CN105369792A - 齿轮齿条式升降系统的减速装置及齿轮齿条式升降系统 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种齿轮齿条式升降系统的减速装置及齿轮齿条式升降系统，属于海工技术领域。减速装置包括爬升齿轮轴、爬升小齿轮、前轴承套、后轴承套、安装法兰，前轴承套、爬升小齿轮、后轴承套沿爬升齿轮轴的轴线依次套设在爬升齿轮轴上，前轴承套的外圆、后轴承套的外圆和安装法兰同心设置，安装法兰分别与后轴承套和安装架连接，前轴承套和后轴承套为偏心结构，前轴承套的偏心方向与后轴承套的偏心方向一致，前轴承套的偏心方向与安装法兰连接位置的偏差方向相反，前轴承套的外圆心和前轴承套的内圆心之间的距离、后轴承套的外圆心和后轴承套的内圆心之间的距离均等于安装架焊接变形产生的安装法兰连接位置的偏差距离。本发明安全性提高了。
Description
技术领域
本发明涉及海工技术领域，特别涉及一种齿轮齿条式升降系统的减速装置及齿轮齿条式升降系统。
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，升降装置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。升降系统安装在自升式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插销式和齿轮齿条式两类。
其中，齿轮齿条式升降系统包括安装架、齿条、动力装置和减速装置，减速装置包括爬升小齿轮，减速装置安装在安装架上并与动力装置连接，安装架固定在平台主体上，齿条安装在桩腿上并与爬升小齿轮啮合。
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：
安装架的结构复杂，加工和焊接难度大，容易出现焊接变形，从而导致安装法兰连接位置产生偏差距离，进而会导致安装在安装架上的减速装置(包括爬升小齿轮)的安装位置出现偏差，爬升小齿轮和齿条的中心距与理想值之间容易产生偏差，造成爬升小齿轮和齿条的实际啮合情况不理想，降低了升降系统的承载能力和整个海洋平台的安全性。
发明内容
为了解决现有技术爬升小齿轮和齿条的实际啮合情况不理想，降低了升降系统的承载能力和整个海洋平台的安全性的问题，本发明实施例提供了一种齿轮齿条式升降系统的减速装置及齿轮齿条式升降系统。所述技术方案如下：
一方面，本发明实施例提供了一种齿轮齿条式升降系统的减速装置，所述减速装置包括爬升齿轮轴、爬升小齿轮、前轴承套、后轴承套、以及安装法兰，所述前轴承套、所述爬升小齿轮、所述后轴承套沿所述爬升齿轮轴的轴线依次套设在所述爬升齿轮轴上，所述前轴承套的外圆、所述后轴承套的外圆和所述安装法兰同心设置，所述安装法兰分别与所述后轴承套和安装架连接，所述前轴承套和所述后轴承套为偏心结构，所述前轴承套的偏心方向与所述后轴承套的偏心方向一致，所述前轴承套的偏心方向与所述安装法兰连接位置的偏差方向相反，所述前轴承套的外圆心和所述前轴承套的内圆心之间的距离、所述后轴承套的外圆心和所述后轴承套的内圆心之间的距离均等于所述安装架焊接变形产生的所述安装法兰连接位置的偏差距离。
可选地，所述安装法兰上设有距离标识。
可选地，所述减速装置还包括扭矩传感器，所述扭矩传感器设置在所述爬升齿轮轴内。
另一方面，本发明实施例提供了一种齿轮齿条式升降系统，所述齿轮齿条式升降系统包括安装架和减速装置，所述减速装置包括爬升齿轮轴、爬升小齿轮、前轴承套、后轴承套、以及安装法兰，所述前轴承套、所述爬升小齿轮、所述后轴承套沿所述爬升齿轮轴的轴线依次套设在所述爬升齿轮轴上，所述前轴承套的外圆、所述后轴承套的外圆和所述安装法兰同心设置，所述安装法兰分别与所述后轴承套和安装架连接，所述前轴承套和所述后轴承套为偏心结构，所述前轴承套的偏心方向与所述后轴承套的偏心方向一致，所述前轴承套的偏心方向与所述安装法兰连接位置的偏差方向相反，所述前轴承套的外圆心和所述前轴承套的内圆心之间的距离、所述后轴承套的外圆心和所述后轴承套的内圆心之间的距离均等于所述安装架焊接变形产生的所述安装法兰连接位置的偏差距离。
可选地，所述安装法兰上设有距离标识。
可选地，所述减速装置还包括扭矩传感器，所述扭矩传感器设置在所述爬升齿轮轴内。
