CN109371949A - 一种齿轮齿条插销升降***及其升降方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种齿轮齿条插销升降***及其升降方法，所述齿轮齿条插销升降***套装于桩腿上，包括动环梁、升降齿条、升降单元、升降基础和插销机构，所述升降基础安装于海上平台的甲板上，所述升降单元安装于所述升降基础；所述升降齿条的底端穿过升降基础，并且所述升降齿条和升降齿轮啮合。实现海上平台的间歇式升降，与液压插销升降***相比，平均升降速度更快，稳定可靠，避免使用易泄露、维护难的提升油缸，升降效率高，平均升降速度可达30m/h。升降齿条设置于动环梁的底部，无需使用固桩室和定环梁，简化结构，大大地节约成本，降低升降难度。
Description
技术领域
本发明涉及海上平台升降设备领域，尤其涉及一种齿轮齿条插销升降***及其升降方法。
背景技术
海上作业平台都需要采用升降机构带动平台的桩腿上下运动以实现海上作业平台的升降。而目前使用的液压插销升降***主要由固桩室、与固桩室连接的定环梁、动环梁、以及定环梁与动环梁之间联接的油缸等组成，工作时依靠油缸作上下提升运动，依靠定环梁、动环梁上的桩腿插销交替插拔进行换步，实现单步进运动，速度慢，且油缸在长期使用过程存在泄露，后期更换维护困难。并且，需要固桩室、定环梁和动环梁的配合使用，控制难度高，制造成本高；油缸和动环梁之间为铰接结构，容易发生相对摇晃，导致动环梁和桩腿发生碰撞。
发明内容
本发明的目的在于提出一种升降速度快，便于维护，节约成本，稳定安全的齿轮齿条插销升降***及其升降方法。
为达此目的，本发明采用以下技术方案：
一种齿轮齿条插销升降***，所述齿轮齿条插销升降***套装于桩腿上，包括动环梁、升降齿条、升降单元、升降基础和插销机构，所述升降基础安装于海上平台的甲板上，所述升降单元安装于所述升降基础；
所述升降单元包括升降齿轮轴、升降齿轮和驱动装置，所述升降齿轮套设于所述升降齿轮轴的一端，所述升降齿轮轴的另一端和驱动装置连接；
所述动环梁套于所述桩腿上，并且所述动环梁位于所述升降基础的上方，所述升降齿条的顶端和动环梁固定连接成一体，所述升降齿条的底端穿过升降基础，并且所述升降齿条和升降齿轮啮合；
所述升降齿条平行于所述桩腿的轴线设置，所述插销机构设置于所述动环梁上，所述桩腿沿轴线方向间隔均匀地设置多个销孔，所述插销机构的插销轴和销孔相对应；
所述升降基础上还设有锁销机构，所述锁销机构位于所述插销机构的正下方，所述锁销机构的锁销轴和销孔相对应。
优选地，所述升降齿条的两侧对称设有两列升降单元，所述升降齿条的两列齿和两列升降单元的升降齿轮对应啮合；
所述升降齿条的顶端靠近两列升降单元的顶部。
优选地，沿桩腿的圆周方向设有四根升降齿条，四根升降齿条两两相对；
沿桩腿的圆周方向设有四个插销机构，四个插销机构两两相对，并且相邻两根升降齿条之间设置一个插销机构；沿桩腿的圆周方向设有四个锁销机构，所述锁销机构和插销机构一一上下对应。
优选地，所述动环梁为八边形，所述动环梁设有四个齿条面和四个插销面，两个所述齿条面之间设置一个所述插销面，即四个所述齿条面两两相对，四个所插销面两两相对；每个齿条面和一根升降齿条的顶端固定连接，每个插销面安装一个插销机构。
优选地，所述升降基础为八边形，所述桩腿穿过所述升降基础的中部八边形通孔；所述升降基础设有四个齿轮面和四个锁销面，四个齿轮面和四个齿条面一一对应，四个锁销面和四个插销面一一对应；
