CN109736280A - 一种用于自升式海洋平台升降系统的制动装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种用于自升式海洋平台升降系统的制动装置，属于海洋工程领域。制动装置包括：壳体、主轴、驱动组件、外摩擦片、内摩擦片，壳体的一端用于固定安装在升降系统的齿轮箱上，壳体的另一端用于固定安装在升降系统的电机上，主轴可转动地安装在壳体内，内摩擦片可轴向滑动的套装在主轴的外周壁上，外摩擦片可轴向滑动地插装在壳体的内周壁上，外摩擦片和内摩擦片交替间隔布置，且每相邻两个外摩擦片之间均设置有一个内摩擦片，驱动组件设置在壳体内，驱动组件用于驱动外摩擦片和内摩擦片啮合在一起。本发明实现了自升式海洋平台升降系统的电磁刹车失效时，自升式海洋平台升降系统的紧急制动，提高了自升式海洋平台升降系统的可靠性。

Description

一种用于自升式海洋平台升降系统的制动装置

技术领域

本发明属于海洋工程领域，特别涉及一种用于自升式海洋平台升降系统的制动装置。

背景技术

自升式海洋平台是一种用于海上油井钻采、海上作业、海上维修、海上供给等方面的装置，常见的自升式海洋平台包括：平台主体、桩腿、升降系统，桩腿可轴向移动的插装在平台主体上。

常见的升降系统包括电动齿轮齿条升降系统，电动齿轮齿条升降系统主要包括：电机、电磁刹车、齿轮箱、升降齿轮和齿条，电机的输出端与齿轮箱的输入端传动连接，升降齿轮与齿轮箱的输出端传动连接，升降齿轮与齿条相啮合，齿条固定安装在桩腿上。在需要升降时，电机通过齿轮箱驱动升降齿轮转动，以驱动齿条带动桩腿相对与平台主体运动。在需要制动时，通过电磁刹车对电机进行制动，以实现桩腿和平台主体之间的制动。

然而，随着电磁刹车工作时间的不断增长，电磁刹车的磨损也逐渐严重。当电磁刹车磨损到一定程度后，将导致电磁刹车失效，这会给自升式海洋平台带来安全隐患和经济损失。

发明内容

本发明实施例提供了一种自升式海洋平台升降系统的制动装置，可以实现升降系统的紧急制动。所述技术方案如下：

本发明实施例提供了一种自升式海洋平台升降系统的制动装置，所述制动装置包括：壳体、主轴、驱动组件、外摩擦片、内摩擦片，所述壳体的一端用于固定安装在升降系统的齿轮箱上，所述壳体的另一端用于固定安装在所述升降系统的电机上，所述主轴可转动地安装在所述壳体内，所述内摩擦片可轴向滑动的套装在所述主轴的外周壁上，所述外摩擦片可轴向滑动地插装在所述壳体的内周壁上，所述外摩擦片和所述内摩擦片交替间隔布置，且每相邻两个所述外摩擦片之间均设置有一个所述内摩擦片，所述驱动组件设置在所述壳体内，所述驱动组件用于驱动所述外摩擦片和所述内摩擦片啮合在一起。

在本发明的一种实现方式中，所述主轴的外周壁上设置有外花键，所述内摩擦片的内边缘设置有与所述外花键相匹配的内齿圈，所述内摩擦片的内齿圈与所述主轴的外花键啮合套装在一起。

在本发明的另一种实现方式中，所述壳体的内周壁上设置有内花键，所述外摩擦片的外边缘设置有与所述内花键相匹配的外齿圈，所述外摩擦片的外齿圈与所述壳体的内花键啮合插装在一起。

在本发明的又一种实现方式中，所述驱动组件包括：行程块、弹力件和液压件，所述壳体的内周壁上设置有滑槽，所述行程块可沿所述主轴的轴向滑动地插装在所述滑槽内，所述滑槽的内壁与所述行程块的朝向所述外摩擦片的一端之间构成液压腔体，所述液压件与所述液压腔体连通，所述滑槽的内壁与所述行程块的背向所述外摩擦片的一端之间构成安装腔体，所述弹力件安装在所述安装腔体内。

