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。

作为自升式平台齿轮齿条式升降系统的重要零件,超大模数爬升齿轮制造属于极限加工,制造技术含量高。其中,粗制齿加工、热处理工艺试验和精制齿加工是超大模数爬升齿轮制造的关键技术。采用改进的氧-燃气数控火焰切割技术,对齿面进行粗制齿加工,经调质热处理后锻件的齿面和齿根部位表面硬度均在330 HB以上;为研究调质热处理后爬升齿轮锻件的力学性能,从锻件本体截取试样进行了材料性能试验。结果表明,材料的拉伸性能和冲击功均满足力学性能要求;采用数控铣加工技术,进行了爬升齿轮精制齿加工,使爬升齿轮的齿面粗糙度Ra控制在6.3μm以内,单件爬升齿轮的公法线变动量控制在0.2 mm以内。以上各关键环节的制造工艺和控制措施,确保了爬升齿轮成品质量满足技术要求。

介绍了自升式海洋钻井平台的关键设备升降系统。分析DSJ300船型和JU2000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。