本发明涉及的海洋工程装备领域，更具体地，涉及一种圆桩腿齿轮齿条升降平台。
背景技术：
随着对海洋资源需求的增加，海洋工程装备作为开发海洋资源的载体，其需求量也随之增加，其中自升式海洋升降平台即为一种重要海洋工程设备。目前，对于远海作业的自升式升降平台多数厂商采用桁架式齿轮齿条升降平台；对于近海作业多数生产厂商采用圆桩腿插销顶升式升降平台。随着人们消费水平的升级，急需要一种能够连续升降，控制精度高，稳定性好的，桩腿体积小的并且能够在近海使用的升降平台。
不同海洋环境的升降平台，其结构也不同。中国发明专利申请公开说明书cn201510703380.x公开了一种海洋平台升降系统及海洋平台，该机构是一种桁架式齿轮齿条升降平台，该平台的升降机构采用三角桁架作为桩腿，固定在三角桁架三边的齿条与齿轮相互啮合带动平台升降，该结构桩腿所占体积过大、电机输出轴受力复杂、造价昂贵，不适用在近海海洋养殖与休闲行业，平台桩腿过于庞大、造价高、齿条要持续受力、齿轮输出轴受力复杂；中国发明专利申请公开说明书cn201410272576.3公开了一种自升式海洋平台液压插销升降系统，该升降平台为在桩腿上开有插销孔，通过液压油缸将环绕桩腿的动环梁与定环梁的相互配合伸缩运动，进而带动整个平台的上升与下降。该平台升降机构的升降过程需要依靠液压油缸的伸缩来进行，而升降过程属于阶段连续，不能构成一个完整的连续升降过程，并且当多个桩腿处的插销孔不是处在一个平面时升降过程也会受到影响，因此液压插销式升降平台升降不连续、微调效果差。为了适应近海环境以及对特定产品的升级转型，需要设计一种能够连续升降，桩腿体积小，稳定性好，控制精度高的一种海洋升降平台。
技术实现要素：
本发明为克服上述现有技术所述的至少一种缺陷，提供一种圆桩腿齿轮齿条升降平台，具有良好的连续升降效果、桩腿体积小、稳定性高、控制精度高，适用于近海养殖生活平台、观光旅游、休闲垂钓等环境。
为解决上述技术问题，本发明的技术方案如下：
一种圆桩腿齿轮齿条升降平台，包括桩腿、升降平台以及升降机构，升降平台通过升降机构与桩腿升降连接，所述升降机构包括与升降平台固定连接的升降支撑架、固定安装于桩腿的齿条、设于升降支撑架的齿轮和齿轮驱动电机，升降机构的齿轮与齿条啮合实现升降平台沿桩腿的升降；还包括锁紧机构，所述锁紧机构包括与升降平台固定连接的锁紧支撑架、设于桩腿的插销孔和安装于锁紧支撑架的锁紧插销，锁紧机构的锁紧插销插入插销孔实现升降平台的锁停。
升降机构通过齿轮驱动电机驱动安装于升降支撑架的齿轮转动，齿轮与设于桩腿的齿条啮合实现升降支撑架的上升与下降，同时带动与升降支撑架固定连接的升降平台实现沿桩腿的升降；另外当升降平台上升或下降至预定高度位置时，将锁紧机构的锁紧插销插入设于桩腿的插销孔中，实现升降平台的锁停。采用电机驱动齿轮与齿条啮合实现升降平台的升降，保证了升降平台升降的连续性要求、提高升降平台在升降过程中的稳定性；同时采用锁紧插销插入插销孔的方式实现升降平台的锁停，在升降平台锁停时齿轮齿条不受力，提高升降机构的安全稳定性。
优选地，所述升降机构包括两个升降支撑架，两个升降支撑架相对设于桩腿的两侧；升降支撑架包括架体以及设于架体两端的升降通道板；其中一个升降支撑架的升降通道板与相对的另一个升降支撑架的升降通道板构成升降通道，所述齿条设于升降通道内，所述齿轮安装于升降通道板两侧的升降通道板上。齿轮设于升降支撑架上，避免齿轮受力复杂。
