شیر کنترل جهتی Bosch Rexroth 4WE 6 D یک جزء اساسی در سیستم های هیدرولیک مدرن است. این شیر به عنوان یک سوئیچ کننده جهت کنترل شده الکتریکی عمل می کند که به سیال هیدرولیک می گوید کجا برود و چه زمانی حرکت کند. به عنوان یک شیر اندازه استاندارد NG6، به لطف استانداردهای بین المللی که باعث می شود مارک های مختلف با هم کار کنند، در سیستم های سراسر جهان قرار می گیرد. مهندسانی که نیاز به مقایسه تامین کنندگان، بررسی قیمت ها یا درک جزئیات فنی دارند، متوجه خواهند شد که این شیر هم قابلیت اطمینان و هم انعطاف پذیری را برای کاربردهای فشار متوسط تا بالا ارائه می دهد.
درک عملکرد و طراحی اساسی
شیر 4WE 6 D سیال هیدرولیک را با جابجایی بین چهار پورت اصلی با برچسب P، A، B و T کنترل می کند. پورت P به پمپ وصل می شود، پورت های A و B به محرک هایی مانند سیلندر متصل می شوند و پورت T سیال را به مخزن باز می گرداند. سوپاپ مانند یک کلید برق کار می کند اما به جای برق برای روغن هیدرولیک. وقتی آن را روشن می کنید، سیال در یک جهت جریان می یابد. هنگامی که آن را خاموش می کنید، بسته به طراحی دریچه، جریان یا متوقف می شود یا معکوس می شود.
در داخل دریچه یک قرقره فلزی قرار دارد که در داخل یک سوراخ دقیقاً ماشینکاری شده به جلو و عقب می لغزد. هنگامی که الکتریسیته از سیم پیچ آن عبور می کند، یک آهنربای الکتریکی به نام سولنوئید این قرقره را هل می دهد. 4WE 6 D از چیزی استفاده می کند که مهندسان آن را "آرمیچر مرطوب" می نامند، به این معنی که پیستون برقی مستقیماً در روغن هیدرولیک قرار می گیرد. این ممکن است عجیب به نظر برسد، اما در واقع باعث می شود شیر دوام بیشتری داشته باشد زیرا هیچ مهر و موم لاستیکی وجود ندارد که در اطراف قطعات متحرک فرسوده شود. روغن همچنین به خنک شدن شیر برقی کمک می کند و صدا را در حین کار کاهش می دهد.
هنگامی که شیر برقی خاموش می شود، یک فنر برگشتی قرقره را به حالت اولیه خود برمی گرداند. این طراحی فنر برگشتی یک ویژگی ایمنی را فراهم می کند زیرا در صورت قطع برق، شیر به طور خودکار به موقعیت شناخته شده باز می گردد. نیروی حاصل از فنر باید هم بر اصطکاک قطعات متحرک و هم بر هرگونه فشار در خط برگشت غلبه کند، که بعداً وقتی در مورد محدودیت‌های طراحی سیستم بحث می‌کنیم، مهم می‌شود.
بدنه شیر از استانداردهای نصب بین المللی شامل ISO 4401-03، CETOP 3 و DIN 24340 Form A پیروی می کند. این استانداردها محل دقیق سوراخ های نصب و اتصالات پورت را مشخص می کنند. این استانداردسازی به این معنی است که Rexroth 4WE 6 D می تواند به طور فیزیکی شیرهای مشابه پارکر، ایتون یا سایر سازندگان را بدون طراحی مجدد صفحه نصب جایگزین کند. برای مدیران خرید، این قابلیت تعویض، انعطاف‌پذیری زنجیره تامین را ایجاد می‌کند، زیرا چندین فروشنده می‌توانند قطعات سازگار را در هنگام کمبود یا مذاکرات قیمت ارائه کنند.
رتبه بندی فشار و ظرفیت جریان
شیر کنترل جهتی Rexroth 4WE 6 D فشارهای کاری جدی را کنترل می کند. پورت های اصلی P، A و B می توانند تا فشار 350 بار کار کنند، اگرچه اکثر اسناد فنی حداکثر استاندارد را 315 بار ذکر می کنند. برای در نظر گرفتن این موضوع، 315 بار برابر است با 4570 پوند در هر اینچ مربع، که تقریباً معادل وزن یک ماشین کوچک است که بر روی ناحیه ای به اندازه یک تمبر پست فشار می آورد.
