便；

3、本发明结构紧凑、重量轻、工作效率较高；

4、本发明成本低、安全性高、实用性强、适用范围广，具有广泛的市场前景，特别是适用于海洋工程场合，如海洋钻井平台升降，具有良好的社会应用和经济效益。

附图说明

图1为现有一种新型自升式海洋平台升降装置结构示意图。

图2为本发明所述自升式海洋钻井平台升降装置的结构示意图。

图3为本发明所述自升式海洋钻井平台升降装置的仰视图。

图4为本发明所述自升式海洋钻井平台升降装置的主视图。

图中标记：

01、液压马达，02、制动器，03、前大盖，04、小齿圈，05、外齿轮组件，06、中间法兰，07、太阳轮组件，08、大齿圈，09、后支撑法兰，010、行星架组件，011、齿轮输出轴，012、端盖；

101、电机，102、联轴器，103、电机联接法兰，2、平行轴减速器机构，201、箱体总成，202、输入齿轮轴系，203、平行齿轮轴系，204、支架板，3、一级行星齿轮减速机构，301、一级太阳轮，302、一级行星齿轮，303、一级行星架，304、下部内齿圈，4、二级行星齿轮减速机构，401、二级太阳轮，402、二级行星齿轮，403、二级行星架，5、三组行星齿轮减速机构，501、三级太阳轮，502、三级行星齿轮，503、三级行星架，504、三级内齿圈，6、支架，701、主输出轴，702、力矩臂。

具体实施方式

下面结合附图，对本发明作详细的说明。

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

如图2-4所示，一种自升式海洋钻井平台升降装置，包括平行轴减速器机构2，以及行星齿轮减速组件；所述平行轴减速机构2包括箱体总成201、输入齿轮轴系202和平行齿轮轴系203，所述输入齿轮轴系202和平行齿轮轴系203位于箱体总成201内，且所述输入齿轮轴系202联接电机101，所述平行齿轮轴系201联接所述行星齿轮减速组件；所述行星齿轮减速组件包括三组行星齿轮减速机构，即一级行星齿轮减速机构3、二级行星齿轮减速机构4、三级行星齿轮减速机构5，所述三组行星齿轮减速机构均包括太阳轮、行星齿轮、行星架、内齿圈；其中一级行星齿轮减速机构3的一级太阳轮301联接所述平行齿轮轴系203，所述一级行星齿轮减速机构3的一级行星架303与所述二级行星齿轮减速机构4的二级太阳轮401联接，所述二级行星齿轮减速机构4的二级行星架403与所述三级行星齿轮减速机构5的三级太阳轮501联接，所述三级行星齿轮减速机构5的三级行星架503与所述主输出轴701联接并将所述平行齿轮轴系203的动力输出。

上述一级行星齿轮减速机构3的一级内齿圈一端联接所述箱体总成201，另一端联接所述二级行星齿轮减速机构4的二级内齿圈；所述二级行星齿轮减速机构4的二级内齿圈通过支架6联接所述三级行星齿轮减速机构5的三级内齿圈504；为了节约空间和简化结构，一级行星齿轮减速机构3的一级内齿圈、二级行星齿轮减速机构4的二级内齿圈一体成型为下部内齿圈304。

该自升式海洋钻井平台升降装置的动力由电机101的输出轴通过联轴器102与输入齿轮轴系202联接，将动力传递到减速箱内，电机101通过螺母、螺栓与电机联接法兰103联接，电机联接法兰103通过螺栓联接到箱体总成201，输入齿轮轴系202与平行齿轮轴系203通过齿轮啮合实现一级减速。单级平行传动速比可达7。一级太阳轮301与平行齿轮轴系203通过花键联接。输入齿轮轴系10与平行齿轮轴系203通过轴承安装于箱体总成201内。箱体总成201为整体式结构，通过螺栓与下部内齿圈304联接，平行轴减速器机构2安装拆卸简单。

