CN103603329B - 提升齿轮箱和自升式海洋平台 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种提升齿轮箱和自升式海洋平台，该提升齿轮箱包括：减速平行箱，与其第一输出轴相连的行星减速箱；第一输出轴为太阳轮轴；行星减速箱包括：第一端盖；通过第一轴承设于第一端盖上的行星架；通过第二轴承设于行星架上且具有内齿和外齿的齿圈；与行星架相对固定的行星轮，行星轮分别与太阳轮轴和齿圈内齿啮合；与行星架传动相连的第一爬升齿轮；与齿圈外齿啮合的惰轮；与惰轮啮合的从动齿轮；与从动齿轮传动相连的第二输出轴；与第二输出轴传动相连的第二爬升齿轮。上述提升齿轮箱通过采用差动行星结构，形成了单驱动双输出模式，则第一爬升齿轮和第二爬升齿轮能够同步工作，降低了同步偏差，提高了自升式海洋平台的可靠性。

Description

提升齿轮箱和自升式海洋平台

技术领域

本发明涉及自升式海洋平台提升技术领域，更具体地说，涉及一种提升齿轮箱和自升式海洋平台。

背景技术

随着能源危机的出现，开发海洋资源已成为重要产业，海洋资源的开发已由最初的近海、浅海向深海转移，则用于海洋资源开发的海洋平台应运而生。各种海洋平台中，自升式海洋平台由其可靠性高、作业灵活、用钢量少、适应于各种海洋工况等优点，被广泛采用。

对于自升式海洋平台，提升齿轮箱是关键设备。通过提升齿轮箱升降桩腿，来实现对整个自升式海洋平台的升降。提升齿轮箱主要包括：减速平行箱，与减速平行齿轮箱相连的行星减速箱；其中，电机与减速平行箱相连，行星减速箱包括行星传动机构和与行星传动机构相连的爬升齿轮。提升齿轮箱的提升方式为：自升式海洋平台设置于桩腿上，在桩腿上设置齿条，该齿条的两侧均具有齿，通过多个提升齿轮箱的爬升齿轮共同作用于齿条，实现齿条的升降，进而实现桩腿的升降。通常，提升齿轮箱设置于自升式海洋平台上。

由上述介绍可知，齿条的升降需要多个提升齿轮箱来实现，则需要控制多个提升齿轮箱的提升一致，即多个提升齿轮箱的驱动电机同步。但是，控制多个驱动电机同步，较易出现偏差，使得提升齿轮出现同步偏差，会出现不能提升或者提升不稳定的现象，影响自升式海洋平台的可靠性。

另外，需要多个提升齿轮箱，导致提升齿轮箱所需的安装空间较大。

综上所述，如何降低提升齿轮的同步偏差，以提高自升式海洋平台的可靠性，是目前本领域技术人员亟待解决的问题。

发明内容

本发明的目的是提供一种提升齿轮箱，降低提升齿轮的同步偏差，以提高自升式海洋平台的可靠性。本发明的另一目的是提供一种具有上述提升齿轮箱的自升式海洋平台。

为了实现上述目的，本发明提供如下技术方案：

一种提升齿轮箱，包括：减速平行箱，与所述减速平行箱的第一输出轴相连的行星减速箱；其中，所述第一输出轴为太阳轮轴；

所述行星减速箱为差动行星减速箱，所述行星减速箱包括：第一端盖；通过第一轴承设置于所述第一端盖上的行星架；通过第二轴承设置于所述行星架上的齿圈，所述齿圈具有内齿和外齿；设置于所述行星架上且与所述行星架相对固定的行星轮，所述行星轮分别与所述齿圈的内齿和所述太阳轮轴啮合；与所述行星架传动相连的第一爬升齿轮；与所述齿圈的外齿啮合的惰轮；与所述惰轮啮合的从动齿轮；与所述从动齿轮传动相连的第二输出轴；与所述第二输出轴传动相连的第二爬升齿轮。