优选地，所述升降机构设有连接升降通道两侧升降通道板的若干限位螺栓，限位螺栓与齿轮平行设置。使用若干限位螺栓连接升降通道两侧升降通道板，利用多根限位螺栓限定升降通道在竖直方向上的升降通道间距尺寸一致性，提高爬升机构的结构稳定性，保证升降通道内齿轮与齿条的啮合连续稳定性。
优选地，还包括设于齿条两侧的导向机构，所述导向机构安装于升降通道两侧的升降通道板上；所述导向机构为相对设置的若干滚轮，所述滚轮与齿条的侧壁相切接触。利用齿条两侧的滚轮与齿条侧壁相低接，避免爬升支撑架在升降过程中相对于桩腿发生旋转偏移，保证爬升机构的爬升稳定性要求。
优选地，所述锁紧机构包括微调机构，所述微调机构包括安装于锁紧支撑架的升降螺杆和升降螺杆驱动机构，还包括活动套接于升降螺杆的锁紧插销滑动机构；所述锁紧插销设于锁紧插销滑动机构上；升降螺杆驱动机构通过驱动升降螺杆旋转调节锁紧插销滑动机构的升降，实现锁紧插销的升降微调。升降螺杆驱动机构通过驱动升降螺杆的旋转从而使得套接于升降螺杆的锁紧插销滑动机构沿着升降螺杆上升和下降，同时带动锁紧插销的升降微调，精确控制升降平台的锁停高度位置。
优选地，所述锁紧机构包括两个锁紧支撑架，两个锁紧支撑架分别与两个架体相连，锁紧支撑架设有第一滑动槽，架体设有与第一滑动槽701相配合的第二滑动槽；锁紧插销依次穿过第一滑动槽与第二滑动槽插入插销孔，实现升降平台的锁停。在微调螺杆将锁紧插销滑动机构调节至锁停位置时，将设于锁紧插销滑动机构上的锁紧插销依次穿过第一滑动槽及第二滑动槽后插入插销孔中，实现升降平台的锁停。
优选地，各锁紧支撑架上安装有升降螺杆；所述的升降螺杆驱动机构包括安装于锁紧支撑架的升降螺杆驱动电机、设于电机及升降螺杆的链轮、链条，电机通过链条链轮传动带动各升降螺杆同步旋转。通过链条链轮传动带动各升降螺杆的同步旋转，使得安装于升降螺杆的锁紧插销滑动机构同步上升与下降，保证锁紧机构的精确控制要求以及锁紧机构的可靠性要求。
优选地，所述的锁紧插销滑动机构包括活动套接于升降螺杆的锁紧滑块以及与锁紧滑块固定连接的锁紧插销支撑架；所述的锁紧插销活动安装于锁紧插销支撑架内。
优选地，所述的锁紧机构还包括与锁紧插销活动连接的传动螺杆以及用于驱动传动螺杆的传动螺杆驱动电机，传动螺杆驱动电机通过驱动传动螺杆旋转调节锁紧插销的插入与拉出，实现升降平台的锁停及解锁。采用传动螺杆驱动电机驱动调节锁紧插销的插入插销座以及从插销座内拉出，实现升降平台的锁停与解锁，机械自动控制安全高效。
优选地，所述的升降平台设置有四个桩腿。采用四个桩腿同时联动支撑升降平台的升降，桩腿体积小，受力稳定性高，同时可根据海洋平面调节各桩腿处的锁停高度，以适应于海洋平台稳定作业需求。
与现有技术相比，有益效果是：
（1）与传统的桁架式齿轮齿条升降平台相比，本发明采用体积更小的桩腿代替三角桁架式桩腿，同时将齿轮安装于与升降平台固定连接的爬升支撑架上，保证了齿轮受力安全可靠性；同时利用锁紧插销与插销孔配合实现升降平台的锁紧，避免锁停时齿轮齿条的受力啮合，提高升降机构的安全稳定性；
