CN104264647B - 一种自升式钻井平台悬臂梁滑移装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及移动式钻井设施领域，特别是一种自升式钻井平台悬臂梁滑移装置，其包括：多级行星减速器，其旁设置有动力源驱动其内部齿轮转动，转动方向能够改变；滑移机体，其安装于平台主甲板上，滑移机体内部设置有齿轮副，该齿轮副与多级行星减速器的输出轴连接，滑移机体外部安装有由齿轮副输出轴驱动的驱动齿轮，滑移机体外部还安装有滚轮组件，其位于驱动齿轮的上方或下方，滚轮组件与驱动齿轮间平放安装有齿条，齿条一侧的齿与驱动齿轮啮合，齿条另一侧与滚轮组件配合，齿条与悬臂梁固定连接；本发明的发明目的在于提供一种安全可靠性高、承载能力大、工作效率高、定位准确、悬臂梁滑移装置。

Description

一种自升式钻井平台悬臂梁滑移装置

技术领域

本发明涉及移动式钻井设施领域，特别是一种自升式钻井平台悬臂梁滑移装置。

背景技术

现在海洋油气勘探开发中，自升式钻井平台是目前应用最为广泛的移动式钻井设施，悬臂梁滑移装置负责钻井平台在不同井位间的移动及定位，以便完成多井位钻井作业。滑移装置的设计在平台设计中历来受到高度重视，其性能的优劣直接影响平台的安全和使用效果。

目前，自升式钻井平台悬臂梁滑移装置大多采用液压插销步进式滑移装置，该装置的缺点有：

1.悬臂梁侧部插销导轨面必须开孔，以便插销顺利***，才能保证滑移液压缸推动悬臂梁平移。插销导轨面开孔加工困难，特别是轨道较长时开孔较困难，增加了加工成本。

2.插销移动时，插销顶部与导轨面直接接触，摩擦力较大时易造成导轨面划伤，同时，插销工作时，插销与导轨上的相应的插销孔处应力集中较大，往往导致导轨插销孔处局部损伤，可靠性差且承载能力受限。

3.悬臂梁反向滑移时，需要人工手动将插销换向，同时插销式滑移装置为步行方式平移，工作效率相对较低且难以准确定位。

4.滑移液压数量较多且对滑移液压的同步性要求较高，控制难度较大。

发明内容

针对现有技术存在的问题，本发明的发明目的在于提供一种、安全可靠性高、承载能力大、工作效率高、定位准确、的悬臂梁滑移装置。

为了实现上述目的，本发明采用的技术方案为：

一种自升式钻井平台悬臂梁滑移装置，其安装于平台主甲板上，位于所述悬臂梁旁，其包括：

滑移机体，其铰接在所述平台主甲板上；

驱动齿轮，其安装在所述滑移机体上，并由驱动装置驱动，且驱动齿轮的数量为一个、两个或多个；

滚轮组件，其安装在所述滑移机体上，数量为一个、两个或多个；

齿条，其固定在悬臂梁上，所述齿条的一侧与所述驱动齿轮啮合，且所述齿条的另一侧与滚轮组件配合。

本发明采用了齿轮驱动齿条的方式来带动悬臂梁的移动，与现有技术采用液压插销步进式方式相比，不再需要在悬臂梁侧部插销导轨面开孔，安全可靠性高、承载能力大，而悬臂梁反向滑移时，只需要控制驱动装置使驱动齿轮反向转动即可，工作效率高、定位准确，当有多个本发明滑移装置时，只需统一控制开关即可，控制难度低；所述齿条被驱动时，驱动齿轮于齿条的啮合力对滑移机体底部铰链节点的产生力矩作用，从而使滑移机体绕铰链节点微小转动，此时，位于齿条上部或下部的滚轮组件与齿条上或下平面接触产生的作用力，对下部铰链节点产生反向力矩，该反向力矩和驱动齿轮于齿条的啮合力对滑移机体底部铰链节点的产生力矩相互平衡，这样可以浮动调整驱动齿轮和齿条之间的工作侧隙，同时齿条和悬臂梁固定连接，使滑移机体保持平衡。

