维修调试4.7.8比例方向阀

1.概述

Rexroth公司生产的4W系列数字比例方向阀由主阀、位移传感器和放大器三部分组成。由于它工作可靠，控制性能优良，因此在国内企业中使用非常广泛。但由于该数字比例方向阀价格较贵，阀的结构复杂，机电一体化程度高，维修和调试都具有相当大的难度，导致使用成本较高。因此，解决好该数字比例方向阀的维修与调试，可以大幅延长该阀的使用寿命和减少使用者的运行成本。

在数字比例方向阀的实际使用中，由于液压系统污染和电气原因，该阀在发生故障时需要进行拆装、维修和调试。特别是更换放大器后，为了保证维修后的数字比例方向阀能够较好地复原出厂性能参数，需要进行维修后的调试。

2.机械和电气维修

Rexroth公司的4W系列数字比例方向阀结构如图4-114所示，它具有对称的机械结构。输入电流信号通过放大器驱动比例电磁铁，比例电磁铁推动主阀阀芯移动，阀芯移动的距离通过位移传感器检测并反馈到放大器中，形成一个闭环控制系统。因此，该阀具有较好的控制性能。理论上，该阀阀芯在偏离中间位置（零位）左、右相同的距离时，它在A、B两个油口的输出流量是相等的。在没有电流信号输入的情况下，以及给定压力的条件下，它的A，B两个油口输出流量均为0L/min。

图4-114 Rexroth公司4W系列数字比例方向阀结构示意图

在实际生产使用中，由于该数字比例方向阀制造精度较高，最常见的机械故障是因为液压系统污染而导致的阀芯卡紧。一般经过拆卸清洗都能解决阀芯卡紧问题。在阀芯有较大磨损的情况下，比例阀的内泄漏将明显增加，从而导致液压系统不能正常工作，此时只有更换数字比例方向阀才能解决存在的故障。

电气元件的损毁是数字比例方向阀电气损毁的主要原因。由于放大器采用集成电气元件，用户直接更换电气元件进行数字比例方向阀维修的难度较大。在实际维修中，一般通过更换数字比例阀放大器来解决。

3.调试系统

数字比例方向阀维修后调试的重点在于如何使维修后的数字比例方向阀性能参数基本达到出厂的数值。数字比例方向阀维修完成后，并不能直接用于液压系统中，因为此时的数字比例方向阀机械零位和电气零位发生了变化，不能保证数字比例方向阀的油液输出与输入电流信号成对应关系。必须进行数字比例方向阀机械零位和电气零位的调整，才能保证数字比例方向阀恢复出厂性能参数。

为方便数字比例方向阀维修后的调试，设计了一个小型专用调试台，液压系统如图4-115所示。为减小整个调试台的体积，减轻质量，方便调试台在生产车间移动，液压系统动力单元采用直接式电动机泵组定量供油单元，其双作用叶片泵具有较小的流量脉动。同时，为进一步减小压力脉动对比例方向阀输出流量的影响，在液压泵出口处增设了吸振蓄能器。比例方向阀输出流量的检测采用德国制造的流量传感器，保证检测系统能够精确检测数字比例方向阀阀芯移动时的输出流量。

图4-115 小型专用调试台液压系统

本调试台的流量测量系统检测数据读取直观，调整反应灵敏，具有检测精度高和较宽的测量范围。液压系统设计中使用同一条测量油路，通过两个独立的截止式电磁阀切换来测量数字比例方向阀两个输出油路的流量，避免了滑阀式电磁阀的内泄漏以及采用不同检测油路带来的测量误差。(www.xing528.com)

图4-116 单片机控制流程

电气系统采用单片机控制（图4-116）。被调试数字比例方向阀的输入电流信号采用电位器手动调节，操作方便，输入电流信号LED显示，准确、直观。为避免人工输入电流信号过大，导致被调试数字比例方向阀口开度过大、液压系统压力过低，在单片机程序中设计了限流保护，以限制被调试数字比例方向阀的最大开口，保证一定的阀口压力差。

4.调试方法

数字比例方向阀在维修完成后，首先需要进行机械零位的调整。其作用是在没有输入电流信号的情况下，将主阀芯和位移传感器调整到中间位置（零位）。

在调试前，先将被调试的数字比例方向阀用螺钉连接到安装板上，再将电气信号电缆连接到数字比例方向阀上。

在进行机械零位调整时，由于被调试比例方向阀存在一定的死区，因此在记录阀芯位置时，以阀口刚开始有输出流量的位置作为比较参考点，通过多次重复可以得到比较准确的参考点位置，其调整过程如图4-117所示。

机械零位调整好之后，数字比例方向阀仍不能够用于工作液压系统中。因为电气零位没有调整好之前，数字比例方向阀输出的流量不能与输入的电流信号很好地对应。理论上，该比例方向阀A、B油口的输出流量与对应于相同的两个比例电磁铁输入的电流信号是相等的，即它对于同样数值的两个比例电磁铁输入电流信号，其A、B油口具有同样数值的输出流量。由于两个比例电磁铁控制电气回路增益不可能绝对相同，所以需要对电气零位进行调整。通过比较数字比例方向阀的两个比例电磁铁上给定输入电流值时所对应的A、B油口流量输出值，调整数字比例方向阀上的电气零位调节电位器，最终使它对于同样数值的两个比例电磁铁输入电流信号具有同样数值的A、B油口流量输出，完成对电气零位的调整。其调整步骤如图4-118所示。

在电气零位调整时，考虑到某一个测量点数据的误差会引起电气零位调整误差。因此，在实际测量中通过多个测量点的数据来进行比较；一个数据通过多次测量后取其平均值，以排除个别数据对电气零位调整的干扰。

图4-117 机械零位调整过程

图4-118 电气零位的调整步骤

Rexroth公司的4W系列数字比例方向阀通过上述的维修和比较精确的调试后，它的机械零位和电气零位指标均能够达到或接近原厂新阀的参数，能够满足使用要求，延长了数字比例方向阀的使用寿命，降低了运行、维护成本，在生产中取得了较好的效果。