1、自升式海洋平臺的關鍵部分是升降裝置。升降裝置安裝在平臺主體和樁腿的交接處,它的主要功能是實現平臺主體和樁腿的上下相對運動、或把平臺主體固定于樁腿的某一位置。具體操作過程為:當自升式平臺到達井位時,通過升降裝置把平臺升離水面,為海上作業(yè)做好準備;作業(yè)結束后,再把平臺降回水面,升起樁腿,使平臺重新恢復成漂浮狀態(tài),準備拖航至下一個井位作業(yè)。
　　 目前國外先進的升降系統(tǒng)為齒輪齒條式升降系統(tǒng),該升降系統(tǒng)具有升降速度快、易對井位和可連續(xù)升

2、降等優(yōu)點。本文結合山東省科技發(fā)展計劃項目“海洋自升式平臺電動升降及控制技術研究”,針對我國自升式海洋平臺的作業(yè)現狀,借鑒國外先進的升降系統(tǒng)成果,設計研究“一軸輸入帶二軸輸出”傳遞方式的齒輪齒條式升降裝置。
　　 自升式海洋平臺的升降系統(tǒng)在平臺升降過程中承擔整個平臺的重量和工作載荷,其安全性能對平臺的正常工作起著重要作用。本文研究的齒輪齒條傳動機構作為升降系統(tǒng)的核心組成部分,其結構安全的重要性不言而喻。鑒于此,本文基于動力學分析軟

3、件及有限元分析軟件,針對設計出的升降裝置模型進行運動及動力學分析與強度校核等研究,主要工作如下:
　　 (1)基于ADAMS軟件,對升降裝置減速器部分的兩種方案進行總體仿真,得出兩種方案中齒輪齒條接觸力在各個方向隨時間的變化規(guī)律,以及同一電動機驅動的兩個七齒小齒輪的速度曲線對比,從而研究兩種方案下七齒小齒輪運轉的同步性。以此為基礎,研究一根齒條上的升降系統(tǒng)在不同載荷狀態(tài)下和某特殊工況下的運動及動力學特性,為升降裝置的優(yōu)化奠定基礎

4、,并為防止由升降系統(tǒng)引發(fā)的故障的發(fā)生提供理論依據。
　　 (2)該齒輪齒條升降裝置長時間處于承受重載的狀態(tài)(包括動載荷),較一般齒輪傳動裝置,具有低速、重載、應力情況復雜等特點,因此齒輪齒條的強度是關系到整個平臺安全性能的重要因素,對其進行強度校核計算分析非常有必要。本文基于ABAOUS有限元分析軟件,對升降裝置的七齒小齒輪與齒條嚙合進行靜態(tài)與動態(tài)接觸分析。靜態(tài)分析主要包括不同工況下的齒輪齒條靜態(tài)接觸應力分析、不同倒角對齒輪齒條

5、最大接觸應力的影響分析;動態(tài)分析主要包括不同裝配角對齒輪齒條最大接觸應力的影響分析。
　　 (3)每套升降裝置電動機的伸出端均裝有快速響應盤式剎車裝置。該裝置是關系到升降系統(tǒng)正常升降的重要設備,因此對其進行分析研究有著重要的意義。本文基于AMesim仿真軟件對該升降裝置的盤式剎車進行仿真研究,得到制動壓力的響應曲線,分析影響其大小的各個因素;基于ABAQUS有限元軟件,分析剎車過程中產生的熱應力,考察不同制動力曲線情況對剎車性能