提升绞车是变速运行设备，因而减速器工作过程中其各齿轮的负载也是变化的。该减速器因长期工作齿面磨损较严重，并发生过齿面胶合损伤，齿侧间隙增大，起动和减速时有异常冲击。经过2TK－2.5／20型绞车减速器的磨损速率检测，进行了动力学和铁谱分析。

1　拟采取的技术途径

1.1　绞车的技术特征参数

1.2　拟采取的技术途径
　　由于齿轮磨损严重，齿厚已变薄并发生过胶合损伤，造成动态冲击增大，所以从动力学和铁谱分析两方面对该减速器进行分析。

2　齿轮侧隙综合测试

　　为了在电机起动、停机时对减速器进行动态冲击分析，进行了制动起动试验，测量输入、输出端旋转位移量。测试结果如下：

　　输入端旋转位移量为

s₁＝s₀ s′₀ s₂ s₃

式中　s₁——电机旋转位移，35 mm；
　　　s₀——齿轮设计侧隙；
　　　s′₀——因齿轮磨损而增加的侧隙；
　　　s₂——啮合传动位移；
　　　s₃——联轴器间隙。
则总空行程

s₀ s′₀ s₃＝s₁－s₂(1)

　　将输出端啮合传动位移量折算到输入端，其切向位移量为

s₂＝D₁/2is/(D₄/2)＝23.9 mm

式中　D₁——第一轴齿轮节圆直径，189 mm；
　　　i——减速器总传动比，17.6859；
　　　s——输出端转角弧长，5 mm；
　　　D₄——第四轴测量直径，700 mm。
　　将s₁、s₂代入(1)式得

s₀ s′₀ s₃＝11.1 mm

3　齿轮可靠性分析

3.1　动力学分析
　　在对齿面检查中发现部分齿面磨损，特别是第一轴上齿轮齿顶有飞边现象。从前面的计算结果得知，由于有11.1 mm的空行程，所以电机起动后齿轮啮合时产生冲击；停机时滚筒制动后并没有使电机与减速器同步停车，在电机惯性作用下也产生了冲击。这必然造成齿面的锤压形成飞边。下面对这两种冲击现象进行动力学分析。
　　(1)起动过程。由于有11.1 mm的空行程，电机起动时，由
得　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　(2)

式中　M——电机空载起动力矩；
　　　J——电机转子转动惯量；
　　　ε——起动角加速度；
　　　ω——起动角速度；
　　　t——起动时间；
　　　α——旋转角度。
由于

J＝(GD²)_d/4g＝53.57 kg^.m²
α＝11.1/(189/2)＝0.1175 rad
M＝(1/2)×9549×p/n＝
　1 618.47 N^.m

式中　(GD²)_d——电动机的飞轮转矩；
　　　g——重力加速度；
　　　p——额定容量；
　　　n——额定转速。
所以由(2)式得ω=2.665 rad/s
　　设电机空运行后，第一轴上齿轮与第二轴上齿轮碰撞力矩为M′，时间为t′，且碰撞过程为完全弹性碰撞。
　　据冲量定理　　　　　　M′t′＝Jω
　　有　　　　　　　M′＝Jω/t′＝2 039.49 N^.m
　　一般钢与钢碰击时间为毫秒级，考虑到弹性恢复过程和计算保险起见，取0.07 s。
　　由于电机本身还有主动力矩，所以碰撞过程中最大力矩为

M_max＝M M′＝3 658 N^.m＜
9 974 N^.m (设计扭矩)

　　说明碰撞最大力矩尚未超过原设计值。
　　(2)停车过程。当提升容器接近井口位置时，提升机爬行速度V近于0.5 m/s，相应的电机转速为

n＝(V/πD)i＝1.13 r/s

式中　D——卷筒直径；
　　　i——总传动比；
　　　V——提升机爬行速度。
　　制动器抱闸后，由于有11.1 mm的空行程，电机将继续旋转，直到齿面相碰后再反向运转为止。假定电机阻尼很小(可忽略不计)，则碰撞力矩为

M＝Jω/t＝J×2πn/t＝5 433.5 N^.m＞

　4 240.7 N^.m(设计静扭矩)
式中　M——碰撞力矩；
　　　J——电机转子转动惯量；
　　　ω——角速度；
　　　t——碰撞时间，取0.07 s；
　　　n——提升机爬行速度为0.5 m/s时的电机转速。
碰撞力矩M比额定力矩Me提高量δ为

δ＝(M－Me)/Me×100％　　　　(3)

由于

Me＝9549p/n＝3236.9 N^.m

式中　p——额定容量；
　　　n——额定转速。