德國力士樂REXROTH比例方向閥的維修

1．概述

德國力士樂REXROTH公司生產的4W系列數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，控制性能優良，因此在國內企業中使用非常廣泛。但由于該數字式比例閥價格較貴，閥的結構復雜，機電一體化程度高，維修和調試都具有相當大的難度，導致使用成本較高。因此，解決好該數字式比例閥的維修與調試，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。

在數字式比例閥的實際使用中，由于液壓系統污染和電氣原因，比例閥在發生故障時需要進行拆裝、維修和調試。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原出廠性能參數，需要進行維修后的調試。

2．機械和電氣維修

Rexroth公司的4W系列數字式比例方向閥結構如圖26所示，它具有對稱的機械結構。輸入電流信號通過放大器驅動比例電磁鐵，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，形成一個閉環控制系統，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。

在實際生產使用中，由于該比例方向閥制造精度較高，zui常見機械故障是因為液壓系統污染而導致的閥心卡緊。一般經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，比例閥的內泄漏將明顯增加，從而導致液壓系統不能正常工作，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．調試系統

比例方向閥維修后調試的重點在于如何使維修后的比例方向閥性能參數基本達到出廠數值。比例方向閥維修完成后，并不能直接用于液壓系統中，因為此時的比例方向閥機械零位和電氣零位點發生了變化，不能保證比例方向閥的油液輸出與輸入電流信號成對應關系，必須進行比例方向閥機械零位和電氣零位的調整，才能保證比例方向閥恢復出廠性能參數。

為方便比例方向閥維修后的調試，設計了一個小型調試臺，液壓系統如圖27所示。為減小整個調試臺的體積，減輕質量，方便調試臺在生產車間移動，液壓系統動力單元采用直接式電動機泵組定量供油單元，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，保證檢測系統能夠檢測比例方向閥閥心移動時的輸出流量。

本調試臺的流量測量系統檢測數據讀取直觀，調整反應靈敏，具有檢測精度高和較寬的測量范圍。液壓系統設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泄漏以及采用不同檢測油路帶來的測量誤差。

電氣系統采用單片機控制，單片機控制流程如圖28所示。被調試比例方向閥的輸入電流信號采用電位器手動調節，操作方便，輸入電流信號LED顯示，準確、直觀。為避免人工輸入電流信號過大，導致被調試比例方向閥口開度過大、液壓系統壓力過低，在單片機程序中設計了限流保護，以限制被調試比例方向閥的zui大開口，保證一定的閥口壓力差。

4. 調試方法

比例方向閥在維修完成后，首先需要進行機械零位的調整。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整到中間位置（零位）。

在調試前，先將被調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。

在進行機械零位調整時，由于被調試比例方向閥存在一定的死區，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，通過多次重復可以得到比較準確的參考點位置，其調整過程如圖29所示。

機械零位調整好之后，比例方向閥仍不能用于工作液壓系統中。因為電氣零位沒有調整好之前，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。理論上，該比例方向閥A、B油口輸出流量對應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相同，所以需要對電氣零位進行調整。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的A、B油口流量輸出值，調整比例方向閥上的電氣零位調節電位器，zui終使它對于同樣數值的兩個比例電磁鐵輸入電流信號具有同樣數值的A、B油口流量輸出，完成對電氣零位的調整。電氣零位的調整步驟如圖30所示。

在電氣零位調整時，考慮到某一個測量點數據的誤差會引起電氣零位調整誤差，因此，在實際測量中通過多個測量點的數據來進行比較。一個數據通過多次測量后取其平均值，以排除個別數據對電氣零位調整的干擾。

Rexroth公司的4W系列數字比例方向閥通過上述維修和比較的調試后，它的機械零位和電氣零位指標均能夠達到或接近原廠新閥的參數，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、維護成本，在生產中取得了較好的效果。

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