（2）与传统的液压驱动升降系统相比，本发明采用电机驱动齿轮齿条啮合实现升降平台的上升与下降，保证了升降平台升降的连续性及稳定性要求；
（3）本发明的锁紧机构设有微调机构，使用微调机构调节锁紧插销相对于桩腿的高度位置，保证升降平台锁停高度位置的精确控制；同时利用链条链轮传动控制各微调螺杆的同步旋转，提高微调机构的同步控制精度；
（4）本发明在升降通道两侧安装有导向机构，利用两侧的滚轮与齿条侧壁的相切接触，利用齿条与滚轮相切接触实现爬升支撑架与桩腿的定位，防止爬升支撑架相对于桩腿的旋转或偏移，提高保证爬升机构的爬升稳定性；同时利用连接升降通道两侧的若干限位螺栓保证升降通道在竖直方向上的升降通道间距尺寸一致性，提高爬升机构的结构稳定性；
（5）本发明的升降平台设置有四个桩腿，可根据海洋平面调节各桩腿上爬升支撑架的锁定高度，使得各桩腿的爬升支撑架锁停于桩腿的不同高度位置，进而使得升降平台的锁停状态适应于海洋平面要求，满足稳定作业要求。
附图说明
图1是本发明整体结构立体图。
图2是本发明整体结构主视图。
图3是本发明爬升支撑架与锁紧支撑架示意图。
图4是本发明锁紧状态示意图。
图5是本发明锁紧插销示意图。
图6是本发明整体升降平台示意图。
具体实施方式
附图仅用于示例性说明，不能理解为对本专利的限制；为了更好说明本实施例，附图某些部件会有省略、放大或缩小，并不代表实际产品的尺寸；对于本领域技术人员来说，附图中某些公知结构及其说明可能省略是可以理解的。附图中描述位置关系仅用于示例性说明，不能理解为对本专利的限制。
如图1、2所示，一种圆桩腿齿轮齿条升降平台，包括桩腿4、升降平台3以及升降机构1，升降平台3通过升降机构1与桩腿4升降连接，升降机构1包括与升降平台3固定连接的升降支撑架11、固定安装于桩腿4的齿条6、设于升降支撑架11的齿轮5和齿轮驱动电机51，升降机构1的齿轮5与齿条6啮合实现升降平台3沿桩腿4的升降；还包括锁紧机构2，锁紧机构2包括与升降平台3固定连接的锁紧支撑架21、设于桩腿4的插销孔7和安装于锁紧支撑架21的锁紧插销8，锁紧机构2的锁紧插销8插入插销孔7实现升降平台3的锁停。其中，升降支撑架21焊接固定于升降平台3，锁紧支撑架21焊接固定于升降平台，齿条与桩腿一体连接，齿轮通过轴承安装于爬升支撑架上，齿轮驱动电机3与齿轮5连接，通过齿轮5与齿条6的啮合传动带动升降支撑架11相对于桩腿4升降，进而带动升降平台3相对于桩腿4的升降；锁紧支撑架21上活动安装有锁紧插销8，桩腿4上开设有插销孔7，通过将锁紧插销8插入插销孔7实现升降平台3的锁停。
其中，升降机构1包括两个升降支撑架11，两个升降支撑架11相对设于桩腿4的两侧；升降支撑架11包括架体112以及设于架体112两端的升降通道板111；其中一个升降支撑架11的升降通道板111与相对的另一个升降支撑架11的升降通道板111构成升降通道10，齿条6设于升降通道10内，齿轮5安装于升降通道10两侧的升降通道板111上。两个升降支撑架11相对设置在桩腿4的两侧，同时其中一个升降支撑架11的升降通道板111与另一个升降支撑架11的升降通道板111平行相对，构成用于齿轮5与齿条6啮合的升降通道10，两个升降支撑架11的升降通道板111构成一对相对设置的升降通道10；同时上述的齿轮5通过齿轮安装轴安装于升降通道10两侧升降通道板111的轴承上。
