给汤机手臂抖动故障的处理

■崔爱军，刘国新

一、给汤机的动作流程

随着压铸自动化程度的不断提高，给汤机的应用也得到了较大的发展。在压铸系统中，给汤机与压铸机配套使用后，代替了传统的人工取汤、注汤过程。给汤机的使用具有便于操作，提高注汤效率，保证取汤量的稳定，以及减少人工操作危险性等特点。

由于给汤机的使用条件比较恶劣，在给汤机使用过程中时常会发生一些异常故障，导致整个压铸系统不能正常供料，影响了压铸生产的正常进行。在这些常见故障中，给汤机手臂抖动故障的排除就显得比较烦琐，相对地复杂一些。下面就以尚富SL—65给汤机（采用富士5000G11S变频器）为例，就给汤机手臂抖动故障的排除做一个简述。

目前使用的给汤机，电气系统采用的核心控制部件均为PLC及变频器进行动作控制，由于采用PLC控制，使复杂的控制系统集成化、简单化，且具有占用空间小，安装接线简单，使用维护方便，运行稳定可靠，故障率低等特点；同时，采用文本显示器面板设定各项时间及功能，具有故障显示功能，便于检修；给汤机手臂前进/后退及注汤/取汤，由独立变频器控制，提高给汤之速度，增加生产速度，故障率低，操作容易。一般给汤机自动运行流程如图1所示。

图1 给汤机自动运行流程

二、给汤机动作分析

1. 给汤机手臂动作分解

在机械构成方面，给汤机主体结构可以简单得分为四部分：主机、大臂、小臂和汤勺，如图2所示。

其中，小臂的主要作用是完成汤勺的旋转并进行取汤和注汤动作；从取汤位置到注汤位置的移动是依靠主机带动大臂，大臂再带动小臂旋转完成的，其动作过程为：手臂高速前进至前进低速限位→手臂低速前进至注汤位。

在这个动作过程中，看似简单的两个动作，其速度的变化又可以分解为图3所示的几个步骤。

2. 给汤机手臂抖动常见原因分析

在给汤机的相关资料中，一般都给出了下列常见的故障原因：

（1）手臂传动链条松动。

（2）手臂传动齿轮磨损过大。

（3）给汤机中间链轮轴承卡滞。

（4）手臂限位调整不当（低速限位开关）。

（5）手臂变频器参数设定不当。

图2 给汤机结构示意

图 3

3. 常见故障原因判断处理

针对上述这些原因，日常维修的原则都是采取由易到难的顺序，对给汤机进行对应的项目检查，以下就这些列出的原因给出了常用的检查方法。

（1）轴承的检查方法 在造成给汤机的抖动故障原因中，因轴承损坏发生的抖动较多，特别是汤勺转轴处的铜石墨轴承，由于此处距离炉子中的金属液面最近，受高温辐射及汤勺内金属液的热传导影响，局部温度较高，工作条件最差，一旦轴承内的石墨粉消耗殆尽，此处旋转轴的磨损将十分剧烈，汤勺旋转轴处的阻力加大，很快将轴承磨坏，此时轴与轴承配合间隙变大，在动作过程中，汤勺在旋转时就会发生旷动，导致链条运转不平稳、致使给汤机动作抖动。

因此，在发生故障后，有必要对轴承做一个全面的检查，其检查方式有以下几种：

第一，看晃动。在热机状态下，晃动取料汤勺，如果汤勺上下晃动幅度大于3mm，就必须考虑该轴承磨损的可能性。如果损坏的轴承不能得到及时更换，还将导致轴承两端的轴承盖的磨损。

第二，听声音。轴承即使有轻微的剥离等损伤，也会发出异常声音。检查时，可将给汤机动作设为手动后转动汤勺，观察汤勺旋转过程中的状态，是否转速均匀，转动过程中有无异响来判断轴承工作状态。

第三，摸振动。轴承振动对轴承的损伤很敏感，例如剥落、压痕、锈蚀、裂纹、磨损等都会在轴承运转中表现出来。对给汤机中间链轮轴承的检查，最好将传动链条取下，用手轻轻转动给汤机中间链轮，不应出现转不动、局部卡滞等现象，否则说明链轮中的轴承发生了故障，需拆下来进行维修。