优选的，上述提升齿轮箱中，所述第一爬升齿轮与所述行星架采用花键连接，且所述第一爬升齿轮与所述行星架通过螺栓固定，所述螺栓位于二者的中心。

优选的，上述提升齿轮箱中，所述第二爬升齿轮与所述第二输出轴为一体式结构。

优选的，上述提升齿轮箱中，所述第二轴承的内圈设置于所述行星架上，所述第二轴承的外圈设置于所述齿圈上。

优选的，上述提升齿轮箱中，所述第二输出轴通过第四轴承设置于所述行星减速箱的第二端盖上。

优选的，上述提升齿轮箱中，所述第一输出轴通过第五轴承设置于所述减速平行箱的箱体上，且所述第一输出轴通过第六轴承设置于所述行星架上。

优选的，上述提升齿轮箱中，所述行星轮的数目为三个。

优选的，上述提升齿轮箱中，所述减速平行箱为四级减速平行箱，所述减速平行箱包括：用于与电机相连的第一级齿轮轴；与所述第一级齿轮轴啮合的第一级从动齿轮；与所述第一级从动齿轮传动相连的第二级齿轮轴；与所述第二级齿轮轴啮合的第二级从动齿轮；与所述第二级从动齿轮传动相连的第三级齿轮轴；与所述第三级齿轮轴啮合的第三级从动齿轮；与所述第三级从动齿轮传动相连的第四级齿轮轴；与所述第四级齿轮轴啮合的第四级从动齿轮；与所述第四级从动齿轮传动相连的所述第一输出轴。

优选的，上述提升齿轮箱中，所述第一级从动齿轮与所述第二级齿轮轴过盈配合；所述第二级从动齿轮与所述第三级齿轮轴过盈配合；所述第三级从动齿轮与所述第四级齿轮轴通过双平键相连；所述第四级从动齿轮与所述第一输出轴通过双平键相连。

优选的，上述提升齿轮箱中，所述减速平行箱和所述行星减速箱均采用油浴润滑，所述第一级齿轮轴与所述减速平行箱的箱体采用旋转轴唇形密封，所述第一输出轴与所述箱体采用旋转轴唇形密封。

基于上述提供的提升齿轮箱，本发明还提供了一种自升式海洋平台，该自升式海洋平台具有上述任意一项所述的提升齿轮箱。

本发明提供的提升齿轮箱的工作原理为：由于行星减速箱中，齿圈、行星轮、行星架和太阳轮均转动，且齿圈与从动齿轮通过惰轮传动相连，则该行星减速机构形成了差动行星结构，即第一输出轴输入，经差动行星结构进行运动分解形成两个输出路径，两个输出路径分别为第一爬升齿轮和第二爬升齿轮，齿条分别与第一爬升齿轮和第二爬升齿轮啮合，构成了差动行星结构的封闭单元，使得第一爬升齿轮和第二爬升齿轮产生相同的力矩，即二者同步转动，且转动方向相反。

本发明提供的提升齿轮箱的工作过程为：启动电机，经减速平行箱的第一输出轴传递给行星轮和齿圈，行星架随着行星轮转动，第一爬升齿轮随着行星架转动，从动齿轮随着齿圈转动，第二输出轴随着齿圈转动，第二爬升齿轮随着第二输出轴转动；将两侧具有齿的齿条放置在第一爬升齿轮和第二爬升齿轮的中间，齿条分别与第一爬升齿轮和第二爬升齿轮啮合，构成了差动行星结构的封闭单元，使得第一爬升齿轮和第二爬升齿轮产生相同的力矩，且转动方向相反，从而实现了对齿条的提升。

本发明提供的提升齿轮箱，通过采用差动行星结构，形成了单驱动双输出的模式，则在与齿条的啮合下，第一爬升齿轮和第二爬升齿轮产生相同的力矩，即二者同步工作，从而达到了均载效果，降低了提升齿轮的同步偏差，进而提高了自升式海洋平台的可靠性。