其中，升降机构1设有连接升降通道10两侧升降通道板111的若干限位螺栓12，限位螺栓12与齿轮5平行设置。限位螺栓12安装于升降通道10两侧升降通道板111的螺栓安装孔中，本实施例在升降通道10的顶部以及底部分别安装有三个限位螺栓12，还可以根据实际升降通道10的通道长度增加或减少相应的限位螺栓12数量，用多根限位螺栓12限定升降通道10在竖直方向上的升降通道10间距尺寸一致性。
其中，还包括设于齿条6两侧的导向机构，导向机构安装于升降通道10两侧的升降通道板111上；导向机构为相对设置的若干滚轮9，滚轮9与齿条6的侧壁相切接触。滚轮9通过滚轮轴安装于滚轮支撑座中的滚轮轴承，使用固定螺母将滚轮支撑座固定安装于升降通道板111。本实施例中，在升降通道10的顶部以及底部的分别设有三对滚轮9，如图2所示，通过齿条6两侧的滚轮9与齿条6侧壁的相切接触，使得爬升支撑架11只能沿着竖直的齿条6在竖直方向上运动，避免爬升支撑架11相对于桩腿4发生旋转和偏移，保证爬升机构1的爬升稳定性要求。
另外，锁紧机构2包括微调机构，微调机构包括安装于锁紧支撑架21的升降螺杆22和升降螺杆驱动机构，还包括活动套接于升降螺杆22的锁紧插销滑动机构；锁紧插销8设于锁紧插销滑动机构上；升降螺杆驱动机构通过驱动升降螺杆22旋转调节锁紧插销滑动机构的升降，进而实现锁紧插销8的升降微调。锁紧支撑架21包括开槽主体、开槽主体包括两个侧壁以及连接两个侧壁的主板，上述各侧壁的顶部以及底部分别安装有相对的螺杆上底座221与螺杆下底座222，即单个锁紧支撑架21上相对设置有一对升降螺杆22；各升降螺杆22通过角接触轴承安装于螺杆上底座221与螺杆下底座222之间；所述的锁紧插销滑动机构活动套接于升降螺杆22上，锁紧插销8活动安装于上述的锁紧插销滑动机构上，升降螺杆22的旋转带动锁紧插销滑动机构沿升降螺杆22的上升及下降，从而带动锁紧插销8的升降，进而将升降平台3锁停于桩腿4的不同高度位置。
其中，如图3所示，锁紧机构2包括分别两个锁紧支撑架21，两个锁紧支撑架21分别与两个架体112连接，锁紧支撑架21设有第一滑动槽210，架体112设有与第一滑动槽210相配合的第二滑动槽110；锁紧插销8依次穿过第一滑动槽210与第二滑动槽110插入插销孔7，实现升降平台3的锁停。锁紧机构2的两个锁紧支撑架21分别焊接固定于爬升支撑架11的架体112上，同时上述的开槽主体的主板开设有第一滑动槽210，架体112开设有与第一滑动槽210相配合的第二滑动槽110，活动安装于锁紧插销滑动机构的锁紧插销8依次穿过第一滑动槽210与第二滑动槽110后插入桩腿4的插销孔7，从而实现升降平台3的锁停。
其中，各锁紧支撑架2上安装有一对升降螺杆22；升降螺杆驱动机构包括安装于锁紧支撑架21的升降螺杆驱动电机23、设于电机23及升降螺杆22的链轮24、链条，电机23通过链条25链轮24传动带动各升降螺杆22同步旋转。本实施例中各锁紧支撑架21上的一对升降螺杆22分别安装于开槽主体的两个侧壁上，两个锁紧支撑架21共计设置有四个升降螺杆22，所述的电机23安装在锁紧支撑架21的顶部，电机输出轴以及各升降螺杆22的顶部均安装有处于同一平面的链轮24，电机23通过链条25链轮24传动进而驱动各升降螺杆22的同步旋转。
