CN109915566A - 一种自升式海洋平台提升齿轮箱 - Google Patents

Abstract

本发明的一种自升式海洋平台提升齿轮箱，属于海洋平台技术领域，包括两级NGW行星轮系及四级定轴分流合流传动轮系、爬升齿轮轴、以及齿轮箱壳体，动力由第一太阳轮轴输入，经由两级NGW行星轮系及四级定轴分流合流轮系减速，再通过爬升齿轮轴输出，输出小齿轮与桩腿上的齿轮齿条进行啮合，多台提升齿轮箱同时工作完成自升式海洋平台的升降工作。本发明采用两级NGW行星轮系和四级定轴分流合流传动轮系相结合的形式，保证传动比的同时，其结构紧凑，传动比大，承载能力高且稳定性高，稳定输出扭矩大，减速比达到2218.56：1。

Description

一种自升式海洋平台提升齿轮箱

技术领域

本发明属于海洋平台技术领域，涉及一种用于对海洋平台进行升降的齿轮传动机构，具体涉及一种自升式海洋平台提升齿轮箱。

背景技术

随着陆上资源的逐渐枯竭，开采资源的重心逐渐向远海转移，海洋平台作为配套设施具有重要作用。自升式海洋平台具有作业灵活、耗材少、建造成本低、可移动性能好等优势而成为海洋油气资源开发的重要工程设备。提升齿轮箱是自升式海洋平台的关键和核心部分，但是自升式海洋平台工作环境恶劣，工况复杂，其核心部件提升齿轮箱的设计复杂，要求具有承载能力大、工作稳定、服务寿命长，安全系数大等特点。目前自升式海洋平台所采用的不论是平行级和行星级混合传动形式的提升齿轮箱还是多级行星齿轮式的提升齿轮箱，其在同等强度和同等功率的要求下，承载能力有限，径向尺寸较大。

发明内容

有鉴于此，本发明的目的在于提供一种自升式海洋平台提升齿轮箱，以解决提升齿轮箱在同等强度和同等功率的要求下，承载能力有限，径向尺寸较大等问题，以保证速比和传递效率的前提下，又使传动稳定可靠且结构紧凑。

为达到上述目的，本发明提供如下技术方案：

本发明提供一种自升式海洋平台提升齿轮箱，包括设于齿轮箱壳体上并依次传动连接的两级NGW行星轮系、四级定轴分流合流传动轮系、爬升齿轮轴，其中：所述两级NGW行星轮系由依次传动连接的第一级太阳轮轴、第一级行星轮、第一级行星销轴、第一级行星架、第二级太阳轮轴、第二级行星轮、第二级行星销轴、第二级行星架组成，所述两级NGW行星轮系还包括与第一级行星轮和第二级行星轮传动连接的内齿圈；所述四级定轴分流合流传动轮系由依次传动连接的第一级小齿轮轴、第一级大齿轮、第二级小齿轮轴、第二级大齿轮、第三级小齿轮轴、第三级大齿轮、第四级小齿轮轴、第四级大齿轮组成；所述第一级小齿轮轴与第二级行星架传动连接，所述第四级大齿轮与爬升齿轮轴传动连接。

进一步，所述第一级行星架与第二级太阳轮轴之间、所述第二级行星架与第一级小齿轮轴之间、所述第四级大齿轮与爬升齿轮轴之间为过盈连接或花键连接；所述第一级大齿轮与第二级小齿轮轴之间、所述第二级大齿轮与第三级小齿轮轴之间、所述第三级大齿轮与第四级小齿轮轴之间为过盈连接。

进一步，所述第一级太阳轮轴、第二级太阳轮轴、第一级小齿轮轴、第三级小齿轮轴、爬升齿轮轴在同一轴线上。

进一步，所述第一级行星轮、第二级行星轮、第一级大齿轮、第二级小齿轮轴、第三级大齿轮、第四级小齿轮轴设置为均匀分布的三个。

进一步，所述内齿圈与齿轮箱壳体为一体式结构。

进一步，所述齿轮箱壳体的齿轮箱端盖通过圆柱滚子轴承支撑所述的第一级太阳轮轴；所述第一级行星销轴通过圆柱滚子轴承支撑所述的第一级行星轮。

进一步，所述第一级行星架、第二级行星架为单臂整体式行星转架。

进一步，所述第二级太阳轮轴、第一级小齿轮轴为浮动结构。

进一步，所述第二级行星销轴通过调心滚子轴承支撑所述的第二级行星轮；所述齿轮箱壳体通过调心滚子轴承支撑所述的第二级小齿轮轴、第三级小齿轮轴、第四级小齿轮轴、爬升齿轮轴。

