推土機(jī)橫梁焊接復(fù)位機(jī)變頻改造

魏風(fēng)忠

（河北宣化工程機(jī)械股份有限公司，河北 張家口 075105）

一、工藝流程概述

把待焊接的推土機(jī)零件放到復(fù)位機(jī)的模具上，用壓板夾緊。從電氣控制系統(tǒng)中引出一個(gè)移動(dòng)控制盒，可以隨時(shí)控制復(fù)位機(jī)的啟動(dòng)、停止及調(diào)速。當(dāng)需要焊接時(shí)，根據(jù)焊縫的寬窄、待焊部位的長(zhǎng)短，可自動(dòng)調(diào)整復(fù)位機(jī)的轉(zhuǎn)速。由于過(guò)去的電控制系統(tǒng)是簡(jiǎn)單的正反轉(zhuǎn)控制方式，啟動(dòng)時(shí)電動(dòng)機(jī)以額定轉(zhuǎn)速，通過(guò)與減速機(jī)的連接采用適當(dāng)?shù)臏p速比，使復(fù)位機(jī)恒速運(yùn)轉(zhuǎn)。這樣焊接時(shí)的速度與工件旋轉(zhuǎn)的速度有時(shí)不匹配，造成工件的焊道有時(shí)能焊接，有時(shí)則不能，而且焊縫的寬窄也不一樣，粗糙不平。針對(duì)這種情況，決定采用富士FRN45G11S變頻器對(duì)電機(jī)的速度進(jìn)行控制。

二、采用FRN45G11S變頻器的原因

FRN45G11S變頻器是具有動(dòng)態(tài)轉(zhuǎn)矩矢量控制功能的調(diào)速裝置，具有如下特點(diǎn)。

1.控制系統(tǒng)能高速計(jì)算電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)負(fù)載所需功率，最佳控制電壓和電流矢量，最大限度地發(fā)揮電動(dòng)機(jī)的輸出轉(zhuǎn)矩，這一點(diǎn)可適應(yīng)復(fù)位機(jī)由于工件形狀，材料不均勻，焊接時(shí)材料應(yīng)力突變的要求。

2.可按照動(dòng)態(tài)轉(zhuǎn)矩矢量控制方式配合負(fù)載實(shí)現(xiàn)短時(shí)間內(nèi)的平穩(wěn)加速，以滿(mǎn)足復(fù)位機(jī)換向時(shí)的過(guò)渡時(shí)間過(guò)長(zhǎng)的要求。

3.由于使用了高速CPU，能快速響應(yīng)負(fù)載的變化和及時(shí)檢測(cè)再生功率，實(shí)現(xiàn)無(wú)跳閘，自動(dòng)加減速過(guò)程以及在低速時(shí)150%的高輸出轉(zhuǎn)矩。變頻器在低速區(qū)的高輸出轉(zhuǎn)矩對(duì)復(fù)位機(jī)拖動(dòng)件旋轉(zhuǎn)非常重要。它可以彌補(bǔ)交流電動(dòng)機(jī)低速時(shí)轉(zhuǎn)矩不足的弱點(diǎn)，使復(fù)位機(jī)在低速區(qū)旋轉(zhuǎn)時(shí)具有足夠的拖動(dòng)力。

4.FRN45G11S變頻器完備的控制功能可方便地滿(mǎn)足復(fù)位機(jī)對(duì)控制功能的要求，使其完成啟動(dòng)、停止、加減速、平穩(wěn)換向及正反相速度的調(diào)整。另外，通過(guò)鍵盤(pán)可方便地設(shè)定運(yùn)行參數(shù)，選擇控制方式，監(jiān)視系統(tǒng)運(yùn)行狀態(tài)，如頻率值、電壓值、電流值等。當(dāng)發(fā)生故障時(shí)，通過(guò)變頻器的記憶功能，可檢查跳閘的數(shù)據(jù)記錄，以便迅速查處原因，排除故障。

三、橫梁復(fù)位機(jī)的結(jié)構(gòu)及變頻調(diào)速的特點(diǎn)

SD8橫梁復(fù)位機(jī)（圖1） 主要組成部分是齒輪減速機(jī)（變速箱），它是由普通三相異步電動(dòng)機(jī)（4.5kW） 和齒輪減速器組合成一個(gè)整體，其工作特點(diǎn)是：①由于齒輪箱的傳動(dòng)效率很高，因此齒輪箱輸出軸上的功率和電動(dòng)機(jī)軸上的功率其本相等。②齒輪箱的減速比ag往往很大，使輸出軸上的轉(zhuǎn)矩被放大了ag倍。③齒輪調(diào)速電動(dòng)機(jī)采用變頻調(diào)速時(shí)具有恒功率的特點(diǎn)，其各擋轉(zhuǎn)速的工作點(diǎn)基本上在同一根雙曲線(xiàn)上，因此在每?jī)蓳蹀D(zhuǎn)速之間通過(guò)變頻，可實(shí)現(xiàn)恒轉(zhuǎn)矩調(diào)速，但須是在停機(jī)的情況下進(jìn)行。故在高速擋時(shí)負(fù)載側(cè)的啟動(dòng)轉(zhuǎn)矩只能和高速擋的轉(zhuǎn)矩相同，而不能按有效轉(zhuǎn)矩的軌跡直接升速。