其中，锁紧插销滑动机构包括活动套接于升降螺杆22的锁紧滑块26以及与锁紧滑块26固定连接的锁紧插销支撑架27；所述的锁紧插销8活动安装于锁紧插销支撑架27内，上述的锁紧滑块26包括锁紧滑块主体以及与锁紧滑块主体一体连接的套筒，本实施例的套筒数量包括两组，分别设于锁紧滑块主体顶部及底部；各组均包含有两个套筒，两个套筒分别活动套接于上述的一对升降螺杆22上，如图4所示。所述的锁紧滑块主体上焊接固定有与两组套筒分别对应的两组锁紧插销支撑架27，各锁紧插销支撑架27内均活动安装有锁紧插销8，通过微调螺杆22的旋转带动锁紧滑块26的上升与下降，从而对安装于锁紧插销支撑架27的实现上升与下降的调节，将锁紧插销8微调至需要锁停的高度位置，然后将锁紧插销8插入对应高度的插销孔7中，实现升降平台3的锁停。
其中，锁紧机构2还包括与锁紧插销8活动连接的传动螺杆80以及用于驱动传动螺杆80的传动螺杆驱动电机，传动螺杆驱动电机通过驱动传动螺杆80旋转调节锁紧插销8的插入与拉出，实现升降平台3的锁停及解锁。锁紧插销8设有与传动螺杆22的配合的螺纹孔，传动螺杆8穿过锁紧插销支撑架27与锁紧插销8螺纹活动连接，传动螺杆驱动电机驱动传动螺杆22的旋转从而将锁紧插销8沿传动螺杆80旋出或旋回；旋出的锁紧插销8依次穿过上述的第一滑动槽210与第二滑动槽110插入插销孔7中。
另外，所述的升降平台3设置有四个桩腿4。桩腿4为圆柱形，四个桩腿4分别设于升降平台3的四个边角，如图6所示，采用四个桩腿4同时联动支撑升降平台3的升降，所需要的桩腿4体积小，受力稳定性高，将升降平台3焊接固定于各桩腿4的爬升支撑架上，另外各爬升支撑架21之间焊接固定有用于支撑升降平台3的桁架31，提高升降平台3台面的作业稳定性；同时可根据海洋平面状况调节各桩腿处的锁停高度，使得升降平台3以适应海洋平台稳定作业需求。
本发明提供的一种圆桩腿齿轮齿条升降平台，在需要升高升降平台3的位置时，控制同时启动各桩腿4的齿轮驱动电机51，齿轮驱动电机51驱动齿轮5与桩腿4的齿条6啮合，带动与各爬升支撑架21连接的升降平台3上升，当升降平台3达到预设工作高度时，控制启动各桩腿4的升降螺杆驱动电机23，升降螺杆驱动电机23同步驱动单个桩腿4的各升降螺杆22旋转，实现活动套接于升降螺杆22的锁紧滑块主体的高度微调，当锁紧插销8调节至与插销孔7匹配的位置时，控制启动传动螺杆驱动电机，传动螺杆驱动电机驱动传动螺杆80旋转，使得锁紧插销8沿传动螺杆80轴向旋进，并依次穿过第一滑动槽210与第二滑动槽110插入与之对应的插销孔7中，将升降平台3稳定制停；需要重新调节升降平台3的高度时，传动螺杆驱动电机驱动传动螺杆80反向旋转，将锁紧插销8沿传动螺杆80轴向旋回，然后由齿轮驱动电机51驱动齿轮5与齿条6啮合继续带动升降平台3的上升或下降。
显然，本发明的上述实施例仅仅是为清楚地说明本发明所作的举例，而并非是对本发明的实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明权利要求的保护范围之内。