同时，本发明提供的提升齿轮箱，通过采用差动行星结构，形成了单驱动双输出的模式，与现有技术采用单输入单输出的提升齿轮箱相比，结构较紧凑，从而减小了提升齿轮箱所需的安装空间，有效提高了自升式海洋平台的整体性能。

同时，本发明提供的提升齿轮箱，通过采用差动行星结构，形成了单驱动双输出的模式，则在与齿条的啮合下，第一爬升齿轮和第二爬升齿轮产生相同的力矩，即二者同步工作，则第一爬升齿轮和第二爬升齿轮的载荷等同性不受齿条加工精度的影响，从而降低了齿条的加工精度。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明实施例提供的提升齿轮箱的结构示意图。

上图1中：

1为电机、2为减速平行箱、21为第一级齿轮轴、22为第一级从动齿轮、23为第二级齿轮轴、24为第二级从动齿轮、25为第三级齿轮轴、26为第三级从动齿轮、27为第四级齿轮轴、28为第四级从动齿轮、29为第一输出轴、210为箱体、211为第五轴承、3为行星减速箱、31为第一端盖、32为行星轮、33为第三轴承、34为齿圈、35为行星架、36为第一爬升齿轮、37为第一轴承、38为第二轴承、39为惰轮、310为第二端盖、311为第四轴承、312为第二输出轴、313为从动齿轮、314为第二爬升齿轮。

具体实施方式

为了引用和清楚起见，现在将本专利中涉及到的技术名词解释如下：

惰轮：是两个不相互接触的传动齿轮中间起传递作用的齿轮，同时跟这两个齿轮啮合，用来改变被动齿轮的转动方向，使之与主动齿轮相同。惰轮的作用只是改变转向并不能改变传动比。

本发明实施例提供了一种提升齿轮箱，降低了提升齿轮的同步偏差，进而提高了自升式海洋平台的可靠性。

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

本发明实施例提供的提升齿轮箱，包括：减速平行箱2，与减速平行箱2的第一输出轴29相连的行星减速箱3；其中，第一输出轴29为太阳轮轴；行星减速箱3为差动行星减速箱，行星减速箱3包括：第一端盖31；通过第一轴承37设置于第一端盖31上的行星架35；通过第二轴承38设置于行星架35上的齿圈34，该齿圈34具有内齿和外齿；设置于行星架35上且与行星架35相对固定的行星轮32，该行星轮32分别与太阳轮轴和齿圈34的内齿啮合；与行星架35传动相连的第一爬升齿轮36；与齿圈34的外齿啮合的惰轮39；与惰轮39啮合的从动齿轮313；与从动齿轮313传动相连的第二输出轴312；与第二输出轴312传动相连的第二爬升齿轮314。

需要说明的是，由于第一爬升齿轮36和第二爬升齿轮314需要实现齿条的提升，则第一爬升齿轮36的齿数与第二爬升齿轮314的齿数相同且二者的转动方向相反。具体的，因为第一爬升齿轮36的转动方向与行星架35和行星轮32的转动方向相同，行星轮32的转动方向与齿圈34的转动方向相反，从动齿轮313的转动方向与齿圈34的转动方向相同，第二爬升齿轮314的转动方向与从动齿轮313的转动方向相同，则第二爬升齿轮314的转动方向与第一爬升齿轮36的转动方向相反。由于行星架35通过第一轴承37设置于第一端盖31上，第一端盖31固定，则表明行星架35能够转动，齿圈34通过第二轴承38设置于行星架35上，则表明齿圈34和行星架35能够相对转动。

