CN105970896B - 一种海洋平台电动齿轮齿条升降机构 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种海洋平台电动齿轮齿条升降机构，属于海洋平台领域。该升降机构包括安装架和升降单元，升降单元包括升降齿轮轴、升降齿轮箱、电机和第一电磁制动器，通过在升降齿轮箱的输入轴和电机的输出轴之间设置第二电磁制动器，从而避免了采用液压制动器导致的制动时间过长的问题，通过采用止动螺栓将安装法兰固定在安装架上，并在止动螺栓的轴肩上设置垫圈，使安装法兰可以在止动螺栓上窜动，通过扭转挡块定位安装法兰，可以使扭矩通过扭转挡块传递到安装架上，避免由于安装架变形而导致的止动螺栓可能被破坏的问题，由于升降齿轮轴只有一端架设在轴承座中，因此安装简单，便于测量齿轮和齿条的安装及啮合情况。

Description

一种海洋平台电动齿轮齿条升降机构

技术领域

本发明涉及海洋平台领域，特别涉及一种海洋平台电动齿轮齿条升降机构。

背景技术

海洋平台是一种为在海上进行钻井、采油、集运、观测、导航、施工等活动提供生产和生活设施的构筑物，通常由平台结构、桩腿、升降机构、生活楼及直升机甲板等部分组成，是开发海洋石油的基础装备。

升降机构作为海洋平台中的关键部分，在平台的设计制造和使用中受到高度重视，其性能的优劣直接影响平台的安全性能、使用性能及经济性。电动齿轮齿条升降机构具有升降速度快，提升能力大，效率高等优点，广泛的应用于海洋平台中。电动齿轮齿条升降机构是由电机经齿轮箱带动升降齿轮转动，齿轮与桩腿上的齿条啮合，带动升降机构升降，由升降机构带动整个平台的升降。

现有升降机构通常在升降齿轮箱和电机之间设置有一个液压制动器，但是由于液压系统的响应存在延迟，这就延长了制动的时间，此外升降齿轮轴的两端都通过轴承架设在对应的轴承套中，而升降齿轮和与升降齿轮啮合的齿条又设置在两个轴承套之间，这种安装方式不仅复杂，而且不便于测量升降齿轮和齿条的安装情况及啮合情况，此外在升降机构的工作中，由于升降机构的负载很大，齿轮箱在工作中会产生很大的扭矩，而齿轮箱仅通过螺栓与升降机构的安装架连接，扭矩仅能通过螺栓传递到安装架上，这会使得螺栓出现扭转变形，从而影响齿轮箱与安装架的配合，进而对整个海洋平台的正常工作造成影响。

发明内容

为了现有技术中存在的问题，本发明实施例提供了一种海洋平台电动齿轮齿条升降机构。所述技术方案如下：

本发明实施例提供了一种海洋平台电动齿轮齿条升降机构，所述升降机构包括安装在所述海洋平台的桩腿上的安装架和插装在所述安装架上的升降单元，所述升降单元包括升降齿轮轴、升降齿轮箱、电机和设置在所述电机尾端的第一电磁制动器，所述升降齿轮箱通过安装法兰与所述安装架连接，所述升降齿轮箱的输入轴与所述升降齿轮轴连接，所述升降齿轮轴上套装有升降齿轮，所述升降齿轮与设置在所述桩腿上的齿条相啮合，所述升降齿轮箱的输入轴和所述电机的输出轴之间通过第二电磁制动器连接，所述升降齿轮轴上套装有轴承套，所述轴承套设置在所述升降齿轮和所述升降齿轮箱之间，所述安装架上对应所述轴承套的位置设置有用于安装所述轴承套的轴承座，所述安装架包括平行间隔设置的第一支撑板和第二支撑板，所述第一支撑板和所述第二支撑板的两端分别通过一块侧板连接，所述轴承座插设在所述第一支撑板和所述第二支撑板上，所述安装法兰通过止动螺栓与所述第一支撑板连接，所述安装法兰与所述第一支撑板之间设有间隙，所述止动螺栓的轴肩设置在所述间隙中，所述轴肩上套设有垫圈，所述垫圈的厚度与所述间隙的宽度一致，所述第一支撑板朝向所述升降齿轮箱的一面上对应所述安装法兰的位置分别设置有多个用于定位所述安装法兰的扭转挡块，多个所述扭转挡块间隔设置，所述安装法兰上对应所述扭转挡块的位置设置有缺口，所述安装法兰通过相互配合的所述缺口和所述扭转挡块定位安装在所述第一支撑板上。

