CN107381433B - 一种齿轮齿条升降装置的锁紧机构 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种齿轮齿条升降装置的锁紧机构，属于海洋平台升降系统领域。所述锁紧机构包括：沿桩腿齿条对称布置的两个锁紧单元，每个所述锁紧单元均包括：锁紧齿条、锁紧齿条驱动装置、安装架和两个螺旋柱，所述锁紧齿条包括第一侧壁，所述第一侧壁上设置有与所述桩腿齿条啮合的齿，且所述第一侧壁的横截面为弧形，所述弧形的圆心朝向锁紧齿条布置，所述锁紧齿条的顶部和底部分别开设有通孔，所述两个螺旋柱均包括螺纹段和光杆段，所述两个螺旋柱的光杆段分别插装在两个所述通孔内。该锁紧机构的螺旋柱为结构件，具有良好的受力能力，从而避免使用千斤顶，进而降低了锁紧机构的加工成本。

Description

一种齿轮齿条升降装置的锁紧机构

技术领域

本发明涉及海洋平台升降系统领域，特别涉及一种齿轮齿条升降装置的锁紧机构。

背景技术

目前的海洋平台升降系统特别是钻井平台等作业支撑载荷较大的齿轮齿条升降系统中通常都会配置单独的锁紧机构，以支撑海洋平台进行海上作业以及承受风暴和拖航工况的载荷。

现有一种齿轮齿条升降系统的锁紧机构，其上设置有两个锁紧装置，两个锁紧装置对称布置在自升式海洋平台的桩腿齿条的两侧。每个锁紧装置包括锁紧斜块、两个锁紧齿块、固定在安装架上的竖直千斤顶、连接板和伸缩装置。竖直千斤顶用于连接锁紧斜块，两个锁紧齿块分别滑动设置于锁紧斜块的两个斜面上，竖直千斤顶能够通过锁紧斜块将锁紧齿块与桩腿齿条啮合。

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：

由于齿轮齿条升降系统所处的工况环境复杂，受风浪作用，这使得锁紧装置在竖直方向上所承受的载荷较大，其竖直布置的千斤顶需要承担上百吨甚至上千吨以上的载荷，然而能够承受上百吨甚至上千吨以上载荷的千斤顶加工昂贵，这增大了整个锁紧装置的加工成本。

发明内容

为了解决现有技术中锁紧装置的加工成本高的问题，本发明实施例提供了一种齿轮齿条升降装置的锁紧机构。所述技术方案如下：

本发明实施例提供了一种齿轮齿条升降装置的锁紧机构，所述锁紧机构包括：沿桩腿齿条对称布置的两个锁紧单元，每个所述锁紧单元均包括：锁紧齿条、锁紧齿条驱动装置、安装架和两个螺旋柱，所述锁紧齿条包括第一侧壁，所述第一侧壁上设置有与所述桩腿齿条啮合的齿，且所述第一侧壁的横截面为弧形，所述弧形的圆心朝向锁紧齿条布置，所述锁紧齿条的顶部和底部分别开设有通孔，所述两个螺旋柱均包括螺纹段和光杆段，所述两个螺旋柱的光杆段分别插装在两个所述通孔内，所述安装架的顶部和底部分别开设有与所述两个螺旋柱的螺纹段相配合的螺纹孔，所述两个螺旋柱的螺纹段分别通过螺纹可转动地安装在对应的所述螺纹孔内，且所述两个螺旋柱的中心位于中心直线上，所述中心直线与所述桩腿齿条的长度方向平行布置，所述锁紧齿条驱动装置可转动地安装在所述锁紧齿条上，所述锁紧齿条驱动装置被配置为驱动所述锁紧齿条以所述中心直线为中心进行转动。

