CN103850236A - 齿轮齿条式平台升降系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种齿轮齿条式平台升降系统，属于海洋平台技术领域。所述系统包括：用于套设在桩腿上的固桩架以及齿轮齿条式提升机构，齿轮齿条式提升机构包括安装架、齿条、动力装置和减速装置，减速装置安装在安装架上，并连接齿条和动力装置；减速装置包括：爬升小齿轮、行星减速箱、前法兰和后法兰；安装架包括相对平行设置的一对安装板以及连接一对安装板的连接板，安装板上对应开设有用于供爬升小齿轮穿过的通孔，一对安装板的相反的表面上对应每个通孔设有传力机构；当减速装置安装在安装架上时，后法兰与在平台的升降方向上位于后法兰两侧的安装架的传力机构相抵靠，前法兰与在平台的升降方向上位于前法兰两侧的传力机构相抵靠。

Description

齿轮齿条式平台升降系统

技术领域

本发明涉及海洋平台技术领域，特别涉及一种齿轮齿条式平台升降系统。

背景技术

升降系统是海上自升式海洋平台的关键组成部分，升降系统的性能直接影响到自升式海洋平台的安全性能和使用寿命。升降系统安装在海洋平台的平台主体和桩腿的交接处，它能使桩腿和平台主体实现上下相对运动，或把平台主体固定于桩腿的某一位置。常用的升降系统有液压式和齿轮齿条式两类。

其中，齿轮齿条式升降系统主要包括马达、减速装置、用于安装减速装置的安装架和安装在桩腿上的齿条等，减速装置主要包括：爬升小齿轮以及与爬升小齿轮连接的减速箱，该安装架固定在平台主体上，爬升小齿轮通过两圆形法兰安装在安装架上，圆形法兰通过螺栓安装在安装架上，马达通过减速箱带动爬升小齿轮转动。

在实现本发明的过程中，发明人发现现有技术至少存在以下问题：

爬升小齿轮在工作过程中承受来自齿条的力，该力通过圆形法兰传递最终由安装法兰的螺栓承受，当受力过大时会导致螺栓寿命降低甚至损坏，产生安全隐患。

发明内容

为了解决现有技术中当受力过大时会导致螺栓寿命降低甚至损坏，产生安全隐患的问题，本发明实施例提供了一种齿轮齿条式平台升降系统。所述技术方案如下：

本发明实施例提供了一种齿轮齿条式平台升降系统，包括用于套设在桩腿上的固桩架以及齿轮齿条式提升机构，所述齿轮齿条式提升机构包括安装架、固定在所述固桩架上的齿条、动力装置和减速装置，所述减速装置安装在所述安装架上，并连接所述齿条和动力装置，

所述减速装置包括：与所述齿条啮合的爬升小齿轮、与所述动力装置连接的行星减速箱、前法兰和后法兰，所述前法兰、所述后法兰上对应设有安装孔，所述爬升小齿轮的齿轮轴的一端穿过所述安装架并与所述前法兰可转动连接，所述齿轮轴的另一端穿过所述安装架并与所述后法兰可转动连接，所述行星减速箱与所述前法兰固定连接，且所述行星减速箱与所述齿轮轴通过传动齿轮连接；

所述安装架包括相对平行设置的一对安装板以及连接所述一对安装板的连接板，所述一对安装板上对应开设有用于供所述爬升小齿轮穿过的通孔，所述一对安装板的相反的表面上对应每个通孔设有传力机构，所述传力机构沿所述平台的升降方向分别设置在所述通孔的相对两侧，位于同一通孔的相对两侧的所述传力机构之间形成与所述前法兰或所述后法兰相匹配的空间，位于同一通孔的相对两侧的所述传力机构之间的所述安装板上对应所述前法兰或所述后法兰上的安装孔设有安装孔；

当所述减速装置安装在所述安装架上时，所述后法兰与在所述平台的升降方向上位于所述后法兰两侧的所述传力机构相抵靠，所述前法兰与在所述平台的升降方向上位于所述前法兰两侧的所述传力机构相抵靠。

在发明实施例的一种实现方式中，沿所述平台的升降方向，位于每个通孔上方的传力机构包括：固定在所述安装架上的固定板以及用于填充所述前法兰或所述后法兰与所述固定板的间距的第一锁紧结构，所述第一锁紧结构可拆卸地安装在对应的所述通孔与所述固定板之间。