在本发明的又一种实现方式中，所述主轴的一端套装有第一轴承，所述第一轴承夹设在所述壳体和所述主轴之间，所述主轴的另一端套装有第二轴承，所述第二轴承夹设在所述壳体和所述主轴之间。

在本发明的又一种实现方式中，所述壳体的内周壁上同轴设置有内凸缘，所述第一轴承夹设在所述内凸缘和所述主轴之间。

在本发明的又一种实现方式中，所述壳体的内周壁上设置有第一卡簧，所述主轴的外周壁上设置有第二卡簧，所述第二轴承夹设在所述第一卡簧和所述第二卡簧之间。

在本发明的又一种实现方式中，所述第一轴承和所述第二轴承均为调心滚子轴承。

在本发明的又一种实现方式中，所述主轴上套装有骨架密封圈，所述骨架密封圈位于所述壳体的朝向所述齿轮箱一端的开口处，所述骨架密封圈夹设在所述主轴和所述壳体之间。

在本发明的又一种实现方式中，所述壳体的内周壁上设置有第三卡簧，所述第三卡簧与所述骨架密封圈的朝向所述齿轮箱的一侧相抵。

本发明实施例提供的技术方案带来的有益效果是：

通过将壳体的一端固定安装在升降系统的齿轮箱上，壳体的另一端固定安装在升降系统的电机上，从而实现了制动装置与齿轮箱和电机的连接。主轴可转动地安装在壳体内，且主轴的两端分别与电机的输出轴和齿轮箱的输入轴连接，实现了制动装置通过主轴使齿轮箱齿轮和电机齿轮的运动状态保持一致。内摩擦片可轴向滑动的套装在主轴的外周壁上，可以使得主轴的转动和内摩擦片的转动保持一致。外摩擦片可轴向滑动地插装在壳体的内周壁上，从而使得外摩擦片与壳体在圆周方向保持相对静止。外摩擦片和内摩擦片交替间隔布置，且每相邻两个外摩擦片之间均设置有一个内摩擦片，可以有利于实现后续制动过程中，内摩擦片和外摩擦片的啮合。驱动组件设置在壳体内，从而使得内摩擦片和外摩擦片在相互摩擦力的作用下保持相对静止，使得主轴停止转动，实现了自升式海洋平台升降系统的电磁刹车失效时，自升式海洋平台升降系统的紧急制动，提高了自升式海洋平台升降系统的可靠性。

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是本发明实施例提供的一种用于自升式海洋平台升降系统的结构示意图；

图2是本发明实施例提供的制动装置的结构示意图；

图3是本发明实施例提供的制动装置的结构示意图B处放大图；

图4是本发明实施例提供的主轴的结构示意图；

图5是本发明实施例提供的内摩擦片的结构示意图；

图6是本发明实施例提供的壳体的剖视图；

图7是本发明实施例提供的外摩擦片的结构示意图；

图8为本发明实施例提供的制动装置的结构示意图A处放大图；

图中各符号表示含义如下：

100-电磁刹车，200-电机，300-制动装置，400-齿轮箱，500-安装架，600-升降齿轮，700-桩腿，800-齿条，1-壳体，11-内花键，12-内凸缘，13-第一卡簧，14-第三沟槽，15-滑槽，16-第三卡簧，17-第二沟槽，18-第一安装孔，19-第二安装孔，110-第四沟槽，111-动力油口，112-泄油口，2-主轴，21-外花键，22-第二卡簧，23-第一沟槽，24-外花键，25-内花键，3-驱动组件，31-行程块，311-第一行程块，312-第二行程块，313-第三行程块，32-弹力件，33-液压腔体，34-安装腔体，35-第一密封圈，36-第二密封圈，37-骨架密封圈，4-外摩擦片，41-外齿圈，5-内摩擦片，51-内齿圈，6-第一轴承，7-第二轴承，8-第二螺栓，9-第一螺栓，10-第三密封圈。