ظرفیت جریان بستگی به این دارد که شیر برقی DC یا AC را انتخاب کنید. نسخه های DC می توانند تا 80 لیتر در دقیقه را تحمل کنند، در حالی که نسخه های AC معمولا حداکثر 60 لیتر در دقیقه را تحمل می کنند. تفاوت در طراحی آهنربای الکتریکی و سرعت حرکت قرقره توسط آن است. برای مرجع، 80 لیتر در دقیقه می تواند یک وان حمام را در حدود دو دقیقه پر کند.
با این حال، یک محدودیت فشار بحرانی وجود دارد که بسیاری از طراحان را غافلگیر می کند. درگاه T که روغن را به مخزن برمی گرداند، نمی تواند از فشار 160 بار تجاوز کند. این محدودیت به این دلیل وجود دارد که فنر برگشتی و نیروی برقی باید به طور قابل اعتمادی بر فشاری که از خط برگشت به عقب رانده می شود غلبه کند. اگر فشار خط برگشت خیلی زیاد شود، قرقره می تواند لرزش داشته باشد، به درستی جابجا نشود یا حتی در زمانی که باید ثابت بماند حرکت کند. سیستم‌هایی که منیفولدهای برگشتی را بین چندین شیر به اشتراک می‌گذارند یا از خطوط برگشت طولانی با محدودیت استفاده می‌کنند، نیاز به محاسبه دقیق دارند تا فشار پورت T در محدوده باقی بماند.
رابطه بین افت فشار و جریان از یک الگوی قابل پیش بینی پیروی می کند. در حداکثر دبی 80 لیتر در دقیقه، شیر معمولاً 2.5 بار افت فشار ایجاد می کند. این انرژی به گرما تبدیل می شود که روغن هیدرولیک باید آن را با خود ببرد. کار کردن به طور مداوم بالاتر از جریان یا فشار نامی نیاز به ظرفیت خنک کننده اضافی دارد و ممکن است برای حفظ پاسخ قابل قبول دریچه به قطعات دریچه گاز خاصی نیاز داشته باشد.
مهندسانی که 4WE 6 D را برای طرح‌های جدید انتخاب می‌کنند باید بررسی کنند که فشار خط برگشت سیستم بسیار کمتر از حد 160 بار با حاشیه ایمنی کافی باشد. یک قانون خوب، حداقل 20 تا 30 بار بالشتک را برای کنترل فشار در هنگام تعویض سریع سوپاپ یا زمانی که چندین سوپاپ به طور همزمان تغییر می کند، باقی می گذارد.
پیکربندی های قرقره و انواع عملیاتی
نمادهای حروف و اعداد حک شده بر روی پلاک های شیر دقیقاً چگونگی جریان سیال در موقعیت های مختلف را توصیف می کنند. "D" در 4WE 6 D یک طراحی قرقره خاص را نشان می دهد که معمولاً یک پیکربندی چهار طرفه در مرکز فنر است. در موقعیت مرکزی، این قرقره هر دو P را به T و A به B را مسدود می کند. هنگامی که انرژی می گیرد، P را به A و B را به T متصل می کند، که یک سیلندر را گسترش می دهد. با قطع برق، فنر قرقره را به مرکز برمی گرداند و سیلندر متوقف می شود.
Rexroth نمادهای مختلف قرقره ای را فراتر از نوع D ارائه می دهد. برخی تمام پورت ها را به مخزن در موقعیت مرکزی برای محرک های شناور آزاد متصل می کنند. برخی دیگر همه پورت ها را برای نگه داشتن بار مسدود می کنند. انتخاب بستگی به این دارد که وقتی شیر در حالت خنثی قرار می گیرد، باید دستگاه چه کاری انجام دهد. یک پرس ممکن است به یک مرکز نگهداری بار نیاز داشته باشد، در حالی که یک سیستم جابجایی مواد ممکن است از یک مرکز شناور استفاده کند که به محرک‌ها اجازه می‌دهد آزادانه در طول راه‌اندازی حرکت کنند.
بدنه سوپاپ شامل یک مکانیسم دستی است که معمولاً با یک دکمه یا دستگیره کوچک مشخص می شود. در هنگام راه‌اندازی یا مواقع اضطراری، تکنسین‌ها می‌توانند این نادیده گرفتن را فشار دهند تا به صورت مکانیکی قرقره را بدون نیروی الکتریکی جابجا کنند. این ویژگی هنگام راه اندازی سیستم های جدید یا عیب یابی ضروری است، زیرا می توانید عملکرد مکانیکی را مستقل از کنترل های الکتریکی تأیید کنید.
