專利名稱：新型自升式海洋鉆井平臺(tái)升降裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及一種升降裝置，特別是涉及一種新型自升式海洋 鉆井平臺(tái)升降裝置。 二 .背景技術(shù)自升式鉆井、采油及生活平臺(tái)都有升降裝置，它的主要功能是，當(dāng) 自升式平臺(tái)鉆井時(shí)，通過(guò)升降裝置把平臺(tái)升離水面，為海上作業(yè)做好準(zhǔn)備，作業(yè)結(jié)束后，再 把平臺(tái)降入水面，升起樁腳，使平臺(tái)重新恢復(fù)成漂浮狀態(tài)，準(zhǔn)備拖航至下一個(gè)井位作業(yè)。自 升式鉆井平臺(tái)升降系統(tǒng)是平臺(tái)的關(guān)鍵部件，對(duì)平臺(tái)安全起著至觀重要的作用。由于技術(shù)要 求高，長(zhǎng)期以來(lái)，升降系統(tǒng)的研發(fā)和制造一直為國(guó)外所壟斷，技術(shù)成果對(duì)外封鎖、保密；對(duì)其 核心部分——升降傳動(dòng)系統(tǒng)更是諱莫如深。因?yàn)樯迪到y(tǒng)具有較大的承受載荷，特別是七 齒爬升齒輪，要求絕對(duì)安全可靠。目前的升降裝置無(wú)不例外為大減速比齒輪傳動(dòng)減速裝置， 一般傳動(dòng)比可達(dá)到1500-6000，小齒輪爬升速度很慢。
三.實(shí)用新型內(nèi)容 本實(shí)用新型所要解決的技術(shù)問(wèn)題是克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種結(jié)構(gòu)緊湊、重 量輕、成本低、傳動(dòng)比大、承載能力高，安裝拆卸方便、安全可靠的新型自升式海洋鉆井平臺(tái) 升降裝置。
本實(shí)用新型為解決技術(shù)問(wèn)題所采取的技術(shù)方案是 —種新型自升式海洋鉆井平臺(tái)升降裝置，含有交錯(cuò)軸及平行軸齒輪減速機(jī)構(gòu)、少 齒差行星齒輪減速機(jī)構(gòu)、以及NGW行星齒輪減速機(jī)構(gòu)，所述交錯(cuò)軸及平行軸齒輪減速機(jī)構(gòu) 的箱體內(nèi)安裝有輸入軸系、減速軸系和輸出軸系，其中，所述輸入軸系與電機(jī)聯(lián)接，所述輸 入軸系與所述減速軸系為交錯(cuò)軸齒輪連接，所述減速軸系與所述輸出軸系為平行軸齒輪連 接，所述輸出軸系為所述少齒差行星齒輪減速機(jī)構(gòu)的曲軸，所述少齒差行星齒輪減速機(jī)構(gòu) 的內(nèi)齒圈和所述NGW行星齒輪減速機(jī)構(gòu)的內(nèi)齒圈分別設(shè)置在同一殼體的內(nèi)圓表面上，該殼 體的一端與交錯(cuò)軸及平行軸齒輪減速機(jī)構(gòu)的箱體聯(lián)接，其另一端與大法蘭聯(lián)接，所述大法 蘭安裝在平臺(tái)主結(jié)構(gòu)架上，所述少齒差行星齒輪減速機(jī)構(gòu)的行星架與所述NGW行星齒輪減 速機(jī)構(gòu)的太陽(yáng)輪輪軸聯(lián)接；所述NGW行星齒輪減速機(jī)構(gòu)的行星架與七齒輸出軸聯(lián)接，所述 七齒輸出軸上安裝有七齒齒輪。 所述七齒輸出軸兩端通過(guò)軸承與安裝法蘭連接，所述安裝法蘭通過(guò)連接環(huán)固定在 平臺(tái)主結(jié)構(gòu)架上。 所述七齒輸出軸與所述NGW行星齒輪減速機(jī)構(gòu)的行星架之間通過(guò)花鍵和花鍵軸
連接；所述少齒差行星齒輪減速機(jī)構(gòu)的行星架與所述NGW行星齒輪減速機(jī)構(gòu)的太陽(yáng)輪軸之
間通過(guò)花鍵和花鍵軸連接。 本實(shí)用新型的積極有益效果 1、本實(shí)用新型采用兩次減速箱，傳動(dòng)比非常大，可以利用現(xiàn)有電機(jī)來(lái)升降單齒80 噸-150噸(正常升降載荷)，力放大倍數(shù)可達(dá)1500-6000倍。 2、本實(shí)用新型重載、輕載分別設(shè)置；行星箱內(nèi)齒圈與主結(jié)構(gòu)聯(lián)結(jié)的安裝法蘭之間 靠止口定位螺栓聯(lián)結(jié)；因此安裝、拆卸、維護(hù)非常方便。[0011] 3、本實(shí)用新型采用交錯(cuò)軸齒輪減速機(jī)構(gòu)輸入使安裝更靈活更方便，采用少齒差行 星齒輪減速機(jī)構(gòu)使結(jié)構(gòu)更緊湊，重量更輕，效率高達(dá)80% 。 4、本實(shí)用新型輸出七齒軸與減速器采用兩體結(jié)構(gòu)，使爬升七齒齒輪能夠?qū)崿F(xiàn)對(duì)稱 布置，軸承受力大幅減小，避免采用昂貴的大孔軸承。 5、本實(shí)用新型適用范圍廣，有很廣泛的市場(chǎng)前景，特別是適用于海洋鉆井平臺(tái)升 降，也可用于船閘及大壩等場(chǎng)合，因其成本低、安全性高、實(shí)用性強(qiáng)等優(yōu)點(diǎn)，具有良好的社會(huì) 和經(jīng)濟(jì)效益。
四.