在本发明一种可能的实现方式中，所述安装架包括前轴承座、后轴承座、扭矩挡板、相互平行设置的第一安装板、第二安装板和第三安装板、以及连接所述第一安装板、所述第二安装板和所述第三安装板的连接板，所述前轴承座与所述第一安装板连接，所述后轴承座与所述第二安装板和所述第三安装板连接，所述扭矩挡板设置在所述第三安装板上，所述前轴承座套设在所述前轴承套外，所述后轴承座套设在所述后轴承套外，所述第三安装板与所述安装法兰连接，所述扭矩挡板与所述安装法兰之间设有凸块，所述凸块的凸起端插设在所述安装法兰的凹槽内，所述凸块的平端与所述扭矩挡板相抵。
可选地，所述安装法兰连接有锁定块，所述凸块夹设于所述锁定块和所述第三安装板之间。
在本发明另一种可能的实现方式中，所述齿轮齿条式升降系统还包括动力装置，所述动力装置包括电机和制动器，所述电机分别与所述制动器和所述减速装置连接。
可选地，所述电机和所述减速装置采用花键连接，且所述电机和所述减速装置采用法兰固定。
本发明实施例提供的技术方案带来的有益效果是：
通过将前轴承套和后轴承套设置为偏心结构，由于前轴承套、爬升小齿轮、后轴承套沿爬升齿轮轴的轴线套设在爬升齿轮轴上，前轴承套的外圆、后轴承套的外圆和安装法兰同心设置，因此爬升小齿轮的中心线与安装法兰的中心线之间存在距离，该距离等于偏心结构的外圆心和内圆心之间的距离，即前轴承套的外圆心和前轴承套的内圆心之间的距离、后轴承套的外圆心和后轴承套的内圆心之间的距离。将偏心结构的外圆心和内圆心之间的距离限定为安装架焊接变形产生的安装法兰连接位置的偏差距离，并使前轴承套的偏心方向和后轴承套的偏心方向与安装法兰连接位置的偏差方向相反，即可利用偏心结构造成的爬升小齿轮的中心线与安装法兰的中心线之间存在的距离抵消安装架焊接变形产生的安装法兰连接位置的偏差距离，使得爬升小齿轮与齿条的实际啮合位置与理想位置一致，改善爬升小齿轮和齿条的实际啮合情况，提高升降系统的承载能力和整个海洋平台的安全性。
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是本发明实施例一提供的一种齿轮齿条式升降系统的减速装置的结构示意图；
图2是本发明实施例二提供的一种齿轮齿条式升降系统的结构示意图；
图3是本发明实施例二提供的凸块的连接示意图；
图4是本发明实施例二提供的锁定块的连接示意图。
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。
实施例一
本发明实施例提供了一种齿轮齿条式升降系统的减速装置，参见图1，该减速装置包括爬升齿轮轴11、爬升小齿轮12、前轴承套13、后轴承套14、以及安装法兰15。前轴承套13、爬升小齿轮12、后轴承套14沿爬升齿轮轴11的轴线依次套设在爬升齿轮轴11上。前轴承套13的外圆、后轴承套14的外圆和安装法兰15同心设置，安装法兰15分别与后轴承套14和安装架连接。前轴承套13和后轴承套14为偏心结构，前轴承套13的偏心方向与后轴承套14的偏心方向一致，前轴承套13的偏心方向与安装法兰15连接位置的偏差方向相反，前轴承套13的外圆心和前轴承套13的内圆心之间的距离、后轴承套14的外圆心和后轴承套14的内圆心之间的距离均等于安装架焊接变形产生的安装法兰15连接位置的偏差距离。
需要说明的是，在实际应用中，先将安装架焊接在船体上，通过工装测出安装架焊接变形产生的安装法兰连接位置的偏差距离，再根据这个偏差距离制造本实施例提供的减速装置，以利用本实施例提供的减速装置改善爬升小齿轮和齿条的实际啮合情况。
可选地，安装法兰15上可以设有距离标识，以方便通过调整安装法兰15和安装架的对位情况，使爬升小齿轮12的中心线与安装法兰15的中心线之间的距离正好与安装法兰15连接位置的偏差距离相抵，爬升小齿轮12与齿条的实际啮合位置与理想位置一致。
在具体实现中，该减速装置还可以包括扭矩传感器，扭矩传感器设置在爬升齿轮轴11内，以检测海洋平台升降过程中爬升小齿轮和齿条啮合产生的扭矩力，对爬升小齿轮进行相应控制。