برخی از مدل‌های 4WE 6 D دارای پسوند «OF» هستند که نشان‌دهنده طراحی دتنت است. این نسخه‌ها فنر برگشتی ندارند، اما در عوض از توپ‌ها یا پین‌های مکانیکی استفاده می‌کنند که قرقره را در هر موقعیتی که آخرین بار دستور داده شده است قفل می‌کنند. یک پالس الکتریکی مختصر قرقره را جابه‌جا می‌کند، سپس آن را بدون برق مداوم نگه می‌دارد. این طراحی باعث صرفه جویی در انرژی و کاهش گرما می شود، اما نیاز به توجه بیشتری برای پایداری فشار خط برگشت دارد زیرا هیچ نیروی فنری وجود ندارد که به نگه داشتن قرقره در موقعیت خود کمک کند.
برای کاربردهایی که جابجایی سریع سوپاپ باعث ایجاد شوک فشاری می شود، انواع سوئیچینگ نرم از شیارها و روزنه هایی با شکل دقیق استفاده می کنند که درون قرقره ماشین کاری شده اند. این ویژگی‌ها به‌جای اینکه فوراً بین موقعیت‌ها قرار بگیرند، به تدریج مسیرهای جریان را باز و بسته می‌کنند. در نتیجه اثرات چکش آب که می تواند به لوله ها و اتصالات در طول زمان آسیب برساند را کاهش می دهد. زمان پاسخگویی استاندارد بسته به نوع سلونوئید و فشار سیستم بین 10 تا 20 میلی ثانیه است.
مشخصات الکتریکی و محدودیت های زیست محیطی
سیم پیچ های برقی در شیر کنترل جهت 4WE 6 D برای کار مداوم ساخته شده اند، به این معنی که می توانند به طور نامحدود بدون گرم شدن بیش از حد برق بمانند. در ولتاژ نامی، افزایش دمای سیم پیچ زیر 30 درجه کلوین باقی می ماند و عمر مورد انتظار از 10 میلیون سیکل سوئیچینگ فراتر می رود. این دوام شیر را برای اتوماسیون با چرخه بالا مناسب می‌سازد، جایی که دریچه‌ها ممکن است چندین بار در ثانیه برای مدت طولانی تغییر کنند.
ولتاژهای موجود شامل هر دو گزینه DC در 12، 24، 96 و 205 ولت، به علاوه گزینه های AC در 110 و 230 ولت می باشد. سیم پیچ ها تغییرات ولتاژ مثبت یا منفی 10 درصد نسبت به اسمی را تحمل می کنند، که به شیر کمک می کند حتی زمانی که منبع تغذیه نوسان دارد، به طور قابل اعتماد کار کند. اتصال الکتریکی از استاندارد EN 175301-803 برای اتصالات سه قطبی پیروی می کند. هنگامی که اتصالات به درستی جفت شوند، دارای رتبه حفاظتی IP65 هستند، به این معنی که در برابر گرد و غبار و جت آب از هر جهت مقاومت می کنند.
یکی از ویژگی های کاربردی که تکنسین های تعمیر و نگهداری از آن استقبال می کنند سیم پیچ قابل جابجایی و چرخشی است. می توانید کانکتور برق را جدا کنید، سیم پیچ برقی را بردارید، آن را 360 درجه در هر موقعیتی که سیم کشی را آسان می کند بچرخانید، و بدون شکستن مدار هیدرولیک دوباره آن را نصب کنید. این انعطاف‌پذیری نصب را در فضاهای تنگ ساده می‌کند و امکان بهینه‌سازی مسیریابی سیم را پس از نصب شیر در سیستم فراهم می‌کند.
محدوده دمای عملیاتی آب بندی استاندارد از منفی 30 تا مثبت 80 درجه سانتیگراد است. خود سیال هیدرولیک باید ویسکوزیته را بین 10 تا 500 میلی متر مربع در ثانیه حفظ کند، اگرچه عملکرد بهینه حدود 25 است. وزن شیر تقریباً 1.46 کیلوگرم است که برای جابجایی آسان در هنگام نصب به اندازه کافی سبک است اما به اندازه کافی سنگین است که احساس می شود قابل توجه و خوش ساخت است.