本发明实施例提供的提升齿轮箱的工作原理为：由于行星减速箱3中，齿圈34、行星轮32、行星架35和太阳轮轴均转动，且齿圈34与从动齿轮313通过惰轮39传动相连，则该行星减速机构形成了差动行星结构，即第一输出轴29输入，经差动行星结构进行运动分解形成两个输出路径，两个输出路径分别为第一爬升齿轮36和第二爬升齿轮314，齿条分别与第一爬升齿轮36和第二爬升齿轮314啮合时，构成了差动行星结构的封闭单元，使得第一爬升齿轮36和第二爬升齿轮314产生相同的力矩，即二者同步转动，且转动方向相反。

本发明实施例提供的提升齿轮箱的工作过程为：启动电机1，经减速平行箱2的第一输出轴29传递给行星轮32和齿圈34，行星架35随着行星轮32转动，第一爬升齿轮36随着行星架35转动，从动齿轮313随着齿圈34转动，第二输出轴312随着齿圈34转动，第二爬升齿轮314随着第二输出轴312转动；将两侧具有齿的齿条放置在第一爬升齿轮36和第二爬升齿轮314的中间，齿条同时与第一爬升齿轮36和第二爬升齿轮314啮合，构成了差动行星结构的封闭单元，使得第一爬升齿轮36和第二爬升齿轮314产生相同的力矩，且转动方向相反，从而实现了对齿条的提升。

本发明实施例提供的提升齿轮箱，通过采用差动行星结构，形成了单驱动双输出的模式，则在与齿条的啮合下，第一爬升齿轮36和第二爬升齿轮314产生相同的力矩，即二者同步工作，从而达到了均载效果，降低了提升齿轮的同步偏差，进而提高了自升式海洋平台的可靠性。

同时，本发明实施例提供的提升齿轮箱，通过采用差动行星结构，形成了单驱动双输出的模式，与现有技术采用单输入单输出的提升齿轮箱相比，结构较紧凑，从而减小了提升齿轮箱所需的安装空间，有效提高了自升式海洋平台的整体性能。

同时，本发明实施例提供的提升齿轮箱，通过采用差动行星结构，形成了单驱动双输出的模式，则在与齿条的啮合下，第一爬升齿轮36和第二爬升齿轮314产生相同的力矩，即二者同步工作，则第一爬升齿轮36和第二爬升齿轮314的载荷等同性不受齿条加工精度的影响，从而降低了齿条的加工精度。

需要说明的是，上述提升齿轮箱中，齿圈34浮动提高了整个提升齿轮箱的均载效果。第一轴承37和第二轴承38均为两组，以保证正常转动。

上述实施例提供的提升齿轮箱中，电机1与第一级齿轮轴21传动相连，具体的，电机1的输出轴通过花键与第一级齿轮轴21传动相连，当然，也可采用其他的连接方式，例如联轴器。优选的，行星架35与第一爬升齿轮36采用花键连接，且第一爬升齿轮36与行星架35通过螺栓固定，该螺栓位于第一爬升齿轮36和行星架35的中心。行星架35与第一爬升齿轮36还可通过其他部件和结构实现传动相连，本发明实施例对此不做具体地限定。

优选的，上述实施例提供的提升齿轮箱中，第二爬升齿轮314与第二输出轴312为一体式结构。即第二输出轴312为齿轮轴，这样减少了安装工序，便于安装；同时也使得该提升齿轮的结构更加紧凑，有利于减小提升齿轮箱的体积。。

为了进一步优化上述技术方案，上述实施例提供的提升齿轮箱中，第二轴承38的内圈设置于行星架35上，第二轴承38的外圈设置于齿圈34上。这样，减小了第二轴承38的安装空间，使得行星减速箱3的结构更加紧凑，减小了行星减速箱3的体积，进而减小了该提升齿轮箱的体积和安装空间。

优选的，上述实施例提供的提升齿轮箱中，第二输出轴312通过第四轴承311设置于行星减速箱3的第二端盖310上。这样，以实现第二输出轴312的转动。

为了保证较稳定的传动，上述实施例提供的提升齿轮箱中，第一输出轴29通过第五轴承211设置于减速平行箱2的箱体210上，且第一输出轴29通过第六轴承设置于行星架35上。即三个轴承分三点实现了对第一输出轴29的定位，有效保证了第一输出轴29的稳定传动。