作为本发明的优选方案，所述驱动装置包括多级行星减速器和传动部件，所述多级行星减速器旁设置有动力源驱动其内部齿轮转动，所述传动部件包括设置在滑移机体内部的齿轮副，该齿轮副与所述多级行星减速器的输出轴连接，所述齿轮副输出轴驱动所述驱动齿轮，所述多级行星减速器安装在所述滑移机体侧面，位于与所述滚轮组件、驱动齿轮相对的一侧，集成度更高，节约空间。

作为本发明的优选方案，所述滑移机体底部铰接于所述平台主甲板上，滑移机体能够绕该铰接点转动的平面与齿条移动平面平行，所述齿条焊接于所述悬臂梁侧部，所述滚轮组件包括：

滚轮轴，其固定安装于所述滑移机体侧面；

关节轴承，其套装在所述滚轮轴上；

滚轮，其套装在所述关节轴承上。

所述滚轮组件中的关节轴承具有一定的旋转角度余量，可以自动补偿齿条上的形位误差。

作为本发明的优选方案，所述动力源为电机，安装在多级行星减速器的输入端，与多级行星减速器的输入轴连接。

电机转速较快，通过多级行星减速器、滑移机体内的齿轮副减速增矩，对悬臂梁产生低速的、大扭矩的驱动，使悬臂梁的移动更稳定。

作为本发明的优选方案，所述滚轮组件数量、驱动齿轮数量均等于两个，两个滚轮组件位于同一高度，两个驱动齿轮位于同一高度，所述齿条平放于所述滚轮与驱动齿轮之间。

该结构使对齿条的夹持更稳定。

作为本发明的优选方案，所述平台主甲板上固定安装有固定支座，其上设置有销轴孔，所述滑移机体下端设置有与固定支座上销轴孔相同大小的销轴孔，通过一销轴穿过所述两个销轴孔，使所述滑移机体铰接于固定支座上。

作为本发明的优选方案，所述滚轮轴为阶梯形轴，其大径端通过螺栓固定于所述滑移机体侧面，所述关节轴承安装于所述滚轮轴的小径端，通过一盖板限位。

作为本发明的优选方案，所述驱动齿轮位于所述滚轮组件下方，所述齿条底部设置齿，与驱动齿轮啮合，所述齿条顶部为平面，与所述滚轮下方配合，所述齿条顶部与所述滚轮间设置有初始安装间隙，保证驱动齿轮和齿条的重合度大于1，满足连续啮合的条件。

本发明的有益效果是：

安全可靠性高、承载能力大、工作效率高、定位准确，驱动齿轮相对于齿条是浮动安装的，可以有效地减少齿条在长度方向上的几何变形或弯曲对传动的影响。

附图说明

图1是本发明的俯视的结构示意图。

图2是本发明的驱动齿轮与齿条布置示意图。

图3是本发明的侧面布置示意图。

图4是本发明的滚轮组件结构示意图。

图中标记：1-滑移机体，2-齿条，3-滚轮组件，4-驱动齿轮，5-固定支座，6-平台主甲板，7-悬臂梁，8-制动器，9-电机，10-多级行星减速器，11-小齿轮，12-大齿轮，13-销轴，14-滚轮，15-关节轴承，16-滚轮轴，17-盖板。

具体实施方式

下面结合实施例及具体实施方式对本发明作进一步的详细描述。但不应将此理解为本发明上述主题的范围仅限于以下的实施例，凡基于本发明的发明内容所实现的技术均属于本发明的范围。

实施例1

一种自升式钻井平台悬臂梁7滑移装置，其安装于平台主甲板6上，位于所述悬臂梁7旁，其包括：

多级行星减速器10，其安装在所述滑移机体1侧面，位于与所述滚轮组件3、驱动齿轮4相对的一侧，多级行星减速器10旁设置有动力源驱动其内部齿轮转动，转动方向能够改变；