یک ملاحظات ایمنی مهم شامل دمای احتراق سیال است. گرم ترین سطح روی شیر برقی می تواند در حین کار مداوم به 150 درجه سانتیگراد برسد. دمای احتراق روغن هیدرولیک باید حداقل 50 درجه بالاتر از این باشد، یعنی حداقل 200 درجه سانتیگراد نقطه اشتعال. اکثر روغن های هیدرولیک معدنی به راحتی این نیاز را برآورده می کنند، اما مایعات مصنوعی یا فرمولاسیون های غیر معمول قبل از استفاده نیاز به تأیید دارند.
الزامات سیالات هیدرولیک و حفاظت سیستم
قابلیت اطمینان بلند مدت شیر کنترل جهتی Rexroth 4WE 6 D به شدت به کیفیت مایع هیدرولیک بستگی دارد. فاصله دقیق بین قرقره کشویی و سوراخ بدنه سوپاپ فقط چند میکرومتر است. ذرات آلودگی بزرگتر از این فاصله ها باعث سایش سریع و در نهایت شکست از طریق دو مکانیسم مجزا می شوند.
ابتدا، ذرات بین قرقره و سوراخ گیر می کنند و باعث ایجاد چیزی می شوند که تکنسین ها آن را "چسبندگی" می نامند. قرقره در جای خود می چسبد و در صورت دستور از جابجایی امتناع می کند. این ممکن است در ابتدا متناوب به نظر برسد زیرا ذرات به طور موقت گوه می‌شوند و سپس آزادانه کار می‌کنند، اما مشکل ناگزیر با تجمع ذرات بیشتر بدتر می‌شود. دوم، ذرات مانند خمیر آسیاب عمل می کنند که به تدریج سطوح دقیق را از بین می برد. با باز شدن فضاها، نشت داخلی افزایش می یابد. این نشت نه تنها قدرت پمپ را هدر می دهد، بلکه گرمایی تولید می کند که روغن را تخریب می کند و سایش آب بندی را در سراسر سیستم تسریع می کند.
Rexroth حداکثر سطح آلودگی را به عنوان ISO 4406 کلاس 20/18/15 مشخص می کند. این طبقه بندی به این معناست که بیش از 5000 ذره بزرگتر از 4 میکرون در هر میلی لیتر روغن، بیش از 1300 ذره بزرگتر از 6 میکرون و بیش از 320 ذره بزرگتر از 14 میکرون نباشد. دستیابی به این تمیزی نیاز به فیلتراسیون موثر با نسبت بتا حداقل 75 در 25 میکرون دارد.
از نظر عملی، سیستم فیلتراسیون اغلب در طول عمر شیر هزینه بیشتری نسبت به خود شیر دارد. عناصر فیلتر نیاز به تعویض منظم دارند و آزمایش آنالیز روغن تایید می کند که آلودگی در محدوده باقی می ماند. انقباض پنی در فیلتراسیون منجر به تعویض گران قیمت شیر و خرابی غیرمنتظره می شود. مهندسانی که سیستم‌های جدید را طراحی می‌کنند باید برای فیلترهای با کیفیت بالا بودجه داشته باشند و برای نگهداری فیلتر به‌عنوان یک کار حیاتی و نه اختیاری برنامه‌ریزی کنند.
سیال استاندارد روغن هیدرولیک معدنی است که مطابق با DIN 51524 قسمت های 1، 2 و 3 است. در صورتی که مواد مهر و موم مناسب را مشخص کنید، این شیر با سیالات مصنوعی خاص و مخلوط های آب-گلیکول نیز کار می کند. مهر و موم های لاستیکی نیتریل استاندارد با روغن های نفتی به خوبی کار می کنند، اما کاربردهای در دمای بالا به مهر و موم های فلورالاستومر نیاز دارند و سیالات مبتنی بر آب به ترکیبات خاصی با علامت MH یا MT نیاز دارند.
نقش به عنوان شیر پایلوت و ویژگی های نشتی
شیر 4WE 6 D اغلب به عنوان یک مرحله آزمایشی برای کنترل دریچه های جهتی بزرگتر عمل می کند. در این برنامه، 4WE 6 D کوچک فشار پایلوت را تغییر می دهد که یک قرقره بسیار بزرگتر را در یک شیر مرحله اصلی حرکت می دهد. شیر اصلی ممکن است 600 لیتر در دقیقه یا بیشتر را تحمل کند، بسیار فراتر از ظرفیت مستقیم 4WE 6 D، اما از سوئیچینگ مطمئن 4WE 6 D برای تصمیم گیری کنترل استفاده می کند.
