CN105926560B - 一种升降装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种升降装置，属于海洋平台领域。该升降装置包括安装架和多个升降单元，安装架上设有两列升降单元，两列升降单元一一对应设置，对应设置的两个升降单元的升降齿轮轴的中心线在齿条的长度方向上间隔设置，通过在安装架上设置两列升降单元，使得两列升降单元的升降齿轮分别与齿条的两侧啮合，由于两列升降单元一一对应设置，且对应设置的两个升降单元的升降齿轮轴的中心线在齿条的长度方向上间隔设置，从而使得当一个升降单元中的升降齿轮与齿条啮合的齿数达到最小值时对应的另一个升降单元中的升降齿轮与齿条啮合的齿数处于最大值，从而提高升降装置的额定载荷。

Description

一种升降装置

技术领域

本发明涉及海洋平台领域，特别涉及一种升降装置。

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、升降装置、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。

升降装置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。电动齿轮齿条升降装置具有升降速度快，提升能力大，效率高等优点，广泛的应用于海洋平台中。电动齿轮齿条升降装置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，带动升降装置升降，由升降装置带动整个平台的升降。整个升降装置配有若干升降单元，每个升降单元由电机驱动。

由于齿轮在连续啮合的过程中，所啮合的齿数是变化的，在齿轮与齿条之间啮合的齿数最少的时候也是升降装置承载能力最弱的时候，为了避免在此时出现齿断裂的情况，不得不降低升降装置的额定载荷。

发明内容

为了提高升降装置的额定载荷，本发明实施例提供了一种升降装置。所述技术方案如下：

本发明实施例提供了一种升降装置，所述升降装置包括安装架和多个升降单元，每个所述升降单元包括升降齿轮箱和电机，所述升降齿轮箱通过安装法兰与所述安装架连接，所述升降齿轮箱包括箱体、升降齿轮轴以及安装在所述升降齿轮轴上的升降齿轮，所述升降齿轮与设置在桩腿上的齿条相啮合，所述安装架上设有两列所述升降单元，两列所述升降单元一一对应设置，对应设置的两个所述升降单元的所述升降齿轮轴的中心线在所述齿条的长度方向上间隔设置，且对应设置的两个所述升降单元的所述升降齿轮轴的中心线在所述齿条的长度方向上的间距D₂根据公式

计算，其中，M为所述升降齿轮的模数，n为一列所述升降单元的个数；

所述齿条的两侧对称设有两列齿，所述两列升降单元分别与所述齿条两侧的齿啮合。

进一步地，所述安装架上固定安装有多对第一轴承座和第二轴承座，每对所述第一轴承座和所述第二轴承座内安装一个所述升降单元，每个所述第一轴承座中设置有一个第一轴承套，每个所述第二轴承座中设置有一个第二轴承套，所述升降齿轮轴的两端分别通过轴承架设在对应的所述第一轴承套和所述第二轴承套中，且所述升降齿轮位于对应的所述第一轴承套和所述第二轴承套之间；

所述第一轴承套和所述第二轴承套为偏心结构，所述第一轴承套和所述第二轴承套的内圆与所述升降齿轮轴同心设置，所述第一轴承套和所述第二轴承套的外圆与所述安装法兰同心设置。

优选地，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，两块所述侧板上分别设置有一块第三支撑板，两块所述第三支撑板位于同一平面且平行于所述第二支撑板布置，所述第三支撑板和所述第一支撑板分别位于所述第二支撑板的两侧，所述第一轴承座插装在所述第一支撑板和所述第二支撑板上，所述第二轴承座插装在一块所述第三支撑板上。

进一步地，所述安装法兰通过止动螺栓与所述安装架连接，所述止动螺栓的轴肩压紧在所述第一支撑板上，所述止动螺栓的螺栓头与所述安装法兰之间设有间隙。

更进一步地，所述第一支撑板朝向所述升降齿轮箱的一面上设置有多组扭转挡板，每组所述扭转挡板围绕一个所述安装法兰间隔设置，所述安装法兰上对应所述扭转挡板的位置设置有缺口。

