本發明涉及海洋石油工業技術領域，尤其涉及一種自升式鉆井平臺鎖緊裝置及用于該自升式鉆井平臺鎖緊裝置的減速箱。

背景技術：

隨著海洋石油工業的發展，自升式鉆井平臺將向惡劣(深水)海域環境發展。自升式鉆井平臺帶有能夠自由升降的樁腿，作業時樁腿下伸到海底，站立在海床上，利用樁腿托起船殼，并使船殼底部離開海面一定的距離(氣隙)。拖航時樁腿收回，船殼處于漂浮狀態。

目前，自升式鉆井平臺鎖緊裝置的減速箱普遍采用蝸輪蝸桿機構，蝸輪蝸桿機構是一種廣泛應用的機械傳動形式，同時也是目前海洋自升式鉆井平臺鎖緊裝置的關鍵部件。但是，自升式鉆井平臺鎖緊裝置的減速箱在鎖緊和解鎖工作時每個減速箱要承受約上百噸的軸向力，而鉆井工況時每個該蝸輪減速箱則要長期承受鎖緊和解鎖工況的幾十倍的軸向力。現有常用結構為銅蝸輪滑動摩擦接觸，長期使用磨損嚴重、維修率高；如直接采用滾子軸承的結構，則遠遠超出標準軸承的軸向承載能力，導致軸承的使用壽命減低，從而增加該減速箱的維修次數，給石油開采工作帶來不必要的麻煩。

所述背景技術部分公開的上述信息僅用于加強對本發明理解的背景，因此它可以包括不構成對本領域普通技術人員已知的現有技術的信息。

技術實現要素：

本發明的目的在于克服上述現有技術的至少一種不足，提供一種使用壽命較長的自升式鉆井平臺鎖緊裝置及用于該自升式鉆井平臺鎖緊裝置的減速箱。

根據本公開的一個方面，提供一種用于自升式鉆井平臺鎖緊裝置的減速箱，包括箱體、蝸輪副、承載螺桿以及軸承，所述蝸輪副設于所述箱體內，所述箱體與所述蝸輪副的蝸輪之間通過所述軸承連接，所述蝸輪一端面能與對應的所述箱體的內側面接觸傳載，所述減速箱還包括：

彈性組件，連接于所述軸承與所述箱體之間，所述彈性組件與所述軸承同軸向設置，靜態載荷作用時所述彈性組件受壓收縮，使所述箱體與所述蝸輪抵頂接觸實現力的傳遞；在工件載荷的狀態下所述彈性組件伸展使所述箱體與蝸輪分離，實現旋轉驅動功能。

在本公開的一種示例性實施例中，所述箱體上設置有多個孔，各個孔的開口面向所述軸承，且所述孔與所述軸承同軸向設置，所述彈性組件設于所述孔內。

在本公開的一種示例性實施例中，所述孔內的一部分設置有內螺紋，所述減速箱還包括：

固定螺銷，螺紋配合于所述孔的內螺紋，所述固定螺銷的一端在相反于所述軸承的一端抵靠所述彈性組件。

在本公開的一種示例性實施例中，所述彈性組件包括：

彈簧組，具有第一端面和第二端面；

所述彈簧組的第一抵靠板端面作用于減速箱的箱蓋實現力的傳遞；

所述彈簧組的第二抵靠板端面作用于軸承的端面實現力的傳遞。

在本公開的一種示例性實施例中，所述彈簧組為碟簧組，多個所述碟簧組均勻分布地抵頂所述軸承端面。

在本公開的一種示例性實施例中，所述彈性組件一端抵接于所述箱體，所述彈性組件另一端抵接于所述軸承的端面。

在本公開的一種示例性實施例中，所述蝸輪設置有同心軸孔，所述同心軸孔內設置有內螺紋，所述承載螺桿貫穿于所述同心軸孔內并與所述蝸輪的內螺紋配合。

在本公開的一種示例性實施例中，所述軸承為圓錐滾子軸承，所述軸承包括內圈和外圈，所述內圈連接于所述蝸輪，所述外圈通過所述彈性組件抵頂于所述箱體受力面，所述彈性組件均衡地抵頂支撐所述軸承外圈。