هنگامی که به عنوان شیر پایلوت استفاده می شود، عملکرد 4WE 6 D به طور مستقیم بر ایمنی و پاسخ کل سیستم جریان بالا تأثیر می گذارد. هر گونه ناپایداری در پورت T شیر پیلوت یا نشتی داخلی بیش از حد در شیر پایلوت باعث ایجاد خطا در موقعیت یابی مرحله اصلی می شود. این امر تمیزی سیال و پایداری فشار پورت T را در کاربردهای شیر پایلوت حیاتی تر می کند. دریچه خلبان کوچک اساساً به مغز تبدیل می شود که بدن بسیار قدرتمندتری را کنترل می کند، بنابراین حفظ سلامت آن مغز نیاز به توجه بیشتری دارد.
تمام شیرهای قرقره ای از نظر طراحی دارای مقداری نشت داخلی هستند. فاصله بین قرقره و سوراخ باید امکان حرکت نرم را فراهم کند، به این معنی که نمی تواند مانند یک دریچه پاپت کاملا آب بندی شود. نشتی شیرهای جدید بسیار کم است، معمولاً کمتر از 0.5 لیتر در دقیقه در فشار کامل. با افزایش ساعات کار سوپاپ و افزایش سایش فاصله ها، نشتی به تدریج افزایش می یابد. این امری طبیعی و قابل انتظار است.
طراحان سیستم باید این نشت داخلی را در نظر بگیرند، به ویژه در برنامه هایی که بار را نگه می دارند. سیلندری که از یک 4WE 6 D برای حفظ موقعیت استفاده می کند، به آرامی با نشت روغن از داخل سوپاپ حرکت می کند. برای نگه داشتن استاتیک، افزودن یک سوپاپ چک با کارکرد پایلوت یا استفاده از طراحی قرقره نگهدارنده بار ضروری است. نظارت بر میزان نشتی در طول زمان همچنین هشدار اولیه سایش را ارائه می دهد. هنگامی که نشتی بیش از حد مجاز سازنده است، تعویض شیر قبل از خرابی کامل از خرابی های غیرمنتظره جلوگیری می کند.
مقایسه گزینه های رقابتی و استراتژی مرجع متقابل
استانداردسازی NG6 به این معنی است که چندین تولید کننده بزرگ جایگزین های قابل تعویض برای شیر کنترل جهتی Rexroth 4WE 6 D ارائه می دهند. درک گزینه های رقابتی به خریداران کمک می کند تا با قیمت های بهتر مذاکره کنند و انعطاف پذیری زنجیره تامین را حفظ کنند.
پارکر هانیفین سری D1VW را تولید می کند که مستقیماً با 4WE 6 D رقابت می کند. این شیرها با استانداردهای نصب NFPA D03 و CETOP 3 با فشارهای مشابه در حدود 345 بار و ظرفیت جریان 80 لیتر در دقیقه مطابقت دارند. پارکر بر تولید دقیق و بهره وری انرژی تاکید می کند و انواع مختلفی از برق از جمله سیم پیچ های اصلاح شده AC و طرح های قرقره سوئیچینگ نرم را ارائه می دهد.
Eaton Vickers سری DG4V-3 را تولید می کند که به دلیل ساخت و ساز ناهموار مناسب برای کاربردهای سنگین شناخته شده است. جداول ارجاع متقابل تأیید می کند که مدل های خاص Rexroth مانند 4WE 6 D با مهارکننده OF دارای معادل های مستقیم Vickers مانند DG4V-3-2N هستند. برند Vickers در سیستم‌های فشار بالا شهرت زیادی دارد، اگرچه قیمت‌ها اغلب کمی بالاتر از گزینه‌های دیگر است.
جزئیات مهم هنگام ارجاع متقابل شامل رتبه بندی فشار پورت T است. در حالی که قابلیت‌های فشار کاری اصلی در بین برندها مشابه باقی می‌ماند، محدودیت‌های پورت بازگشت به طور قابل توجهی متفاوت است. استاندارد Rexroth 4WE 6 D اجازه می دهد 160 بار در پورت T. پارکر D1VW با شیر برقی AC فقط فشار برگشت 103 بار را مجاز می‌کند، اما نسخه‌های اصلاح‌شده DC یا AC این فشار را به 207 بار افزایش می‌دهند. اگر طراحی سیستم شما به فشار برگشت 160 بار نزدیک شود، جایگزینی یک شیر AC استاندارد پارکر به دلیل قابلیت فشار برگشت ناکافی باعث خرابی می شود.
