胜利作业五号平台齿轮齿条式升降系统焊接顺序优化

胜利作业五号平台是胜利油田第一座自主建造的齿轮齿条升降的修井作业平台。升降系统是实现平台升降的重要组成部分,结构复杂,板材较厚,焊缝密集,组对和焊接变形对系统总装精度影响较大。通过改变齿轮齿条式升降系统的焊接顺序,有效提高了升降系统的安装精度,填补了公司在齿轮齿条式升降平台建造领域的空白,为公司开拓市场奠定了坚实的基础。     

自升式平台齿轮齿条升降机构错齿优化动力学分析

齿轮齿条升降机构是自升式平台的重要传动和承载装置,啮合产生的接触应力和由于刚度激励引发的振动是影响升降系统传动性能与使用寿命的重要因素,因此通过进行结构的优化设计和仿真分析提高传动机构动力学性能具有重要的工程意义。提出通过优化设置自升式海洋平台齿轮齿条升降机构小齿轮之间相位差的方式实现错齿啮合,从而实现有效提高机构承载能力和动力性能的目的。结合提出的错齿优化方案,对错齿前后齿轮齿条啮合过程进行动态接触有限元分析,并验证错齿优化对传动机构强度和时变刚度的改善效果,并对比分析齿轮齿条传动机构模态特性、运动平稳性和同步性以及小齿轮载荷分配均匀性等动力学行为。结果表明,错齿优化后齿轮齿条升降机构在动态啮合时能够产生更小的接触应力和弯曲应力,而且齿轮综合刚度的阶跃值有明显减少,与此同时在传动平稳性、同步性和载荷分配均匀性方面也具有良好表现。因此错齿优化可有效地提高齿轮齿条传动过程中的承载能力和运动性能,对改进齿轮齿条升降机构的设计具有参考价值。     

自升式平台齿轮齿条升降系统结构设计

齿轮齿条式升降系统由于具有升降速度快、同步性好、便于维修保养等优点而广泛应用于自升式平台。由于国内目前尚不具备齿轮齿条升降系统的研制能力,因此自升式平台齿轮齿条升降系统均需要进口,但进口升降系统价格昂贵,供货周期长,修理维护困难等成为制约我国自升式平台发展的一个瓶颈。追踪国外最新技术,结合自升式平台使用工况设计了一套齿轮齿条升降系统,该系统主体由一个三级直齿圆柱齿轮减速箱和一套差动轮系组成,减速箱的输出齿轮通过与差动轮系太阳轮轴上一直齿圆柱齿轮啮合建立起二者之间联系。该升降系统具有两个输出轴,其一为差动轮系系杆,另一输出轴则通过齿轮与差动轮系外齿圈啮合。通过合理配齿实现两输出轴具有相同的转向和转速,最终形成一套一台电机驱动两输出齿轮的升降系统。     

自升式平台升降系统爬升齿轮设计

爬升齿轮作为自升式平台齿轮齿条式升降系统的重要零件,其结构设计的关键是齿轮参数选择和齿形设计。通常选用大模数、小齿数、大压力角和正变位系数等齿轮参数,而齿形设计则需考虑重合度和法向侧隙对爬升齿轮与桩腿齿条正常啮合运行的影响,以满足齿轮齿条连续运行的基本要求。齿形设计完成后采用3种方法对爬升齿轮齿部进行强度分析,并进行了比较说明,指出有限元法可作为大模数齿轮强度校核的有效方法。     

超大模数齿轮齿条承载能力影响因素研究

超大模数齿轮齿条的承载能力是影响升降系统安全性、可靠性的关键因素。针对某风电安装船齿轮齿条式升降系统中所采用的超大模数渐开线圆柱齿轮,分析影响齿轮齿条强度的主要参数。建立齿轮齿条啮合有限元分析模型,基于有限元法,研究齿轮的变位系数x、压力角α、齿顶高系数h*a、齿顶隙系数c*、齿根圆角半径系数ρ*f、模数m及齿条宽度b对齿轮与齿条接触强度及弯曲强度的影响规律。分析结果表明:每个参数对齿轮齿条承载能力都有较大程度的影响,但影响程度各不相同。     

海洋钻井平台齿轮齿条升降装置的动态响应分析

自升式海洋钻井平台齿轮齿条升降装置的动力学特性对平台结构安全性能有极其重要的影响。在动力学分析的基础上,建立了多对齿轮齿条啮合下的升降装置动力学模型,研究了齿轮时变啮合刚度对系统动态响应的影响规律,同时利用Solid Works与ADAMS软件联合建模,进一步分析了升降装置最大负载工况下齿轮齿条之间的接触力及齿轮转速随时间的变化规律。研究结果表明:齿轮齿条升降装置齿轮的输出转速受内部激励的影响随时间发生变化,且与啮合力之间存在冲击峰值的同步性;在同一工况条件下,相对于齿条对称分布的两个齿轮,同一时间所受到的径向力大小相等、方向相反,且切线方向的接触力大小之和与负载基本相等。研究结果可为自升式海洋钻井平台齿轮齿条升降装置的优化设计提供参考。     

超大模数齿轮设计方法及在安装船升降系统中应用

超大模数齿轮缺乏成熟的设计理论指导。针对风电安装船齿轮齿条式升降系统中所采用的超大模数渐开线圆柱齿轮,开展设计理论研究工作。利用相似理论和有限元相结合,研究适合任意模数及压力角的齿轮设计方法,建立了超大模数齿轮的模数及分度圆计算数学模型,并采用有限元法求解复合齿形系数Y'z。该方法成功运用于总排水量为8 000 t的风电安装船升降系统设计中,验证了该方法的正确性,同时简化了齿轮设计计算的方法。     

自升式海洋平台齿轮齿条升降机构强度分析

采用Pro/Engineer软件建立海洋平台升降系统齿轮齿条啮合的三维几何模型,并将模型导入Abaqus软件,对齿轮齿条的动态啮合过程进行有限元分析,得到齿轮齿条动态啮合过程中接触应力以及齿根应力的变化规律。     

汽车顶盖输送与对中机构设计

利用剪刀叉式升降机构与齿轮齿条输送机构相结合,设计了一种顶盖输送机构。顶盖输送过程中采用托架定位,托架安装于剪刀叉式升降机构上,输送机构输送剪刀叉机构往复运动,实现顶盖输送和定位;行走机构采用滚轮在轨道上行走。使用这种输送与对中对中输送过程稳定可靠,输送到位精度高。     

自升式钻井平台升降设备动态不均衡载荷分析

介绍了自升式海洋钻井平台的关键设备升降系统。分析D SJ300船型和JU 2000型升降系统爬升齿轮的受力载荷情况,在恒转矩控制下平台升降力特性。提出合理设计升降设备布置,降低载荷不均衡的作用,为每个爬升齿条合理配置爬升齿轮。