滑移机体1，其安装于所述平台主甲板6上，所述滑移机体1内部设置有齿轮副，该齿轮副与所述多级行星减速器10的输出轴连接，由其驱动，所述滑移机体1外部安装有由所述齿轮副输出轴驱动的驱动齿轮4，其数量等于或大于两个，所述滑移机体1外部还安装有滚轮组件3，其位于所述驱动齿轮4的上方或下方，滚轮组件3与所述两个驱动齿轮4间平放安装有齿条2，齿条2一侧的齿与所述驱动齿轮4啮合，齿条2另一侧与所述滚轮组件3配合，所述齿条2与所述悬臂梁7固定连接。

本实施例中，所述滑移机体1底部铰接于所述平台主甲板6上，所述齿条2焊接于所述悬臂梁7侧部；所述动力源为电机9，安装在多级行星减速器10的输入端，与多级行星减速器10的输入轴连接，所述多级行星减速器10内设置有三级行星齿轮，从电机9的输出轴与多级行星减速器10的输入端连接处开始，到多级行星减速器10的输出轴，进行减速增矩（降低转速增大扭矩），滑移机体1内的齿轮副为至少两副，多级行星减速器10的输出轴所连接的齿轮副处，为齿轮副内的小齿轮11，其数量为一个，该小齿轮11分别与至少两个齿轮副内的大齿轮12连接，大齿轮12的轴再通过齿轮副的输出轴连接驱动齿轮4，实现力的传递，从多级行星减速器10输出轴与齿轮副的输入轴连接处开始，至所述齿轮副的输出轴与驱动齿轮4连接处，能够进行一次减速增矩，同时把多级行星减速器10的唯一输出轴的输出力，通过齿轮副分摊到驱动齿轮4上；所述电机9的输出轴上安装有制动器8，不工作时处于制动状态，悬臂梁7滑移时，将制动器8解锁。

本实施例中，所述滚轮组件3数量等于两个，单个的滚轮组件3包括：

滚轮轴16，其固定安装于所述滑移机体1侧面；

关节轴承15，其套装在所述滚轮轴16上；

滚轮14，其套装在所述关节轴承15上。

所述滚轮轴16为阶梯形轴，其大径端通过螺栓固定于滑移机体1侧面，所述关节轴承15安装于所述滚轮轴16的小径端，通过一盖板17限位

本实施例中，所述驱动齿轮4数量等于两个，两个滚轮组件3位于同一高度，两个驱动齿轮4位于同一高度，所述驱动齿轮4位于所述滚轮组件3下方，所述齿条2底部设置齿，与驱动齿轮4啮合，所述齿条2顶部为平面，与所述滚轮14下方配合，所述齿条2顶部与所述滚轮14间设置有初始安装间隙，保证驱动齿轮4和齿条2的重合度大于1，小于1.981，所述滚轮组件3、驱动齿轮4上下对应安装，所述齿条2平放于所述滚轮14与驱动齿轮4之间。

所述平台主甲板6上固定安装有固定支座5，其上设置有销轴孔，所述滑移机体1下端设置有与固定支座5上销轴孔相同大小的销轴孔，通过一销轴13穿过所述两个销轴孔，使所述滑移机体1铰接于固定支座5上, 上述结构使两个驱动齿轮4相对于齿条2浮动安装，这样可以有效地减少齿条2在长度方向上的几何变形或弯曲对传动的影响。

工作过程：

制动器8安装在电机9的输出轴上，不工作时处于制动状态；悬臂梁7滑移时，将制动器8解锁，启动电机9，通过多级行星减速器10、小齿轮11与大齿轮12齿轮传动减速增矩后，分别驱动两组驱动齿轮4与固定在悬臂梁7上的齿条2的啮合。驱动齿轮4于齿条2的啮合力对滑移机体1下部铰链节点的产生力矩作用，从而使滑移机体1绕铰链节点微小转动，此时，位于齿条2上部的滚轮组件3与齿条2上平面接触产生的作用力，对下部铰链节点产生反向力矩，该反向力矩和驱动齿轮4与齿条2的啮合力对滑移机体1下部铰链节点的产生力矩相互平衡，这样可以浮动调整驱动齿轮4和齿条2之间的工作侧隙。