根據本公開的一個方面，提供一種自升式鉆井平臺鎖緊裝置，包括：

上述任意一項所述的減速箱；

楔形塊，連接于所述承載螺桿；

鎖緊齒塊，與所述楔形塊連接，用于與樁腿齒條配合鎖緊和解鎖。

在本公開的一種示例性實施例中，所述自升式鉆井平臺鎖緊裝置還包括：

球鉸結構，連接于所述承載螺桿與楔形塊之間。

由上述技術方案可知，本發明具備以下優點和積極效果中的至少之一：

本發明自升式鉆井平臺鎖緊裝置及用于該自升式鉆井平臺鎖緊裝置的減速箱，在軸承與箱體之間連接有彈性組件，彈性組件與軸承同軸向設置，彈性組件能夠承載軸向力，可自動進行巨大靜載和較大工作動載兩種工況下的轉換，保證了在較大工作動載時銅蝸輪是以圓錐滾子軸承的滾動摩擦方式進行力的傳遞；彈性組件受軸向力較大時收縮使所述箱體與蝸輪抵靠，使蝸輪與箱體之間直接傳遞軸向力不通過軸承傳遞，避免軸向力超過軸承的軸向承載能力而對軸承造成的損壞，不會因為軸向力過大而使軸承的使用壽命減低，因此也不會因為軸向力過大而增加該減速箱的維修次數；彈性組件相對伸展使所述箱體與蝸輪分離，使箱體與蝸輪分離后，蝸輪可以轉動，可以完成蝸桿帶動蝸輪轉動，蝸輪轉動帶動承載螺桿直線運動的傳動要求，避免箱體對蝸輪的摩擦影響。

因此，使用本發明的用于自升式鉆井平臺鎖緊裝置的減速箱可以在滿足傳動要求的基礎上，不會因為軸向力過大而使軸承的使用壽命減低，也不會增加減速箱的維修次數。

附圖說明

通過參照附圖詳細描述其示例實施方式，本發明的上述和其它特征及優點將變得更加明顯。

圖1是本發明用于自升式鉆井平臺鎖緊裝置的減速箱一實施方式的結構示意圖；

圖2是圖1中的減速箱拆除承載螺桿后的結構示意圖；

圖3是本發明自升式鉆井平臺鎖緊裝置一實施方式的結構示意圖。

圖中主要元件附圖標記說明如下：1、箱體；101、箱蓋；2、蝸輪；3、蝸桿；4、承載螺桿；5、彈性組件；51、彈簧組；52、第一抵靠板；53、第二抵靠板；6、軸承；61、軸承內圈；62、軸承外圈；7、固定螺銷；8、楔形塊；9、鎖緊齒塊；10、減速箱；11、樁腿齒條。

具體實施方式

現在將參考附圖更全面地描述示例實施方式。然而，示例實施方式能夠以多種形式實施，且不應被理解為限于在此闡述的實施方式；相反，提供這些實施方式使得本發明將全面和完整，并將示例實施方式的構思全面地傳達給本領域的技術人員。圖中相同的附圖標記表示相同或類似的結構，因而將省略它們的詳細描述。

參照圖1以及圖2所示，本發明提供了一種用于自升式鉆井平臺鎖緊裝置的減速箱，該減速箱10可以包括箱體1、蝸輪2、承載螺桿4、彈性組件5以及軸承6等等，蝸輪一端面能與對應的箱體的內側面抵頂傳壓。蝸輪2設于箱體1內，箱體1與蝸輪2之間可以通過軸承6連接，軸承外圈62可以與箱體1接觸，軸承內圈61可以與蝸輪2接觸，通過蝸桿3帶動蝸輪2轉動，蝸輪2與蝸桿3形成蝸輪副。蝸輪2可以設置有同心軸孔，同心軸孔顧名思義軸孔的中心軸與蝸輪2的中心軸在同一直線上，即同中心軸，同心軸孔內設置有內螺紋，承載螺桿4貫穿于同心軸孔內并與蝸輪2的內螺紋配合；蝸輪2轉動帶動承載螺桿4在軸向上直線移動，承載螺桿4的外螺紋與同心軸孔內的內螺紋為自帶自鎖性能的傳動螺紋。