行星齿轮传动与平行轴齿轮传动相比较具有承载能力高、体积小、效率高、重量轻、传动比大、噪声低、可靠性高、寿命长等优点。因此通过箱体总成201的平行齿轮轴系204第一次传动减速后，二次减速采用行星齿轮减速传动，根据设计采用了三级行星传动，单级行星传动的总传动比可达7-10，因此第一次、第二次减速后的总传动比为3400~5700，主输出轴701齿轮可传递力270吨~454吨，升降速度0-0.45m/min(即0-1.5ft/min)，升降装置总效率可达82％以上。第一次减速与第二次减速之间力的传递通过一级太阳轮301的花键与轴箱体总成201内的平行齿轮轴系203的内花键相联结，一级太阳轮301一个，一级行星齿轮302三个、一级行星架303安装于下部内齿圈304上，一级太阳轮301与一级行星齿轮302啮合，一级行星齿轮302又与下部内齿圈304啮合；一级太阳轮301与一级行星齿轮302、下部内齿圈304上的中心线同心于公共轴线，这样一级行星齿轮302有两种运动：自转和公转。一级行星架303的一端作为一级行星传动的输出也是二级行星传动的输入，由于一级行星齿轮302为三个，所以增加了同时受力的齿轮数，大幅度提高了承载力，而且结构更加紧凑，其传动速比比平行轴高。同理，二级行星齿轮减速机构4的二级行星传动依靠二级太阳轮401、二级行星齿轮402、下部内齿圈（二级内齿圈）304、二级行星架403经过行星齿轮机构实现二级行星减速。再同理，三级行星齿轮减速机构5三级传动依靠三级太阳轮501、三级行星齿轮502、三级内齿圈504、三级行星架503经过行星齿轮机构实现三级行星减速。三级行星架503作为输出结构，七齿主输出轴701端部与三级行星架503以花键联接，七齿主输出轴701另一端是齿数为7的大模数齿轮，升降装置安装在平台桩箱后七齿齿轮与齿条啮合以实现升降平台、放收桩腿的作用。支架6通过螺栓17与力矩臂16联接，力矩臂702安装固定在海洋平台桩箱上。升降装置除七齿齿轮轴齿轮外，其余所有外齿轮采用渗碳淬火、磨齿加工工艺，内齿轮采用高调质工艺，因此传动精度高。总效率在大传动比3400~5700仍可达82％以上。

要本发明中，改变平行轴减速机构2各级之间的齿数比、齿轮参数、传动级数即轴系的数量，改变行星齿轮减速机构各级齿数比关系、齿轮参数、行星传动级数、以及改变相邻行星齿轮减速机构之间的联接方式能够组成多个实施方式，均为本发明的常见变化以及保护范围，在此不一一详述。

Claims (9)

1.一种自升式海洋钻井平台升降装置，包括平行轴减速器机构(2)，还包括行星齿轮减速组件；所述平行轴减速机构(2)为单级平行减速传动，包括箱体总成(201)、输入齿轮轴系(202)和平行齿轮轴系(203)，所述输入齿轮轴系(202)联接电机(101)，所述平行齿轮轴系(203)联接所述行星齿轮减速组件实现减速输出，所述行星齿轮减速组件联接主输出轴(701)实现减速输出，所述主输出轴(701)连接海洋钻井平台的桩腿齿轮将所述电机(101)动力输出，所述行星齿轮减速组件包括三组行星齿轮减速机构，即一级行星齿轮减速机构(3)、二级行星齿轮减速机构(4)、三级行星齿轮减速机构(5)，所述三组行星齿轮减速机构均包括太阳轮、行星齿轮、行星架、内齿圈；其特征在于，所述一级行星齿轮减速机构(3)的一级太阳轮(301)联接所述平行齿轮轴系(203)，所述一级行星齿轮减速机构(3)的一级行星架(303)与所述二级行星齿轮减速机构(4)的二级太阳轮(401)联接，所述二级行星齿轮减速机构(4)的二级行星架(403)与所述三级行星齿轮减速机构(5)的三级太阳轮(501)联接，所述三级行星齿轮减速机构(5)的三级行星架(503)与所述主输出轴(701)联接；所述行星齿轮减速组件的每级减速传动比为7-10，使整个升降装置在经过所述平行轴减速机构(2)的第一次减速以及所述三组行星齿轮减速机构的第二次减速后，其减速总传动比为3400～5700。

2.根据权利要求1所述的自升式海洋钻井平台升降装置，其特征在于，所述一级行星齿轮减速机构(3)的一级内齿圈一端联接所述箱体总成(201)，另一端联接所述二级行星齿轮减速机构(4)的二级内齿圈；所述二级行星齿轮减速机构(4)的二级内齿圈通过支架(6)联接所述三级行星齿轮减速机构(5)的三级内齿圈(504)。

3.根据权利要求2所述的自升式海洋钻井平台升降装置，其特征在于，所述一级行星齿轮减速机构(3)的一级内齿圈、二级行星齿轮减速机构(4)的二级内齿圈一体成型为下部内齿圈(304)。

4.根据权利要求1所述的自升式海洋钻井平台升降装置，其特征在于，所述平行齿轮轴系(203)通过花键联接所述一级行星齿轮减速机构(3)的一级太阳轮(301)。

5.根据权利要求1所述的自升式海洋钻井平台升降装置，其特征在于，所述主输出轴(701)通过花键联接所述三级行星减速机构(5)的三级行星架(503)。

6.根据权利要求1所述的自升式海洋钻井平台升降装置，其特征在于，所述电机(101)输出轴与所述主输出轴(701)相互平行。

7.根据权利要求1-6任一所述的自升式海洋钻井平台升降装置，其特征在于，所述电机(101)通过联轴器(102)联接所述输入齿轮轴系(202)。

8.根据权利要求7所述的自升式海洋钻井平台升降装置，其特征在于，所述主输出轴(701)两端通过轴承与力矩臂(702)联接，所述力矩臂(702)安装固定在海洋钻井平台上。

9.根据权利要求7所述的自升式海洋钻井平台升降装置，其特征在于，所述主输出轴(701)为七齿齿轮主输出轴。