四、橫梁焊接復(fù)位機(jī)工作原理

該橫梁焊接復(fù)位機(jī)的工作過(guò)程可分解為以下四部分，各部分的工作過(guò)程敘述如下。橫梁復(fù)位機(jī)詳細(xì)的電氣控制過(guò)程如圖2、圖3所示。

1.變頻器的啟動(dòng)。先把總電源開(kāi)關(guān)UZ合上，然后再合上空氣開(kāi)關(guān)QF2，按下控制柜上的變頻器啟動(dòng)按鈕QA，接觸器KM1線(xiàn)圈吸合，其自保點(diǎn)KM1閉合自保，同時(shí)其三相主觸點(diǎn)KM1閉合。給變頻器的R、S、T端子通入三相交流電，同時(shí)電源指示燈及變頻器工作指示燈點(diǎn)亮，為變頻器的運(yùn)行做好準(zhǔn)備，當(dāng)按下停止按鈕TA時(shí)，則變頻器的主回路失電，焊接復(fù)位機(jī)停止工作。

2.焊接復(fù)位機(jī)單步調(diào)速。合上空氣開(kāi)關(guān)QF3，當(dāng)按下步進(jìn)按鈕ZA2或步退按鈕FA2時(shí)，接觸器ZA、FA的線(xiàn)圈點(diǎn)動(dòng)吸合，其輔助常開(kāi)觸點(diǎn)閉合則變頻器端子（X1-CM） 閉合，同時(shí)這兩個(gè)接觸器的輔助常閉觸點(diǎn)斷開(kāi)，以便形成互鎖。調(diào)整動(dòng)力頭手動(dòng)調(diào)速的電位器，則動(dòng)力頭電機(jī)正轉(zhuǎn)或反轉(zhuǎn)點(diǎn)動(dòng)變速運(yùn)行，使焊接復(fù)位機(jī)上待焊工件的位置便于調(diào)整。

3.焊接復(fù)位機(jī)自動(dòng)調(diào)速。當(dāng)按下控制柜動(dòng)力頭前進(jìn)按鈕ZA1時(shí)，動(dòng)力頭自動(dòng)工作的接觸器J吸合，其輔助常開(kāi)觸點(diǎn)閉合，輔助常閉觸點(diǎn)斷開(kāi)，動(dòng)力頭正傳接觸器ZA吸合，其常開(kāi)觸點(diǎn)閉合，變頻器端子（FWD-CM閉合） （X1-CM斷開(kāi)） 變頻器正轉(zhuǎn)運(yùn)行。調(diào)整動(dòng)力頭正向前進(jìn)調(diào)速電位器，則變頻器帶動(dòng)復(fù)位機(jī)以不同的速度運(yùn)行。同時(shí)動(dòng)力頭正轉(zhuǎn)前進(jìn)接觸器的常閉點(diǎn)ZA斷開(kāi)，使動(dòng)力頭反轉(zhuǎn)后退回路不得電而互鎖。動(dòng)力頭后退回路的調(diào)速原理同前進(jìn)調(diào)速過(guò)程一樣，這里不再敘述，焊接復(fù)位機(jī)自動(dòng)調(diào)速的目的是適應(yīng)不同工件的焊接速度，以保證工件的焊接質(zhì)量。

4.焊接復(fù)位機(jī)小車(chē)單步運(yùn)轉(zhuǎn)。按下小車(chē)點(diǎn)動(dòng)前進(jìn)按鈕ZA或小車(chē)點(diǎn)動(dòng)后退按鈕FA時(shí)其接觸器ZM、FM吸合，其主觸頭ZM、FM閉合，輔助常閉觸頭斷開(kāi)（形成互鎖），小車(chē)電機(jī)M2點(diǎn)動(dòng)運(yùn)行，小車(chē)單步運(yùn)轉(zhuǎn)的目的是用于焊接復(fù)位機(jī)上待焊工件上、下位置的調(diào)整。

五、橫梁復(fù)位機(jī)變頻調(diào)速時(shí)的注意事項(xiàng)

1.工作頻率的范圍：頻率上限，如果轉(zhuǎn)速過(guò)高，會(huì)引起變速箱磨損和振動(dòng)的增加，故在一般情況下，工作頻率以不超過(guò)40Hz為宜。

2.頻率下限，主要取決于潤(rùn)滑劑的種類(lèi)，當(dāng)采用潤(rùn)滑脂潤(rùn)滑時(shí)則可在任意低速下運(yùn)行，但必須考慮三相異步電動(dòng)機(jī)的散熱問(wèn)題。如果采用潤(rùn)滑油潤(rùn)滑，若轉(zhuǎn)速過(guò)低，會(huì)影響變速箱上半部齒輪的潤(rùn)滑效果，因此，轉(zhuǎn)速不宜過(guò)低，一般情況下以不低于15Hz為宜。

六、效果

通過(guò)現(xiàn)場(chǎng)調(diào)試和工件的焊接，該橫梁復(fù)位機(jī)無(wú)論從機(jī)械性能還是電氣特性上都獲得了成功，用變頻器控制復(fù)位機(jī)的運(yùn)動(dòng)，運(yùn)行平穩(wěn)，過(guò)渡過(guò)程平滑，操作簡(jiǎn)單。