比例方向閥的維修調(diào)試

1．概述

Rexroth公司生產(chǎn)的4W系列數(shù)字式比例方向閥由主閥、位移傳感器和放大器三部分組成。由于它工作可靠，控制性能優(yōu)良，因此在國(guó)內(nèi)企業(yè)中使用非常廣泛。但由于該數(shù)字式比例閥價(jià)格較貴，閥的結(jié)構(gòu)復(fù)雜，機(jī)電一體化程度高，維修和調(diào)試都具有相當(dāng)大的難度，導(dǎo)致使用成本較高。因此，解決好該數(shù)字式比例閥的維修與調(diào)試，可以大幅延長(zhǎng)比例閥的使用壽命和減少使用者的運(yùn)行成本。

在數(shù)字式比例閥的實(shí)際使用中，由于液壓系統(tǒng)污染和電氣原因，比例閥在發(fā)生故障時(shí)需要進(jìn)行拆裝、維修和調(diào)試。特別是更換放大器后，為了保證維修后的比例方向閥能夠較好地復(fù)原出廠性能參數(shù)，需要進(jìn)行維修后的調(diào)試。

2．機(jī)械和電氣維修

Rexroth公司的4W系列數(shù)字式比例方向閥結(jié)構(gòu)如圖26所示，它具有對(duì)稱的機(jī)械結(jié)構(gòu)。輸入電流信號(hào)通過放大器驅(qū)動(dòng)比例電磁鐵，比例電磁鐵推動(dòng)主閥閥心移動(dòng)，閥心移動(dòng)的距離通過位移傳感器檢測(cè)并反饋到放大器中，形成一個(gè)閉環(huán)控制系統(tǒng)，因此，該比例閥具有較好的控制性能。理論上，該閥閥心在偏離中間位置（零位）左、右相同的距離時(shí)，它在A、B兩個(gè)油口的輸出流量是相等的。在沒有電流信號(hào)輸入情況以及給定壓力的條件下，它的A、B兩個(gè)油口輸出流量均為0L/min。

在實(shí)際生產(chǎn)使用中，由于該比例閥制造精度較高，最常見機(jī)械故障是因?yàn)橐簤合到y(tǒng)污染而導(dǎo)致的閥心卡緊。一般經(jīng)過拆卸清洗都能解決閥心卡緊問題。在閥心有較大磨損的情況下，比例閥的內(nèi)泄漏將明顯增加，從而導(dǎo)致液壓系統(tǒng)不能正常工作，此時(shí)只有更換比例閥方向閥才能解決存在的故障。

電氣元件損毀是比例閥電氣損毀的主要原因。由于放大器采用集成電氣元件，用戶直接更換電氣元件進(jìn)行比例方向閥維修的難度較大。在實(shí)際維修中，一般通過更換比例閥放大器來解決。

3．調(diào)試系統(tǒng)

比例方向閥維修后調(diào)試的重點(diǎn)在于如何使維修后的比例方向閥性能參數(shù)基本達(dá)到出廠數(shù)值。比例方向閥維修完成后，并不能直接用于液壓系統(tǒng)中，因?yàn)榇藭r(shí)的比例方向閥機(jī)械零位和電氣零位點(diǎn)發(fā)生了變化，不能保證比例方向閥的油液輸出與輸入電流信號(hào)成對(duì)應(yīng)關(guān)系，必須進(jìn)行比例方向閥機(jī)械零位和電氣零位的調(diào)整，才能保證比例方向閥恢復(fù)出廠性能參數(shù)。

為方便比例方向閥維修后的調(diào)試，設(shè)計(jì)了一個(gè)小型專用調(diào)試臺(tái)，液壓系統(tǒng)如圖27所示。為減小整個(gè)調(diào)試臺(tái)的體積，減輕質(zhì)量，方便調(diào)試臺(tái)在生產(chǎn)車間移動(dòng)，液壓系統(tǒng)動(dòng)力單元采用直接式電動(dòng)機(jī)泵組定量供油單元，其雙作用葉片泵具有較小的流量脈動(dòng)。同時(shí)，為進(jìn)一步減小壓力脈動(dòng)對(duì)比例方向閥輸出流量的影響，在液壓泵出口處增設(shè)了吸震蓄能器。比例方向閥輸出流量的檢測(cè)采用德國(guó)制造的流量傳感器，保證檢測(cè)系統(tǒng)能夠精確檢測(cè)比例方向閥閥心移動(dòng)時(shí)的輸出流量。

