力矩限制器的简单故障

力矩限制器是起重机上重要的安全装置，但由于它采用了复杂的电子元器件，使得许多使用者对它望而生畏，因而一旦稍有故障，便将其束之高阁。实际上很多时候力矩限制器并无太大故障，只要略加调整即可恢复正常使用。下面以日本MS-3型力矩限制器为例，从原理入手，谈一谈力矩限制器简单故障的诊断与排除。

1力矩限制器的工作原理

力矩限制器是防止起重机的起重力矩或起重量超过机械当前状态下所允许的最大载荷的装置。它的工作原理是：根据工作前设定的机械状态参数和工作中检测到的机械状态参数，检索出预存在存贮器内的机械当前状态下允许的最大的载荷，以此为标准，将检测到的实际载荷与其比较，从而判定机械的工作状态是否安全。从起重机的工作过程来看，影响其工作状况的主要参数有以下几个：

·臂长Ｌ，对诸如履带式起重机之类固定臂架的机械要预设，对伸缩臂式起重机则由臂长传感器检测；
·吊臂角度θ，由角度传感器检测；
·工作半径Ｒ；
·工作区域，只对３６０°不同区域内起重曲线有差别的起重机有影响，如大多数汽车起重机；
·起重钢丝绳倍率，预设；
·起重力矩，由传感器检测；
·起重量，由传器检测。

传感器检测到的电压信号，经过多级放大后再进行模/数转换成数字信号，提供给CPU，由CPU完成数据的检索、比较、显示，并在起重载荷超载时发出报警，同时发送停止指令给执行机构。图１所示为MS-3型力矩限制器的原理图。

２ 故障诊断与排除

力矩限制器所发生的故障总的来说不外乎５个部位：传感器、增益电路、中央处理与存贮、显示和执行机构。一般来说，中央处理与存贮和显示部分发生故障的概率不大，而一旦出了故障也只能向厂商求助了，除此之外其它部分则都是可以进行修理的。

２．１ 传感器

角度检测、臂长检测和方位检测传感器一般采用的是电位计。它常见的故障现象是显示器上显示值跳变、不变或乱变。由于这三个传感器只是一种简单的机械装置，检修简单，因此故障诊断通常要从这里开始。检查方法是用万用表检测传感器输出信号是否连续，或拆下传感器，用手匀速转动，通过万用表检查其输出端电阻变化情况及总电阻是否与标定值相符，如有异常，则说明传感器有问题，将其更换即可。这三个传感器均可用相同规格的国产品代替，但角度检测器和方位检测器的安装位置则十分重要，在拆卸时应做出适当的标记，安装时要谨慎从事。

力矩检测或重量检测传感器一般是应变仪组成的电桥。判断一台起重机所装的是力矩检测传感器还是重量检测传感器，有一个十分简单的判别方法，即看力矩限制器设定时是否要求输入起重钢丝绳倍率，如需要，则是重量检测传感器，反之，则是力矩检测传感器。常见的重量检测传感器是三滑轮式的，也有一些履带式起重机将其安装在门形架滑轮上。力矩检测传感器最常见的是装在变幅液压缸的连接销处。一般来说，这两种传感器坏了是不能修复的，只能找原生产厂家或专业厂家来解决问题。由于这两种传感器是电桥，因此电位水平低，而且很敏感，故常常采用屏蔽线，而且一旦屏蔽层或接头有所损坏，常常对检测结果有较大影响，因此在更换电缆时一定要用整根完好无损的屏蔽线，并要求焊点光滑可靠，接头处也要注意防水。
２．２ 放大电路

放大电路是在主板上的模拟电路，主要用来增益电位水平低的力矩或重量信号。常见故障也是显示不正常或无显示，在排除传感器故障的可能性后，即可检查此部分。现在常用的力矩限制器放大电路大多采用集成电路，因此可以用替代法来进行检查。

在放大电路中有两个调整点，一个是零位调整（ZERO ADJUST），一个是放大倍数调整（SPAN ADJUST）。有些力矩限制器（例如TADANO起重机上常用的AML-M1型力矩限制器）甚至直接将这两个调整点引出来，做成旋钮以供调整，在显示不准确时可以调整这两个旋钮。但在调整前要弄清到底应该调哪一个。以起重量为例，用一组重量已知的重物为砝码，逐次吊起，将显示值记录下来，比较显示值与真实值的差，如果每组差值不变，则应调零，如每组差值随吊重量增加而增加，则应调整放大倍数。

２．３ 执行机构

执行机构通常是电磁阀。其故障现象是显示一切正常，力矩限制器也报警，但应该自动停止的操作依然能够操作。这时可以检查相应的电磁阀线圈是否正常，以及在起重机处于应该停止状态时是否有电信号到该电磁阀，由此判断故障是出在电磁阀上还是出在线路上。

２．４ 维修实例

我公司使用的一台石川岛IHI500CCH型履带式起重机，其吊臂基节损坏。在试验新制的吊臂时力矩限制器显示一切正常，但满负荷试验时，发现当所吊重物按吊重曲线表实际已经超载，但力矩限制器显示还在安全范围内，而且角度越大这种现象越明显。经核对，所吊重物重量与显示相吻合，且该吊机采用的是重量检测传感器，安装在门形架上，臂长３６ ｍ是事先设定的，也不会有问题，由此怀疑是否在安装时角度传感器的位置有了偏移。但起重机臂架的基节是一桁架式结构，不好寻找准确的水平基准点。于是用皮尺实际测量了吊臂不同角度（显示值）下的工作半径，如表１所示。

从表１可知，显示值与实测值之间存在一个偏差。根据公式Δθ＝θ显示－θ实测＝ａｒｃｃｏｓ（Ｒ显示/Ｌ）－ａｒｃｃｏｓ（Ｒ实测／Ｌ）求出每一角度下的差值后取平均值，得出显示角度比实测角度大了约３°。由于该机没有角度零位调整旋钮，在将传感器以摆锤的铰接点为中心逆时针转了约３°后，故障消失。

力矩限制器实际上是单片机在工业上运用的一个简单例子，它本身的电路并不太复杂，只要具有一定的应用电子技术基础，懂得了它的基本原理后，修理是不难的。在整个力矩限制器中，实际上价值最高的是ＲＯＭ里存贮的数据。因此，在对主板修理时一定要规范操作，防止ＲＯＭ里所存贮的数据被损毁。
作者：铁道部大桥局集团 别毕荣

转自：中华机械网