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。

本发明实施例提供了一种用于自升式海洋平台升降系统的制动装置，图1为自升式海洋平台升降系统的结构示意图，参见图1，该升降系统包括：电磁刹车100、电机200、制动装置300、齿轮箱400、安装架500、升降齿轮600、桩腿700、齿条800。安装架500与桩腿700间隔布置，齿轮箱400固定安装在安装架500上，升降齿轮600与齿轮箱400的输出轴同轴连接，升降齿轮600与桩腿700上的齿条800相啮合，齿轮箱400的输入端通过制动装置与电机200的输出端传动连接，电磁刹车100固定安装在电机200上，电磁刹车100用于对电机200进行制动。

图2是本发明实施例提供的制动装置的结构示意图，结合图2，在本实施例中，该制动装置包括：壳体1、主轴2、驱动组件3、外摩擦片4、内摩擦片5，壳体1的一端用于固定安装在升降系统的齿轮箱400上，壳体1的另一端用于固定安装在升降系统的电机200上，主轴2可转动地安装在壳体1内，内摩擦片5可轴向滑动的套装在主轴2的外周壁上，外摩擦片4可轴向滑动地插装在壳体1的内周壁上，外摩擦片4和内摩擦片5交替间隔布置，且每相邻两个外摩擦片4之间均设置有一个内摩擦片5(参见图3)，驱动组件3设置在壳体1内，驱动组件3用于驱动外摩擦片4和内摩擦片5啮合在一起。

通过将壳体1的一端固定安装在升降系统的齿轮箱400上，壳体1的另一端固定安装在升降系统的电机200上，从而实现了制动装置与齿轮箱400和电机200的连接。主轴2可转动地安装在壳体1内，且主轴2的两端分别与电机200的输出轴和齿轮箱400的输入轴连接，实现了制动装置通过主轴2使齿轮箱400齿轮和电机200齿轮的运动状态保持一致。内摩擦片5可轴向滑动的套装在主轴2的外周壁上，可以使得主轴2的转动和内摩擦片5的转动保持一致。外摩擦片4可轴向滑动地插装在壳体1的内周壁上，从而使得外摩擦片4与壳体1在圆周方向保持相对静止。外摩擦片4和内摩擦片5交替间隔布置，且每相邻两个外摩擦片4之间均设置有一个内摩擦片5，可以有利于实现后续制动过程中，内摩擦片5和外摩擦片4的啮合。驱动组件3设置在壳体1内，从而使得内摩擦片5和外摩擦片4在相互摩擦力的作用下保持相对静止，使得主轴2停止转动，实现了自升式海洋平台升降系统的电磁刹车100失效时，自升式海洋平台升降系统的紧急制动，提高了自升式海洋平台升降系统的可靠性。

图4为主轴的结构示意图，结合图4，在本实施例中，主轴2的外周壁上设置有外花键21，内摩擦片5的内边缘设置有与外花键21相匹配的内齿圈51(参见图5)，内摩擦片5的内齿圈51与主轴2的外花键21啮合套装在一起。

在上述实现方式中，因为内摩擦片5与外花键21可以形成啮合，使内摩擦片5与主轴2在圆周方向的转动保持一致，也使内摩擦片5可以在主轴2上沿着轴向滑动，便于内摩擦片5套装在主轴2上。

图6为壳体的剖视图，结合图6，在本实施例中，壳体1的内周壁上设置有内花键11，外摩擦片4的外边缘设置有与内花键11相匹配的外齿圈41(参见图7)，外摩擦片4的外齿圈41与壳体1的内花键11啮合插装在一起。