本发明实施例通过将前轴承套和后轴承套设置为偏心结构，由于前轴承套、爬升小齿轮、后轴承套沿爬升齿轮轴的轴线套设在爬升齿轮轴上，前轴承套的外圆、后轴承套的外圆和安装法兰同心设置，因此爬升小齿轮的中心线与安装法兰的中心线之间存在距离，该距离等于偏心结构的外圆心和内圆心之间的距离，即前轴承套的外圆心和前轴承套的内圆心之间的距离、后轴承套的外圆心和后轴承套的内圆心之间的距离。将偏心结构的外圆心和内圆心之间的距离限定为安装架焊接变形产生的安装法兰连接位置的偏差距离，并使前轴承套的偏心方向和后轴承套的偏心方向与安装法兰连接位置的偏差方向相反，即可利用偏心结构造成的爬升小齿轮的中心线与安装法兰的中心线之间存在的距离抵消安装架焊接变形产生的安装法兰连接位置的偏差距离，使得爬升小齿轮与齿条的实际啮合位置与理想位置一致，改善爬升小齿轮和齿条的实际啮合情况，提高升降系统的承载能力和整个海洋平台的安全性。
实施例二
本发明实施例提供了一种齿轮齿条式升降系统，该齿轮齿条式升降系统包括安装架和减速装置。其中，该减速装置可以与实施例一提供的减速装置相同，在此不再详述。
参见图2，该安装架可以包括前轴承座21、后轴承座22、扭矩挡板23、相互平行设置的第一安装板24a、第二安装板24b和第三安装板24c、以及连接第一安装板24a、第二安装板24b、第三安装板24c的连接板25。前轴承座21与第一安装板24a连接，后轴承座22与第二安装板24b和第三安装板24c连接，扭矩挡板23设置在第三安装板24c上。前轴承座21套设在前轴承套13外，后轴承座22套设在后轴承套14外，第三安装板24c与安装法兰15连接。扭矩挡板23与安装法兰15之间设有凸块26，参见图3，凸块26的凸起端插设在安装法兰15的凹槽内，凸块26的平端与扭矩挡板23相抵。
在实际应用中，凸块26是按照安装法兰15与扭矩挡板23之间的缝隙大小设计制作的，以确保安装法兰15上的扭矩力可以通过凸块26传递到扭矩挡板23上。
具体地，第三安装板24c与安装法兰15可以采用螺栓连接。
可以理解地，前轴承座21套设在前轴承套13外，后轴承座22套设在后轴承套14外，爬升小齿轮12和齿条啮合产生的水平力和垂向力可以由爬升齿轮轴11传递给前轴承套13、后轴承套14，进而传递给前轴承座21、后轴承座22；同时扭矩挡板23与安装法兰15之间设有凸块26，凸块26的凸起端插设在安装法兰15的凹槽内，凸块26的平端与扭矩挡板23相抵，爬升小齿轮12和齿条啮合产生的扭矩力通过凸块26传递给扭矩挡板23，连接第三安装板24c和安装法兰15的螺栓不承担爬升小齿轮12和齿条啮合产生的力而只起到固定作用即可，有效避免螺栓出现疲劳损坏，进一步提高了海洋平台的安全性。
可选地，参见图4，安装法兰15可以连接有锁定块27，凸块26夹设于锁定块27和第三安装板24c之间，以利用锁定块27防止凸块26脱落。
可选地，安装法兰15和锁定块27可以采用螺栓连接。
在具体实现中，参见图2，该齿轮齿条式升降系统还可以包括动力装置30，动力装置30包括电机和制动器，电机分别与制动器和减速装置连接，以采用电机驱动减速装置，实现海洋平台的升降，并利用制动器停止海洋平台的升降。
具体地，电机可以为变频电机。
具体地，制动器可以为电磁制动器。
可选地，电机和减速装置可以采用花键连接，且电机和减速装置采用法兰固定，以利用花键将电机的动力传递给减速装置，并利用法兰防止电机和减速装置分离。
具体地，减速装置可以为多级行星齿轮箱，如四级行星齿轮箱。电机与多级行星齿轮箱中的最后一级齿轮轴采用花键连接，电机与多级行星齿轮箱的箱体采用法兰固定。
在具体实现中，参见图2，该齿轮齿条式升降系统还可以包括齿条40，齿条40与爬升小齿轮12啮合。
本发明实施例通过将前轴承套和后轴承套设置为偏心结构，由于前轴承套、爬升小齿轮、后轴承套沿爬升齿轮轴的轴线套设在爬升齿轮轴上，前轴承套的外圆、后轴承套的外圆和安装法兰同心设置，因此爬升小齿轮的中心线与安装法兰的中心线之间存在距离，该距离等于偏心结构的外圆心和内圆心之间的距离，即前轴承套的外圆心和前轴承套的内圆心之间的距离、后轴承套的外圆心和后轴承套的内圆心之间的距离。将偏心结构的外圆心和内圆心之间的距离限定为安装架焊接变形产生的安装法兰连接位置的偏差距离，并使前轴承套的偏心方向和后轴承套的偏心方向与安装法兰连接位置的偏差方向相反，即可利用偏心结构造成的爬升小齿轮的中心线与安装法兰的中心线之间存在的距离抵消安装架焊接变形产生的安装法兰连接位置的偏差距离，使得爬升小齿轮与齿条的实际啮合位置与理想位置一致，改善爬升小齿轮和齿条的实际啮合情况，提高升降系统的承载能力和整个海洋平台的安全性。