优选地，所述扭转挡板与所述安装法兰之间卡设有楔块。

进一步地，所述升降装置还包括固定在所述安装法兰上的压板，所述楔块通过所述压板压紧在所述安装法兰和所述扭转挡板之间。

更进一步地，所述升降装置还包括液压制动器，所述升降齿轮箱通过所述液压制动器与所述电机连接。

可选地，所述液压制动器通过花键分别与所述电机的输出轴和所述升降齿轮箱的输入轴连接。

可选地，所述第一轴承套的外圆圆心和内圆圆心之间的距离为2mm。

本发明实施例提供的技术方案带来的有益效果是：通过在安装架上设置两列升降单元，使得两列升降单元的升降齿轮分别与齿条的两侧相啮合，由于两列升降单元一一对应设置，且对应设置的两个升降单元的升降齿轮轴的中心线在齿条的长度方向上间隔设置，从而使得当一个升降单元中的升降齿轮与齿条啮合的齿数达到最小值时对应的另一个升降单元中的升降齿轮与齿条啮合的齿数处于最大值，从而提高了升降装置的额定载荷。

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升降装置的结构图；

图2是图1中A-A方向的截面图；

图3是本发明实施例提供的一种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的结构示意图；

图5是本发明实施例提供的安装架和安装法兰的配合示意图；

图6是图5中的Ⅰ处放大图；

图7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升降装置的结构图，图2是图1中A-A方向的截面图，结合图1和图2，该升降装置包括安装架1和多个升降单元2，每个升降单元2包括升降齿轮箱23和电机25，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包括箱体、升降齿轮轴27以及安装在升降齿轮轴27上的升降齿轮21，升降齿轮21与设置在桩腿上的齿条b相啮合，安装架1上设有两列升降单元2，两列升降单元2一一对应设置，对应设置的两个升降单元2的升降齿轮轴27的中心线在齿条b的长度方向上间隔设置，且对应设置的两个升降单元2的升降齿轮轴27的中心线在齿条b的长度方向上的间距D₂根据公式

计算，其中，M为升降齿轮21的模数，n为一列升降单元2的个数；齿条b的两侧对称设有两列齿，两列升降单元2分别与齿条两侧的齿啮合。

本发明实施例通过在安装架上设置两列升降单元，使得两列升降单元的升降齿轮分别与齿条的两侧相啮合，由于两列升降单元一一对应设置，且对应设置的两个升降单元的升降齿轮轴的中心线在齿条的长度方向上间隔设置，从而使得当一个升降单元中的升降齿轮与齿条啮合的齿数达到最小值时对应的另一个升降单元中的升降齿轮与齿条啮合的齿数处于最大值，从而提高了升降装置的额定载荷。

需要说明的是，本发明实施例中的对应设置的两个升降单元2的升降齿轮轴27的中心线在齿条b的长度方向上的间距D₂为38mm，在其他实施例中也可以是其他数值，本发明并不以此为限。

需要说明的是，两列升降单元2一一对应设置指每一列中的升降单元2均沿齿条b的轴线方向布置，且位于齿条b两侧的升降单元2数量相等。

此外，本发明实施例中的升降齿轮箱23可以为行星齿轮箱，相比普通齿轮箱，行星齿轮箱具有传递平稳、承载力大、使用寿命长的特点。

进一步地，安装架1上固定安装有多对第一轴承座13和第二轴承座12，每对第一轴承座13和第二轴承座12内安装一个升降单元2，每个第一轴承座13中设置有一个第一轴承套28，每个第二轴承座12中设置有一个第二轴承套29，升降齿轮轴27的两端分别通过轴承架设在对应的第一轴承套28和第二轴承套29中，且升降齿轮21位于对应的第一轴承套28和第二轴承套29之间；第一轴承套28和第二轴承套29为偏心结构，第一轴承套28和第二轴承套29的内圆与升降齿轮轴27同心设置，第一轴承套28和第二轴承套29的外圆与安装法兰22同心设置，由于第一轴承套28和第二轴承套29为偏心结构，因此可以通过转动第一轴承套28和第二轴承套29来进一步调整升降齿轮21在高度上的位置，确保当其中一列升降齿轮21与齿条b啮合的齿数达到最小值时另一列升降齿轮21与齿条b啮合的齿数达到最大值，使得升降齿轮21与齿条b啮合的总齿数保持不变，从而进一步提高升降装置的额定载荷。

如图2所示，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1d连接，两块侧板1d上分别设置有一块第三支撑板1c，两块第三支撑板1c位于同一平面且平行于第二支撑板1b布置，第三支撑板1c和第一支撑板1a分别位于第二支撑板1b的两侧，第一轴承座13插装在第一支撑板1a和第二支撑板1b上，第二轴承座12插装在一块第三支撑板1c上，同一对第一轴承座13和第二轴承座12的中心线重合，安装架1采用多块板焊接而成，结构简单，重量轻，具体地，第一支撑板1a和第二支撑板1b上分别设置有用于安装第一轴承座13的安装孔，第三支撑板1c上设置有用于安装第二轴承座12的安装孔，用于安装对应的两个升降单元2的两对第一轴承座13和第二轴承座12的中心线在齿条b的长度方向上的间距可以为38mm，在其他实施例中也可以是其他数值，本发明并不以此为限。