在上述实现方式中，因为外摩擦片4与内花键11可以形成啮合，使外摩擦片4与壳体1在圆周方向保持相对静止，也使外摩擦片4可以在壳体1上沿着壳体1轴向滑动，便于外摩擦片4插装在壳体1内壁上。

再次参照图2，在本实施例中，主轴2的一端套装有第一轴承6，第一轴承6夹设在壳体1和主轴2之间，主轴2的另一端套装有第二轴承7，第二轴承7夹设在壳体1和主轴2之间。

在上述实现方式中，因为电机200的输入端通常有较高的转速，电机200与主轴2之间有扭矩的传递，会使主轴2与齿轮箱400转动轴和电机200转动轴之间有偏角，通过第一轴承6和第二轴承7支承主轴2，可以保证主轴2的对中性。对中性指的是主轴2、电机200的输出轴、齿轮箱400的输入轴之间保持相互同轴布置。

优选的，第一轴承6和第二轴承7均为调心滚子轴承。

在上述实现方式中，因为调心滚子轴承具有调心性，可以承担较大的径向载荷，当电机200的输出轴有较高的转速时，电机200与主轴2之间有扭矩的传递，因为扭矩的作用，主轴2在径向会有较大的载荷，会使主轴2发生弯曲变形，调心滚子轴承可以自动调心，不增加主轴2的负担，防止主轴2发生弯曲变形。

需要说明的是，在其他实施例中，第一轴承6和第二轴承7可以根据实际需求进行选择，例如调心球轴承等，本发明对此不作限制。

继续参照图2，在本实施例中，壳体1的内周壁上同轴设置有内凸缘12(参见图5)，第一轴承6夹设在内凸缘12和主轴2之间。

在上述实现方式中，可以保证第一轴承6在主轴2上固定，防止第一轴承6在主轴2的轴向上滑动，在径向上跳动，径向跳动就是当主轴2的转速很高时，主轴2会受到扭矩的作用，在径向会有较大的载荷，会带动支承主轴2的第一轴承6沿着径向方向有偏移。

继续参照图2，在本实施例中，壳体1的内周壁上设置有第一卡簧13，主轴2的外周壁上设置有第二卡簧22，第二轴承7夹设在第一卡簧13和第二卡簧22之间。

在上述实现方式中，可以保证第二轴承7套在主轴2上不沿着轴向滑动。

再次参照图6，在本实施例中，壳体1内壁上靠近内花键11的一侧还设有第三沟槽14。

在上述实现方式中，第三沟槽14可以放置第一卡簧13。

再次参照图4，在本实施例中，主轴2的外周壁上还设有第一沟槽23。

在上述实现方式中，第一沟槽23可以放置第二卡簧22。

图8为制动装置结构示意图A处的放大图，结合图8，在本实施例中，驱动组件3包括：行程块31、弹力件32和液压件(图未示)，壳体1的内周壁上设置有滑槽15(参见图6)，行程块31可沿主轴2的轴向滑动地插装在滑槽15内，滑槽15的内壁与行程块31的朝向外摩擦片4的一端之间构成液压腔体33，液压件与液压腔体33连通，滑槽15的内壁与行程块31的背向外摩擦片4的一端之间构成安装腔体34(参见图6)，弹力件32安装在安装腔体34内。

在上述实现方式中，当液压腔体33内的压力减小，弹力件32推动行程块31在滑槽15内向着内摩擦片5的方向移动，挤压内摩擦片5和外摩擦片4接触，使外摩擦片4与内摩擦片5在彼此的摩擦力的作用下保持相对静止，反之，当液压腔体33内的压力增大时，使行程块31推动弹力件32在滑槽15内向着远离内摩擦片5的方向移动，压缩弹力件32，使得内摩擦片5与外摩擦片4不接触。