优选地，所述扭转挡块与所述安装法兰之间卡设有楔块。

进一步地，所述楔块与所述安装法兰贴合的一面上设置有凸块，所述安装法兰上对应所述凸块的位置设置有凹槽，所述凸块卡设在所述凹槽中。

更进一步地，所述楔块通过压板压紧在所述安装法兰和所述扭转挡板之间，所述压板固定在所述安装法兰上。

优选地，每个所述安装法兰通过四个所述扭转挡块和对应设置的四个所述缺口定位

优选地，所述第二电磁制动器的两端分别通过花键与所述电机的输出轴和所述升降齿轮箱的输入轴连接。

优选地，所述齿条为双面齿条，多个所述升降单元沿所述齿条分两列布置。

进一步地，每列所述升降单元沿所述齿条纵向间隔设置。

优选地，所述间隙的宽度为0.5mm～2mm。

进一步地，所述轴承套与所述升降齿轮箱的壳体紧固连接。

本发明实施例提供的技术方案带来的有益效果是：通过在升降齿轮箱的输入轴和电机的输出轴之间设置第二电磁制动器，从而避免了采用液压制动器导致的制动时间过长的问题，同时还可以取消相应的液压管路和泵站，避免了漏油的情况，使设备更清洁，通过采用止动螺栓将安装法兰固定在安装架上，并在止动螺栓的轴肩上设置垫圈，使安装法兰可以在止动螺栓上窜动，通过相互配合的缺口和扭转挡块定位安装法兰，可以使扭矩通过扭转挡块传递到安装架上，避免由于安装架变形而导致的止动螺栓可能被破坏的问题，由于升降齿轮轴只有一端架设在轴承座中，因此安装简单，便于测量齿轮和齿条的安装及啮合情况。

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一种海洋平台电动齿轮齿条升降机构的结构图；

图2是图1中沿A-A方向的截面图；

图3是本发明实施例提供的一种升降机构安装法兰的安装示意图；

图4是本发明实施例提供的一种止动螺栓示意图；

图5是本发明实施例提供的一种扭转挡块处的放大图；

图6是图5中的B向视图。

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。

图1是本发明实施例提供的一种海洋平台电动齿轮齿条升降机构的结构图，如图1所示，该升降机构包括安装在海洋平台的桩腿上的安装架1和插装在安装架1上的升降单元2，图2是图1中沿A-A方向的截面图，如图2所示，升降单元2包括升降齿轮轴27、升降齿轮箱23、电机25和设置在电机25尾端的第一电磁制动器26，升降齿轮箱23通过安装法兰22与安装架1连接，升降齿轮箱23的输出轴与升降齿轮轴27连接，升降齿轮轴27上套装有升降齿轮21，升降齿轮21与设置在桩腿上的齿条b相啮合，升降齿轮箱23的输入轴和电机25的输出轴之间通过第二电磁制动器24连接，升降齿轮轴27上套装有轴承套28，轴承套28设置在升降齿轮21和升降齿轮箱23之间，安装架1上对应轴承套28的位置设置有用于安装轴承套28的轴承座13，安装架1包括平行间隔设置的第一支撑板1a和第二支撑板1b，第一支撑板1a和第二支撑板1b的两端分别通过一块侧板1c连接，轴承座13插设在第一支撑板1a和第二支撑板1b上，图3是本发明实施例提供的一种升降机构安装法兰的安装示意图，图4是本发明实施例提供的一种止动螺栓示意图，结合图3和图4，安装法兰22通过止动螺栓5与第一支撑板1a连接，安装法兰22与第一支撑板1a之间设有间隙54，止动螺栓5的轴肩51设置在间隙54中，轴肩51上套设有垫圈53，垫圈53的厚度与间隙54的宽度一致，第一支撑板1a朝向升降齿轮箱23的一面上对应安装法兰22的位置分别设置有多个用于定位安装法兰22的扭转挡块11，多个扭转挡块11间隔设置，安装法兰22上对应扭转挡块11的位置设置有缺口，安装法兰22通过相互配合的缺口和扭转挡块11定位安装在第一支撑板1a上。