彈性組件5可以連接于所述軸承6與箱體1之間，所述彈性組件5與所述軸承6同軸向設置，在靜態載荷作用時所述彈性組件5可以受壓收縮，以使所述箱體1與蝸輪2抵靠接觸實現力的傳遞。而當受壓低于彈性組件5復位力時即在工作動載荷的狀態下，所述彈性組件5可以伸展，以使所述箱體1與蝸輪2分離，實現旋轉驅動功能。在本發明的減速箱10中，軸承6主要承受軸向力，因此將彈性組件5與軸承6同軸向設置。彈性組件5收縮使箱體1與蝸輪2抵靠，使蝸輪2與箱體1之間直接傳遞軸向力不通過軸承6傳遞，避免軸向力超過軸承6的軸向承載能力而對軸承6造成的損壞；彈性組件5相對伸展使箱體1與蝸輪2分離，使箱體1與蝸輪2分離后，蝸輪2可以轉動，避免箱體1對蝸輪2的摩擦影響。

在本示例實施方式中，箱體1與蝸輪2之間可以連接有兩個軸承6，兩個軸承6可以分別安裝在蝸輪2的上端部與下端部。在上端部的軸承6與箱體1之間可以設置有彈性組件5。在箱體1的上頂部可以設置有多個通孔，各個通孔的開口對齊所述軸承6，且所述通孔與所述軸承6同軸向設置，彈性組件5可以設于通孔內。由于箱體1與蝸輪2之間的間隙不易過大，間隙過大使彈性組件5的調節長度變大，不利于彈性組件5的選型和彈力計算，但是，彈性組件5的安裝需要一定的空間，太小的間隙無法安裝彈性組件5，通過在箱體1上設置通孔將彈性組件5安裝在通孔內，可以解決上述兩個相互矛盾的問題。在箱體1外設置有箱蓋101，可以通過箱蓋101封住該通孔，并為彈性組件5提供抵靠力，使彈性組件5能夠受軸向力后收縮。彈性組件5設置在來壓側與受壓側之間，在本示例實施方式中，承載螺桿4受到來自下方的壓力，承載螺桿4將壓力傳遞給蝸輪2，蝸輪2即為來壓側，箱體的內側頂面為受壓側，因此將彈性組件5設置在上端部的軸承6與箱體1的內側頂面之間。反之，如果承載螺桿4受到來自上方的壓力，可以將彈性組件5設置在下端部的軸承6與箱體1的內側底面之間。彈性組件5設置為多個，且均勻分布在軸承6與箱體1的內側頂面之間，避免彈力失衡造成機械故障。

進一步的，箱體1通孔內的一部分可以設置有內螺紋，所述減速箱10還可以包括固定螺銷7，固定螺銷7螺紋配合于所述通孔的內螺紋，所述固定螺銷7的一端可以抵靠所述彈性組件5。在本示例實施方式中，內螺紋設置在通孔的上端部分，將固定螺銷7旋入該內螺紋中，該固定螺銷7可以為彈性組件5提供抵靠力，使彈性組件5能夠受軸向力后收縮。設置該內螺紋以及固定螺銷7方便彈性組件5的安裝，從箱體1外側即可安裝彈性組件5，而且通過螺紋可以調節固定螺銷7旋入的長度，以配合不同的彈性組件5。當然，本領域技術人員可以理解的是，也可以在箱體1內側設置盲孔，通過盲孔的底部為彈性組件5提供抵靠力，使彈性組件5能夠受軸向力后收縮。

另外，在本發明的其他示例實施方式中，還可以在箱體1內側設置環形凹槽，多個彈性組件5均勻分布在環形凹槽內，環形凹槽的底部為彈性組件5提供抵靠力，使彈性組件5能夠受軸向力后收縮。也可以在箱體1內側與蝸輪抵頂的部分設置凸臺，該凸臺可以間隔設置也可以設置為環狀，該凸臺為彈性組件5的伸縮預留空間，彈性組件5受壓收縮時，使箱體1的凸臺與蝸輪2抵靠，當受壓低于彈性組件5復位力時，所述彈性組件5可以伸展，以使所述箱體1與蝸輪2分離。