优选的，弹力件32可以为压缩弹簧。

需要说明的是，在其他实施例中，弹力件32可以根据实际需求进行选择，例如扭转弹簧等，本发明对此不作限制。

继续参照图8，在本实施例中，行程块31包括：第一行程块311、第二行程块312、第三行程块313三个部分，第一行程块311、第二行程块312、第三行程块313依次沿着径向向着主轴2轴线的方向布置，三个部分直接连在一起，第一行程块311的剖面图形为倒L形，第一行程块311的外周壁紧贴壳体1内壁，第一行程块311的一侧与滑槽15和壳体1靠近内花键11的垂直内壁间形成了一个液压腔体33，第一行程块311的另一侧与弹力件32接触，第二行程块312的剖面图形为矩形，第二行程块312的外周壁与壳体1上设置有内花键11的内壁接触，第二行程块312的一侧与内花键11间有间隔，第二行程块312的另一侧与弹力件32接触，第二行程块312可以沿着壳体1上设置有内花键11的内壁向着内花键11的方向滑动，第三行程块313的剖面图形为倒L形，第三行程块313的一侧与弹力件32接触，另一侧与外摩擦片4有间隔。

继续参照图8，在本实施例中，第一行程块311上套有第一密封圈35，第二行程块312上套有第二密封圈36。

在上述实现方式中，第一密封圈35和第二密封圈36可以使液压腔体33有很好的密封性，防止液压腔体33内的液压油泄露。

再次参照图2，在本实施例中，主轴2上套装有骨架密封圈37，骨架密封圈37位于壳体1的朝向齿轮箱400一端的开口处，骨架密封圈37夹设在主轴2和壳体1之间。

在上述实现方式中，通过将骨架密封圈37夹设在主轴2和壳体1之间，可以防止制动装置300漏油。

继续参照图2，在本实施例中，壳体1的内周壁上设置有第三卡簧16，第三卡簧16与骨架密封圈37的朝向齿轮箱400的一侧相抵。

在上述实现方式中，通过第三卡簧16将骨架密封圈37固定在主轴2和壳体1固定位置上，防止骨架密封圈37在主轴2和壳体1间滑动，导致制动装置300漏油。

再次参照图6，在本实施例中，壳体1内周壁上还设有第二沟槽17，第二沟槽17位于壳体1靠近齿轮箱400一侧开口处的内壁上。

在上述实现方式中，第二沟槽17可以放置第三卡簧16。

再次参照图4，在本实施例中，主轴2上还设有外花键24，外花键24设置在主轴2的外周壁上，靠近齿轮箱400的一端。

在上述实现方式中，外花键24可以与齿轮箱400的转动轴上的键槽啮合，使齿轮箱400的转动轴与制动装置300的主轴2保持相同的运动状态。

继续参照图4，在本实施例中，主轴2上还设有内花键25，内花键25设置在主轴2靠近电机200一侧的内周壁上。

在上述实现方式中，内花键25可以与电机200的转动轴上的键槽啮合，使电机200转动轴与制动装置300的主轴2保持相同的运动状态。

再次参照图6，在本实施例中，壳体1上靠近齿轮箱400的一侧设有第一安装孔18，壳体1靠近电机200的一侧设有第二安装孔19。

在上述实现方式中，通过在第一安装孔18插装第二螺栓8，将制动装置300与齿轮箱400连接，通过在第二安装孔19插装第一螺栓9，将制动装置与电机200连接。

继续参照图6，在本实施例中，壳体1靠近电机200的一侧开口处的侧面上还设有第四沟槽110。

在上述实现方式中，第四沟槽110可以放置第三密封圈10，当壳体1和电机200通过第一螺栓9固定时，通过在第四沟槽110放置第三密封圈10，可以在壳体1与电机200之间形成密封。

再次参照图1，壳体1表面上还设有动力油口111和泄油口112。

在上述实现方式中，当制动装置300里的液压油的油压需要升高时，可以通过动力油口111往制动装置300加入液压油，提高制动装置300的油压，当制动装置300的油压需要降低时，可以通过泄油口112将液压油排出。

以上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)