این تنوع نشان می‌دهد که چرا خریداران نمی‌توانند به سادگی قابلیت تعویض مکانیکی را برابر با معادل عملکردی فرض کنند. مشخصات کامل از جمله نوع الکتریکی و تمام رتبه های فشار باید قبل از تایید یک جایگزین مطابقت داشته باشد. دپارتمان های خرید باید یک لیست ارجاع متقابل تایید شده را حفظ کنند که نه تنها شماره قطعات را نشان می دهد، بلکه تایید می کند که پارامترهای حیاتی مطابق با الزامات برنامه است.
مزیت استانداردسازی فراتر از تعویض های اضطراری است. در مرحله طراحی، مهندسان می توانند "Rexroth 4WE 6 D یا معادل تایید شده" را مشخص کنند و سپس روابط خود را با چندین تامین کننده حفظ کنند. این رقابت قیمت‌گذاری را معقول نگه می‌دارد و تضمین می‌کند که قطعات حتی زمانی که یک تولیدکننده با تاخیرهای زنجیره تامین مواجه می‌شود در دسترس باقی بماند. کلید این است که تکالیف خود را از قبل انجام دهید تا آنچه را که واقعاً معادل آن است به جای کشف ناسازگاری پس از نصب تأیید کنید.
حرکت فراتر از روشن-خاموش: چه زمانی باید کنترل متناسب را در نظر گرفت
شیر کنترل جهتی Rexroth 4WE 6 D فقط عملکرد باینری را ارائه می دهد. به طور کامل روشن یا خاموش می شود و هیچ چیزی بین آن وجود ندارد. این برای بسیاری از کاربردها مانند گیره، جهش قطعه، یا چرخه های توسعه-کشیدن ساده کاملاً کار می کند. با این حال، اتوماسیون مدرن به طور فزاینده ای به سرعت متغیر، شتاب صاف و کنترل موقعیت دقیق نیاز دارد که دریچه های روشن-خاموش به سادگی قادر به ارائه آن نیستند.
شیرهای متناسب مانند سری Rexroth 4WRPEH این شکاف را با تغییر مداوم جریان متناسب با سیگنال ورودی الکتریکی پر می کنند. به جای اینکه فقط روشن یا خاموش شود، می توان به شیر 25 درصد جریان، 63 درصد جریان یا هر مقدار دیگری دستور داد. این امکان کنترل سرعت سیلندر در تمام طول حرکت آن، اجرای نرم استارت و توقف برای کاهش بارهای ضربه و دستیابی به حرکت صاف در سیستم های چند محوره را فراهم می کند.
سری 4WRPEH همان اندازه NG6 و الگوی نصب را مانند 4WE 6 D حفظ می کند و آن را به یک مسیر مستقیم ارتقاء مکانیکی تبدیل می کند. ظرفیت جریان بسته به مدل بین 4 تا 40 لیتر در دقیقه است. این شیر شامل تجهیزات الکترونیکی داخلی است که سیگنال‌های کنترل را پردازش می‌کند، بازخورد موقعیت را ارائه می‌کند و الگوریتم‌های کنترل پیچیده را پیاده‌سازی می‌کند. این طراحی الکترونیکی یکپارچه به شدت با سوئیچینگ الکترومغناطیسی ساده 4WE 6 D در تضاد است.
بازخورد موقعیت به سیستم کنترل اجازه می دهد تا بررسی کند که قرقره واقعاً به موقعیت فرمان منتقل شده است. این کنترل حلقه بسته به دقت در کسری از میلی‌متر دست می‌یابد و کاربردهایی مانند پرس‌های سروو را که به کنترل دقیق نیرو یا ماشین‌ابزارهایی نیاز دارند که نیاز به کانتورینگ صاف دارند، امکان‌پذیر می‌سازد. سیگنال بازخورد الکتریکی همچنین نظارت تشخیصی را قادر می سازد تا قبل از وقوع خرابی کامل، سایش یا خرابی را تشخیص دهد.
