海洋平台门式吊机用扶正机械手装置的制作方法

本发明属于海洋石油机械技术领域，涉及一种海洋平台门式吊机用扶正机械手装置。

背景技术：

海洋平台在钻井作业中，需要配备相应的水下钻采设备及工具，比如防喷器组、采油树等常见设备，其体积、重量大。根据平台布局，此类设备在不工作时需要存放在甲板面的指定位置，在钻井作业中，当下放或者回收此类设备时需要用专用的门式吊机将其吊运至指定位置。

现有海洋平台配备的门式吊机一般整体尺寸较大、高度较高，且采用钢丝绳来吊运相应设备，钢丝绳对被吊运设备几乎无约束，且平台在受风浪影响而产生倾斜、震荡以及风力作用等多种因素下，被吊运设备容易产生较大摆动，由于设备的摆动使得门式吊机在进行起吊、移运作业时产生较大动载荷，给吊机作业带来较大风险。

技术实现要素：

本发明的目的是提供一种海洋平台门式吊机用扶正机械手装置，解决了现有门式吊机起吊、移运大型设备时存在的平稳性差、动载大，作业过程中需要大量人力现场配合，吊机作业时的安全性差的问题。

本发明所采用的技术方案是，一种海洋平台门式吊机用扶正机械手装置，由上连接架、下连接架、立柱组成主框架，立柱上滑动套装有滑移组件，立柱通过连接法兰与吊机支腿连接；

滑移组件左右两边各设置一个机架，每个机架上设置有销轴二和销轴三，销轴二上铰接有机械卡爪，机械卡爪通过销轴四与油缸活塞杆铰接，油缸缸体底端与销轴三铰接；

上连接架的耳板通过销轴一与齿条安装架上端固定连接，齿条安装架下端通过扣压法兰与下连接架螺栓连接；齿条安装架的一个侧面竖直设置有齿条；

滑移组件上固定安装有驱动机构，驱动机构减速机的输出小齿轮与齿条安装架上的齿条啮合。

本发明的海洋平台门式吊机用扶正机械手装置，其特征还在于：

所述的齿条安装架下端头套装在扣压法兰的内腔中，齿条安装架下端头两边与扣压法兰的内腔两边内壁留有间隙。

所述的齿条安装架上固定有主立板，主立板后侧通过螺栓固定安装有一对分体式扣板，该对分体式扣板的内部空间中设置有压块，压块左右两端均与分体式扣板内壁留有间隙，压块向后与连接架固定连接，连接架后端面与吊机支腿上的连接法兰固定连接；主立板前侧固定有一对平行的横立板，左侧的横立板上竖直安装有齿条，右侧的横立板外侧面与导向轮顶接，导向轮固定安装在驱动机构外壳背面。

所述的每个立柱的四个侧立面均设置有导轨，每个机架由多块钢板焊接组成c型腔体，c型腔体的开口两边口沿分别固定有一个扣板，c型腔体的三面内壁上各设置多组耐磨导块，每个扣板内表面各设置一组耐磨导块。

所述的上连接架和下连接架位于主框架结构内并且各设置有两个缓冲器，上下一一相对组成两对缓冲器。

所述的连接法兰与吊机支腿连接处设置有调整垫片一。

所述的连接架后端面通过调整垫片二与吊机支腿上的连接法兰通过多组螺栓固定连接。

本发明的有益效果是，具体包括：

1)在框架结构上设置有连接法兰，通过螺栓连接固定在吊机支腿内侧，安装、拆卸简单，且固定位置灵活：可根据待吊运设备的总高度上下移动整个装置在吊机支腿上的固定位置；

2)滑移组件为齿轮齿条驱动方式，可沿立柱上设置的导轨上下移动，使得本装置可扶正多种高度不同的待吊运设备；

3)机械卡爪夹持口为c型结构，正常工况下其三个面与待吊运设备间留有一定间隙，故而待吊运设备可相对机械卡爪运动，也可随吊机的卷扬提升或下放作业时，与待吊运设备相对静止，从而满足不同工况的作业要求；