1.一种用于自升式海洋平台升降系统的制动装置，其特征在于，所述制动装置(300)包括：壳体(1)、主轴(2)、驱动组件(3)、外摩擦片(4)、内摩擦片(5)，所述壳体(1)的一端用于固定安装在升降系统的齿轮箱(400)上，所述壳体(1)的另一端用于固定安装在所述升降系统的电机(200)上，所述主轴(2)可转动地安装在所述壳体(1)内，所述内摩擦片(5)可轴向滑动的套装在所述主轴(2)的外周壁上，所述外摩擦片(4)可轴向滑动地插装在所述壳体(1)的内周壁上，所述外摩擦片(4)和所述内摩擦片(5)交替间隔布置，且每相邻两个所述外摩擦片(4)之间均设置有一个所述内摩擦片(5)，所述驱动组件(3)设置在所述壳体(1)内，所述驱动组件(3)用于驱动所述外摩擦片(4)和所述内摩擦片(5)啮合在一起。

2.根据权利要求1所述的制动装置，其特征在于，所述主轴(2)的外周壁上设置有外花键(21)，所述内摩擦片(5)的内边缘设置有与所述外花键相匹配的内齿圈(51)，所述内摩擦片(5)的内齿圈(51)与所述主轴(2)的外花键(21)啮合套装在一起。

3.根据权利要求1所述的制动装置，其特征在于，所述壳体(1)的内周壁上设置有内花键(11)，所述外摩擦片(4)的外边缘设置有与所述内花键(11)相匹配的外齿圈(41)，所述外摩擦片(4)的外齿圈(41)与所述壳体(1)的内花键(11)啮合插装在一起。

4.根据权利要求1所述的制动装置，其特征在于，所述驱动组件(3)包括：行程块(31)、弹力件(32)和液压件，所述壳体(1)的内周壁上设置有滑槽(15)，所述行程块(31)可沿所述主轴(2)的轴向滑动地插装在所述滑槽(15)内，所述滑槽(15)的内壁与所述行程块(31)的朝向所述外摩擦片(4)的一端之间构成液压腔体(33)，所述液压件与所述液压腔体(33)连通，所述滑槽(15)的内壁与所述行程块(31)的背向所述外摩擦片(4)的一端之间构成安装腔体(34)，所述弹力件(32)安装在所述安装腔体(34)内。

5.根据权利要求1所述的制动装置，其特征在于，所述主轴(2)的一端套装有第一轴承(6)，所述第一轴承(6)夹设在所述壳体(1)和所述主轴(2)之间，所述主轴(2)的另一端套装有第二轴承(7)，所述第二轴承(7)夹设在所述壳体(1)和所述主轴(2)之间。

6.根据权利要求5所述的制动装置，其特征在于，所述壳体(1)的内周壁上同轴设置有内凸缘(12)，所述第一轴承(6)夹设在所述内凸缘(12)和所述主轴(2)之间。

7.根据权利要求5所述的制动装置，其特征在于，所述壳体(1)的内周壁上设置有第一卡簧(13)，所述主轴(2)的外周壁上设置有第二卡簧(22)，所述第二轴承(7)夹设在所述第一卡簧(13)和所述第二卡簧(22)之间。

8.根据权利要求5所述的制动装置，其特征在于，所述第一轴承(6)和所述第二轴承(7)均为调心滚子轴承。

9.根据权利要求1所述的制动装置，其特征在于，所述主轴(2)上套装有骨架密封圈(37)，所述骨架密封圈(37)位于所述壳体(1)的朝向所述齿轮箱(400)一端的开口处，所述骨架密封圈(37)夹设在所述主轴(2)和所述壳体(1)之间。

10.根据权利要求9所述的制动装置，其特征在于，所述壳体(1)的内周壁上设置有第三卡簧(16)，所述第三卡簧(16)与所述骨架密封圈(37)的朝向所述齿轮箱(400)的一侧相抵。