每个齿轮面安装两列升降单元，升降齿条的两列齿和两列所述升降单元的升降齿轮对应啮合；每个锁销面安装有一个锁销机构。
优选地，所述桩腿为圆柱形，所述桩腿上设有四列销孔，每列销孔对应一个插销机构；所述动环梁的内侧设有桩腿容纳通孔，所述桩腿容纳通孔为圆形。
优选地，所述动环梁在桩腿容纳通孔中设置多个导向装置，相邻两个插销机构之间设有一个导向装置，所述导向装置为耐磨板。
优选地，所述锁销机构还包括锁销油缸和锁销座，所述锁销座安装于所述升降基础，所述锁销油缸安装于所述锁销座的一端，所述锁销轴的一端与所述锁销油缸的活塞连接，所述锁销轴的另一端贯穿锁销座后***对应的销孔，所述锁销座的外部套有锁销缓冲垫,所述锁销缓冲垫包括若干层钢片和若干层橡胶片，所述钢片和所述橡胶片间隔分布。
优选地，设定原始状态为所有插销机构的插销轴***到对应的销孔上，和所有锁销机构的锁销轴***到对应的销孔上；
包括提升平台方法：
步骤A1，首先，收回所有锁销机构的锁销轴，所有升降齿轮转动使升降齿条向下移动，直至桩腿下沉一个节距；然后，所有锁销机构的锁销轴***对应的销孔，收回所有插销机构的插销轴，所有升降齿轮转动使升降齿条向上移动一个节距；
步骤A2，重复执行步骤A1直至桩腿固定于海床为止，然后回到所述原始状态；
步骤A3，首先，收回所有锁销机构的锁销轴，所有升降齿轮沿升降齿条向上移动，直至海上平台上升一个节距；然后，所有锁销机构的锁销轴***对应的销孔，收回所有插销机构的插销轴，所有升降齿轮转动使升降齿条向上移动一个节距；
步骤A4，重复执行步骤A3直至海上平台升至指定高度为止，然后回到所述原始状态。
优选地，还包括下降平台方法：
步骤B1，首先，收回所有锁销机构的锁销轴，所有升降齿轮沿升降齿条向下移动，直至海上平台下降一个节距；然后，所有锁销机构的锁销轴***对应的销孔，收回所有插销机构的插销轴，所有升降齿轮转动使升降齿条向下移动一个节距；
步骤B2，重复执行步骤B1直至海上平台下降至海平面为止，然后回到所述原始状态；
步骤B3，首先，收回所有锁销机构的锁销轴，所有升降齿轮转动使升降齿条向上移动，直至桩腿上升一个节距；然后，所有锁销机构的锁销轴***对应的销孔，收回所有插销机构的插销轴，所有升降齿轮转动使升降齿条向下移动一个节距；
步骤B4，重复执行步骤B3直至桩腿收回至海上平台为止，然后回到所述原始状态。
所述齿轮齿条插销升降***将动环梁通过升降单元驱动升降齿条的上下移动即可实现海上平台的间歇式升降，与液压插销升降***相比，平均升降速度更快，稳定可靠，避免使用易泄露、维护难的提升油缸，升降效率高，平均升降速度可达30m/h。而且，升降齿条设置于动环梁的底部，从而无需使用固桩室和定环梁，而是在海上平台的甲板上安装升降基础，以安装升降单元和锁销机构，简化结构，大大地节约成本，降低升降难度。升降齿条和动环梁固定连接成一体，从而防止动环梁和升降齿条之间发生相对摇晃，提高动环梁的稳定性，避免动环梁和桩腿发生碰撞。
附图说明
附图对本发明做进一步说明，但附图中的内容不构成对本发明的任何限制。
图1是本发明其中一个实施例的齿轮齿条插销升降***结构示意图；
图2是本发明其中一个实施例的齿轮齿条插销升降***横截面结构图；
图3是本发明其中一个实施例的升降单元分布图；
图4是本发明其中一个实施例的升降单元结构图。
其中：动环梁1；升降齿条2；升降单元3；升降基础4；插销机构5；升降齿轮轴31；升降齿轮32；驱动装置33；插销轴51；锁销机构6；锁销轴61；桩腿7；甲板8；导向装置11；锁销油缸62；锁销座63。