上述实施例提供的提升齿轮箱中，行星轮32通过第三轴承33设置于行星架35上，需要保证行星轮32与行星架35相对固定，即二者同步转动，即第三轴承33支撑行星轮32。优选的，第一轴承37、第二轴承38、第三轴承33、第四轴承311、第五轴承211和第六轴承均为滚动轴承。当然，也可选择其他类型的轴承。优先选择，从动齿轮313与第二输出轴312通过花键相连。当然，二者还可通过其他方式实现传动相连，例如键连接，本发明实施例对此不做具体地限定。

优选的，上述实施例提供的提升齿轮箱中，行星轮32的数目为三个。当然，也可选择行星轮32的数目为四个或者五个，可根据实际具体情况进行设定。

上述实施例提供的提升齿轮箱中，减速平行箱2可为三级减速平行箱、四级减速平行箱或者五级减速平行箱，根据实际情况进行设定。优选的，减速平行箱2为四级减速平行箱，该减速平行箱2包括：用于与电机1相连的第一级齿轮轴21；与第一级齿轮轴21啮合的第一级从动齿轮22；与第一级从动齿轮22传动相连的第二级齿轮轴23；与第二齿轮轴23啮合的第二级从动齿轮24；与第二级从动齿轮24传动相连的第三级齿轮轴25；与第三级齿轮轴25啮合的第三级从动齿轮26；与第三级从动齿轮26传动相连的第四级齿轮轴27；与第四级齿轮轴27啮合的第四级从动齿轮28；与第四级从动齿轮28传动相连的第一输出轴29。

上述实施例提供的提升齿轮箱中，第一级齿轮轴21、第二级齿轮轴23、第三级齿轮轴25、第四级齿轮轴27均通过轴承设置于箱体210上，且均通过端盖实现轴向定位。

优选的，上述实施例提供的提升齿轮箱中，第一级从动齿轮22与第二级齿轮轴23过盈配合；第二级从动齿轮24与第三级齿轮轴25过盈配合；第三级从动齿轮26与第四级齿轮轴27通过双平键相连；第四级从动齿轮28与第一输出轴29通过双平键相连。这样，根据每一级转速的不同设置合理的连接方式，使得提升齿轮箱的结构更加合理，便于安装和使用。当然，两个部件之间的传动还可通过其他结构实现，本发明实施例对此不做具体地限定。

优选的，上述实施例提供的提升齿轮箱中，减速平行箱2和行星减速箱3均采用油浴润滑，第一级齿轮轴21与减速平行箱2的箱体210采用旋转轴唇形密封，第一输出轴29与箱体210采用旋转轴唇形密封。当然，还可采用其他的润滑方式以及密封方式，本发明实施例对此不做具体的限定。

优选的，上述实施例提供的提升齿轮箱中，减速平行箱2和行星减速箱3均采用直齿齿制。当然，减速平行箱2和行星减速箱3也可采用斜齿齿制，或者采用直齿齿制和斜齿齿制。

上述实施例提供的提升齿轮箱中，第一爬升齿轮36和第二爬升齿轮314的齿数需要根据齿条的结构以及传动要求进行设定。优选的，第一爬升齿轮36和第二爬升齿轮314的齿数均为7，即第一爬升齿轮36和第二爬升齿轮314均为7齿结构。

基于上述实施例提供的提升齿轮箱，本发明实施例还提供了一种自升式海洋平台，该自升式海洋平台具有上述实施例提供的提升齿轮箱。

由于上述实施例提供的提升齿轮箱具有上述技术效果，本发明实施例提供的自升式海洋平台具有上述提升齿轮箱，则本发明实施例提供的自升式海洋平台也具有相应的技术效果，本文不再赘述。

对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。

Claims (11)