本发明与现有技术相比，其显著优点在于：第一级太阳轮轴作为动力输入端，用轴承支撑使得传递动力更稳定，第一级行星轮内配对使用圆柱滚子轴承，匹配第一级传递动力不大的特点；第二级行星轮内配对使用调心滚子轴承，相同的尺寸可以获得更高承载能力；第二级太阳轮轴和第一级小齿轮轴浮动，有助于改善提升齿轮箱的均载特性；经过四级定轴分流合流轮系减速后，连接爬升齿轮轴输出动力稳定可靠，同时多个调心滚子轴承配合使用，增加提升齿轮箱稳定性和可靠性。本发明方案的结构紧凑，传动比大，承载能力高且稳定性高，稳定输出扭矩大，减速比达2218.56：1。

本发明的其他优点、目标和特征在某种程度上将在随后的说明书中进行阐述，并且在某种程度上，基于对下文的考察研究对本领域技术人员而言将是显而易见的，或者可以从本发明的实践中得到教导。本发明的目标和其他优点可以通过下面的说明书来实现和获得。

附图说明

为了使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本发明作优选的详细描述，其中：

图1为本发明的提升齿轮箱传动结构剖视图；

附图标记：1第一级太阳轮轴，2、4圆柱滚子轴承，8、10、14、15、18、20、21、29、36调心滚子轴承，3齿轮箱端盖，5第一级行星轮，6第一级行星销轴，7第二级行星轮，9第二级行星销轴，11第一级大齿轮，12第二级小齿轮轴，13、19、22、24、27、44螺栓，16第三级大齿轮，17第四级小齿轮轴，23爬升齿轮轴，25、28、30轴承端盖，26、31、32、34、39箱体段，33第四级大齿轮，35第三级小齿轮轴，37第二级大齿轮，38第一级小齿轮轴，40第二级行星架，41第二级太阳轮轴，42第一级行星架，43内齿圈；

图2为本发明的提升齿轮箱传动原理图。

具体实施方式

以下将结合附图，对本发明的优选实施例进行详细的描述；应当理解，优选实施例仅为了说明本发明，而不是为了限制本发明的保护范围。

由图1可见，本发明包括两级NGW行星轮系、四级定轴分流合流传动轮系、爬升齿轮轴23以及齿轮箱壳体，其中两级NGW行星轮系的内齿圈43与齿轮箱壳体为一体结构，即可作为齿轮箱壳体的一个箱体段，与齿轮箱端盖3、和轴承端盖25、28、30以及其他箱体段26、31、32、34、39构成一个封闭的齿轮箱壳体，其中：两级NGW行星轮系由第一级太阳轮轴1、第一级行星轮5、第一级行星销轴6、第一级行星架42、第二级太阳轮轴41、第二级行星轮7、第二级行星销轴9、第二级行星架40和内齿圈43组成。四级定轴分流合流传动轮系由第一级小齿轮轴38、第一级大齿轮11、第二级小齿轮轴12、第二级大齿轮37、第三级小齿轮轴35、第三级大齿轮16、第四级小齿轮轴17和第四级大齿轮33组成。

工作时，动力由第一级太阳轮轴1输入，第一级行星架42与第二级、行星轮系太阳轮轴41过盈连接或者通过花键连接；第二级行星架40与第一级小齿轮轴38过盈连接或通过花键连接；第一级大齿轮11与第二级小齿轮轴12过盈连接，并带动第二级大齿轮37转动；第二级大齿轮37与第三级小齿轮轴35过盈连接，并带动第三级大齿轮16转动；第三级大齿轮16与第四级小齿轮轴17过盈连接，并带动第四级大齿轮33转动；第四级大齿轮33与爬升齿轮轴23过盈连接或通过花键连接，输出动力。具体的传动原理见图2。

在本实施例中：第一级太阳轮轴1通过圆柱滚子轴承2支撑于齿轮箱端盖3，第一级行星轮5均通过圆柱滚子轴承4支撑于对应的第一级行星销轴6，第一级行星架42为单臂整体式行星转架；第二级太阳轮轴41浮动，第二级行星轮7通过调心滚子轴承8支撑于对应的第二级行星销轴9，第二级行星架40为单臂整体式行星转架；第一级小齿轮轴38浮动，第二级小齿轮轴12通过调心滚子轴承10和14支撑于箱体段39和34；第三级小齿轮轴35通过调心滚子轴承轴承36支撑于箱体段34；第四级小齿轮轴17均通过调心滚子轴承15和18支撑于箱体段34和32；爬升齿轮轴23两端均通过调心滚子轴承20、21和29支撑于箱体段31和箱体段26。各轴承处均由对应的轴肩、定位环、箱体止口以及端盖止口进行轴向定位。