具体实施方式
下面结合附图并通过具体实施方式来进一步说明本发明的技术方案。
本实施例的齿轮齿条插销升降***，如图1所示，所述齿轮齿条插销升降***套装于桩腿7上，包括动环梁1、升降齿条2、升降单元3、升降基础4和插销机构5，所述升降基础4安装于海上平台的甲板8上，所述升降单元3安装于所述升降基础4；
如图4所示，所述升降单元3包括升降齿轮轴31、升降齿轮32和驱动装置33，所述升降齿轮32套设于所述升降齿轮轴31的一端，所述升降齿轮轴31的另一端和驱动装置33连接；
所述动环梁1套于所述桩腿7上，并且所述动环梁1位于所述升降基础4的上方，所述升降齿条2的顶端和动环梁1固定连接成一体，所述升降齿条2的底端穿过升降基础4，并且所述升降齿条2和升降齿轮32啮合；
所述升降齿条2平行于所述桩腿7的轴线设置，所述插销机构5设置于所述动环梁1上，所述桩腿7沿轴线方向间隔均匀地设置多个销孔，所述插销机构5的插销轴51和销孔相对应；
所述升降基础4上还设有锁销机构6，所述锁销机构6位于所述插销机构5的正下方，所述锁销机构6的锁销轴61和销孔相对应。
所述齿轮齿条插销升降***将动环梁1固定连接于升降齿条2的顶部，升降齿条2通过和升降单元3的升降齿轮32啮合来实现支撑和升降，升降单元3安装于甲板的升降基础4上，继而通过升降单元3驱动升降齿条2的上下移动即可实现海上平台的升降，插销机构5设置于动环梁1上，锁销机构6设置于升降基础4上，从而通过插销机构5和锁销机构6的交替连接桩腿7，实现海上平台的间歇式升降，与液压插销升降***相比，平均升降速度更快，稳定可靠，避免使用易泄露、维护难的提升油缸，升降效率高，平均升降速度可达30m/h。
而且，升降齿条2设置于动环梁1的底部，从而无需使用固桩室和定环梁，而是在海上平台的甲板8上安装升降基础4，以安装升降单元3和锁销机构6，简化结构，大大地节约成本，降低升降难度。升降齿条2和动环梁1固定连接成一体，从而防止动环梁1和升降齿条2之间发生相对摇晃，提高动环梁1的稳定性，避免动环梁1和桩腿7发生碰撞。
优选地，如图1、图3所示，所述升降齿条2的两侧对称设有两列升降单元3，所述升降齿条2的两列齿和两列升降单元3的升降齿轮32对应啮合；所述升降齿条2的顶端靠近两列升降单元3的顶部。
升降齿条2的顶端和两列升降单元3的顶部之间相差2至3个节距，每列升降单元3包括3个以上升降单元3，既为升降齿条2提供足够动力，使升降齿条2的两侧受力均匀，还由于升降齿条2的顶端靠近两列升降单元3的顶部，即动环梁1也靠近两列升降单元3的顶部，并且升降齿条2的受力较大的上半部分由两列升降单元3支撑，可有效分散升降齿条2的受力，并且两列升降单元3对升降齿条2起到导向作用，无需额外增加升降齿条2的导向结构，也可使升降过程中升降齿条2不发生偏向。
优选地，如图1、图2所示，沿桩腿7的圆周方向设有四根升降齿条2，四根升降齿条2两两相对；沿桩腿7的圆周方向设有四个插销机构5，四个插销机构5两两相对，并且相邻两根升降齿条2之间设置一个插销机构5；沿桩腿7的圆周方向设有四个锁销机构6，所述锁销机构6和插销机构5一一上下对应。这样设置既提高足够动力支撑和升降桩腿7，也使每根升降齿条2、每个插销机构5和每个锁销机构6受力均匀，更为平稳。
