力矩限制器是起重機(jī)上重要的安全裝置，但由于它采用了復(fù)雜的電子元器件，使得許多使用者對(duì)它望而生畏，因而一旦稍有故障，便將其束之高閣。實(shí)際上很多時(shí)候力矩限制器并無(wú)太大故障，只要略加調(diào)整即可恢復(fù)正常使用。下面以日本MS-3型力矩限制器為例，從原理入手，談一談力矩限制器簡(jiǎn)單故障的診斷與排除。

1力矩限制器的工作原理

力矩限制器是防止起重機(jī)的起重力矩或起重量超過(guò)機(jī)械當(dāng)前狀態(tài)下所允許的最大載荷的裝置。它的工作原理是：根據(jù)工作前設(shè)定的機(jī)械狀態(tài)參數(shù)和工作中檢測(cè)到的機(jī)械狀態(tài)參數(shù)，檢索出預(yù)存在存貯器內(nèi)的機(jī)械當(dāng)前狀態(tài)下允許的最大的載荷，以此為標(biāo)準(zhǔn)，將檢測(cè)到的實(shí)際載荷與其比較，從而判定機(jī)械的工作狀態(tài)是否安全。從起重機(jī)的工作過(guò)程來(lái)看，影響其工作狀況的主要參數(shù)有以下幾個(gè)：

·臂長(zhǎng)Ｌ，對(duì)諸如履帶式起重機(jī)之類固定臂架的機(jī)械要預(yù)設(shè)，對(duì)伸縮臂式起重機(jī)則由臂長(zhǎng)傳感器檢測(cè)；
·吊臂角度θ，由角度傳感器檢測(cè)；
·工作半徑Ｒ；
·工作區(qū)域，只對(duì)３６０°不同區(qū)域內(nèi)起重曲線有差別的起重機(jī)有影響，如大多數(shù)汽車起重機(jī)；
·起重鋼絲繩倍率，預(yù)設(shè)；
·起重力矩，由傳感器檢測(cè)；
·起重量，由傳器檢測(cè)。

傳感器檢測(cè)到的電壓信號(hào)，經(jīng)過(guò)多級(jí)放大后再進(jìn)行模/數(shù)轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號(hào)，提供給CPU，由CPU完成數(shù)據(jù)的檢索、比較、顯示，并在起重載荷超載時(shí)發(fā)出報(bào)警，同時(shí)發(fā)送停止指令給執(zhí)行機(jī)構(gòu)。圖１所示為MS-3型力矩限制器的原理圖。

２ 故障診斷與排除

力矩限制器所發(fā)生的故障總的來(lái)說(shuō)不外乎５個(gè)部位：傳感器、增益電路、中央處理與存貯、顯示和執(zhí)行機(jī)構(gòu)。一般來(lái)說(shuō)，中央處理與存貯和顯示部分發(fā)生故障的概率不大，而一旦出了故障也只能向廠商求助了，除此之外其它部分則都是可以進(jìn)行修理的。

２．１ 傳感器

角度檢測(cè)、臂長(zhǎng)檢測(cè)和方位檢測(cè)傳感器一般采用的是電位計(jì)。它常見(jiàn)的故障現(xiàn)象是顯示器上顯示值跳變、不變或亂變。由于這三個(gè)傳感器只是一種簡(jiǎn)單的機(jī)械裝置，檢修簡(jiǎn)單，因此故障診斷通常要從這里開(kāi)始。檢查方法是用萬(wàn)用表檢測(cè)傳感器輸出信號(hào)是否連續(xù)，或拆下傳感器，用手勻速轉(zhuǎn)動(dòng)，通過(guò)萬(wàn)用表檢查其輸出端電阻變化情況及總電阻是否與標(biāo)定值相符，如有異常，則說(shuō)明傳感器有問(wèn)題，將其更換即可。這三個(gè)傳感器均可用相同規(guī)格的國(guó)產(chǎn)品代替，但角度檢測(cè)器和方位檢測(cè)器的安裝位置則十分重要，在拆卸時(shí)應(yīng)做出適當(dāng)?shù)臉?biāo)記，安裝時(shí)要謹(jǐn)慎從事。

力矩檢測(cè)或重量檢測(cè)傳感器一般是應(yīng)變儀組成的電橋。判斷一臺(tái)起重機(jī)所裝的是力矩檢測(cè)傳感器還是重量檢測(cè)傳感器，有一個(gè)十分簡(jiǎn)單的判別方法，即看力矩限制器設(shè)定時(shí)是否要求輸入起重鋼絲繩倍率，如需要，則是重量檢測(cè)傳感器，反之，則是力矩檢測(cè)傳感器。常見(jiàn)的重量檢測(cè)傳感器是三滑輪式的，也有一些履帶式起重機(jī)將其安裝在門形架滑輪上。力矩檢測(cè)傳感器最常見(jiàn)的是裝在變幅液壓缸的連接銷處。一般來(lái)說(shuō)，這兩種傳感器壞了是不能修復(fù)的，只能找原生產(chǎn)廠家或?qū)I(yè)廠家來(lái)解決問(wèn)題。由于這兩種傳感器是電橋，因此電位水平低，而且很敏感，故常常采用屏蔽線，而且一旦屏蔽層或接頭有所損壞，常常對(duì)檢測(cè)結(jié)果有較大影響，因此在更換電纜時(shí)一定要用整根完好無(wú)損的屏蔽線，并要求焊點(diǎn)光滑可靠，接頭處也要注意防水。
２．２ 放大電路