具体实现时，第一轴承套28的外圆圆心和内圆圆心之间的距离D₁为2mm，以第一轴承套28的内圆圆心到齿条的距离最大时的位置为标准位置，则升降齿轮21的竖直高度可以在标准位置的基础上进行调整，调整的数值为-2mm或+2mm，即升降齿轮21的竖直高度可以在标准位置基础上下移2mm或上移2mm，可以想到的是，第一轴承套28的外圆圆心和内圆圆心之间的距离也可以设置为其他数值。

此外，为了便于操作，在安装法兰22上可以做出-2mm或+2mm的标示，以告知操作人员此时升降齿轮21相对于标准位置的位置。

优选地，第一轴承套28可以固定连接在升降齿轮箱23上，从而可以在需要调整升降齿轮21的竖直高度时，在将升降单元重新插装到安装架1上后，只需要将第二轴承套29转动到第二轴承套29的内圆与第一轴承套28的内圆同心的位置。

图3是本发明实施例提供的一种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的结构示意图，结合图3和图4，安装法兰22通过止动螺栓5与安装架1连接，止动螺栓5的轴肩51压紧在第一支撑板1a上，止动螺栓5的螺栓头52与安装法兰22之间设有间隙，在实际的工作中，由于安装架1上承载的载荷很大，因此安装架1会产生一定的变形，通过使用止动螺栓5进行连接，并在螺栓头52与安装法兰22之间设置间隙，可以避免由于安装架1的变形而使得止动螺栓5受到破坏，可选地，螺栓头52与安装法兰22之间的间隙D₃的宽度为1mm～2mm。

图5是本发明实施例提供的一种安装架和安装法兰的配合示意图，如图5所示，第一支撑板1a朝向升降齿轮箱23的一面上设置有多个扭转挡板11，每组扭转挡板11围绕一个安装法兰22间隔布置，安装法兰22上对应扭转挡板11的位置设置有缺口，每个缺口对应一个扭转挡板11，多个扭转挡板11通过对应的缺口定位安装法兰22，通过在安装架1上设置用于定位安装法兰22的扭转挡板11，可以通过扭转挡板11承担升降单元2在工作过程中产生的扭矩，使扭矩可以通过扭转挡板传递到安装架上，且多个扭转挡板使得扭矩的分布更均匀，从而减小了止动螺栓5上所承受的扭矩，避免了止动螺栓5由于承载过大的扭矩而产生变形。

图6是图5中的Ⅰ处放大图，扭转挡板11与安装法兰22之间还卡设有楔块3，由于在实际加工制作中，难以保证扭转挡板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板11上，通过设置楔块3，将楔块3卡设在扭转挡板11和安装法兰22之间，可以保证扭矩传递到扭转挡板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的挤压力，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相配合的安装孔对止动螺栓5产生较大的挤压。

图7是图5中的B向视图，结合图6和图7，进一步地，升降装置还包括固定在安装法兰22上的压板4，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用于将楔块3压紧在安装法兰22和扭转挡板11之间，从而避免楔块3的掉落。

此外，参照图6所示，楔块3与安装法兰22贴合的一面上还可以设置凸块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，增大了楔块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。

再次参见图2，升降装置还包括液压制动器24和电磁制动器26，升降齿轮箱23通过液压制动器24与电机25连接，电磁制动器26设置在电机25上，在升降单元2中同时设置电磁制动器26和液压制动器24，并在升降机构升降过程中进行制动时使用电磁制动器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，采用液压制动器24制动，避免在任何状态下都使用电磁制动器26制动而使得电磁制动器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，升降机构的工况包括：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，在支持状态中使用液压制动器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，液压制动器24通过花键分别与电机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，同时采用花键连接可以使转轴上的受力分布更均匀。

进一步地，液压制动器24为常闭式液压制动器，在压力油压力达到设定值时，液压制动器24打开，在压力油泄压时，液压制动器24关闭。

此外，升降齿轮轴27上还设置有扭矩传感器，扭矩传感器可以监测升降齿轮的受力。

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)