彈性組件5可以包括彈簧組51、第一抵靠板52以及第二抵靠板53；彈簧組51可以具有第一端面和第二端面；第一抵靠板52可以設于所述彈簧組51的第一端面；第二抵靠板53可以設于所述彈簧組51的第二端面。第一抵靠板52以及第二抵靠板53的直徑大于或等于彈簧組51的最大外徑。在本示例實施方式中，彈簧組51可以為碟簧組。碟簧組主要特點是，負荷大，行程短，所需空間小，組合使用方便，維修換裝容易，經濟安全性高。適用于空間小，負荷大之精密重型機械。其壓縮行程最佳使用范圍在其最大壓縮行程的10％-75％之間。由于碟簧組中部為空心結構，使固定螺銷7與碟簧組的接觸面較小而且是局部接觸不利于碟簧組的均勻受力，設置第一抵靠板52和第二抵靠板53可以增加接觸面積，有利于碟簧組的均勻受力。當然，在滿足負荷要求的前提下，彈簧組51也可以選擇其他蓄能復位部件，比如螺旋彈簧、油缸等。彈性組件5也可以僅包括彈簧組51，彈簧組的第一端面作用于減速箱的箱蓋實現力的傳遞；彈簧組的第二端面作用于軸承的端面實現力的傳遞。

在一示例性實施例中，箱體1頂部內側面與蝸輪2頂面之間具有一定活動間隙，所述彈性組件5在此活動間隙內受壓變形和回復伸展，彈性組件5整體施加給軸承6的載荷，小于軸承6的最大耐受載荷，也就是說，彈性組件5整體在活動間隙對應的變形行程中，彈性組件5整體最大承載載荷小于軸承6的最大耐受載荷。同時，在活動間隙對應的變形行程中，彈性組件5整體最大承載載荷小于蝸輪2頂面向箱體1頂部內側面施加的應力載荷，以此可確保軸承6的長期有效運行。

彈性組件5連接于箱體1與軸承6的相對箱體1靜止的部分，在本示例實施方式中，彈性組件5設于箱體1與軸承外圈62的端面之間，由于在本示例實施方式中箱體1與軸承外圈62連接，軸承外圈62與箱體1相對靜止，軸承內圈61轉動，因此，彈性組件5一端抵接于箱體1，彈性組件5另一端抵接于軸承中相對所述箱體靜止的部分即軸承的外圈的端面，如此設置，可以避免彈性組件5對軸承產生的摩擦力。

在本示例實施方式中，軸承6可以為圓錐滾子軸承6，圓錐滾子軸承6一般屬于分離型軸承，軸承的內、外圈均具有錐形滾道。該類軸承按所裝滾子的列數分為單列、雙列和四列圓錐滾子軸承等不同的結構型式。單列圓錐滾子軸承可以承受徑向負荷和單一方向軸向負荷。當軸承承受徑向負荷時，將會產生一個軸向分力，所以當需要另一個可承受反方向軸向力的軸承來加以平衡。圓錐滾子軸承6主要用于承受以徑向載荷為主的徑向與軸向聯合載荷。與角接觸球軸承6相比、承載能力大，極限轉速低。圓錐滾子軸承6能夠承受一個方向的軸向載荷，能夠限制軸或外殼一個方向的軸向位移。

在本示例實施方式中，彈性組件5可以設置于箱體1的上部位置，由于承載螺桿4受到向上的軸向力，軸向力直接傳遞給蝸輪2，蝸輪2將該軸向力傳遞給上部的軸承6，軸承6通過彈性組件5將該軸向力傳遞給箱體1。同理，在承載螺桿4受到向下的軸向力時，可以將彈性組件5設置于箱體1的下部位置。軸向力依次通過蝸輪2、下部的軸承6、彈性組件5以及箱體1進行傳遞。

當鎖緊裝置處于鉆井的長期鎖緊狀態時，船體自重產生的壓力由承載螺桿4傳遞到蝸輪2與箱體1，此時蝸輪2處于靜止，蝸輪2與箱體1之間3000多噸的壓力遠超一般標準軸承6的軸向承載能力，這個狀態下彈性組件5被壓收縮使箱體1和蝸輪2直接接觸傳遞軸向力，從而避免軸承6直接承受軸向3000噸以上的靜態支撐力，轉為由蝸輪2的端面與箱體1的大平面來承載。

當鎖緊系統進行鎖緊或解鎖工作時，船體負載轉移到升降裝置上，減速箱10受的大的軸向力消失，軸承6所受軸向力由平臺自重壓力轉變為鎖緊或解鎖時產生的對鎖緊齒條板的推力或拉力，此時彈性組件5利用彈性伸出使蝸輪2的端面與箱體1端面分離，使圓錐滾子軸承6承載并處于可相對轉動的工作狀態，蝸桿3帶動蝸輪2旋轉來驅動承載螺桿4直線運動，避免了蝸輪2和箱體1旋轉時的直接接觸，保證蝸輪2蝸桿3副可以順利運轉。