具体地，所述锁紧单元还包括：上调整齿条、下调整齿条、两个齿轮、第一支撑板和第二支撑板，所述两个齿轮分别固定套装在所述两个螺旋柱上并分别布置在所述锁紧齿条的顶部和底部上，所述上调整齿条和所述下调整齿条均垂直于所述中心直线布置，所述上调整齿条和所述下调整齿条的一侧分别与对应的两个所述齿轮啮合，所述上调整齿条和所述下调整齿条的另一侧分别贴合在所述安装架的侧壁上，所述锁紧单元还包括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均固定在所述锁紧齿条的第二侧壁上，且所述第二侧壁和所述第一侧壁为所述锁紧齿条上相反布置的两个侧壁，所述第一支撑板支撑在所述上调整齿条的底部，所述下调整齿条的顶面上竖直固定有第一连接板，所述第一连接板的顶部固定有第二连接板，且所述第一连接板和所述第二连接板垂直布置，所述第二支撑板支撑在所述第二连接板的底部。

进一步地，所述锁紧单元还包括：两个调整齿条驱动装置，所述两个调整齿条驱动装置分别安装在所述上调整齿条和所述下调整齿条上，所述两个调整齿条驱动装置分别被配置为驱动所述上调整齿条和所述下调整齿条移动，使所述齿轮带动所述螺旋柱转动。

进一步地，所述锁紧单元还包括调整导轨，所述安装架上沿所述桩腿齿条的长度方向开设有导向槽，所述调整导轨滑动安装在所述导向槽上，所述两个调整齿条驱动装置均垂直于所述中心直线布置并固定在所述调整导轨上，所述锁紧齿条驱动装置垂直于所述中心直线布置并可转动安装在所述调整导轨上。

进一步地，所述锁紧单元还包括调整导轨驱动装置，所述调整导轨驱动装置的一端安装在所述调整导轨上，所述调整导轨驱动装置的另一端安装在所述安装架上，所述调整导轨驱动装置被配置为驱动所述调整导轨沿所述导向槽移动。

进一步地，所述锁紧单元还包括：加强板，所述加强板固定安装在所述第一支撑板与所述锁紧齿条之间。

进一步地，所述上调整齿条和所述下调整齿条均包括3-6个齿。

具体地，所述锁紧单元还包括两个锁紧承力桩，所述两个锁紧承力桩分别固定在所述安装架的顶部和底部，且所述两个锁紧承力桩上分别开设有与所述两个螺旋柱的螺纹段相配合的螺纹孔，所述两个螺旋柱的螺纹段分别通过螺纹可转动地安装在对应的所述螺纹孔内。

具体地，弧形的所述第一侧壁的半径为所述第一侧壁到所述中心直线的距离。

具体地，所述锁紧齿条的第一侧壁上的齿为5-8个。

本发明实施例提供的技术方案带来的有益效果是：该锁紧机构的螺旋柱为结构件，具有良好的受力能力，从而避免使用千斤顶，进而降低了锁紧机构的加工成本。

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锁紧机构的主视结构示意图；

图2是本发明实施例提供的锁紧机构的侧视结构示意图；

图3是本发明实施例提供的锁紧齿条的结构示意图；

图4是本发明实施例提供的锁紧齿条和桩腿齿条处于非啮合状态的结构示意图；

图5是本发明实施例提供的锁紧齿条和桩腿齿条处于啮合状态的结构示意图。

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升降装置的锁紧机构，如图1所示，该锁紧机构包括：沿桩腿齿条a对称布置的两个锁紧单元。图2为本发明实施例提供的锁紧单元的侧视结构示意图。结合图2，每个锁紧单元均包括：锁紧齿条1、锁紧齿条驱动装置2(见图2)、安装架3和两个螺旋柱4，锁紧齿条1包括第一侧壁1a，第一侧壁1a上设置有与桩腿齿条a啮合的齿，且第一侧壁1a的横截面为弧形，弧形的圆心朝向锁紧齿条1布置，锁紧齿条1的顶部和底部分别开设有通孔1b，两个螺旋柱4均包括螺纹段4a和光杆段4b，两个螺旋柱4的光杆段4b分别插装在两个通孔1b内，安装架3的顶部和底部分别开设有与两个螺旋柱4的螺纹段4a相配合的螺纹孔，两个螺旋柱4的螺纹段4a分别通过螺纹可转动地安装在对应的螺纹孔内，且光杆段4b与锁紧齿条1之间的摩擦力小于螺纹段4a与安装架3之间的摩擦力，两个螺旋柱4的中心位于中心直线上，中心直线与桩腿齿条a的长度方向平行布置，锁紧齿条驱动装置2可转动地安装在锁紧齿条1上，锁紧齿条驱动装置2被配置为驱动锁紧齿条1以中心直线为中心进行转动。在本实施例中，锁紧齿条驱动装置2可以为液压油缸，液压油缸的活塞杆通过油缸座17与锁紧齿条1铰接。这里需要说明的是，光杆段4b与锁紧齿条1之间的摩擦力小于螺纹段4a与安装架3之间的摩擦力，可以避免光杆段4b在锁紧齿条1上转动时，带动螺纹段4a在安装架3上转动。在本实施例中，中心直线为螺旋柱4的中心线，在本实施例中用于作为辅助线。