4)使得吊机在吊运过程中大大减小了由于外部载荷带来的作业风险，同时减小了作业现场对人力配合度的需求；

5)整体结构简单，适用范围广，且安装简单、拆卸和维护方便。

附图说明

图1为本发明装置的主视图；

图2为图1中的a-a截面图；

图3为图1中的i处局部放大图；

图4为图2中的ii处局部放大图；

图5为图2中的iii处局部放大图。

图中，1.上连接架，2.缓冲器，3.销轴一，4.齿条安装架，5.滑移组件，6.立柱，7.下连接架，8.机械卡爪，9.油缸，10.扣板，11.调整垫片一，12.导轨，13.销轴二，14.扣压法兰，15.连接法兰，16.驱动机构，17.齿条，18.销轴三，19.导向轮，20.耐磨导块，21.连接架，22.压块，23.分体式扣板，24.主立板，25.调整垫片二，26.机架，27.耳板，28.待吊运设备，29.销轴四。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施方式对本发明进行详细说明。

参照图1、图2，本发明装置的结构是，由上连接架1、下连接架7、立柱6组成主框架，立柱6上滑动套装有滑移组件5，立柱6通过连接法兰15与吊机支腿连接，连接处设置有调整垫片一11，上连接架1和下连接架7位于主框架结构内各设置有两个缓冲器2，上下一一相对组成两对缓冲器2，两对缓冲器2之间的空间位置即为滑移组件5的上、下极限行程位置；

滑移组件5左右两边各设置一个机架26，每个机架26上设置有销轴二13和销轴三18，销轴二13上铰接有机械卡爪8，机械卡爪8通过销轴四29与油缸9活塞杆铰接，油缸9缸体底端与销轴三18铰接；每个机械卡爪8上设置有夹持口，夹持口的宽度、高度尺寸与待吊运设备28的接口尺寸对应；两个油缸9同步伸缩时，驱动各自的机械卡爪8以各自的销轴二13为支点转动，一对机械卡爪8通过相对的夹持口实现扶正；

上连接架1的耳板27通过销轴一3与齿条安装架4上端固定连接，齿条安装架4下端通过扣压法兰14与下连接架7螺栓连接，使得齿条安装架4牢靠安装在主框架内；齿条安装架4的一个侧面竖直设置有齿条17；

参照图1、图3，齿条安装架4下端头套装在扣压法兰14的内腔中，齿条安装架4下端头两边与扣压法兰14的内腔两边内壁留有间隙。

参照图1、图4，滑移组件5上固定安装有驱动机构16，驱动机构16减速机的输出小齿轮与齿条安装架4上的齿条17啮合；在齿条安装架4上固定有主立板24，主立板24后侧通过螺栓固定安装有一对分体式扣板23，该对分体式扣板23的内部空间中设置有压块22，压块22左右两端均与分体式扣板23内壁留有间隙，使得连接架21与齿条安装架4之间预留有相对活动的空间，压块22向后与连接架21固定连接，连接架21后端面通过调整垫片二25与吊机支腿上的连接法兰通过多组螺栓固定连接；主立板24前侧固定有一对平行的横立板，左侧的横立板上竖直安装有齿条17，右侧的横立板外侧面与导向轮19顶接，导向轮19固定安装在驱动机构16外壳背面，即导向轮19与齿条17相对于两个横立板背向设置；

参照图1、图5，每个立柱6的四个侧立面均设置有导轨12，每个机架26由多块钢板焊接组成c型腔体，c型腔体的开口两边口沿分别固定有一个扣板10，c型腔体的三面内壁上各设置多组易于更换的耐磨导块20，每个扣板10内表面各设置一组耐磨导块20；带动滑移组件5两边的机架26上的耐磨导块20沿立柱6的导轨12上下滑移；机架26内的c型腔体和扣板10内设置的耐磨导块20共同作用，使得立柱6四个侧面均与机架26的c型腔体保持接触，确保本装置在扶正设备时，受到任意水平方向的载荷时滑移组件5在驱动机构16的驱动下，沿立柱6始终有接触。

