推土机横梁焊接复位机变频改造

魏风忠

（河北宣化工程机械股份有限公司，河北 张家口 075105）

一、工艺流程概述

把待焊接的推土机零件放到复位机的模具上，用压板夹紧。从电气控制系统中引出一个移动控制盒，可以随时控制复位机的启动、停止及调速。当需要焊接时，根据焊缝的宽窄、待焊部位的长短，可自动调整复位机的转速。由于过去的电控制系统是简单的正反转控制方式，启动时电动机以额定转速，通过与减速机的连接采用适当的减速比，使复位机恒速运转。这样焊接时的速度与工件旋转的速度有时不匹配，造成工件的焊道有时能焊接，有时则不能，而且焊缝的宽窄也不一样，粗糙不平。针对这种情况，决定采用富士FRN45G11S变频器对电机的速度进行控制。

二、采用FRN45G11S变频器的原因

FRN45G11S变频器是具有动态转矩矢量控制功能的调速装置，具有如下特点。

1.控制系统能高速计算电动机驱动负载所需功率，最佳控制电压和电流矢量，最大限度地发挥电动机的输出转矩，这一点可适应复位机由于工件形状，材料不均匀，焊接时材料应力突变的要求。

2.可按照动态转矩矢量控制方式配合负载实现短时间内的平稳加速，以满足复位机换向时的过渡时间过长的要求。

3.由于使用了高速CPU，能快速响应负载的变化和及时检测再生功率，实现无跳闸，自动加减速过程以及在低速时150%的高输出转矩。变频器在低速区的高输出转矩对复位机拖动件旋转非常重要。它可以弥补交流电动机低速时转矩不足的弱点，使复位机在低速区旋转时具有足够的拖动力。

4.FRN45G11S变频器完备的控制功能可方便地满足复位机对控制功能的要求，使其完成启动、停止、加减速、平稳换向及正反相速度的调整。另外，通过键盘可方便地设定运行参数，选择控制方式，监视系统运行状态，如频率值、电压值、电流值等。当发生故障时，通过变频器的记忆功能，可检查跳闸的数据记录，以便迅速查处原因，排除故障。

三、横梁复位机的结构及变频调速的特点

SD8横梁复位机（图1） 主要组成部分是齿轮减速机（变速箱），它是由普通三相异步电动机（4.5kW） 和齿轮减速器组合成一个整体，其工作特点是：①由于齿轮箱的传动效率很高，因此齿轮箱输出轴上的功率和电动机轴上的功率其本相等。②齿轮箱的减速比ag往往很大，使输出轴上的转矩被放大了ag倍。③齿轮调速电动机采用变频调速时具有恒功率的特点，其各挡转速的工作点基本上在同一根双曲线上，因此在每两挡转速之间通过变频，可实现恒转矩调速，但须是在停机的情况下进行。故在高速挡时负载侧的启动转矩只能和高速挡的转矩相同，而不能按有效转矩的轨迹直接升速。

四、横梁焊接复位机工作原理

该横梁焊接复位机的工作过程可分解为以下四部分，各部分的工作过程叙述如下。横梁复位机详细的电气控制过程如图2、图3所示。

1.变频器的启动。先把总电源开关UZ合上，然后再合上空气开关QF2，按下控制柜上的变频器启动按钮QA，接触器KM1线圈吸合，其自保点KM1闭合自保，同时其三相主触点KM1闭合。给变频器的R、S、T端子通入三相交流电，同时电源指示灯及变频器工作指示灯点亮，为变频器的运行做好准备，当按下停止按钮TA时，则变频器的主回路失电，焊接复位机停止工作。

2.焊接复位机单步调速。合上空气开关QF3，当按下步进按钮ZA2或步退按钮FA2时，接触器ZA、FA的线圈点动吸合，其辅助常开触点闭合则变频器端子（X1-CM） 闭合，同时这两个接触器的辅助常闭触点断开，以便形成互锁。调整动力头手动调速的电位器，则动力头电机正转或反转点动变速运行，使焊接复位机上待焊工件的位置便于调整。

3.焊接复位机自动调速。当按下控制柜动力头前进按钮ZA1时，动力头自动工作的接触器J吸合，其辅助常开触点闭合，辅助常闭触点断开，动力头正传接触器ZA吸合，其常开触点闭合，变频器端子（FWD-CM闭合） （X1-CM断开） 变频器正转运行。调整动力头正向前进调速电位器，则变频器带动复位机以不同的速度运行。同时动力头正转前进接触器的常闭点ZA断开，使动力头反转后退回路不得电而互锁。动力头后退回路的调速原理同前进调速过程一样，这里不再叙述，焊接复位机自动调速的目的是适应不同工件的焊接速度，以保证工件的焊接质量。

4.焊接复位机小车单步运转。按下小车点动前进按钮ZA或小车点动后退按钮FA时其接触器ZM、FM吸合，其主触头ZM、FM闭合，辅助常闭触头断开（形成互锁），小车电机M2点动运行，小车单步运转的目的是用于焊接复位机上待焊工件上、下位置的调整。

五、横梁复位机变频调速时的注意事项

1.工作频率的范围：频率上限，如果转速过高，会引起变速箱磨损和振动的增加，故在一般情况下，工作频率以不超过40Hz为宜。

2.频率下限，主要取决于润滑剂的种类，当采用润滑脂润滑时则可在任意低速下运行，但必须考虑三相异步电动机的散热问题。如果采用润滑油润滑，若转速过低，会影响变速箱上半部齿轮的润滑效果，因此，转速不宜过低，一般情况下以不低于15Hz为宜。

六、效果

通过现场调试和工件的焊接，该横梁复位机无论从机械性能还是电气特性上都获得了成功，用变频器控制复位机的运动，运行平稳，过渡过程平滑，操作简单。