給湯機手臂抖動故障的處理

■崔愛軍，劉國新

一、給湯機的動作流程

隨著壓鑄自動化程度的不斷提高，給湯機的應用也得到了較大的發展。在壓鑄系統中，給湯機與壓鑄機配套使用后，代替了傳統的人工取湯、注湯過程。給湯機的使用具有便于操作，提高注湯效率，保證取湯量的穩定，以及減少人工操作危險性等特點。

由于給湯機的使用條件比較惡劣，在給湯機使用過程中時常會發生一些異常故障，導致整個壓鑄系統不能正常供料，影響了壓鑄生產的正常進行。在這些常見故障中，給湯機手臂抖動故障的排除就顯得比較煩瑣，相對地復雜一些。下面就以尚富SL—65給湯機（采用富士5000G11S變頻器）為例，就給湯機手臂抖動故障的排除做一個簡述。

目前使用的給湯機，電氣系統采用的核心控制部件均為PLC及變頻器進行動作控制，由于采用PLC控制，使復雜的控制系統集成化、簡單化，且具有占用空間小，安裝接線簡單，使用維護方便，運行穩定可靠，故障率低等特點；同時，采用文本顯示器面板設定各項時間及功能，具有故障顯示功能，便于檢修；給湯機手臂前進/后退及注湯/取湯，由獨立變頻器控制，提高給湯之速度，增加生產速度，故障率低，操作容易。一般給湯機自動運行流程如圖1所示。

圖1 給湯機自動運行流程

二、給湯機動作分析

1. 給湯機手臂動作分解

在機械構成方面，給湯機主體結構可以簡單得分為四部分：主機、大臂、小臂和湯勺，如圖2所示。

其中，小臂的主要作用是完成湯勺的旋轉并進行取湯和注湯動作；從取湯位置到注湯位置的移動是依靠主機帶動大臂，大臂再帶動小臂旋轉完成的，其動作過程為：手臂高速前進至前進低速限位→手臂低速前進至注湯位。

在這個動作過程中，看似簡單的兩個動作，其速度的變化又可以分解為圖3所示的幾個步驟。

2. 給湯機手臂抖動常見原因分析

在給湯機的相關資料中，一般都給出了下列常見的故障原因：

（1）手臂傳動鏈條松動。

（2）手臂傳動齒輪磨損過大。

（3）給湯機中間鏈輪軸承卡滯。

（4）手臂限位調整不當（低速限位開關）。

（5）手臂變頻器參數設定不當。

圖2 給湯機結構示意

圖 3

3. 常見故障原因判斷處理

針對上述這些原因，日常維修的原則都是采取由易到難的順序，對給湯機進行對應的項目檢查，以下就這些列出的原因給出了常用的檢查方法。

（1）軸承的檢查方法 在造成給湯機的抖動故障原因中，因軸承損壞發生的抖動較多，特別是湯勺轉軸處的銅石墨軸承，由于此處距離爐子中的金屬液面最近，受高溫輻射及湯勺內金屬液的熱傳導影響，局部溫度較高，工作條件最差，一旦軸承內的石墨粉消耗殆盡，此處旋轉軸的磨損將十分劇烈，湯勺旋轉軸處的阻力加大，很快將軸承磨壞，此時軸與軸承配合間隙變大，在動作過程中，湯勺在旋轉時就會發生曠動，導致鏈條運轉不平穩、致使給湯機動作抖動。

因此，在發生故障后，有必要對軸承做一個全面的檢查，其檢查方式有以下幾種：

第一，看晃動。在熱機狀態下，晃動取料湯勺，如果湯勺上下晃動幅度大于3mm，就必須考慮該軸承磨損的可能性。如果損壞的軸承不能得到及時更換，還將導致軸承兩端的軸承蓋的磨損。

第二，聽聲音。軸承即使有輕微的剝離等損傷，也會發出異常聲音。檢查時，可將給湯機動作設為手動后轉動湯勺，觀察湯勺旋轉過程中的狀態，是否轉速均勻，轉動過程中有無異響來判斷軸承工作狀態。

第三，摸振動。軸承振動對軸承的損傷很敏感，例如剝落、壓痕、銹蝕、裂紋、磨損等都會在軸承運轉中表現出來。對給湯機中間鏈輪軸承的檢查，最好將傳動鏈條取下，用手輕輕轉動給湯機中間鏈輪，不應出現轉不動、局部卡滯等現象，否則說明鏈輪中的軸承發生了故障，需拆下來進行維修。