圖3是本發明自升式鉆井平臺鎖緊裝置一實施方式的結構示意圖，參照圖3所示，本發明還提供了一種自升式鉆井平臺鎖緊裝置，該鎖緊裝置可以包括楔形塊8、鎖緊齒塊9以及上述描述的減速箱10等等。楔形塊8可以連接于所述承載螺桿4；鎖緊齒塊9與所述楔形塊8連接，用于與樁腿齒條11配合鎖緊和解鎖。減速箱10的具體結構已經進行了具體描述，此處不再贅述。

進一步的，該自升式鉆井平臺鎖緊裝置還可以包括球鉸結構，球鉸結構可以連接于所述承載螺桿4與楔形塊8之間。該鎖緊裝置在運行過程中會有一些晃動，晃動會對剛性連接造成一定的受力損害，球鉸結構避免剛性連接，能夠自動調節平衡，進一步增加該鎖緊裝置的穩定性。

本發明自升式鉆井平臺鎖緊裝置及用于該自升式鉆井平臺鎖緊裝置的減速箱10，在軸承6與箱體1之間連接有彈性組件5，彈性組件5與軸承6同軸向設置，彈性組件5能夠承載軸向力；彈性組件5受軸向力較大時收縮使所述箱體1與蝸輪2抵靠，使蝸輪2與箱體1之間直接傳遞軸向力不通過軸承6傳遞，避免軸向力超過軸承6的軸向承載能力而對軸承6造成的損壞，不會因為軸向力過大而使軸承6的使用壽命減低，因此也不會因為軸向力過大而增加該減速箱10的維修次數；彈性組件5相對伸展使所述箱體1與蝸輪2分離，使箱體1與蝸輪2分離后，蝸輪2可以轉動，可以完成蝸桿3帶動蝸輪2轉動，蝸輪2轉動帶動承載螺桿4直線運動的傳動要求，避免箱體1對蝸輪2的摩擦影響。因此，使用本發明的用于自升式鉆井平臺鎖緊裝置的減速箱10可以在滿足傳動要求的基礎上，不會因為軸向力過大而使軸承6的使用壽命減低，也不會增加減速箱10的維修次數。

上述所描述的特征、結構或特性可以以任何合適的方式結合在一個或更多實施方式中，如有可能，各實施例中所討論的特征是可互換的。在上面的描述中，提供許多具體細節從而給出對本發明的實施方式的充分理解。然而，本領域技術人員將意識到，可以實踐本發明的技術方案而沒有所述特定細節中的一個或更多，或者可以采用其它的方法、組件、材料等。在其它情況下，不詳細示出或描述公知結構、材料或者操作以避免模糊本發明的各方面。

雖然本說明書中使用相對性的用語，例如“上”“下”來描述圖標的一個組件對于另一組件的相對關系，但是這些術語用于本說明書中僅出于方便，例如根據附圖中所述的示例的方向。能理解的是，如果將圖標的裝置翻轉使其上下顛倒，則所敘述在“上”的組件將會成為在“下”的組件。其他相對性的用語，例如“內”“外”“頂”“底”等也作具有類似含義。當某結構在其它結構“上”時，有可能是指某結構一體形成于其它結構上，或指某結構“直接”設置在其它結構上，或指某結構通過另一結構“間接”設置在其它結構上。

本說明書中，用語“一個”、“一”、“該”和“所述”用以表示存在一個或多個要素/組成部分/等；用語“包含”、“包括”和“具有”用以表示開放式的包括在內的意思并且是指除了列出的要素/組成部分/等之外還可存在另外的要素/組成部分/等；用語“第一”、“第二”和“第三”等僅作為標記使用，不是對其對象的數量限制。

應可理解的是，本發明不將其應用限制到本說明書提出的部件的詳細結構和布置方式。本發明能夠具有其他實施方式，并且能夠以多種方式實現并且執行。前述變形形式和修改形式落在本發明的范圍內。應可理解的是，本說明書公開和限定的本發明延伸到文中和/或附圖中提到或明顯的兩個或兩個以上單獨特征的所有可替代組合。所有這些不同的組合構成本發明的多個可替代方面。本說明書所述的實施方式說明了已知用于實現本發明的最佳方式，并且將使本領域技術人員能夠利用本發明。