调整滚轮组件3与齿条2上部的初始安装间隙，可以保证驱动齿轮4和齿条2的重合度大于1，满足连续啮合条件。

两组驱动齿轮4和齿条2的啮合力可分为水平方向分力和竖直方向分力，竖直方向分力可以平衡部分悬臂梁7自重，从而减小其因自重造成的滑移摩擦阻力；水平方向分力驱动悬臂梁7低速连续滑移，从而完成悬臂梁7滑移作业。

悬臂梁7滑移作业完成后，电机9失电后，制动器8处于制动状态，从而将悬臂梁7安全可靠地锁定在相应位置。

Claims (1)

1.一种自升式钻井平台悬臂梁滑移装置，其安装于平台主甲板上，位于所述悬臂梁旁，其包括：

滑移机体，其铰接在所述平台主甲板上；

驱动齿轮，其安装在所述滑移机体上，并由驱动装置驱动；

滚轮组件，其安装在所述滑移机体上；

齿条，其平放地固定在悬臂梁上，所述齿条的一侧与所述驱动齿轮啮合，所述齿条的另一侧与滚轮组件配合；所述驱动装置包括多级行星减速器和传动部件，所述多级行星减速器旁设置有动力源驱动其内部齿轮转动，所述传动部件包括设置在滑移机体内部的齿轮副，该齿轮副与所述多级行星减速器的输出轴连接，所述齿轮副输出轴驱动所述驱动齿轮，所述多级行星减速器安装在所述滑移机体侧面，位于与所述滚轮组件、驱动齿轮相对的一侧；所述齿条焊接于所述悬臂梁侧部，所述滚轮组件包括：

滚轮轴，其固定安装于所述滑移机体侧面；

关节轴承，其套装在所述滚轮轴上；

滚轮，其套装在所述关节轴承上；所述动力源为电机，安装在多级行星减速器的输入端，与多级行星减速器的输入轴连接，所述多级行星减速器内设置有三级行星齿轮；所述滚轮组件数量、驱动齿轮数量均等于两个，两个滚轮组件位于同一高度，两个驱动齿轮位于同一高度，所述齿条平放于所述滚轮组件与所述驱动齿轮之间；所述平台主甲板上固定安装有固定支座，其上设置有销轴孔，所述滑移机体下端设置有与固定支座上销轴孔相同大小的销轴孔，通过一销轴穿过两个所述销轴孔，使所述滑移机体铰接于固定支座上；所述滚轮轴为阶梯形轴，其大径端通过螺栓固定于所述滑移机体侧面，所述关节轴承安装于所述滚轮轴的小径端，通过一盖板限位；所述驱动齿轮位于所述滚轮组件下方，所述齿条底部设置齿，与驱动齿轮啮合，所述齿条顶部为平面，与所述滚轮下方配合，所述齿条顶部与所述滚轮间设置有初始安装间隙，保证驱动齿轮和齿条的重合度大于1；

滑移机体内的齿轮副为至少两副，多级行星减速器的输出轴所连接的齿轮副处，为齿轮副内的小齿轮，其数量为一个，该小齿轮分别与至少两个齿轮副内的大齿轮连接，大齿轮的轴再通过齿轮副的输出轴连接驱动齿轮，实现力的传递，从多级行星减速器输出轴与齿轮副的输入轴连接处开始，至所述齿轮副的输出轴与驱动齿轮连接处，能够进行一次减速增矩，同时把多级行星减速器的唯一输出轴的输出力，通过齿轮副分摊到驱动齿轮上；所述电机的输出轴上安装有制动器，不工作时处于制动状态，悬臂梁滑移时，将制动器解锁。