优选地，如图1所示，所述动环梁1为八边形，所述动环梁1设有四个齿条面和四个插销面，两个所述齿条面之间设置一个所述插销面，即四个所述齿条面两两相对，四个所插销面两两相对；每个齿条面和一根升降齿条2的顶端固定连接，每个插销面安装一个插销机构5。所述动环梁1为八边形，有利于四根升降齿条2和四个插销机构5的等间隔分布，保证每根升降齿条2和每个插销机构5受力均匀。
优选地，如图2所示，所述升降基础4为八边形，所述桩腿7穿过所述升降基础4的中部八边形通孔；所述升降基础4设有四个齿轮面和四个锁销面，四个齿轮面和四个齿条面一一对应，四个锁销面和四个插销面一一对应；每个齿轮面安装两列升降单元3，升降齿条2的两列齿和两列所述升降单元3的升降齿轮32对应啮合；每个锁销面安装有一个锁销机构6。所述升降基础4为八边形，有利于升降单元3和锁销机构6的等间隔分布，保证升降单元3和锁销机构6受力均匀。
优选地，如图1、图2所示，所述桩腿7为圆柱形，所述桩腿7上设有四列销孔，每列销孔对应一个插销机构5；所述动环梁1的内侧设有桩腿容纳通孔，所述桩腿容纳通孔为圆形。所述桩腿7为圆柱形，易于制造和装配；由于升降齿条2不安装在桩腿7，也不像液压插销升降***那样需要导板引导升降滑座，只需在桩腿7上设置销孔即可，所述桩腿7也可为方柱形或八边形。动环梁1的桩腿容纳通孔形状和桩腿7相适应。
优选地，如图2所示，所述动环梁1在桩腿容纳通孔中设置多个导向装置11，相邻两个插销机构5之间设有一个导向装置11，所述导向装置11为耐磨板。导向装置11和桩腿7配合，对动环梁1沿桩腿7运动进行导向。
优选地，如图1所示，所述锁销机构6还包括锁销油缸62和锁销座63，所述锁销座63安装于所述升降基础4，所述锁销油缸62安装于所述锁销座63的一端，所述锁销轴61的一端与所述锁销油缸62的活塞连接，所述锁销轴61的另一端贯穿锁销座63后***对应的销孔，所述锁销座63的外部套有锁销缓冲垫,所述锁销缓冲垫包括若干层钢片和若干层橡胶片，所述钢片和所述橡胶片间隔分布。锁销轴61由所述锁销油缸62带动在所述锁销座63内滑动，所述锁销轴61为阶梯销，起到对所述桩腿7实现径向约束固紧作用。所述锁销座63的外部设有锁销缓冲垫,所述锁销缓冲垫包括间隔分布的若干层钢片和若干层橡胶片，对所述锁销机构6起到减振缓冲作用，减轻海浪冲击所导致的所述锁销机构6与所述升降基础4之间的撞击变形，所述锁销缓冲垫在橡胶片之间设置钢片，大大增强了缓冲垫的抗压能力，满足重荷载的承载需求。
优选地，设定原始状态为所有插销机构5的插销轴51***到对应的销孔上，和所有锁销机构6的锁销轴61***到对应的销孔上；
包括提升平台方法：
步骤A1，首先，收回所有锁销机构6的锁销轴61，所有升降齿轮32转动使升降齿条2向下移动，直至桩腿7下沉一个节距；然后，所有锁销机构6的锁销轴61***对应的销孔，收回所有插销机构5的插销轴51，所有升降齿轮32转动使升降齿条2向上移动一个节距；
步骤A2，重复执行步骤A1直至桩腿7固定于海床为止，然后回到原始状态；
步骤A3，首先，收回所有锁销机构6的锁销轴61，所有升降齿轮32沿升降齿条2向上移动，直至海上平台上升一个节距；然后，所有锁销机构6的锁销轴61***对应的销孔，收回所有插销机构5的插销轴51，所有升降齿轮32转动使升降齿条2向上移动一个节距；
步骤A4，重复执行步骤A3直至海上平台升至指定高度为止，然后回到所述原始状态。