升降齿轮轴27通过轴承架设在轴承套28中。

本发明实施例通过在升降齿轮箱的输入轴和电机的输出轴之间设置第二电磁制动器，从而避免了采用液压制动器导致的制动时间过长的问题，同时还可以取消相应的液压管路和泵站，避免了漏油的情况，使设备更清洁，通过采用止动螺栓将安装法兰固定在安装架上，并在止动螺栓的轴肩上设置垫圈，使安装法兰可以在止动螺栓上窜动，通过相互配合的缺口和扭转挡块定位安装法兰，可以使扭矩通过扭转挡块传递到安装架上，避免由于安装架变形而导致的止动螺栓可能被破坏的问题，由于升降齿轮轴只有一端架设在轴承座中，因此安装简单，便于测量齿轮和齿条的安装及啮合情况。

需要说明的是，相邻两安装法兰22之间相邻的两缺口可以与同一扭转挡块11的两端分别进行配合，以减少加工工序，降低生产周期和生产成本。

优选地，每个安装法兰22通过四个扭转挡块11和对应设置的四个缺口定位，使得扭矩可以更均匀的传递到安装架1上。

此外，每一安装架1上插装有多个升降单元2，多个升降单元2沿齿条b间隔设置，通过在安装架1上插装多个升降单元2，可以增大升降机构的负载能力，同时可以分散升降齿轮21和齿条b上的压力。

进一步地，齿条b为双面齿条，多个升降单元2沿齿条b分两列布置，两列升降单元2分别设置在齿条b的两侧，通过双面齿条两侧的齿分别与多个升降单元2中的升降齿轮21啮合，可以平衡齿条b两侧的受力，避免齿条b弯曲，同时使得升降机构更平稳。

可选地，每列升降单元2沿齿条b纵向间隔设置。

此外，轴承套28与升降齿轮箱23的壳体紧固连接，可以方便轴承套28的安装，同时避免在工作过程中由于震动使得轴承套28从轴承座13中脱出。

优选地，间隙54的宽度可以为0.5mm～2mm，间隙54的宽度设置过大会使得安装法兰22过于松动，间隙54的宽度过小会使得安装法兰22的窜动距离过小，仍可能造成止动螺栓5的损坏。

图5是本发明实施例提供的一种扭转挡块处的放大图，如图5所示，扭转挡块11与安装法兰22之间卡设有楔块3，由于在实际加工制作中，难以保证扭转挡块11与安装法兰22之间贴紧，而可能导致扭矩无法传递到扭转挡块11上，通过设置楔块3，将楔块3卡设在扭转挡块11和安装法兰22之间，可以保证扭矩传递到扭转挡块11上。

需要说明的是，在设置楔块3时，应尽量平衡与同一安装法兰22配合的楔块3对安装法兰22的作用力，避免其中部分楔块3对安装法兰22的作用力过大而使得安装法兰22上与止动螺栓5相配合的螺孔对止动螺栓5产生较大的挤压。

进一步地，楔块3与安装法兰22贴合的一面上设置有凸块31，安装法兰22上对应凸块31的位置设置有凹槽221，凸块31卡设在凹槽221中，通过凸块31和凹槽221配合，可以增大楔块3与安装法兰22的接触面积，使扭矩可以更好的通过楔块3传递到安装架1上，同时还可以起到导向的作用。

图6是图5中的B向视图，如图6所示，楔块3通过压板4压紧在安装法兰22和扭转挡板11之间，压板4固定在安装法兰22上，压板4用于将楔块3压紧在安装法兰22和扭转挡板11之间，压板4可以避免楔块3的掉落。

此外，在升降单元2中同时设置第一电磁制动器26和第二电磁制动器24，在升降机构升降过程中进行制动时使用第一电磁制动器26制动，在升降机构处于支持状态时即海洋平台需要长时间维持在同一高度位置以进行相应的作业时，采用第二电磁制动器24制动，避免在任何状态下都使用第一电磁制动器26制动而使得第一电磁制动器26过早磨损，同时可以减少电机25的转轴所受到的冲击，从而延长升降单元2的寿命。

需要说明的是，升降机构常用的工况为：额定升降、预压载升降、额定支持、作业支持、预压载支持、风暴支持及迁移工况，前述的升降过程包括额定升降和预压载升降，支持状态包括额定支持、作业支持、预压载支持、风暴支持及迁移工况，在升降过程中使用第一电磁制动器26制动时，制动扭矩应大于预压载升降工况所需扭矩的1.2倍，在支持状态中使用第二电磁制动器24制动时，制动扭矩应大于风暴工况所需扭矩的1.2倍。