第四，測溫度。軸承的溫度，一般由軸承室外面的溫度就可推測出來，通常軸承的溫度隨著運轉開始緩慢上升，1～2h后達到穩定狀態。軸承的正常溫度因機器的熱容量、散熱量、轉速及負載而不同。如果潤滑、安裝不合適，則軸承溫度會急驟上升，出現異常高溫，由于給湯機本身工作環境溫度較高，依靠測溫度的方式來判斷軸承故障需要一定的經驗。

另外，如果大臂前進時小臂有突然抖動現象，且大臂后退時手臂有滯后現象，則有可能是大臂與中間鏈輪之間軸承卡死或中間鏈輪與中間軸心之間軸承卡死，對軸承進行檢查后更換損壞的軸承即可。

（2）對手臂鏈輪和鏈條的檢查 ①檢查傳動鏈條的松緊程度。根據對設備的要求，鏈條的松緊程度為：從鏈條中部提起或壓下的距離，約為兩鏈輪中心距的2%～3%。此項檢查可以很方便地進行確認，如不符合要求，可適當調整調節螺母，將鏈條松緊進行必要的調整。②對手臂和湯勺傳動鏈輪磨損進行檢查。正常情況下，輪齒淬硬的鏈輪使用壽命至少應能持續相當于三根鏈條的壽命那樣長的時間。因此，正常使用的給湯機鏈輪磨損的可能性不大，鏈輪磨損后的主要特征是：齒形局部變薄、變尖，通過對鏈輪進行觀察就可以很容易地進行判斷。

（3）手臂限位調整（低速限位開關） 手臂限位調整不當，也會造成給湯機的抖動。如果手臂抖動是剛剛出現的故障，可以觀察是否是行程開關的固定螺釘發生了松動，行程開關位置發生了移動，如是上述原因，可直接將行程開關恢復到原來的位置即可，如無法判定原來的位置，可通過幾次調試就能解決，調試的方法為：①確認低速開關位置必須在停止限位開關前動作。②適當移動行程開關，調整低速開關提前量，調整后試運行并觀察給湯機動作情況。③動作穩定情況下，提前量越小越有利于提高工作效率。

通過上述檢查和調整，如果仍不能解決給湯機的抖動故障，就需要考慮給湯機抖動的特殊原因的處理了。

（4）特殊原因的處理 首先，手臂變頻器參數變更。通過上述這些檢查過程仍不能使此故障得到有效的解決時，就有必要對變頻器設定參數進行修改（注意：修改參數的工作一定要慎重，一般應由有經驗的技術人員來完成）。

由圖4可知，在手臂前進和后退過程中，速度的變化都經歷了慢速-快速-慢速的過程，從慢速到快速及從快速到慢速存在一個加速度的過程，如果加速度設置的不當，就會使手臂在速度變換點上出現抖動，造成合金液濺出；原有出廠時設定好的變頻器參數隨著給湯機的使用，各部位的磨損與機械部分的匹配性已不再完美，在給湯機工作過程中就會逐步出現手臂抖動加劇，此時可適當調整變頻器的加減速時間，調整各段速度的頻率值來解決。

其次，導向輪從U形槽中脫出。由于調整螺栓松動，在給湯機工作過程中，當大臂與小臂重合的瞬間（此時，大臂、小臂重合且垂直地面），如圖5所示的導向輪會從U形槽中脫出，由于定位偏差，導向輪再次進入U形槽時，出現卡滯現象，造成給湯機手臂經過垂直平衡點時運行不暢，手臂出現抖動。通過拆開機殼觀察，很容易發現這個現象，通過調整垂直及水平拉簧的預緊力，使大臂與小臂重合的瞬間，導向輪能夠順暢地進出U形槽，即可解決這個問題。

圖4 變頻器速度調整示意

圖5 給湯機內部示意

三、結語

總之，給湯機的抖動原因是多種多樣的，在實際的維修過程中，要非常熟悉給湯機的工作過程、設備控制原理，掌握動作的輸入、輸出條件，弄清各個動作速度變化的控制點，才能找出故障發生的深層次原因，切記在沒搞清故障原因的情況下，切勿對設備進行拆卸。

[1] 孫恒，陳作模. 機械原理[M].北京：高等教育出版社，2001.

[2] 孟繁忠. 鏈條鏈輪產品設計與檢驗[M]. 北京：機械工業出版社，1996.

[3] 聞邦椿. 機械設計手冊[M]. 北京：機械工業出版社，2010.

[4] 吳拓.實用機械設備維修技術[M].北京：化學工業出版社，2013.