本調(diào)試臺(tái)的流量測(cè)量系統(tǒng)檢測(cè)數(shù)據(jù)讀取直觀，調(diào)整反應(yīng)靈敏，具有檢測(cè)精度高和較寬的測(cè)量范圍。液壓系統(tǒng)設(shè)計(jì)中使用同一條測(cè)量油路，通過兩個(gè)獨(dú)立的截止式電磁閥切換來測(cè)量比例方向閥兩個(gè)輸出油路的流量，避免了滑閥式電磁閥的內(nèi)泄漏以及采用不同檢測(cè)油路帶來的測(cè)量誤差。

電氣系統(tǒng)采用單片機(jī)控制，單片機(jī)控制流程如圖28所示。被調(diào)試比例方向閥的輸入電流信號(hào)采用電位器手動(dòng)調(diào)節(jié)，操作方便，輸入電流信號(hào)LED顯示，準(zhǔn)確、直觀。為避免人工輸入電流信號(hào)過大，導(dǎo)致被調(diào)試比例方向閥口開度過大、液壓系統(tǒng)壓力過低，在單片機(jī)程序中設(shè)計(jì)了限流保護(hù)，以限制被調(diào)試比例方向閥的最大開口，保證一定的閥口壓力差。

4. 調(diào)試方法

比例方向閥在維修完成后，首先需要進(jìn)行機(jī)械零位的調(diào)整。其作用是在沒有輸入電流信號(hào)的情況下，將主閥心和位移傳感器調(diào)整到中間位置（零位）。

在調(diào)試前，先將被調(diào)試的比例方向閥用螺釘連接到安裝板上，再將電氣信號(hào)電纜連接到比例方向閥上。

在進(jìn)行機(jī)械零位調(diào)整時(shí)，由于被調(diào)試比例方向閥存在一定的死區(qū)，因此在記錄閥心位置時(shí)，以閥口剛開始有輸出流量的位置作為比較參考點(diǎn)，通過多次重復(fù)可以得到比較準(zhǔn)確的參考點(diǎn)位置，其調(diào)整過程如圖29所示。

機(jī)械零位調(diào)整好之后，比例方向閥仍不能用于工作液壓系統(tǒng)中。因?yàn)殡姎饬阄粵]有調(diào)整好之前，比例方向閥輸出的流量不能與輸入的電流信號(hào)很好地對(duì)應(yīng)。理論上，該比例方向閥A、B油口輸出流量對(duì)應(yīng)于相同兩個(gè)比例電磁鐵輸入的電流信號(hào)相等，即它對(duì)于同樣數(shù)值的兩個(gè)比例電磁鐵輸入電流信號(hào)，其A、B油口具有同樣數(shù)值的輸出流量。由于兩個(gè)比例電磁鐵控制電氣回路增益不可能絕對(duì)相同，所以需要對(duì)電氣零位進(jìn)行調(diào)整。通過比較比例方向閥的兩個(gè)比例電磁鐵上給定輸入電流值時(shí)所對(duì)應(yīng)的A、B油口流量輸出值，調(diào)整比例方向閥上的電氣零位調(diào)節(jié)電位器，最終使它對(duì)于同樣數(shù)值的兩個(gè)比例電磁鐵輸入電流信號(hào)具有同樣數(shù)值的A、B油口流量輸出，完成對(duì)電氣零位的調(diào)整。電氣零位的調(diào)整步驟如圖30所示。

在電氣零位調(diào)整時(shí)，考慮到某一個(gè)測(cè)量點(diǎn)數(shù)據(jù)的誤差會(huì)引起電氣零位調(diào)整誤差，因此，在實(shí)際測(cè)量中通過多個(gè)測(cè)量點(diǎn)的數(shù)據(jù)來進(jìn)行比較。一個(gè)數(shù)據(jù)通過多次測(cè)量后取其平均值，以排除個(gè)別數(shù)據(jù)對(duì)電氣零位調(diào)整的干擾。

Rexroth公司的4W系列數(shù)字比例方向閥通過上述維修和比較精確的調(diào)試后，它的機(jī)械零位和電氣零位指標(biāo)均能夠達(dá)到或接近原廠新閥的參數(shù)，能夠滿足使用要求，延長(zhǎng)了比例方向閥的使用壽命，降低了運(yùn)行、維護(hù)成本，在生產(chǎn)中取得了較好的效果。