所述提升平台方法为所述齿轮齿条插销升降***完成下桩和升平台等作业过程的方法。下桩时，执行步骤A1，桩腿7仅和动环梁1连接，从而通过驱动升降齿条2向下移动即可使桩腿7下沉，并且每下沉一个节距后桩腿7仅和升降基础4连接，从而驱动升降齿条2带着动环梁1上升一个节距，以准备下一次的下沉动作。同理，升平台时执行步骤A3，桩腿7仅和动环梁1连接，从而通过驱动所有升降齿轮32沿升降齿条2向上移动，即可使海上平台上升，并且每上升一个节距后桩腿7仅和升降基础4连接，从而驱动升降齿条2带着动环梁1上升一个节距，以准备下一次的上升动作。
优选地，还包括下降平台方法：
步骤B1，首先，收回所有锁销机构6的锁销轴61，所有升降齿轮32沿升降齿条2向下移动，直至海上平台下降一个节距；然后，所有锁销机构6的锁销轴61***对应的销孔，收回所有插销机构5的插销轴51，所有升降齿轮32转动使升降齿条2向下移动一个节距；
步骤B2，重复执行步骤B1直至海上平台下降至海平面为止，然后回到所述原始状态；
步骤B3，首先，收回所有锁销机构6的锁销轴61，所有升降齿轮32转动使升降齿条2向上移动，直至桩腿7上升一个节距；然后，所有锁销机构6的锁销轴61***对应的销孔，收回所有插销机构5的插销轴51，所有升降齿轮32转动使升降齿条2向下移动一个节距；
步骤B4，重复执行步骤B3直至桩腿7收回至海上平台为止，然后回到所述原始状态。
所述下降平台方法为所述齿轮齿条插销升降***完成降平台和收桩等作业过程的方法。降平台时，执行步骤B1，桩腿7仅和动环梁1连接，从而通过所有升降齿轮32沿升降齿条2向下移动，即可使海上平台下降，并且每下降一个节距后桩腿7仅和升降基础4连接，从而驱动升降齿条2带着动环梁1向下移动一个节距，以准备下一次的下降动作。同理，收桩时执行步骤B3，桩腿7仅和动环梁1连接，从而通过驱动升降齿条2向上移动，即可使桩腿7上升，并且每上升一个节距后桩腿7仅和升降基础4连接，从而驱动升降齿条2带着动环梁1向下移动一个节距，以准备下一次的上升动作。
以上结合具体实施例描述了本发明的技术原理。这些描述只是为了解释本发明的原理，而不能以任何方式解释为对本发明保护范围的限制。基于此处的解释，本领域的技术人员不需要付出创造性的劳动即可联想到本发明的其它具体实施方式，这些方式都将落入本发明的保护范围之内。
Claims (10)
1.一种齿轮齿条插销升降***，所述齿轮齿条插销升降***套装于桩腿上，其特征在于：包括动环梁、升降齿条、升降单元、升降基础和插销机构，所述升降基础安装于海上平台的甲板上，所述升降单元安装于所述升降基础；
所述升降单元包括升降齿轮轴、升降齿轮和驱动装置，所述升降齿轮套设于所述升降齿轮轴的一端，所述升降齿轮轴的另一端和驱动装置连接；
所述动环梁套于所述桩腿上，并且所述动环梁位于所述升降基础的上方，所述升降齿条的顶端和动环梁固定连接成一体，所述升降齿条的底端穿过升降基础，并且所述升降齿条和升降齿轮啮合；
所述升降齿条平行于所述桩腿的轴线设置，所述插销机构设置于所述动环梁上，所述桩腿沿轴线方向间隔均匀地设置多个销孔，所述插销机构的插销轴和销孔相对应；
所述升降基础上还设有锁销机构，所述锁销机构位于所述插销机构的正下方，所述锁销机构的锁销轴和销孔相对应。
2.根据权利要求1所述的齿轮齿条插销升降***，其特征在于：所述升降齿条的两侧对称设有两列升降单元，所述升降齿条的两列齿和两列升降单元的升降齿轮对应啮合；
所述升降齿条的顶端靠近两列升降单元的顶部。
3.根据权利要求2所述的齿轮齿条插销升降***，其特征在于：沿桩腿的圆周方向设有四根升降齿条，四根升降齿条两两相对；
沿桩腿的圆周方向设有四个插销机构，四个插销机构两两相对，并且相邻两根升降齿条之间设置一个插销机构；