具体实施时：第一级行星轮系含有三个均匀分布的第一级行星轮5，第二级行星轮系含有三个均匀分布的第二级行星轮7；定轴轮系第一级含有三个均匀分布的第一级大齿轮11，定轴轮系第二级含有三个均匀分布的第二级小齿轮轴12，且第一级大齿轮11均过盈连接在第二级小齿轮轴12上；定轴轮系第三级含有三个均匀分布的第三级大齿轮16，定轴轮系第四级含有三个均匀分布的第四级小齿轮轴17，且第三级大齿轮16过盈连接在第四级小齿轮轴17上。内齿圈43与齿轮箱壳体做成一体，并与齿轮箱端盖2、箱体段39通过螺栓44连接，箱体段39与箱体段34左端用螺栓13连接，箱体段31、32和34通过螺栓19连接，各连接处均密封。调心滚子轴承21的轴承端盖30通过螺栓22与箱体段31连接，调心滚子轴承29的左轴承端盖25和右轴承端盖28通过螺栓24和27与箱体段26连接。各螺栓连接均为高强度螺栓紧固连接，同时圆柱销定位并与螺栓预紧产生的摩檫力共同承当传递产生扭矩。

具体实施时，输入转速为985转每分钟，所述自升式海洋平台提升齿轮箱传动比为2218.56：1，爬升齿轮轴23的转速为0.444转每分钟左右；所述爬升齿轮轴23中齿轮部分齿数为8，模数为72，压力角为30°，正变位短齿，齿顶和齿根均为圆角。齿轮箱内部使用含极压剂和增黏剂的润滑油进行润滑，工作时爬升齿轮轴23与齿条啮合时，在齿面涂抹或者喷射润滑脂或高粘度润滑油，使齿轮与齿条之间形成有效润滑膜。

最后说明的是，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非限制，尽管参照较佳实施例对本发明进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本技术方案的宗旨和范围，其均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。

Claims (9)

1.一种自升式海洋平台提升齿轮箱，其特征在于，包括设于齿轮箱壳体上并依次传动连接的两级NGW行星轮系、四级定轴分流合流传动轮系、爬升齿轮轴(23)，其中：

所述两级NGW行星轮系由依次传动连接的第一级太阳轮轴(1)、第一级行星轮(5)、第一级行星销轴(6)、第一级行星架(42)、第二级太阳轮轴(41)、第二级行星轮(7)、第二级行星销轴(9)、第二级行星架(40)组成，所述两级NGW行星轮系还包括与第一级行星轮和第二级行星轮传动连接的内齿圈(43)；

所述四级定轴分流合流传动轮系由依次传动连接的第一级小齿轮轴(38)、第一级大齿轮(11)、第二级小齿轮轴(12)、第二级大齿轮(37)、第三级小齿轮轴(35)、第三级大齿轮(16)、第四级小齿轮轴(17)、第四级大齿轮(33)组成；

所述第一级小齿轮轴与第二级行星架传动连接，所述第四级大齿轮与爬升齿轮轴传动连接。

2.根据权利要求1所述的自升式海洋平台提升齿轮箱，其特征在于，所述第一级行星架与第二级太阳轮轴之间、所述第二级行星架与第一级小齿轮轴之间、所述第四级大齿轮与爬升齿轮轴之间为过盈连接或花键连接；所述第一级大齿轮与第二级小齿轮轴之间、所述第二级大齿轮与第三级小齿轮轴之间、所述第三级大齿轮与第四级小齿轮轴之间为过盈连接。

3.根据权利要求1所述的自升式海洋平台提升齿轮箱，其特征在于，所述第一级太阳轮轴、第二级太阳轮轴、第一级小齿轮轴、第三级小齿轮轴、爬升齿轮轴在同一轴线上。

4.根据权利要求1所述的自升式海洋平台提升齿轮箱，其特征在于，所述第一级行星轮、第二级行星轮、第一级大齿轮、第二级小齿轮轴、第三级大齿轮、第四级小齿轮轴设置为均匀分布的三个。

5.根据权利要求1所述的自升式海洋平台提升齿轮箱，其特征在于，所述内齿圈与齿轮箱壳体为一体式结构。

6.根据权利要求1所述的自升式海洋平台提升齿轮箱，其特征在于，所述齿轮箱壳体的齿轮箱端盖(3)通过圆柱滚子轴承支撑所述的第一级太阳轮轴；所述第一级行星销轴通过圆柱滚子轴承支撑所述的第一级行星轮。

7.根据权利要求1所述的自升式海洋平台提升齿轮箱，其特征在于，所述第一级行星架、第二级行星架为单臂整体式行星转架。

8.根据权利要求1所述的自升式海洋平台提升齿轮箱，其特征在于，所述第二级太阳轮轴、第一级小齿轮轴为浮动结构。

9.根据权利要求1所述的自升式海洋平台提升齿轮箱，其特征在于，所述第二级行星销轴通过调心滚子轴承支撑所述的第二级行星轮；所述齿轮箱壳体通过调心滚子轴承支撑所述的第二级小齿轮轴、第三级小齿轮轴、第四级小齿轮轴、爬升齿轮轴。