优选地，第二电磁制动器24的两端分别通过花键与电机25的输出轴和升降齿轮箱23的输入轴连接，花键可以承载较大的载荷，同时可以使转轴上的受力分布均匀。

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)

1.一种海洋平台电动齿轮齿条升降机构，所述升降机构包括安装在所述海洋平台的桩腿上的安装架(1)和插装在所述安装架(1)上的升降单元(2)，所述升降单元(2)包括升降齿轮轴(27)、升降齿轮箱(23)、电机(25)和设置在所述电机(25)尾端的第一电磁制动器(26)，所述升降齿轮箱(23)通过安装法兰(22)与所述安装架(1)连接，所述升降齿轮箱(23)的输出轴与所述升降齿轮轴(27)连接，所述升降齿轮轴(27)上套装有升降齿轮(21)，所述升降齿轮(21)与设置在所述桩腿上的齿条(b)相啮合，其特征在于，所述升降齿轮箱(23)的输入轴和所述电机(25)的输出轴之间通过第二电磁制动器(24)连接，所述升降齿轮轴(27)上套装有轴承套(28)，所述轴承套(28)设置在所述升降齿轮(21)和所述升降齿轮箱(23)之间，所述安装架(1)上对应所述轴承套(28)的位置设置有用于安装所述轴承套(28)的轴承座(13)，所述安装架(1)包括平行间隔设置的第一支撑板(1a)和第二支撑板(1b)，所述第一支撑板(1a)和所述第二支撑板(1b)的两端分别通过一块侧板(1c)连接，所述轴承座(13)插设在所述第一支撑板(1a)和所述第二支撑板(1b)上，所述安装法兰(22)通过止动螺栓(5)与所述第一支撑板(1a)连接，所述安装法兰(22)与所述第一支撑板(1a)之间设有间隙(54)，所述止动螺栓(5)的轴肩(51)设置在所述间隙(54)中，所述轴肩(51)上套设有垫圈(53)，所述垫圈(53)的厚度与所述间隙(54)的宽度一致，所述第一支撑板(1a)朝向所述升降齿轮箱(23)的一面上对应所述安装法兰(22)的位置分别设置有多个用于定位所述安装法兰(22)的扭转挡块(11)，多个所述扭转挡块(11)间隔设置，所述安装法兰(22)上对应所述扭转挡块(11)的位置设置有缺口，所述安装法兰(22)通过相互配合的所述缺口和所述扭转挡块(11)定位安装在所述第一支撑板(1a)上。

2.根据权利要求1所述的升降机构，其特征在于，所述扭转挡块(11)与所述安装法兰(22)之间卡设有楔块(3)。

3.根据权利要求2所述的升降机构，其特征在于，所述楔块(3)与所述安装法兰(22)贴合的一面上设置有凸块(31)，所述安装法兰(22)上对应所述凸块(31)的位置设置有凹槽(221)，所述凸块(31)卡设在所述凹槽(221)中。

4.根据权利要求3所述的升降机构，其特征在于，所述楔块(3)通过压板(4)压紧在所述安装法兰(22)和所述扭转挡板(11)之间，所述压板(4)固定在所述安装法兰(22)上。

5.根据权利要求1所述的升降机构，其特征在于，每个所述安装法兰(22)通过四个所述扭转挡块(11)和对应设置的四个所述缺口定位。

6.根据权利要求1所述的升降机构，其特征在于，所述第二电磁制动器(24)的两端分别通过花键与所述电机(25)的输出轴和所述升降齿轮箱(23)的输入轴连接。

7.根据权利要求1所述的升降机构，其特征在于，所述齿条(b)为双面齿条，多个所述升降单元(2)沿所述齿条(b)分两列布置。

8.根据权利要求7所述的升降机构，其特征在于，每列所述升降单元(2)沿所述齿条(b)纵向间隔设置。

9.根据权利要求1所述的升降机构，其特征在于，所述间隙(54)的宽度为0.5mm～2mm。

10.根据权利要求1所述的升降机构，其特征在于，所述轴承套(28)与所述升降齿轮箱(23)的壳体紧固连接。