第四，测温度。轴承的温度，一般由轴承室外面的温度就可推测出来，通常轴承的温度随着运转开始缓慢上升，1～2h后达到稳定状态。轴承的正常温度因机器的热容量、散热量、转速及负载而不同。如果润滑、安装不合适，则轴承温度会急骤上升，出现异常高温，由于给汤机本身工作环境温度较高，依靠测温度的方式来判断轴承故障需要一定的经验。

另外，如果大臂前进时小臂有突然抖动现象，且大臂后退时手臂有滞后现象，则有可能是大臂与中间链轮之间轴承卡死或中间链轮与中间轴心之间轴承卡死，对轴承进行检查后更换损坏的轴承即可。

（2）对手臂链轮和链条的检查 ①检查传动链条的松紧程度。根据对设备的要求，链条的松紧程度为：从链条中部提起或压下的距离，约为两链轮中心距的2%～3%。此项检查可以很方便地进行确认，如不符合要求，可适当调整调节螺母，将链条松紧进行必要的调整。②对手臂和汤勺传动链轮磨损进行检查。正常情况下，轮齿淬硬的链轮使用寿命至少应能持续相当于三根链条的寿命那样长的时间。因此，正常使用的给汤机链轮磨损的可能性不大，链轮磨损后的主要特征是：齿形局部变薄、变尖，通过对链轮进行观察就可以很容易地进行判断。

（3）手臂限位调整（低速限位开关） 手臂限位调整不当，也会造成给汤机的抖动。如果手臂抖动是刚刚出现的故障，可以观察是否是行程开关的固定螺钉发生了松动，行程开关位置发生了移动，如是上述原因，可直接将行程开关恢复到原来的位置即可，如无法判定原来的位置，可通过几次调试就能解决，调试的方法为：①确认低速开关位置必须在停止限位开关前动作。②适当移动行程开关，调整低速开关提前量，调整后试运行并观察给汤机动作情况。③动作稳定情况下，提前量越小越有利于提高工作效率。

通过上述检查和调整，如果仍不能解决给汤机的抖动故障，就需要考虑给汤机抖动的特殊原因的处理了。

（4）特殊原因的处理 首先，手臂变频器参数变更。通过上述这些检查过程仍不能使此故障得到有效的解决时，就有必要对变频器设定参数进行修改（注意：修改参数的工作一定要慎重，一般应由有经验的技术人员来完成）。

由图4可知，在手臂前进和后退过程中，速度的变化都经历了慢速-快速-慢速的过程，从慢速到快速及从快速到慢速存在一个加速度的过程，如果加速度设置的不当，就会使手臂在速度变换点上出现抖动，造成合金液溅出；原有出厂时设定好的变频器参数随着给汤机的使用，各部位的磨损与机械部分的匹配性已不再完美，在给汤机工作过程中就会逐步出现手臂抖动加剧，此时可适当调整变频器的加减速时间，调整各段速度的频率值来解决。

其次，导向轮从U形槽中脱出。由于调整螺栓松动，在给汤机工作过程中，当大臂与小臂重合的瞬间（此时，大臂、小臂重合且垂直地面），如图5所示的导向轮会从U形槽中脱出，由于定位偏差，导向轮再次进入U形槽时，出现卡滞现象，造成给汤机手臂经过垂直平衡点时运行不畅，手臂出现抖动。通过拆开机壳观察，很容易发现这个现象，通过调整垂直及水平拉簧的预紧力，使大臂与小臂重合的瞬间，导向轮能够顺畅地进出U形槽，即可解决这个问题。

图4 变频器速度调整示意

图5 给汤机内部示意

三、结语

总之，给汤机的抖动原因是多种多样的，在实际的维修过程中，要非常熟悉给汤机的工作过程、设备控制原理，掌握动作的输入、输出条件，弄清各个动作速度变化的控制点，才能找出故障发生的深层次原因，切记在没搞清故障原因的情况下，切勿对设备进行拆卸。

[1] 孙恒，陈作模. 机械原理[M].北京：高等教育出版社，2001.

[2] 孟繁忠. 链条链轮产品设计与检验[M]. 北京：机械工业出版社，1996.

[3] 闻邦椿. 机械设计手册[M]. 北京：机械工业出版社，2010.

[4] 吴拓.实用机械设备维修技术[M].北京：化学工业出版社，2013.