沿桩腿的圆周方向设有四个锁销机构，所述锁销机构和插销机构一一上下对应。
4.根据权利要求3所述的齿轮齿条插销升降***，其特征在于：所述动环梁为八边形，所述动环梁设有四个齿条面和四个插销面，两个所述齿条面之间设置一个所述插销面，即四个所述齿条面两两相对，四个所插销面两两相对；每个齿条面和一根升降齿条的顶端固定连接，每个插销面安装一个插销机构。
5.根据权利要求4所述的齿轮齿条插销升降***，其特征在于：所述升降基础为八边形，所述桩腿穿过所述升降基础的中部八边形通孔；所述升降基础设有四个齿轮面和四个锁销面，四个齿轮面和四个齿条面一一对应，四个锁销面和四个插销面一一对应；
每个齿轮面安装两列升降单元，升降齿条的两列齿和两列所述升降单元的升降齿轮对应啮合；每个锁销面安装有一个锁销机构。
6.根据权利要求4所述的齿轮齿条插销升降***，其特征在于：所述桩腿为圆柱形，所述桩腿上设有四列销孔，每列销孔对应一个插销机构；所述动环梁的内侧设有桩腿容纳通孔，所述桩腿容纳通孔为圆形。
7.根据权利要求6所述的齿轮齿条插销升降***，其特征在于：所述动环梁在桩腿容纳通孔中设置多个导向装置，相邻两个插销机构之间设有一个导向装置，所述导向装置为耐磨板。
8.根据权利要求4所述的齿轮齿条插销升降***，其特征在于：所述锁销机构还包括锁销油缸和锁销座，所述锁销座安装于所述升降基础，所述锁销油缸安装于所述锁销座的一端，所述锁销轴的一端与所述锁销油缸的活塞连接，所述锁销轴的另一端贯穿锁销座后***对应的销孔，所述锁销座的外部套有锁销缓冲垫,所述锁销缓冲垫包括若干层钢片和若干层橡胶片，所述钢片和所述橡胶片间隔分布。
9.根据权利要求4所述的齿轮齿条插销升降***的升降方法，其特征在于：
设定原始状态为所有插销机构的插销轴***到对应的销孔上，和所有锁销机构的锁销轴***到对应的销孔上；
包括提升平台方法：
步骤A1，首先，收回所有锁销机构的锁销轴，所有升降齿轮转动使升降齿条向下移动，直至桩腿下沉一个节距；然后，所有锁销机构的锁销轴***对应的销孔，收回所有插销机构的插销轴，所有升降齿轮转动使升降齿条向上移动一个节距；
步骤A2，重复执行步骤A1直至桩腿固定于海床为止，然后回到所述原始状态；
步骤A3，首先，收回所有锁销机构的锁销轴，所有升降齿轮沿升降齿条向上移动，直至海上平台上升一个节距；然后，所有锁销机构的锁销轴***对应的销孔，收回所有插销机构的插销轴，所有升降齿轮转动使升降齿条向上移动一个节距；
步骤A4，重复执行步骤A3直至海上平台升至指定高度为止，然后回到所述原始状态。
10.根据权利要求9所述的齿轮齿条插销升降***的升降方法，其特征在于，还包括下降平台方法：
步骤B1，首先，收回所有锁销机构的锁销轴，所有升降齿轮沿升降齿条向下移动，直至海上平台下降一个节距；然后，所有锁销机构的锁销轴***对应的销孔，收回所有插销机构的插销轴，所有升降齿轮转动使升降齿条向下移动一个节距；
步骤B2，重复执行步骤B1直至海上平台下降至海平面为止，然后回到所述原始状态；
步骤B3，首先，收回所有锁销机构的锁销轴，所有升降齿轮转动使升降齿条向上移动，直至桩腿上升一个节距；然后，所有锁销机构的锁销轴***对应的销孔，收回所有插销机构的插销轴，所有升降齿轮转动使升降齿条向下移动一个节距；
步骤B4，重复执行步骤B3直至桩腿收回至海上平台为止，然后回到所述原始状态。
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