圖1為自升式海洋鉆井平臺(tái)升降裝置的結(jié)構(gòu)示意圖； 圖2為圖1所示自升式海洋鉆井平臺(tái)升降裝置的右視圖； 圖3為圖1所示自升式海洋鉆井平臺(tái)升降裝置的左視圖； 圖4為圖1上半部分的放大圖。
五.具體實(shí)施方式
實(shí)施例參見(jiàn)圖1-圖3，圖中，l-電機(jī)及制動(dòng)器，2-輸入軸系，3-箱體大蓋，4-減 速軸系，5-螺栓，6-墊圈，7-軸承，8-螺栓，9-端蓋，10-螺栓，11-墊圈，12-箱體，13-距離 套，14-輸出軸系，15-鍵，16-距離套，17-螺栓，18-墊圈，19-銷，20-行星架，21-中間法蘭， 22-螺釘，23-殼體，24-大端法蘭，25-螺栓，26-安裝法蘭，27-螺栓，28-墊圈，29-七齒輸 出軸，30-端蓋，31-螺釘，32-端蓋，33-油封，34-端蓋，35-油封，36-銷，37-行星架，38-太 陽(yáng)輪軸。 其中，動(dòng)力由電機(jī)及制動(dòng)器1通過(guò)交錯(cuò)軸及平行軸箱內(nèi)兩級(jí)齒輪傳動(dòng)減速，一級(jí) 減速通過(guò)輸入軸系2的錐齒輪軸與減速軸系4的盤齒輪相嚙合，二級(jí)減速通過(guò)減速軸系4 的軸齒輪與輸出軸系14的盤齒輪嚙合實(shí)現(xiàn)。以上是通過(guò)連續(xù)兩次減速實(shí)現(xiàn)第一次減速，通 過(guò)第一次減速其減速比(傳動(dòng)比)達(dá)10-25。交錯(cuò)軸及平行軸的箱體12為鑄件箱體，與殼 體23通過(guò)螺栓17、墊圈18及銷子19相連接，安裝拆卸簡(jiǎn)單。 電機(jī)及制動(dòng)器1的固定是通過(guò)螺栓與箱體12相聯(lián)結(jié)，因?yàn)榻?jīng)過(guò)兩級(jí)齒輪減速后， 齒輪輸出軸的速度已經(jīng)較低，但離設(shè)計(jì)要求還有差距，這時(shí)候傳遞扭矩較大，如果繼續(xù)采用 平行軸減速，那么減速機(jī)承載能力很難達(dá)到設(shè)計(jì)要求。行星齒輪傳動(dòng)與平行軸齒輪傳動(dòng)相 比較具有承載能力高、體積小、效率高、重量輕、傳動(dòng)比大、噪聲低、可靠性高、壽命長(zhǎng)等優(yōu) 點(diǎn)。因此二次減速采用行星齒輪減速傳動(dòng)，根據(jù)設(shè)計(jì)采用兩級(jí)行星傳動(dòng)，行星傳動(dòng)的總傳動(dòng) 比為150-240。 一、二次減速后的總傳動(dòng)比為1500-6000，單齒提升力可達(dá)正常升降單齒 提升力80-150噸，預(yù)壓載荷單齒力110-210噸，抗風(fēng)暴載荷單齒力130-240噸，升降速度 0-0. 457m/min (0-1. 5ft/min)，設(shè)計(jì)壽命151小時(shí) 一-正常升降載荷；26小時(shí) 一-預(yù)壓載荷 升降載荷。升降裝置總效率高達(dá)80%以上，這在大傳動(dòng)比及高載荷傳動(dòng)中是不多見(jiàn)的。一次 減速與二次減速之間力的傳遞通過(guò)曲軸(即是輸出軸系)14及行星架20，它屬于少齒差行 星齒輪減速機(jī)構(gòu)，包含外齒輪兩個(gè)，行星架一個(gè)，外齒輪通過(guò)銷軸與行星架20聯(lián)接在一起， 通過(guò)曲軸14的雙偏心轉(zhuǎn)動(dòng)，動(dòng)力經(jīng)外齒輪及行星架20傳到二級(jí)行星傳動(dòng)。二級(jí)行星傳動(dòng) 采用NGW行星齒輪減速機(jī)構(gòu)，NGW行星齒輪減速機(jī)構(gòu)的級(jí)太陽(yáng)輪軸38與少齒差行星齒輪減