在发明实施例的另一种实现方式中，所述第一锁紧结构包括凹形块和凸形块，

所述凹形块包括第一楔形主体、开设在所述第一楔形主体的一端的凹形开口以及从所述第一楔形主体的一侧面凸出的第一锁定块，所述第一锁定块与所述凹形开口位于所述第一楔形主体的同一端，

所述凸形块包括第二楔形主体和从所述第二楔形主体的一端面凸出的凸起横杆，所述凸起横杆的一端设有从所述凸起横杆的一侧面凸出的第二锁定块，

所述凸起横杆和所述凹形开口相互配合，所述第一锁定块和所述第二锁定块通过紧固件连接在一起；

所述固定板与所述第一锁紧结构相对的一侧设有三角形缺口，所述三角形缺口与所述第一楔形主体和所述第二楔形主体的楔形面相匹配，所述固定板与所述第一锁紧结构相反的一侧呈直线，

当所述减速装置安装在所述安装架上时，所述前法兰与在所述平台的升降方向上位于所述前法兰下方的所述固定板相抵靠，且所述前法兰与在所述平台的升降方向上位于所述前法兰上方的所述第一锁紧结构相抵靠，所述后法兰与在所述平台的升降方向上位于所述后法兰下方的所述固定板相抵靠，且所述后法兰与在所述平台的升降方向上位于所述后法兰上方的所述第一锁紧结构相抵靠。

在发明实施例的另一种实现方式中，所述安装架还包括楔形块和第二锁紧结构，所述楔形块固定在所述安装板上，且所述楔形块对应每个所述通孔设置，所述第二锁紧结构设于所述通孔与所述楔形块之间，当所述减速装置安装在所述安装架上时，所述前法兰或所述后法兰与所述第二锁紧结构相抵靠。

在发明实施例的另一种实现方式中，所述第二锁紧结构与所述第一锁紧结构的结构相同。

在发明实施例的另一种实现方式中，所述减速装置还包括调心轴承，所述爬升小齿轮的齿轮轴通过所述调心轴承安装在所述后法兰上。

在发明实施例的另一种实现方式中，所述前法兰和所述后法兰上的安装孔为腰形孔，且所述腰形孔的长度方向与所述平台的升降方向垂直。

在发明实施例的另一种实现方式中，所述前法兰和所述后法兰为矩形法兰。

在发明实施例的另一种实现方式中，所述行星减速箱内设有与所述爬升小齿轮的齿轮轴相对设置的太阳轮，所述爬升小齿轮的齿轮轴的与所述太阳轮相对的一端设有顶板，所述太阳轮上对应所述顶板设有球顶。

在发明实施例的另一种实现方式中，所述减速装置还包括用于检测所述爬升小齿轮转动圈数的编码器和联轴器，所述联轴器分别与所述爬升小齿轮的齿轮轴以及所述编码器连接。

本发明实施例提供的技术方案带来的有益效果是：

通过将爬升小齿轮的齿轮轴的一端穿过安装架与前法兰可转动连接，另一端穿过安装架并与后法兰可转动连接，当减速装置安装在安装架上时，后法兰与在平台的升降方向上位于后法兰两侧的安装架的传力机构相抵靠，前法兰与在平台的升降方向上位于前法兰两侧的安装架的传力机构相抵靠，在爬升小齿轮转动过程中，受到的力通过前法兰和后法兰传递到安装架的传力机构上，其中，传力机构包括固定在安装架上的固定板以及用于填充法兰与固定板的间距的第一锁紧结构，使得受力得以更好的传递，避免了法兰的安装螺栓受力，提高了升降系统的安全性能，延长了使用寿命

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例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是本发明实施例提供的齿轮齿条式平台升降系统的结构示意图；

图2是本发明实施例提供的齿轮齿条式平台升降系统的侧视图；

图3是本发明实施例提供的齿轮齿条式平台升降系统的结构示意图；

图4是本发明实施例提供的齿轮齿条式平台升降系统的剖面图；

图5是本发明实施例提供的齿轮齿条式平台升降系统中第一锁紧楔块的结构示意图。

具体实施方式

为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本发明实施方式作进一步地详细描述。

实施例

本发明实施例提供了一种齿轮齿条式平台升降系统，参见图1～图5，该系统包括：用于套设在桩腿10上的固桩架以及齿轮齿条式提升机构20，齿轮齿条式提升机构20包括安装架30、固定在固桩架上的齿条40、动力装置50和减速装置60，减速装置60安装在安装架30上，并连接齿条40和动力装置50。