放大電路是在主板上的模擬電路，主要用來(lái)增益電位水平低的力矩或重量信號(hào)。常見(jiàn)故障也是顯示不正?；驘o(wú)顯示，在排除傳感器故障的可能性后，即可檢查此部分?，F(xiàn)在常用的力矩限制器放大電路大多采用集成電路，因此可以用替代法來(lái)進(jìn)行檢查。

在放大電路中有兩個(gè)調(diào)整點(diǎn)，一個(gè)是零位調(diào)整（ZERO ADJUST），一個(gè)是放大倍數(shù)調(diào)整（SPAN ADJUST）。有些力矩限制器（例如TADANO起重機(jī)上常用的AML-M1型力矩限制器）甚至直接將這兩個(gè)調(diào)整點(diǎn)引出來(lái)，做成旋鈕以供調(diào)整，在顯示不準(zhǔn)確時(shí)可以調(diào)整這兩個(gè)旋鈕。但在調(diào)整前要弄清到底應(yīng)該調(diào)哪一個(gè)。以起重量為例，用一組重量已知的重物為砝碼，逐次吊起，將顯示值記錄下來(lái)，比較顯示值與真實(shí)值的差，如果每組差值不變，則應(yīng)調(diào)零，如每組差值隨吊重量增加而增加，則應(yīng)調(diào)整放大倍數(shù)。

２．３ 執(zhí)行機(jī)構(gòu)

執(zhí)行機(jī)構(gòu)通常是電磁閥。其故障現(xiàn)象是顯示一切正常，力矩限制器也報(bào)警，但應(yīng)該自動(dòng)停止的操作依然能夠操作。這時(shí)可以檢查相應(yīng)的電磁閥線圈是否正常，以及在起重機(jī)處于應(yīng)該停止?fàn)顟B(tài)時(shí)是否有電信號(hào)到該電磁閥，由此判斷故障是出在電磁閥上還是出在線路上。

２．４ 維修實(shí)例

我公司使用的一臺(tái)石川島IHI500CCH型履帶式起重機(jī)，其吊臂基節(jié)損壞。在試驗(yàn)新制的吊臂時(shí)力矩限制器顯示一切正常，但滿負(fù)荷試驗(yàn)時(shí)，發(fā)現(xiàn)當(dāng)所吊重物按吊重曲線表實(shí)際已經(jīng)超載，但力矩限制器顯示還在安全范圍內(nèi)，而且角度越大這種現(xiàn)象越明顯。經(jīng)核對(duì)，所吊重物重量與顯示相吻合，且該吊機(jī)采用的是重量檢測(cè)傳感器，安裝在門形架上，臂長(zhǎng)３６ ｍ是事先設(shè)定的，也不會(huì)有問(wèn)題，由此懷疑是否在安裝時(shí)角度傳感器的位置有了偏移。但起重機(jī)臂架的基節(jié)是一桁架式結(jié)構(gòu)，不好尋找準(zhǔn)確的水平基準(zhǔn)點(diǎn)。于是用皮尺實(shí)際測(cè)量了吊臂不同角度（顯示值）下的工作半徑，如表１所示。

從表１可知，顯示值與實(shí)測(cè)值之間存在一個(gè)偏差。根據(jù)公式Δθ＝θ顯示－θ實(shí)測(cè)＝ａｒｃｃｏｓ（Ｒ顯示/Ｌ）－ａｒｃｃｏｓ（Ｒ實(shí)測(cè)／Ｌ）求出每一角度下的差值后取平均值，得出顯示角度比實(shí)測(cè)角度大了約３°。由于該機(jī)沒(méi)有角度零位調(diào)整旋鈕，在將傳感器以擺錘的鉸接點(diǎn)為中心逆時(shí)針轉(zhuǎn)了約３°后，故障消失。

力矩限制器實(shí)際上是單片機(jī)在工業(yè)上運(yùn)用的一個(gè)簡(jiǎn)單例子，它本身的電路并不太復(fù)雜，只要具有一定的應(yīng)用電子技術(shù)基礎(chǔ)，懂得了它的基本原理后，修理是不難的。在整個(gè)力矩限制器中，實(shí)際上價(jià)值最高的是ＲＯＭ里存貯的數(shù)據(jù)。因此，在對(duì)主板修理時(shí)一定要規(guī)范操作，防止ＲＯＭ里所存貯的數(shù)據(jù)被損毀。
作者：鐵道部大橋局集團(tuán) 別畢榮

轉(zhuǎn)自：中華機(jī)械網(wǎng)