4速機(jī)構(gòu)的行星架通過(guò)花鍵和花鍵軸聯(lián)接，NGW行星齒輪減速機(jī)構(gòu)的行星輪又與內(nèi)齒圈嚙合，NGW行星齒輪減速機(jī)構(gòu)的太陽(yáng)輪和行星輪旋轉(zhuǎn)的中心線及內(nèi)齒圈的中心線同心——即公共軸線，這樣NGW行星齒輪減速機(jī)構(gòu)得行星輪有兩種運(yùn)動(dòng)自轉(zhuǎn)和公轉(zhuǎn)(繞自身軸線和公共軸線)，由于NGW行星齒輪減速機(jī)構(gòu)得行星輪為三個(gè)，所以增加了同時(shí)受力的齒輪對(duì)數(shù)，大幅度提高了承載力，結(jié)構(gòu)更為緊湊、體積明顯減少。NGW行星齒輪減速機(jī)構(gòu)的行星架37與七齒輸出軸29端部通過(guò)花鍵和花鍵軸聯(lián)結(jié)，七齒輸出軸29另一端是齒數(shù)為7的大模數(shù)、壓力角的齒輪，升降裝置與主結(jié)構(gòu)之間的靠法蘭、止口定位，法蘭四角平面來(lái)傳遞內(nèi)齒圈所承受的扭矩，用四個(gè)螺栓來(lái)固緊到主結(jié)構(gòu)上。升降裝置安裝在平臺(tái)主結(jié)構(gòu)后七齒齒輪與齒條相嚙合以實(shí)現(xiàn)升降平臺(tái)、放收樁腿等目的。 殼體23與大端法蘭24用銷子和高強(qiáng)度螺栓25聯(lián)結(jié)，大端法蘭24有4個(gè)螺栓孔、4個(gè)角的平面，用其和平臺(tái)主結(jié)構(gòu)固聯(lián)，并把殼體23所傳遞之力傳遞給固定主結(jié)構(gòu)，以實(shí)現(xiàn)固定整個(gè)升降裝置之目的。 本升降裝置內(nèi)所有齒輪材料均選用國(guó)內(nèi)頂級(jí)齒輪鋼材料20Cr2Ni4A，七齒輸出軸
采用機(jī)械性能非常好的高強(qiáng)度調(diào)質(zhì)鋼40CrNiMoA，其機(jī)械性能指標(biāo)見(jiàn)下表
材料抗拉強(qiáng)度 o b (MPa)屈服強(qiáng)度 o s (MPa)伸長(zhǎng)率 6(% )收縮率 (%)沖擊功Akv (J)
20Cr2Ni4A11801080104546(-40°C )
40CrNiMoA980835125546(-40°C ) 其中，齒輪采用滲碳淬火處理，七齒輸出軸采用調(diào)質(zhì)處理。除輸出七齒齒輪外，所有傳動(dòng)齒輪精度高于6級(jí)GB/T10095-2001，齒面粗糙度不高于0. 8um ;七齒齒輪模數(shù)達(dá)80mm-100mm，齒形角25° -30° ，數(shù)控火焰切割(或電火花放電線切割)加工工藝，其精度可達(dá)10-11級(jí)。 改變減速軸系的數(shù)量、改變行星齒輪減速機(jī)構(gòu)的級(jí)數(shù)、以及改變相鄰行星齒輪減速機(jī)構(gòu)之間的聯(lián)接方式能夠組成多個(gè)實(shí)施例，均為本實(shí)用新型的常見(jiàn)變化以及保護(hù)范圍，在此不——詳述。