减速装置60包括：与齿条40啮合的爬升小齿轮102、与动力装置50连接的行星减速箱103、前法兰104和后法兰105，前法兰104、后法兰105上对应设有安装孔105a，爬升小齿轮102的齿轮轴的一端穿过安装架30并与前法兰104可转动连接，齿轮轴的另一端穿过安装架30并与后法兰105可转动连接，行星减速箱103与前法兰104固定连接，且行星减速箱103与齿轮轴通过传动齿轮连接。

安装架30包括相对平行设置的一对安装板12以及连接一对安装板的连接板13，一对安装板12上对应开设有用于供爬升小齿轮102穿过的通孔，一对安装板12的相反的表面上对应每个通孔设有传力机构14，传力机构14沿平台的升降方向分别设置在通孔的相对两侧，位于同一通孔的相对两侧的传力机构14之间形成与前法兰104或后法兰105相匹配的空间，位于同一通孔的相对两侧的传力机构14之间的安装板12上对应前法兰104或后法兰105上的安装孔105a设有安装孔。

当减速装置60安装在安装架30上时，后法兰105与在平台的升降方向上位于后法兰105两侧的传力机构14相抵靠，前法兰104与在平台的升降方向上位于前法兰104两侧的传力机构14相抵靠。

具体地，沿平台的升降方向，位于每个通孔上方的传力机构14包括：固定在安装架上的固定板141以及用于填充前法兰104或后法兰105与固定板141的间距的第一锁紧结构142，第一锁紧结构142可拆卸地安装在对应的通孔与固定板141之间。

如图5所示，第一锁紧结构142包括凹形块143和凸形块144，

凹形块143包括第一楔形主体143a、开设在第一楔形主体143a的一端的凹形开口143b以及从第一楔形主体143a的一侧面凸出的第一锁定块143c，第一锁定块143c与凹形开口143b位于第一楔形主体143a的同一端，

凸形块144包括第二楔形主体144a和从第二楔形主体144a的一端面凸出的凸起横杆144b，凸起横杆144b的一端设有从凸起横杆144b的一侧面凸出的第二锁定块144c，

凸起横杆144b和凹形开口143b相互配合，第一锁定块143c和第二锁定块144c通过紧固件连接在一起；

固定板141与第一锁紧结构142相对的一侧设有三角形缺口，三角形缺口与第一楔形主体143a和第二楔形主体144a的楔形面相匹配，固定板141与第一锁紧结构142相反的一侧呈直线，

当减速装置60安装在安装架30上时，前法兰104与在平台的升降方向上位于前法兰104下方的固定板141相抵靠，且前法兰104与在平台的升降方向上位于前法兰104上方的第一锁紧结构142相抵靠，后法兰105与在平台的升降方向上位于后法兰105下方的固定板141相抵靠，且后法兰105与在平台的升降方向上位于后法兰105上方的第一锁紧结构142相抵靠。

第一锁定块143c和第二锁定块144c上对应开设有螺孔143d、144d，紧固件包括螺栓143e和螺母144e，螺栓143e穿过第一锁定块143c的螺孔143d和第二锁定块144c的螺孔144d后与螺母144e螺纹连接。

优选地，凹形块143的第一楔形主体143a和凸形块144的第二楔形主体144a分别为直角梯形或直角三角形的块。

在一种实现方式中，直角梯形或直角三角形中的锐角可以根据实际需要设置，例如可以设置为78度。

另外，前述螺孔143d和螺孔144d可以是U形孔，方便螺栓143e安装。其中一个螺孔上可以设置沉孔，从而可以方便螺母144e安装。

在本实施例中，法兰与在平台的升降方向上位于法兰下方的固定板141相抵靠，且法兰与在平台的升降方向上位于法兰上方的第一锁紧结构142相抵靠，即相邻两个通孔中间共用一个传力机构14，这样做既可以节省材料，又可以减小安装架的重量。

在其他实施例中，相邻两个通孔中间还可以设置两个传力机构14，每个传力机构分别一个通孔上的法兰相抵靠。

优选地，固定板141上设有镂空结构，从而可以进一步地减轻安装架的重量。

进一步地，参见图3，安装架还包括楔形块15和第二锁紧结构16，楔形块15固定在安装板11上，且楔形块15对应每个通孔设置，第二锁紧结构16设于通孔与楔形块15之间，当减速装置60安装在安装架上时，前法兰104或后法兰105与第二锁紧结构16相抵靠。

