一种海工平台大型钢制拖链系统性能试验用牵引装置的制作方法

本发明涉及海工平台大型钢制拖链系统性能试验用牵引装置，属于海洋平台生产领域。

背景技术：

随着海洋资源开发的蓬勃发展，海工平台中大型钢制拖链系统一般应用在电缆、油管、气管、水管、风管上，起到牵引和保护的作用，目前广泛使用在海工作业平台上，不仅保护了电缆、油管等，而且也使海工作业平台整体看起来更整洁、美观。

由于海洋作业条件的特殊行和海洋平台对拖链系统需求的复杂性和随机性，专用于海工平台的多层多管线大型钢制拖链系统的牵引装置的研发存在诸多困难。目前市场上广泛使用的都是用行车来进行牵引驱动，牵引结构设计不算巧妙，其灵活性不高，结构尺寸过于庞大且不易安装，由于海洋作业具有高强度、高难度、不确定性等特点，目前市场上的拖链牵引系统在尺寸上和安装上都无法满足海工平台对拖链牵引系统的要求。

技术实现要素：

发明目的：为了克服现有技术中存在的不足，本发明提供一种海工平台大型钢制拖链系统性能试验用牵引装置，采用钢缆驱动，具有正向驱动和逆向驱动的特点，启动、停车缓冲平稳，并且各单元拼装便利。

技术方案：为实现上述目的，本发明的海工平台大型钢制拖链系统性能试验用牵引装置，包括动力侧单元、支撑随动车单元、拖链基座、顶端支架单元和尾端支架单元，所述拖链基座安装有拖链，在拖链基座上安装有动力侧单元，动力侧单元上缠绕有钢缆，钢缆通过顶端支架单元上的定滑轮后与支撑随动车单元一侧连接，支撑随动车单元与拖链连接，支撑随动车单元的另一侧也与钢缆连接，钢缆依次穿过尾端支架单元上的定滑轮和拖链基座后与动力侧单元连接。

作为优选，所述动力侧单元包含驱动轮、从动轮和电机，所述电机带动驱动轮转动，钢缆在驱动轮和从动轮上螺旋缠绕，钢缆的一端与支撑随动车单元一侧连接，依次穿过尾端支架单元上的定滑轮和拖链基座后与驱动轮连接，在驱动轮和从动轮上螺旋缠绕后，通过顶端支架单元上的定滑轮后与支撑随动车单元另一侧连接。

作为优选，所述顶端支架单元为钢架结构，在顶端支架单元顶端安装有定滑轮和至少两个导向轮，定滑轮的轴线与导向轮的轴线的夹角为90°，钢缆从从动轮穿出后进入定滑轮的凹槽内，然后穿过导向轮。

作为优选，所述驱动轮包括第一轴承座、第一轴承、第一五槽卷筒、第一键、第一自锁螺母、和驱动轴，驱动轴与电机连接，在驱动轴的两端安装有第一轴承，第一轴承安装在第一轴承座上，在驱动轴上套有第一五槽卷筒，第一五槽卷筒通过第一键固定在驱动轴上，在第一键外套有第一自锁螺母，所述从动轮包含第二轴承座、从动轴、第二键、第二五槽卷筒、第二自锁螺母、第二轴承，在从动轴的两端安装有第二轴承，第二轴承安装在第二轴承座上，在从动轴上套有第二五槽卷筒，第二五槽卷筒通过第二键固定在从动轴上，在第二键外套有第二自锁螺母，钢缆在第一五槽卷和第二五槽卷筒上螺旋缠绕。

作为优选，所述支撑随动车单元为钢架结构，两侧均设有2n+1个螺纹拉杆，n为正整数，所述螺纹拉杆包含螺母、拉杆和拉扣，拉杆穿过支撑随动车单元后与螺母连接，拉杆端部与拉扣连接，钢缆安装在拉扣上。

