[發(fā)明專利]一種升降系統(tǒng)齒輪軸扭矩監(jiān)測裝置及齒輪軸

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 202011592465.2
• 申請日: 2020-12-29
• 公開（公告）號: CN112763124B
• 公開（公告）日: 2022-07-08
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 吳平平;周祖德;李光遠(yuǎn);胡業(yè)發(fā);陸軍;宋春生;麥志輝;余國軒;張靜波;陳凱欣
• 申請（專利權(quán)）人: 廣東精銦海洋工程股份有限公司
• 主分類號: G01L5/24
• 分類號: G01L5/24;G01L3/08
• 代理公司: 佛山市恒瑞知識產(chǎn)權(quán)代理事務(wù)所(普通合伙) 44688
• 代理人: 史亮亮

本發(fā)明公開一種升降系統(tǒng)齒輪軸扭矩監(jiān)測裝置及齒輪軸，包括扭矩傳遞管、應(yīng)變測量管、測量光纖光柵、傳輸光纖、旋轉(zhuǎn)連接器、解調(diào)儀和終端，相鄰的兩個扭矩傳遞管之間連接有應(yīng)變測量管，測量光纖光柵貼合設(shè)置在應(yīng)變測量管的外壁，應(yīng)變測量管開設(shè)有連接孔，傳輸光纖的一端穿過連接孔與測量光纖光柵連接，其另一端穿過扭矩傳遞管并與旋轉(zhuǎn)連接器連接，旋轉(zhuǎn)連接器與解調(diào)儀數(shù)據(jù)連接，解調(diào)儀與終端數(shù)據(jù)連接；扭矩傳遞管的外徑應(yīng)變測量管的外徑。本方案可以實(shí)時(shí)準(zhǔn)確的檢測爬升齒輪軸的扭矩，從而能夠有效的反映各傳動裝置間所受的載荷是否均衡，可以及時(shí)發(fā)現(xiàn)個別升降系統(tǒng)因?yàn)樽冃位蚱渌蛟斐傻倪^載，避免事故發(fā)生。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及扭矩監(jiān)測技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種升降系統(tǒng)齒輪軸扭矩監(jiān)測裝置及齒輪軸。

背景技術(shù)

自升式平臺由平臺主體、樁腿和升降系統(tǒng)組成，平臺主體依靠升降系統(tǒng)沿樁腿上下移動，具體工作過程為：自升式平臺在工作時(shí)樁腿下放插入海底，平臺被抬起到離開海面的安全工作高度，以保證平臺遇到風(fēng)暴時(shí)樁腿不致下陷，風(fēng)暴結(jié)束后平臺降到海面，拔出樁腿并全部提起，使得整個平臺浮于海面，由拖輪移動至新的位置，在海上作業(yè)領(lǐng)域使用的較為廣泛。

自升式平臺目前廣泛采用齒輪齒條式升降系統(tǒng)，具有升降速度快、操作簡單的特點(diǎn)，但由于海上升降平臺的自重非常大，因此要求每個爬升齒輪軸的負(fù)載大致均等，否則負(fù)載較大的提升齒輪軸在長期受力作用下會相較其他提升齒輪軸疲勞程度較高，容易出現(xiàn)斷裂；一旦某一側(cè)的提升齒輪軸斷裂，會導(dǎo)致該側(cè)的其他提升齒輪軸受力增大，從而平臺會發(fā)生傾斜甚至崩塌。因此需要對爬升齒輪軸扭矩進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測，以防止自升式平臺存在過載等狀況的發(fā)生。

扭矩監(jiān)測在目前國內(nèi)設(shè)計(jì)的升降裝置產(chǎn)品已有應(yīng)用，但并不成熟。由于爬升齒輪軸需要插入到行星減速箱的內(nèi)部，難以將扭矩傳感器安裝在減速箱和爬升齒輪軸之間直接測量齒輪軸扭矩，因此只能將扭矩傳感器安裝至電機(jī)與減速箱之間來測量減速箱的輸入軸扭矩，再經(jīng)過換算得到爬升齒輪軸的扭矩，但由于減速機(jī)內(nèi)部存在阻力及損耗，且每一臺減速箱的阻力和損耗均不相同，同一臺減速箱隨著使用時(shí)間的增長其阻力和損耗也會發(fā)生變化，因此采用上述方式測得的爬升齒輪軸的扭矩會存在延遲和偏差測量，難以實(shí)現(xiàn)直接對升降系統(tǒng)進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測。目前還有另一種測量方式，具體是將應(yīng)變片扭矩傳感器設(shè)置在扭管上，通過測量扭管的變形量來間接測量爬升齒輪軸扭矩值，用電刷滑環(huán)完成動靜部件的連接，然而在自升式平臺升降系統(tǒng)長期處于強(qiáng)電磁干擾和高濕環(huán)境中，應(yīng)變片扭矩傳感器的阻值會發(fā)生變化，電刷滑環(huán)可靠性降低，從而影響測量精度和穩(wěn)定性，不僅如此，由于爬升齒輪軸所受負(fù)載非常大，容易使扭管發(fā)生扭斷，導(dǎo)致無法完成測量；同時(shí)由于爬升齒輪軸是旋轉(zhuǎn)部件，用應(yīng)變片測量扭矩時(shí)需要電刷滑環(huán)完成動靜部件的連接，電刷滑環(huán)同樣會受到強(qiáng)電磁的干擾從而影響測量的準(zhǔn)確性。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的主要目的是提出一種升降系統(tǒng)齒輪軸扭矩監(jiān)測裝置及齒輪軸，旨在解決現(xiàn)有的齒輪軸扭矩監(jiān)測裝置監(jiān)測扭矩時(shí)存在延遲且測量結(jié)果誤差較大的技術(shù)問題。

為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提出一種升降系統(tǒng)齒輪軸扭矩監(jiān)測裝置，包括扭矩傳遞管、應(yīng)變測量管、測量光纖光柵、傳輸光纖、用于進(jìn)行信號傳輸轉(zhuǎn)換的旋轉(zhuǎn)連接器、用于將帶有光柵波長信息的調(diào)制信號轉(zhuǎn)換為光纖光柵波長漂移信號的解調(diào)儀和用于根據(jù)光纖光柵波長漂移信號得到扭矩并實(shí)時(shí)顯示的終端，相鄰的兩個所述扭矩傳遞管之間連接有所述應(yīng)變測量管，所述測量光纖光柵貼合設(shè)置在所述應(yīng)變測量管的外壁，所述應(yīng)變測量管開設(shè)有連接孔，所述傳輸光纖的一端穿過所述連接孔與所述測量光纖光柵連接，其另一端穿過所述扭矩傳遞管并與所述旋轉(zhuǎn)連接器連接，所述旋轉(zhuǎn)連接器與所述解調(diào)儀數(shù)據(jù)連接，所述解調(diào)儀與所述終端數(shù)據(jù)連接；

所述扭矩傳遞管的外徑所述應(yīng)變測量管的外徑，所述扭矩傳遞管和所述應(yīng)變測量管的中軸線處于同一直線上。

優(yōu)選地，所述測量光纖光柵彎折設(shè)置在所述應(yīng)變測量管的外壁，使得所述測量光纖光柵的第一段在水平面上的投影與所述應(yīng)變測量管中軸線的夾角ɑ為45°，所述測量光纖光柵的第二段在水平面上的投影與所述應(yīng)變測量管中軸線的夾角β為135°。