当小齿轮与齿条17啮合时，齿条17作用在小齿轮上的径向力通过导向轮19转换成齿条17的内力，使得齿条17不受横向外力作用，并保证滑移组件5在作业过程中，齿条17与驱动机构16输出小齿轮的间距恒定。

自然状态下齿条安装架4上端通过销轴一3钩挂在上连接架1的耳板27上，保持一定的铰接间隙，齿条安装架4下端与下连接架7固定连接；竖直方向上，齿条安装架4与销轴一3、扣压法兰14、分体式扣板23均有安装间隙，保证齿条安装架4在受力情况下可在竖直方向上移动；水平方向上，齿条安装架4与立柱6、分体式扣板23间均有安装间隙，保持齿条安装架4在受力情况下可在水平方向移动。

本发明装置的工作原理是，

本发明装置安装在吊机支腿内侧，当吊机在起吊设备时，机械卡爪8的油缸9活塞杆伸出，两个机械卡爪8同时张开至最大状态，滑移组件5在驱动机构16的驱动下，在导向轮19和导轨12的共同导向下，移动到待吊运设备28的合适高度后停下，然后机械卡爪8的油缸9活塞杆缩回，带动两个同时机械卡爪8向内收回，待吊运设备28的框架被机械卡爪8上的夹持口限制了侧向位移而夹紧，随后吊机开始起吊设备，此过程中控制机械卡爪8的油缸9一直保持缩回状态，夹持住待吊运设备28的框架，滑移组件5可以根据待吊运设备28的具体扶正要求相对吊机卷扬静止或移动两种方式夹持住待吊运设备28，直至其被吊运到合适高度后，整体随吊机移动至目的地；下放过程同理。

1)正常工况下，驱动机构16上的减速机的小齿轮与齿条安装架4左侧的齿条17啮合时，本发明装置整体受力均匀，待吊运设备28的边框处于两个机械卡爪8的夹持口内，与机械卡爪8外部结构无接触，此时通过齿条安装架4右侧的导向轮19平衡齿轮啮合时的水平外力，本发明装置整体无侧向力，滑移组件5沿立柱6前后两侧面上安装的耐磨导块20平稳移动至待吊运设备28的预定高度。

2)吊机在海浪和风的作用下会发生一定角度倾斜，设定吊机整体由于外部载荷而向右倾斜，本发明装置随吊机整体向右倾斜，由于连接架21内的压块22与用于连接固定的分体式扣板23两侧预留有间隙，与滑移组件5与左右两侧的立柱6在水平方向上的间隙相同，故当吊机整体右倾斜时滑移组件5两侧整体向右移动与两边立柱6接触，并带动齿条安装架4整体向右滑移，驱动机构16正常驱动滑移组件5上下移动，油缸9的活塞杆正常控制机械卡爪8张开、闭合，扶正功能正常。平台整体受向左外部载荷时，工作原理同上。

3)当吊机在正常工况下作业时，设定起吊设备过程中由于吊点倾斜使得待吊运设备28向右倾斜，本发明装置右侧的机械卡爪8的夹持口被设备挤压，左侧机械卡爪8的夹持口与设备无接触时，由于间隙设置，滑移组件5在向右的外力作用下整体向右移动，使得减速机的小齿轮紧紧挤压齿条安装架4上的齿条17，推动齿条安装架4整体向右移动，从而同时与销轴一3、连接架21和扣压法兰14发生向右的相对运动，保持小齿轮与齿条17的正常啮合，由于滑移组件5向右移动到挤压两边的立柱6，使得本发明装置由于设备倾斜而产生的水平方向的外力转移到立柱6上；同时，竖直方向上，起连接作用的销轴一3与上连接架1上设置的耳板27的间隙小于压块22和分体式扣板23上下的间隙，设备倾斜产生的外力传递到连接用的销轴一3处，也避免了局部应力对齿条安装架4和滑移组件5的损坏。吊点向左偏移时，工作原理同上。