作为优选，所述拖链包括若干个外链接单元、若干个内链接单元和一对基座单元，所述内链接单元的两侧分别与外链接单元铰接，两端的外链接单元分别与一个基座单元铰接；所述外链接单元包含一对外链板和外链导板，两个外链板通过一对外链导板连接，一对外链导板和一对外链板均为钣金设计，在一对外链板之间分别连接有若干个第一横向链杆，在每个外链板的两侧均安装有铰接轴，沿铰接轴对称的安装有销轴；所述内链接单元包含一对内链板和一对内链导板，一对内链板通过一对内链导板连接，内链板和内链导板均为钣金设计，一对内链板之间安装有若干个第二横向链杆，在内链板的两侧均设有与铰接轴对应的铰接孔，在内链板上设有两个与销轴配合的圆弧槽，两个圆弧槽关于铰接孔的圆心中心对称，销轴插入圆弧槽。

作为优选，所述外链板包含外链外板和外链内板，外链外板和外链内板之间安装有夹块，所述内链板位于外链外板和外链内板之间，铰接轴依次穿过外链外板、内链板和外链内板，销轴依次穿过外链外板、内链板和外链内板，销轴位于圆弧槽中。

作为优选，一对外链导板通过若干个第一竖向链杆连接，一对内链导板通过第二竖向链杆连接，第一竖向链杆、第二竖向链杆、第一横向链杆和第二横向链杆将外链导板和内链导板形成的空间分为若干个方格。

作为优选，所述基座单元包含一对基座板，两个基座板通过若干个基座导板连接，在基座导板上设有若干个减重的腰型孔。

有益效果：本发明的海工平台大型钢制拖链系统性能试验用牵引装置，采用钢缆驱动，具有正向驱动和逆向驱动的特点，启动、停车缓冲平稳；两端支架与拖链基座横向连接，通过钢结构实现内力传递，从而整个底盘无需和地面锚接；支撑随动车连接拖链运动顶部，能够保证端部的高度，可实现任意位置锁定的功能，并且各单元拼装便利。

附图说明

图1是本发明的整体结构示意图。

图2是本发明的动力侧单元结构示意图。

图3是本发明的动力侧单元钢缆螺旋缠绕结构示意图。

图4是本发明的驱动轮爆炸示意图。

图5是本发明的从动轮爆炸示意图。

图6是本发明的动力侧单元导向轮结构示意图。

图7是本发明的导向滑轮总成爆炸图。

图8是本发明的支撑随动车单元结构示意图。

图9是本发明的螺纹拉杆结构示意图。

图10是本发明的拖链基座部分结构示意图。

图11是本发明的尾端支架单元结构示意图。

图12是图1中拖链的整体结构示意图。

图13是图12中的外链接单元结构示意图。

图14是图12中的外链接单元外链板的爆炸示意图。

图15是图12中的外链接单元横向链杆结构示意图。

图16是图12中的内链接单元结构示意图。

图17是图12中的内链板关键几何尺寸分析图。

图18是图12中的基座单元结构示意图。

图19是图12中的拖链系统尺寸示意图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明作更进一步的说明。

如图1至11所示，一种海工平台大型钢制拖链系统性能试验用牵引装置，包括：动力侧单元1、支撑随动车单元2、拖链基座3、顶端支架单元和尾端支架单元4。所述动力侧单元1中，驱动轮11、从动轮16和电机12安装在底座上，导向轮13和定滑轮14安装在顶端支架单元的顶板上，钢缆15穿过导向轮13和定滑轮14进入到从动轮16，在驱动轮11和从动轮16上螺旋缠绕；所述支撑随动车单元2中，万向轮23安装在底端横梁上，螺纹拉杆21分别安装在顶板两侧，中间为主拉杆，左右两边拉杆防止车轮跑偏，通过调节螺纹拉杆螺母211的进给来调整钢缆的松紧，保证支撑随动车运行的平稳性，在顶板上两侧分别设置四个拖链通孔22，用于固定拖链；所述拖链基座3中，拖链基座3由拖链轨道31和横梁32焊接而成，每个横梁32中心设置通孔33，用于钢缆的传输。所述尾端支架单元4中，定滑轮41分别安装在底端和顶板上，钢缆15穿过两个定滑轮41后连接到支撑随动车2的螺纹拉杆21上，最终形成一个完整的传动链。

