推土機橫梁焊接復位機變頻改造

魏風忠

（河北宣化工程機械股份有限公司，河北 張家口 075105）

一、工藝流程概述

把待焊接的推土機零件放到復位機的模具上，用壓板夾緊。從電氣控制系統中引出一個移動控制盒，可以隨時控制復位機的啟動、停止及調速。當需要焊接時，根據焊縫的寬窄、待焊部位的長短，可自動調整復位機的轉速。由于過去的電控制系統是簡單的正反轉控制方式，啟動時電動機以額定轉速，通過與減速機的連接采用適當的減速比，使復位機恒速運轉。這樣焊接時的速度與工件旋轉的速度有時不匹配，造成工件的焊道有時能焊接，有時則不能，而且焊縫的寬窄也不一樣，粗糙不平。針對這種情況，決定采用富士FRN45G11S變頻器對電機的速度進行控制。

二、采用FRN45G11S變頻器的原因

FRN45G11S變頻器是具有動態轉矩矢量控制功能的調速裝置，具有如下特點。

1.控制系統能高速計算電動機驅動負載所需功率，最佳控制電壓和電流矢量，最大限度地發揮電動機的輸出轉矩，這一點可適應復位機由于工件形狀，材料不均勻，焊接時材料應力突變的要求。

2.可按照動態轉矩矢量控制方式配合負載實現短時間內的平穩加速，以滿足復位機換向時的過渡時間過長的要求。

3.由于使用了高速CPU，能快速響應負載的變化和及時檢測再生功率，實現無跳閘，自動加減速過程以及在低速時150%的高輸出轉矩。變頻器在低速區的高輸出轉矩對復位機拖動件旋轉非常重要。它可以彌補交流電動機低速時轉矩不足的弱點，使復位機在低速區旋轉時具有足夠的拖動力。

4.FRN45G11S變頻器完備的控制功能可方便地滿足復位機對控制功能的要求，使其完成啟動、停止、加減速、平穩換向及正反相速度的調整。另外，通過鍵盤可方便地設定運行參數，選擇控制方式，監視系統運行狀態，如頻率值、電壓值、電流值等。當發生故障時，通過變頻器的記憶功能，可檢查跳閘的數據記錄，以便迅速查處原因，排除故障。

三、橫梁復位機的結構及變頻調速的特點

SD8橫梁復位機（圖1） 主要組成部分是齒輪減速機（變速箱），它是由普通三相異步電動機（4.5kW） 和齒輪減速器組合成一個整體，其工作特點是：①由于齒輪箱的傳動效率很高，因此齒輪箱輸出軸上的功率和電動機軸上的功率其本相等。②齒輪箱的減速比ag往往很大，使輸出軸上的轉矩被放大了ag倍。③齒輪調速電動機采用變頻調速時具有恒功率的特點，其各擋轉速的工作點基本上在同一根雙曲線上，因此在每兩擋轉速之間通過變頻，可實現恒轉矩調速，但須是在停機的情況下進行。故在高速擋時負載側的啟動轉矩只能和高速擋的轉矩相同，而不能按有效轉矩的軌跡直接升速。

四、橫梁焊接復位機工作原理

該橫梁焊接復位機的工作過程可分解為以下四部分，各部分的工作過程敘述如下。橫梁復位機詳細的電氣控制過程如圖2、圖3所示。

1.變頻器的啟動。先把總電源開關UZ合上，然后再合上空氣開關QF2，按下控制柜上的變頻器啟動按鈕QA，接觸器KM1線圈吸合，其自保點KM1閉合自保，同時其三相主觸點KM1閉合。給變頻器的R、S、T端子通入三相交流電，同時電源指示燈及變頻器工作指示燈點亮，為變頻器的運行做好準備，當按下停止按鈕TA時，則變頻器的主回路失電，焊接復位機停止工作。

2.焊接復位機單步調速。合上空氣開關QF3，當按下步進按鈕ZA2或步退按鈕FA2時，接觸器ZA、FA的線圈點動吸合，其輔助常開觸點閉合則變頻器端子（X1-CM） 閉合，同時這兩個接觸器的輔助常閉觸點斷開，以便形成互鎖。調整動力頭手動調速的電位器，則動力頭電機正轉或反轉點動變速運行，使焊接復位機上待焊工件的位置便于調整。

3.焊接復位機自動調速。當按下控制柜動力頭前進按鈕ZA1時，動力頭自動工作的接觸器J吸合，其輔助常開觸點閉合，輔助常閉觸點斷開，動力頭正傳接觸器ZA吸合，其常開觸點閉合，變頻器端子（FWD-CM閉合） （X1-CM斷開） 變頻器正轉運行。調整動力頭正向前進調速電位器，則變頻器帶動復位機以不同的速度運行。同時動力頭正轉前進接觸器的常閉點ZA斷開，使動力頭反轉后退回路不得電而互鎖。動力頭后退回路的調速原理同前進調速過程一樣，這里不再敘述，焊接復位機自動調速的目的是適應不同工件的焊接速度，以保證工件的焊接質量。

4.焊接復位機小車單步運轉。按下小車點動前進按鈕ZA或小車點動后退按鈕FA時其接觸器ZM、FM吸合，其主觸頭ZM、FM閉合，輔助常閉觸頭斷開（形成互鎖），小車電機M2點動運行，小車單步運轉的目的是用于焊接復位機上待焊工件上、下位置的調整。

五、橫梁復位機變頻調速時的注意事項

1.工作頻率的范圍：頻率上限，如果轉速過高，會引起變速箱磨損和振動的增加，故在一般情況下，工作頻率以不超過40Hz為宜。

2.頻率下限，主要取決于潤滑劑的種類，當采用潤滑脂潤滑時則可在任意低速下運行，但必須考慮三相異步電動機的散熱問題。如果采用潤滑油潤滑，若轉速過低，會影響變速箱上半部齒輪的潤滑效果，因此，轉速不宜過低，一般情況下以不低于15Hz為宜。

六、效果

通過現場調試和工件的焊接，該橫梁復位機無論從機械性能還是電氣特性上都獲得了成功，用變頻器控制復位機的運動，運行平穩，過渡過程平滑，操作簡單。