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)
1.一种齿轮齿条式升降系统的减速装置，所述减速装置包括爬升齿轮轴(11)、爬升小齿轮(12)、前轴承套(13)、后轴承套(14)、以及安装法兰(15)，所述前轴承套(13)、所述爬升小齿轮(12)、所述后轴承套(14)沿所述爬升齿轮轴(11)的轴线依次套设在所述爬升齿轮轴(11)上，所述前轴承套(13)的外圆、所述后轴承套(14)的外圆和所述安装法兰(15)同心设置，所述安装法兰(15)分别与所述后轴承套(14)和安装架连接，其特征在于，所述前轴承套(13)和所述后轴承套(14)为偏心结构，所述前轴承套(13)的偏心方向与所述后轴承套(14)的偏心方向一致，所述前轴承套(13)的偏心方向与所述安装法兰(15)连接位置的偏差方向相反，所述前轴承套(13)的外圆心和所述前轴承套(13)的内圆心之间的距离、所述后轴承套(14)的外圆心和所述后轴承套(14)的内圆心之间的距离均等于所述安装架焊接变形产生的所述安装法兰(15)连接位置的偏差距离。
2.根据权利要求1所述的减速装置，其特征在于，所述安装法兰(15)上设有距离标识。
3.根据权利要求1或2所述的减速装置，其特征在于，所述减速装置还包括扭矩传感器，所述扭矩传感器设置在所述爬升齿轮轴(11)内。
4.一种齿轮齿条式升降系统，所述齿轮齿条式升降系统包括安装架和减速装置，所述减速装置包括爬升齿轮轴(11)、爬升小齿轮(12)、前轴承套(13)、后轴承套(14)、以及安装法兰(15)，所述前轴承套(13)、所述爬升小齿轮(12)、所述后轴承套(14)沿所述爬升齿轮轴(11)的轴线依次套设在所述爬升齿轮轴(11)上，所述前轴承套(13)的外圆、所述后轴承套(14)的外圆和所述安装法兰(15)同心设置，所述安装法兰(15)分别与所述后轴承套(14)和所述安装架连接，其特征在于，所述前轴承套(13)和所述后轴承套(14)为偏心结构，所述前轴承套(13)的偏心方向与所述后轴承套(14)的偏心方向一致，所述前轴承套(13)的偏心方向与所述安装法兰(15)连接位置的偏差方向相反，所述前轴承套(13)的外圆心和所述前轴承套(13)的内圆心之间的距离、所述后轴承套(14)的外圆心和所述后轴承套(14)的内圆心之间的距离均等于所述安装架焊接变形产生的所述安装法兰(15)连接位置的偏差距离。
5.根据权利要求4所述的齿轮齿条式升降系统，其特征在于，所述安装法兰(15)上设有距离标识。
6.根据权利要求4或5所述的齿轮齿条式升降系统，其特征在于，所述减速装置还包括扭矩传感器，所述扭矩传感器设置在所述爬升齿轮轴(11)内。
7.根据权利要求4或5所述的齿轮齿条式升降系统，其特征在于，所述安装架包括前轴承座(21)、后轴承座(22)、扭矩挡板(23)、相互平行设置的第一安装板(24a)、第二安装板(24b)和第三安装板(24c)、以及连接所述第一安装板(24a)、所述第二安装板(24b)和所述第三安装板(24c)的连接板(25)，所述前轴承座(21)与所述第一安装板(24a)连接，所述后轴承座(22)与所述第二安装板(24b)和所述第三安装板(24c)连接，所述扭矩挡板(23)设置在所述第三安装板(24c)上，所述前轴承座(21)套设在所述前轴承套(13)外，所述后轴承座(22)套设在所述后轴承套(14)外，所述第三安装板(24c)与所述安装法兰(15)连接，所述扭矩挡板(23)与所述安装法兰(15)之间设有凸块(26)，所述凸块(26)的凸起端插设在所述安装法兰(15)的凹槽内，所述凸块(26)的平端与所述扭矩挡板(23)相抵。
8.根据权利要求7所述的齿轮齿条式升降系统，其特征在于，所述安装法兰(15)连接有锁定块(27)，所述凸块(26)夹设于所述锁定块(27)和所述第三安装板(24c)之间。
9.根据权利要求4或5所述的齿轮齿条式升降系统，其特征在于，所述齿轮齿条式升降系统还包括动力装置(30)，所述动力装置(30)包括电机和制动器，所述电机分别与所述制动器和所述减速装置连接。
10.根据权利要求9所述的齿轮齿条式升降系统，其特征在于，所述电机和所述减速装置采用花键连接，且所述电机和所述减速装置采用法兰固定。
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