如图3-4所示。所述驱动轮11包括第一轴承座111、第一轴承112、第一五槽卷筒113、第一键114、第一自锁螺母115和驱动轴116，从动轮16包括第二轴承座161、从动轴162、第二键163、第二五槽卷筒164、第二自锁螺母165、轴承166，依次安装后固定在底座上；所述钢缆15螺旋缠绕在驱动轮11和从动轮16上，钢缆15在从动轮16底端一侧开始缠绕，在驱动轮11底端一侧脱离，通过螺旋缠绕增大接触角，从而带动拖链往复运动，满足拖链牵引的要求。

如图5-6所示。所述导向轮13包括导向轴131、隔套132、第三轴承133、第三自锁螺母134和滑轮135，组装后安装在顶板上，所述导向轮13和定滑轮14偏置安装在顶板上，使钢缆15通过导向轮13后穿过定滑轮14凹槽中心，起到钢缆的导向作用，避免钢缆跳槽。

如图7所示。所述支撑随动车单元2中螺纹拉杆21包括螺母211、拉杆212、拉扣213，拉杆212上设置扳手槽，螺纹拉杆21固定在顶板两侧，钢缆15安装后或者长时间使用后，需要通过调整螺纹拉杆21的进给来控制钢缆15的松紧，避免因为钢缆松弛而导致驱动能力下降，保证支撑随动车运行的连续性和平稳性。

如图12至图19所示，拖链包括有外链接单元51、内链接单元52和基座单元53。外链接单元51与内链接单元52通过外链接单元51的销轴1015和铰接轴10111依次间隔按照顺序铰接，拖链系统弯曲时，外链接单元51的销轴1015在内链接单元52的铰接圆弧槽2011中按400mm的回转半径2014、500mm的链板节距2015和30°的内外链接回转角度2013链接约束，链板节距2015形成了半个正十二边形2018，对称铰接圆弧槽2011的极限夹角即为半个正十二边形2018的边对应的圆心角，也称为内外链节最大相对回转角度2013，回转半径2014为半个正十二边形2018的外接圆半径，拖链系统两端分别链接一个基座单元53，分别通过两端的外链接单元51的销轴1015和铰接轴10111与其链接，一端固定于平台上，另一端固定于移动设备上，固定于移动设备上的基座单元53在移动设备的带动下带动整个拖链系统往复运动。

本实施例中，外链接单元51包含外链导板102和一对外链板101，一对外链板101通过外链导板102连接，外链板101包含钣金设计的外链外板1011和外链内板1017，外链外板1011的上下边通过钣金折弯，外链外板1011和外链内板1017之间左右两侧安装有销轴1015和铰接轴10111，销轴1015和铰接轴10111上分别设置有两个四氟垫片1013，外侧分别设置有轴挡板10110并且通过紧固件1012和1016联接固定，上下两端之间安装有两个设置有通孔的夹块1014，在不降低拖链系统承载能力、结构刚性的前提下，外链外板1011通过钣金设计降低拖链系统的自重和耗材，采用钣金折弯提高外链外板1011的强度和刚度。

外链导板102是通过钣金设计折弯并且上面设置有一些通孔，通孔上面安装有一些通过紧固件107联接固定的两端设置有螺纹通孔的第一竖向链杆106，外链导板102两端焊接有外链导板端板105，外链导板端板105上设置有两个通孔，两个通孔上安装有端部设置有螺纹通孔的第一横向链杆103，第一横向链杆103包括横向连杆轴1051和套在上面的套筒1052，这样可以使穿梭在拖链系统独立空间中的介质管线由滑动摩擦变为滚动摩擦，使介质管线受到的摩擦力减少，提高介质管线使用寿命，外链外板1011和外链内板1017上端和下端分别设置有两个通孔1018，第一横向链杆103通过紧固件107联接固定在外链内板1017、夹块1014和外链外板1011上，在不降低拖链系统承载能力、结构刚性的前提下，外链导板102通过钣金设计降低拖链系统的自重和耗材，采用钣金折弯提高外链导板102的强度和刚度，外链外板1011和外链内板1017中间设置有两排对称的通孔1019，通孔1019上面安装有通过紧固件108联接固定的第一横向链杆104。