具体地，再次参见图1，锁紧单元还可以包括：上调整齿条5、下调整齿条6、两个齿轮7、第一支撑板8和第二支撑板9，两个齿轮7分别固定套装在两个螺旋柱4上并分别布置在锁紧齿条1的顶部和底部上，上调整齿条5和下调整齿条6均垂直于中心直线布置，上调整齿条5和下调整齿条6的一侧分别与对应的两个齿轮7啮合，上调整齿条5和下调整齿条6的另一侧分别贴合在安装架3的侧壁上，第一支撑板8和第二支撑板9均固定在锁紧齿条1的第二侧壁上，且第二侧壁和第一侧壁为锁紧齿条1上相反布置的两个侧壁，第一支撑板8支撑在上调整齿条5的底部，下调整齿条6的顶面上竖直固定有第一连接板10，第一连接板10的顶部固定有第二连接板11，且第一连接板10和第二连接板11垂直布置，第二支撑板9支撑在第二连接板11的底部。第一支撑板8和第二支撑板9能够使上调整齿条5和下调整齿条6与锁紧齿条1一直保持连接的状态。通过驱动上调整齿条5和下调整齿条6移动，从而使两个齿轮7转动，两个齿轮7转动时会带动两个螺旋柱4转动，从而调整锁紧齿条1的位置使其能够与桩腿齿条a啮合。同时，上调整齿条5和下调整齿条6分别贴合在安装架3的侧壁上，可以给两个螺旋柱4水平方向的支撑力，从而实现对锁紧齿条1水平方向的支撑，进而减轻两个螺旋柱4的水平受力，防止两个螺旋柱4变形，并增加锁紧机构的可靠性。

在本实施例中，齿轮7可以固定在螺纹段4a和光杆段4b之间，当锁紧机构需要锁紧时，通过旋转两个齿轮7，使两个齿轮7夹紧锁紧齿条1，从而保证锁紧齿条1能够与桩腿齿条a锁紧。同时，旋转两个齿轮7，使两个齿轮7夹紧锁紧齿条1，从而实现对锁紧齿条1的锁紧功能。

进一步地，锁紧单元还可以包括：加强板15，加强板15固定安装在第一支撑板8与锁紧齿条1之间。由于第一支撑板8受力强度大，加强板15可以进一步支撑第一支撑板8，提高第一支撑板8的受力能力。

进一步地，再次参见图2，锁紧单元还可以包括：两个调整齿条驱动装置12，两个调整齿条驱动装置12分别安装在上调整齿条5和下调整齿条6上，两个调整齿条驱动装置12分别被配置为驱动上调整齿条5和下调整齿条6移动，使齿轮7带动螺旋柱4转动。在本实施例中，两个调整齿条驱动装置12均可以为液压油缸，两个液压油缸的活塞杆分别通过油缸座17与上调整齿条5和下调整齿条6铰接。