其中，第二锁紧结构16可以与第一锁紧结构142结构相同。

参见图4，减速装置60还包括调心轴承106，爬升小齿轮102的齿轮轴通过调心轴承106安装在后法兰105上。

其中，前法兰104和后法兰105上的安装孔105a为腰形孔，且腰形孔的长度方向与平台的升降方向垂直。安装孔105a通过螺栓105b和螺母105c固定。

优选地，前法兰104和后法兰105为矩形法兰。矩形法兰可以更好地将平台的提升力传力至安装架上。在其他实施例中前法兰104和后法兰105还可以是其他形状的法兰，例如圆形。

行星减速箱103内设有与爬升小齿轮102的齿轮轴相对设置的太阳轮，爬升小齿轮102与行星减速箱103的行星齿轮连接，实现转动，为了避免由于爬升小齿轮102转动过程中，与齿条啮合偏差产生的轴向力，导致爬升小齿轮102的齿轮轴与太阳轮的胶合、烧坏等现象，爬升小齿轮102的齿轮轴的与太阳轮相对的一端设有顶板107，太阳轮上对应顶板107设有球顶108。

进一步地，减速装置60还包括用于检测爬升小齿轮102转动圈数的编码器109和联轴器110，联轴器110分别与爬升小齿轮102的齿轮轴以及编码器109连接。编码器109通过检测该联轴器110的转动圈数即可检测到爬升小齿轮102的转动圈数，再根据时间即可得到升降系统的升降高度。

优选地，该编码器109可以为绝对值编码器，例如PVM58型绝对值编码器。

进一步地，减速装置还包括安装在安装架101上的端盖111，端盖111安装在法兰105上，且覆盖在调心轴承106上。前述联轴器110穿过该端盖111。

优选地，爬升小齿轮102的齿轮轴为空心结构，从而进一步地减轻系统重量。

当爬升小齿轮102的齿轮轴为空心结构时，该减速装置还包括固定在爬升小齿轮102一端的闷盖，闷盖上安装有法兰轴，法兰轴与编码器109通过联轴器110连接。闷盖及设于其上的法兰轴可以随爬升小齿轮102的转动而转动，进而使得编码器109可以检测到爬升小齿轮102的转动圈数。

下面简单介绍本实施例的减速装置的工作过程：

动力装置50启动后，带动行星减速箱103工作，行星减速箱103的行星齿轮与爬升小齿轮102啮合，进而使得爬升小齿轮102转动，爬升小齿轮102带动齿条40运动从而带动平台升降，在爬升小齿轮102转动过程中，受到的力通过前法兰104和后法兰105传递到安装架30的传力机构14上，避免了法兰的安装螺栓受力。

本发明实施例通过将爬升小齿轮的齿轮轴的一端穿过安装架与前法兰可转动连接，另一端穿过安装架并与后法兰可转动连接，当减速装置安装在安装架上时，后法兰与在平台的升降方向上位于后法兰两侧的安装架的传力机构相抵靠，前法兰与在平台的升降方向上位于前法兰两侧的安装架的传力机构相抵靠，在爬升小齿轮转动过程中，受到的力通过前法兰和后法兰传递到安装架的传力机构上，其中，传力机构包括固定在安装架上的固定板以及用于填充法兰与固定板的间距的第一锁紧结构，使得受力得以更好的传递，避免了法兰的安装螺栓受力，提高了升降系统的安全性能，延长了使用寿命；另外，在安装架中通过采用两个法兰之间共用传力机构，并将固定板设置为镂空形式减轻了材料耗费，降低系统重量。

以上所述仅为本发明的较佳实施例，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种齿轮齿条式平台升降系统，包括用于套设在桩腿（10）上的固桩架以及齿轮齿条式提升机构（20），所述齿轮齿条式提升机构（20）包括安装架（30）、固定在所述固桩架上的齿条（40）、动力装置（50）和减速装置（60），所述减速装置（60）安装在所述安装架（30）上，并连接所述齿条（40）和动力装置（50），其特征在于，

所述减速装置（60）包括：与所述齿条（40）啮合的爬升小齿轮（102）、与所述动力装置（50）连接的行星减速箱（103）、前法兰（104）和后法兰（105），所述前法兰（104）、所述后法兰（105）上对应设有安装孔（105a），所述爬升小齿轮（102）的齿轮轴的一端穿过所述安装架（30）并与所述前法兰（104）可转动连接，所述齿轮轴的另一端穿过所述安装架（30）并与所述后法兰（105）可转动连接，所述行星减速箱（103）与所述前法兰（104）固定连接，且所述行星减速箱（103）与所述齿轮轴通过传动齿轮连接；