權(quán)利要求一種新型自升式海洋鉆井平臺(tái)升降裝置，含有交錯(cuò)軸及平行軸齒輪減速機(jī)構(gòu)、少齒差行星齒輪減速機(jī)構(gòu)、以及NGW行星齒輪減速機(jī)構(gòu)，其特征是所述交錯(cuò)軸及平行軸齒輪減速機(jī)構(gòu)的箱體內(nèi)安裝有輸入軸系、減速軸系和輸出軸系，其中，所述輸入軸系與電機(jī)聯(lián)接，所述輸入軸系與所述減速軸系為交錯(cuò)軸齒輪連接，所述減速軸系與所述輸出軸系為平行軸齒輪連接，所述輸出軸系為所述少齒差行星齒輪減速機(jī)構(gòu)的曲軸，所述少齒差行星齒輪減速機(jī)構(gòu)的內(nèi)齒圈和所述NGW行星齒輪減速機(jī)構(gòu)的內(nèi)齒圈分別設(shè)置在同一殼體的內(nèi)圓表面上，該殼體的一端與交錯(cuò)軸及平行軸齒輪減速機(jī)構(gòu)的箱體聯(lián)接，其另一端與大法蘭聯(lián)接，所述大法蘭安裝在平臺(tái)主結(jié)構(gòu)架上，所述少齒差行星齒輪減速機(jī)構(gòu)的行星架與所述NGW行星齒輪減速機(jī)構(gòu)的太陽(yáng)輪輪軸聯(lián)接；所述NGW行星齒輪減速機(jī)構(gòu)的行星架與七齒輸出軸聯(lián)接，所述七齒輸出軸上安裝有七齒齒輪。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的新型自升式海洋鉆井平臺(tái)升降裝置，其特征是所述七齒輸 出軸兩端通過(guò)軸承與安裝法蘭連接，所述安裝法蘭通過(guò)連接環(huán)固定在平臺(tái)主結(jié)構(gòu)架上。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的新型自升式海洋鉆井平臺(tái)升降裝置，其特征是所述七 齒輸出軸與所述NGW行星齒輪減速機(jī)構(gòu)的行星架之間通過(guò)花鍵和花鍵軸連接；所述少齒差 行星齒輪減速機(jī)構(gòu)的行星架與所述NGW行星齒輪減速機(jī)構(gòu)的太陽(yáng)輪軸之間通過(guò)花鍵和花 鍵軸連接。
專利摘要本實(shí)用新型公開(kāi)了一種新型自升式海洋鉆井平臺(tái)升降裝置，其交錯(cuò)軸及平行軸齒輪減速機(jī)構(gòu)的箱體內(nèi)安裝有輸入軸系、減速軸系和輸出軸系，所述輸出軸系為少齒差行星齒輪減速機(jī)構(gòu)的曲軸，所述少齒差行星齒輪減速機(jī)構(gòu)和NGW行星齒輪減速機(jī)構(gòu)的內(nèi)齒圈分別設(shè)置在同一殼體的內(nèi)圓表面上，該殼體的一端與所述箱體聯(lián)接，其另一端與大法蘭聯(lián)接，所述大法蘭安裝在平臺(tái)主結(jié)構(gòu)架上，所述少齒差行星齒輪減速機(jī)構(gòu)的行星架與所述NGW行星齒輪減速機(jī)構(gòu)的太陽(yáng)輪輪軸聯(lián)接；所述NGW行星齒輪減速機(jī)構(gòu)的行星架與七齒輸出軸聯(lián)接，所述七齒輸出軸上安裝有七齒齒輪。本實(shí)用新型采用兩次減速，可以利用現(xiàn)有電機(jī)來(lái)升降單齒80噸-150噸，力放大倍數(shù)可達(dá)1500-6000倍，社會(huì)和經(jīng)濟(jì)效益良好。
文檔編號(hào)E02B17/08GK201546213SQ200920296929
公開(kāi)日2010年8月11日 申請(qǐng)日期2009年12月14日 優(yōu)先權(quán)日2009年12月14日
發(fā)明者嚴(yán)作堂, 付雪川, 林青, 翟紅升, 高立君 申請(qǐng)人:鄭州機(jī)械研究所