进一步度，锁紧单元还可以包括调整导轨13，安装架3上沿桩腿齿条a的长度方向开设有导向槽3a，调整导轨13滑动安装在导向槽3a上，调整导轨13滑动安装在导向槽3a上，两个调整齿条驱动装置12均垂直于中心直线布置并固定在调整导轨13上，锁紧齿条驱动装置2垂直于中心直线布置并可转动安装在调整导轨13上。调整导轨13用于两个调整齿条驱动装置12以及锁紧齿条驱动装置2在水平方向的定位，同时，通过调整导轨13能够调整两个调整齿条驱动装置12以及锁紧齿条驱动装置2的位置，从而使锁紧齿条1能够与桩腿齿条a啮合，通过调整导轨13能够整体调整两个调整齿条驱动装置12以及锁紧齿条驱动装置2的位置，防止两个调整齿条驱动装置12以及锁紧齿条驱动装置2的油缸杆和油缸缸体发生憋力而损坏油缸，而且整体调整的效率高于分别调整的效率。

进一步地，锁紧单元还可以包括调整导轨驱动装置14，调整导轨驱动装置14的一端安装在调整导轨13上，调整导轨驱动装置14的另一端安装在安装架3上，调整导轨驱动装置14被配置为驱动调整导轨13沿导向槽3a移动。在本实施例中，调整导轨驱动装置14可以为液压油缸，液压油缸的活塞杆通过油缸座17安装在调整导轨13上。

进一步地，上调整齿条5和下调整齿条6均包括3-6个齿。这样布置既能够保证上调整齿条5和下调整齿条6与齿轮7具有良好的啮合效果，还能够保证上调整齿条5和下调整齿条6的受力强度。

具体地，锁紧单元还可以包括两个锁紧承力桩16，两个锁紧承力桩16分别固定在安装架3的顶部和底部，且两个锁紧承力桩16上分别开设有与两个螺旋柱4的螺纹段4a相配合的螺纹孔，两个螺旋柱4的螺纹段4a分别通过螺纹可转动地安装在对应的螺纹孔内。由于安装架3的受力能力有限，所以在安装架3上设置了锁紧承力桩16，锁紧承力桩16能够增加螺纹孔的长度，从而能够提高安装架3的受力能力及稳定性，进而保证锁紧机构的结构稳固。

具体地，弧形的第一侧壁的半径为第一侧壁到中心直线的距离。这样布置能够在锁紧齿条1在转动时，不会使锁紧齿条1与桩腿齿条a发生干涉，并保证锁紧齿条1能够顺畅地转动。

具体地，图3为本发明实施例提供的锁紧齿条的结构示意图。如图3所示，锁紧齿条1的第一侧壁上的齿为5-8个。这样设置能够保证锁紧齿条1与桩腿齿条a稳固地啮合。

下面简单介绍一下本发明实施例提供的锁紧机构的工作原理，具体如下：

当海洋平台或桩腿进行升降运动时，通过锁紧齿条驱动装置2调整锁紧齿条1沿着中心直线转动，使锁紧齿条1和桩腿齿条a处于非啮合状态，如图4所示，此时齿轮齿条升降系统装置可以动作实现海洋平台和桩腿的升降动作。

当升降动作停止后并需要锁紧时，通过同时旋转每个锁紧单元的两个螺纹段4a可以调整锁紧齿条1相对于桩腿齿条a的位置，从而保证锁紧齿条1能够与桩腿齿条a啮合，再通过锁紧齿条驱动装置2调整锁紧齿条1沿着中心直线转动，使锁紧齿条1和桩腿齿条a处于啮合状态，如图5所示，从而实现锁紧功能。

在拖航工况时，也需要锁紧，其动作与上述锁紧动作类似。

本发明实施例提供了一种锁紧机构，该锁紧机构的螺旋柱为结构件，具有良好的受力能力，从而避免使用千斤顶，进而降低了锁紧机构的加工成本，而且该锁紧机构结构可靠，操作简单，安装空间小，能够适用于空间较小的环境中。

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 (9)