1.一种升降装置，所述升降装置包括安装架(1)和多个升降单元(2)，每个所述升降单元(2)包括升降齿轮箱(23)和电机(25)，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)包括箱体、升降齿轮轴(27)以及安装在所述升降齿轮轴(27)上的升降齿轮(21)，所述升降齿轮(21)与设置在桩腿上的齿条(b)相啮合，其特征在于，

所述安装架(1)上设有两列所述升降单元(2)，两列所述升降单元(2)一一对应设置，对应设置的两个所述升降单元(2)的所述升降齿轮轴(27)的中心线在所述齿条(b)的长度方向上间隔设置，且对应设置的两个所述升降单元(2)的所述升降齿轮轴(27)的中心线在所述齿条(b)的长度方向上的间距D₂根据公式

<mrow> <msub> <mi>D</mi> <mn>2</mn> </msub> <mo>=</mo> <mfrac> <mrow> <mi>M</mi> <mo>*</mo> <mi>&amp;pi;</mi> </mrow> <mrow> <mn>2</mn> <mo>*</mo> <mi>n</mi> </mrow> </mfrac> </mrow>

计算，其中，M为所述升降齿轮(21)的模数，n为一列所述升降单元(2)的个数；

所述齿条(b)的两侧对称设有两列齿，所述两列升降单元(2)分别与所述齿条两侧的齿啮合。

2.根据权利要求1所述的升降装置，其特征在于，所述安装架(1)上固定安装有多对第一轴承座(13)和第二轴承座(12)，每对所述第一轴承座(13)和所述第二轴承座(12)内安装一个所述升降单元(2)，每个所述第一轴承座(13)中设置有一个第一轴承套(28)，每个所述第二轴承座(12)中设置有一个第二轴承套(29)，所述升降齿轮轴(27)的两端分别通过轴承架设在对应的所述第一轴承套(28)和所述第二轴承套(29)中，且所述升降齿轮(21)位于对应的所述第一轴承套(28)和所述第二轴承套(29)之间；

所述第一轴承套(28)和所述第二轴承套(29)为偏心结构，所述第一轴承套(28)和所述第二轴承套(29)的内圆与所述升降齿轮轴(27)同心设置，所述第一轴承套(28)和所述第二轴承套(29)的外圆与所述安装法兰(22)同心设置。

3.根据权利要求2所述的升降装置，其特征在于，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(1d)连接，两块所述侧板(1d)上分别设置有一块第三支撑板(1c)，两块所述第三支撑板(1c)位于同一平面且平行于所述第二支撑板(1b)布置，所述第三支撑板(1c)和所述第一支撑板(1a)分别位于所述第二支撑板(1b)的两侧，所述第一轴承座(13)插装在所述第一支撑板(1a)和所述第二支撑板(1b)上，所述第二轴承座(12)插装在一块所述第三支撑板(1c)上。

4.根据权利要求3所述的升降装置，其特征在于，所述安装法兰(22)通过止动螺栓(5)与所述安装架(1)连接，所述止动螺栓(5)的轴肩(51)压紧在所述第一支撑板(1a)上，所述止动螺栓(5)的螺栓头(52)与所述安装法兰(22)之间设有间隙。

5.根据权利要求3所述的升降装置，其特征在于，所述第一支撑板(1a)朝向所述升降齿轮箱(23)的一面上设置有多组扭转挡板(11)，每组所述扭转挡板(11)围绕一个所述安装法兰(22)间隔设置，所述安装法兰(22)上对应所述扭转挡板(11)的位置设置有缺口。

6.根据权利要求5所述的升降装置，其特征在于，所述扭转挡板(11)与所述安装法兰(22)之间卡设有楔块(3)。

7.根据权利要求6所述的升降装置，其特征在于，所述升降装置还包括固定在所述安装法兰(22)上的压板(4)，所述楔块(3)通过所述压板(4)压紧在所述安装法兰(22)和所述扭转挡板(11)之间。

8.根据权利要求2所述的升降装置，其特征在于，所述升降装置还包括液压制动器(24)和电磁制动器(26)，所述升降齿轮箱(23)通过所述液压制动器(24)与所述电机(25)连接，所述电磁制动器(26)设置在所述电机(25)上。

9.根据权利要求8所述的升降装置，其特征在于，所述液压制动器(24)通过花键分别与所述电机(25)的输出轴和所述升降齿轮箱(23)的输入轴连接。

10.根据权利要求2-9任一项所述的升降装置，其特征在于，所述第一轴承套(28)的外圆圆心和内圆圆心之间的距离为2mm。