所述安装架（30）包括相对平行设置的一对安装板（12）以及连接所述一对安装板的连接板（13），所述一对安装板（12）上对应开设有用于供所述爬升小齿轮（102）穿过的通孔，所述一对安装板（12）的相反的表面上对应每个通孔设有传力机构（14），所述传力机构（14）沿所述平台的升降方向分别设置在所述通孔的相对两侧，位于同一通孔的相对两侧的所述传力机构（14）之间形成与所述前法兰（104）或所述后法兰（105）相匹配的空间，位于同一通孔的相对两侧的所述传力机构（14）之间的所述安装板（12）上对应所述前法兰（104）或所述后法兰（105）上的安装孔（105a）设有安装孔；

当所述减速装置（60）安装在所述安装架（30）上时，所述后法兰（105）与在所述平台的升降方向上位于所述后法兰（105）两侧的所述传力机构（14）相抵靠，所述前法兰（104）与在所述平台的升降方向上位于所述前法兰（104）两侧的所述传力机构（14）相抵靠。

2.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，沿所述平台的升降方向，位于每个通孔上方的传力机构（14）包括：固定在所述安装架上的固定板（141）以及用于填充所述前法兰（104）或所述后法兰（105）与所述固定板（141）的间距的第一锁紧结构（142），所述第一锁紧结构（142）可拆卸地安装在对应的所述通孔与所述固定板（141）之间。

3.根据权利要求2所述的系统，其特征在于，所述第一锁紧结构（142）包括凹形块（143）和凸形块（144），

所述凹形块（143）包括第一楔形主体（143a）、开设在所述第一楔形主体（143a）的一端的凹形开口（143b）以及从所述第一楔形主体（143a）的一侧面凸出的第一锁定块（143c），所述第一锁定块（143c）与所述凹形开口（143b）位于所述第一楔形主体（143a）的同一端，

所述凸形块（144）包括第二楔形主体（144a）和从所述第二楔形主体（144a）的一端面凸出的凸起横杆（144b），所述凸起横杆（144b）的一端设有从所述凸起横杆（144b）的一侧面凸出的第二锁定块（144c），

所述凸起横杆（144b）和所述凹形开口（143b）相互配合，所述第一锁定块（143c）和所述第二锁定块（144c）通过紧固件连接在一起；

所述固定板（141）与所述第一锁紧结构（142）相对的一侧设有三角形缺口，所述三角形缺口与所述第一楔形主体（143a）和所述第二楔形主体（144a）的楔形面相匹配，所述固定板（141）与所述第一锁紧结构（142）相反的一侧呈直线，

当所述减速装置（60）安装在所述安装架（30）上时，所述前法兰（104）与在所述平台的升降方向上位于所述前法兰（104）下方的所述固定板（141）相抵靠，且所述前法兰（104）与在所述平台的升降方向上位于所述前法兰（104）上方的所述第一锁紧结构（142）相抵靠，所述后法兰（105）与在所述平台的升降方向上位于所述后法兰（105）下方的所述固定板（141）相抵靠，且所述后法兰（105）与在所述平台的升降方向上位于所述后法兰（105）上方的所述第一锁紧结构（142）相抵靠。

4.根据权利要求3所述的系统，其特征在于，所述安装架还包括楔形块（15）和第二锁紧结构（16），所述楔形块（15）固定在所述安装板（11）上，且所述楔形块（15）对应每个所述通孔设置，所述第二锁紧结构（16）设于所述通孔与所述楔形块（15）之间，当所述减速装置（60）安装在所述安装架上时，所述前法兰（104）或所述后法兰（105）与所述第二锁紧结构（17）相抵靠。

5.根据权利要求4所述的安装架，其特征在于，所述第二锁紧结构（16）与所述第一锁紧结构（142）的结构相同。

6.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述减速装置（60）还包括调心轴承（106），所述爬升小齿轮（102）的齿轮轴通过所述调心轴承（106）安装在所述后法兰（105）上。

7.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述前法兰（104）和所述后法兰（105）上的安装孔（105a）为腰形孔，且所述腰形孔的长度方向与所述平台的升降方向垂直。

8.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述前法兰（104）和所述后法兰（105）为矩形法兰。

9.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述行星减速箱（103）内设有与所述爬升小齿轮（102）的齿轮轴相对设置的太阳轮，所述爬升小齿轮（102）的齿轮轴的与所述太阳轮相对的一端设有顶板（107），所述太阳轮上对应所述顶板（107）设有球顶（108）。

10.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述减速装置（60）还包括用于检测所述爬升小齿轮（102）转动圈数的编码器（109）和联轴器（110），所述联轴器（110）分别与所述爬升小齿轮（102）的齿轮轴以及所述编码器（109）连接。

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