1.一种齿轮齿条升降装置的锁紧机构，所述锁紧机构包括：沿桩腿齿条对称布置的两个锁紧单元，其特征在于，每个所述锁紧单元均包括：锁紧齿条、锁紧齿条驱动装置、安装架和两个螺旋柱，所述锁紧齿条包括第一侧壁，所述第一侧壁上设置有与所述桩腿齿条啮合的齿，且所述第一侧壁的横截面为弧形，所述弧形的圆心朝向锁紧齿条布置，所述锁紧齿条的顶部和底部分别开设有通孔，所述两个螺旋柱均包括螺纹段和光杆段，所述两个螺旋柱的光杆段分别插装在两个所述通孔内，所述锁紧单元还包括两个锁紧承力桩，所述两个锁紧承力桩分别固定在所述安装架的顶部和底部，且所述两个锁紧承力桩上分别开设有与所述两个螺旋柱的螺纹段相配合的螺纹孔，所述两个螺旋柱的螺纹段分别通过螺纹可转动地安装在对应的所述螺纹孔内，且所述光杆段与所述锁紧齿条之间的摩擦力小于所述螺纹段与所述安装架之间的摩擦力，所述两个螺旋柱的中心位于中心直线上，所述中心直线与所述桩腿齿条的长度方向平行布置，所述锁紧齿条驱动装置可转动地安装在所述锁紧齿条上，所述锁紧齿条驱动装置被配置为驱动所述锁紧齿条以所述中心直线为中心进行转动。

2.根据权利要求1所述的锁紧机构，其特征在于，所述锁紧单元还包括：上调整齿条、下调整齿条、两个齿轮、第一支撑板和第二支撑板，所述两个齿轮分别固定套装在所述两个螺旋柱上并分别布置在所述锁紧齿条的顶部和底部上，所述上调整齿条和所述下调整齿条均垂直于所述中心直线布置，所述上调整齿条和所述下调整齿条的一侧分别与对应的两个所述齿轮啮合，所述上调整齿条和所述下调整齿条的另一侧分别贴合在所述安装架的侧壁上，所述第一支撑板和所述第二支撑板均固定在所述锁紧齿条的第二侧壁上，且所述第二侧壁和所述第一侧壁为所述锁紧齿条上相反布置的两个侧壁，所述第一支撑板支撑在所述上调整齿条的底部，所述下调整齿条的顶面上竖直固定有第一连接板，所述第一连接板的顶部固定有第二连接板，且所述第一连接板和所述第二连接板垂直布置，所述第二支撑板支撑在所述第二连接板的底部。

3.根据权利要求2所述的锁紧机构，其特征在于，所述锁紧单元还包括：两个调整齿条驱动装置，所述两个调整齿条驱动装置分别安装在所述上调整齿条和所述下调整齿条上，所述两个调整齿条驱动装置分别被配置为驱动所述上调整齿条和所述下调整齿条移动，使所述齿轮带动所述螺旋柱转动。

4.根据权利要求3所述的锁紧机构，其特征在于，所述锁紧单元还包括调整导轨，所述安装架上沿所述桩腿齿条的长度方向开设有导向槽，所述调整导轨滑动安装在所述导向槽上，所述两个调整齿条驱动装置均垂直于所述中心直线布置并固定在所述调整导轨上，所述锁紧齿条驱动装置垂直于所述中心直线布置并可转动安装在所述调整导轨上。

5.根据权利要求4所述的锁紧机构，其特征在于，所述锁紧单元还包括调整导轨驱动装置，所述调整导轨驱动装置的一端安装在所述调整导轨上，所述调整导轨驱动装置的另一端安装在所述安装架上，所述调整导轨驱动装置被配置为驱动所述调整导轨沿所述导向槽移动。

6.根据权利要求2所述的锁紧机构，其特征在于，所述锁紧单元还包括：加强板，所述加强板固定安装在所述第一支撑板与所述锁紧齿条之间。

7.根据权利要求2所述的锁紧机构，其特征在于，所述上调整齿条和所述下调整齿条均包括3-6个齿。

8.根据权利要求1所述的锁紧机构，其特征在于，弧形的所述第一侧壁的半径为所述第一侧壁到所述中心直线的距离。

9.根据权利要求1所述的锁紧机构，其特征在于，所述锁紧齿条的第一侧壁上的齿为5-8个。