1.一种提升齿轮箱，包括：减速平行箱（2），与所述减速平行箱（2）的第一输出轴（29）相连的行星减速箱（3）；其特征在于，所述第一输出轴（29）为太阳轮轴；

所述行星减速箱（3）为差动行星减速箱，所述行星减速箱（3）包括：第一端盖（31）；通过第一轴承（37）设置于所述第一端盖（31）上的行星架（35）；通过第二轴承（38）设置于所述行星架（35）上的齿圈（34），所述齿圈（34）具有内齿和外齿；设置于所述行星架（35）上且与所述行星架（35）相对固定的行星轮（32），所述行星轮（32）分别与所述齿圈（34）的内齿和所述太阳轮轴啮合；与所述行星架（35）传动相连的第一爬升齿轮（36）；与所述齿圈（34）的外齿啮合的惰轮（39）；与所述惰轮（39）啮合的从动齿轮（313）；与所述从动齿轮（313）传动相连的第二输出轴（312）；与所述第二输出轴（312）传动相连的第二爬升齿轮（314）。

2.如权利要求1所述的提升齿轮箱，其特征在于，所述第一爬升齿轮（36）与所述行星架（35）采用花键连接，且所述第一爬升齿轮（36）与所述行星架（35）通过螺栓固定，所述螺栓位于二者的中心。

3.如权利要求1所述的提升齿轮箱，其特征在于，所述第二爬升齿轮（314）与所述第二输出轴（312）为一体式结构。

4.如权利要求1所述的提升齿轮箱，其特征在于，所述第二轴承（38）的内圈设置于所述行星架（35）上，所述第二轴承（38）的外圈设置于所述齿圈（34）上。

5.如权利要求1所述的提升齿轮箱，其特征在于，所述第二输出轴（312）通过第四轴承（311）设置于所述行星减速箱（3）的第二端盖（310）上。

6.如权利要求1所述的提升齿轮箱，其特征在于，所述第一输出轴（29）通过第五轴承（211）设置于所述减速平行箱（2）的箱体（210）上，且所述第一输出轴（29）通过第六轴承设置于所述行星架（35）上。

7.如权利要求1所述的提升齿轮箱，其特征在于，所述行星轮（32）的数目为三个。

8.如权利要求1-7中任意一项所述的提升齿轮箱，其特征在于，所述减速平行箱（2）为四级减速平行箱，所述减速平行箱（2）包括：用于与电机（1）相连的第一级齿轮轴（21）；与所述第一级齿轮轴（21）啮合的第一级从动齿轮（22）；与所述第一级从动齿轮（22）传动相连的第二级齿轮轴（23）；与所述第二级齿轮轴（23）啮合的第二级从动齿轮（24）；与所述第二级从动齿轮（24）传动相连的第三级齿轮轴（25）；与所述第三级齿轮轴（25）啮合的第三级从动齿轮（26）；与所述第三级从动齿轮（26）传动相连的第四级齿轮轴（27）；与所述第四级齿轮轴（27）啮合的第四级从动齿轮（28）；与所述第四级从动齿轮（28）传动相连的所述第一输出轴（29）。

9.如权利要求8所述的提升齿轮箱，其特征在于，所述第一级从动齿轮（22）与所述第二级齿轮轴（23）过盈配合；所述第二级从动齿轮（24）与所述第三级齿轮轴（25）过盈配合；所述第三级从动齿轮（26）与所述第四级齿轮轴（27）通过双平键相连；所述第四级从动齿轮（28）与所述第一输出轴（29）通过双平键相连。

10.如权利要求9所述的提升齿轮箱，其特征在于，所述减速平行箱（2）和所述行星减速箱（3）均采用油浴润滑，所述第一级齿轮轴（21）与所述减速平行箱（2）的箱体（210）采用旋转轴唇形密封，所述第一输出轴（29）与所述箱体（210）采用旋转轴唇形密封。

11.一种自升式海洋平台，其特征在于，具有如权利要求1-10中任意一项所述的提升齿轮箱。