内链接单元52包含内链导板202和一对内链板201，一对内链板201通过内链导板202连接，内链板201上设置有铰接圆弧槽2011、铰接孔2012，中间设置有两排对称的通孔208，外链接单元51的铰接轴10111安装在铰接孔2012中，销轴1015安装在铰接圆弧槽2011中，当拖链在水平位置时，销轴1015在内外节相对水平位置2016，即铰接孔上方的销轴1015位于圆弧槽2011最左侧位置时销轴1015圆心与铰接孔下方的销轴1015位于另一圆弧槽2011最右侧位置时销轴1015圆心连线穿过铰接孔圆心，且三个圆心的连线为竖直方向，这里的左侧和右侧是正对海工平台用多层多管线大型钢制拖链系统时的位置，也可以为铰接孔上方的铰接轴位于最右侧位置时铰接轴圆心与铰接孔下方的铰接轴位于最左侧位置时铰接轴圆心连线穿过铰接孔圆心，当拖链系统弯曲时，销轴1015滑到相对回转位置2017，销轴1015从内外节相对水平位置2016滑到相对回转位置2017的内外链接回转角度2013为30°，回转半径2014为400mm，链板节距2015为500mm，链板节距2015形成了半个正十二边形2018，对称铰接圆弧槽2011的极限夹角即为半个正十二边形2018的边对应的圆心角，也称为内外链节最大相对回转角度2013，回转半径2014为半个正十二边形2018的外接圆半径，当拖链系统弯曲时，销轴1015在相对水平位置2016和相对回转位置2017之间往复运动。

内链导板202是通过钣金设计折弯，上面安装有一些通过紧固件206联接固定的两端设置有螺纹通孔的第二竖向链杆205，内链导板202的两端焊接有内链导板端板204，端板204上设置有两个通孔，两个通孔上安装有端部设置有螺纹通孔的第二横向链杆203，第二横向链杆203通过紧固件206联接固定在内链板201上，内链板201中间设置有两排对称的通孔208，通孔208上面安装有通过紧固件206和紧固件207联接固定的横向链杆209。

拖链系统两端分别链接一个基座单元53，基座单元53的铰链槽307和通孔308分别固定在两端的外链接单元51的销轴1015和铰接轴10111上，基座单元53一端固定于拖链基座3上，另一端固定于支撑随动车单元2上，固定于支撑随动车单元2上的基座单元53在支撑随动车单元2的带动下带动整个拖链系统往复运动。基座单元53的两端是通过基座导板302连接的基座板301，基座板301是通过钣金设计并且一侧折弯，折弯的部分设置有四个通孔306，安装固定在固定平台和移动设备上，中间设置有凹槽，基座板301设置有一些通孔305。

基座导板302两端焊接有端部连接板304，端部连接板304两端设置有通孔，基座导板302是通过钣金设计折弯，并且中间部分设置有腰型孔303，在保证整个拖链系统的强度和刚性的情况下，可以降低拖链系统的自重和耗材，基座导板302安装固定在基座板301上的一些通孔305上。

使用海工平台用多层多管线大型钢制拖链系统时，介质管线穿过由横向链杆和竖向链杆组成的独立空间，当介质管线布置完毕时，根据作业需要，移动设备拖动固定在上面的基座单元53，因此，介质管线达到移动的目的，在整个拖链系统拖动的过程中，由于结构设计巧妙，即使拖链系统的工作长度要求过长，拖链内部承受压力过大，拖链系统工作时间过长，处于水平端的拖链系统都不会出现弯曲变形的情况，即拖链悬挂段的悬垂度L为零，整个拖链系统始终处于平稳的运行状态。

以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出：对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。