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，因此在國內(nèi)企業(yè)中使用非常廣泛。但由于該數(shù)字式比例閥價格較貴，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，可以大幅延長比例閥的使用壽命和減少使用者的運行成本。

在數(shù)字式比例閥的實際使用中，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，它具有對稱的機(jī)械結(jié)構(gòu)。輸入電流信號通過放大器驅(qū)動比例電磁鐵，比例電磁鐵推動主閥閥心移動，閥心移動的距離通過位移傳感器檢測并反饋到放大器中，形成一個閉環(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，它在A、B兩個油口的輸出流量是相等的。在沒有電流信號輸入情況以及給定壓力的條件下，它的A、B兩個油口輸出流量均為0L/min。

在實際生產(chǎn)使用中，由于該比例閥制造精度較高，最常見機(jī)械故障是因為液壓系統(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，因為此時的比例方向閥機(jī)械零位和電氣零位點發(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成對應(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)計了一個小型專用調(diào)試臺，液壓系統(tǒng)如圖27所示。為減小整個調(diào)試臺的體積，減輕質(zhì)量，方便調(diào)試臺在生產(chǎn)車間移動，液壓系統(tǒng)動力單元采用直接式電動機(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。同時，為進(jìn)一步減小壓力脈動對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采用德國制造的流量傳感器，保證檢測系統(tǒng)能夠精確檢測比例方向閥閥心移動時的輸出流量。

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

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采用電位器手動調(diào)節(jié)，操作方便，輸入電流信號LED顯示，準(zhǔn)確、直觀。為避免人工輸入電流信號過大，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，再將電氣信號電纜連接到比例方向閥上。

在進(jìn)行機(jī)械零位調(diào)整時，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，以閥口剛開始有輸出流量的位置作為比較參考點，通過多次重復(fù)可以得到比較準(zhǔn)確的參考點位置，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。因為電氣零位沒有調(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很好地對應(yīng)。理論上，該比例方向閥A、B油口輸出流量對應(yīng)于相同兩個比例電磁鐵輸入的電流信號相等，即它對于同樣數(shù)值的兩個比例電磁鐵輸入電流信號，其A、B油口具有同樣數(shù)值的輸出流量。由于兩個比例電磁鐵控制電氣回路增益不可能絕對相同，所以需要對電氣零位進(jìn)行調(diào)整。通過比較比例方向閥的兩個比例電磁鐵上給定輸入電流值時所對應(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，最終使它對于同樣數(shù)值的兩個比例電磁鐵輸入電流信號具有同樣數(shù)值的A、B油口流量輸出，完成對電氣零位的調(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，考慮到某一個測量點數(shù)據(jù)的誤差會引起電氣零位調(diào)整誤差，因此，在實際測量中通過多個測量點的數(shù)據(jù)來進(jìn)行比較。一個數(shù)據(jù)通過多次測量后取其平均值，以排除個別數(shù)據(jù)對電氣零位調(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，延長了比例方向閥的使用壽命，降低了運行、維護(hù)成本，在生產(chǎn)中取得了較好的效果。