شیرهای متناسب مدرن شامل رابط های ارتباطی دیجیتال مانند IO-Link هستند که آنها را به محیط های تولیدی Industry 4.0 متصل می کند. این شیر به یک حسگر هوشمند تبدیل می‌شود که داده‌های عملکرد در زمان واقعی، پیش‌بینی‌های تعمیر و نگهداری و پارامترهای پیکربندی را ارائه می‌کند. این نشان دهنده یک جهش نسلی از اتصال الکتریکی پایه یک شیر کنترل جهتی 4WE 6 D است.
چه زمانی باید کنترل تناسبی را نسبت به کنترل روشن و خاموش انتخاب کنید؟ اگر برنامه شامل هر یک از این الزامات باشد، کنترل تناسبی مستحق توجه جدی است: عملکرد سرعت متغیر، شتاب و کاهش سرعت صاف، افزایش فشار برای تماس ملایم قطعه، نگه داشتن موقعیت بدون قفل مکانیکی، یا ادغام در کنترل‌کننده‌های حرکتی قابل برنامه‌ریزی. از سوی دیگر، اگر شما به سادگی به سوئیچ جهت قابل اعتماد نیاز دارید و حجم جریان در حین کار ثابت می ماند، 4WE 6 D ساده تر و ارزان تر انتخاب بهتری خواهد بود.
بسیاری از سازندگان ماشین با دریچه‌های روشن-خاموش شروع می‌کنند و بعداً با تکامل تقاضای مشتری، کنترل متناسب را بهسازی می‌کنند. سازگاری مکانیکی این ارتقا را نسبتاً ساده می کند، اگرچه ادغام الکتریکی و تنظیم سیستم نیاز به تلاش مهندسی بیشتری دارد. برنامه ریزی برای ارتقای احتمالی آینده با طراحی با زیرساخت های الکتریکی کافی و ظرفیت سیستم کنترل، باعث صرفه جویی در هزینه در مقایسه با طراحی مجدد کامل می شود.
ملاحظات خرید و واقعیت های زنجیره تامین
قیمت واقعی برای شیر کنترل جهتی Rexroth 4WE 6 D به طور قابل توجهی بر اساس مدل خاص، تامین کننده و شرایط بازار متفاوت است. دریچه های جدید بسته به پیکربندی و مقدار معمولاً از 350 تا 730 دلار آمریکا متغیر هستند. تخفیف‌های حجمی برای سفارش‌های ده یا بیشتر اعمال می‌شود، با برخی از توزیع‌کنندگان قیمت‌های طبقه‌بندی شده که هزینه هر واحد را 15 تا 25 درصد در مقادیر بالاتر کاهش می‌دهد.
بازارهای آنلاین مانند eBay شیرهای نو و دست دوم را با قیمت های مختلف فهرست می کنند. در حالی که شیرهای استفاده شده ممکن است برای صرفه جویی در هزینه جذاب به نظر برسند، تاریخچه و شرایط داخلی ناشناخته باقی مانده است. از آنجایی که نشتی داخلی با سایش افزایش می‌یابد و اندازه‌گیری آن به تجهیزات تست جریان نیاز دارد، شیرهای استفاده‌شده خطر قابل‌توجهی دارند مگر اینکه فروشنده نتایج آزمایش تایید شده را ارائه دهد. برای کاربردهای حیاتی، صرفه جویی اندک به ندرت عدم قطعیت قابلیت اطمینان را توجیه می کند.
توزیع کنندگان مجاز مانند [BuyRexroth.com] (http://buyrexroth.com/) موجودی پیکربندی های رایج را با تحویل معمولی 28 روز کاری برای مدل های استاندارد نگهداری می کنند. این تقریباً شش هفته است که برای چنین جزء استانداردی طولانی به نظر می رسد، اما نشان دهنده فشارهای زنجیره تامین جهانی است که بر کل بخش اتوماسیون صنعتی تأثیر می گذارد. پیکربندی‌های کمتر رایج سوپاپ یا گزینه‌های خاص مانند پوشش‌های مقاوم در برابر خوردگی می‌توانند زمان تحویل را تا 12 هفته یا بیشتر افزایش دهند.
این زمان‌ها چالش‌های برنامه‌ریزی واقعی را برای تولیدکنندگان تجهیزات و بخش‌های تعمیر و نگهداری ایجاد می‌کنند. سفارش شیرها پس از نهایی شدن طراحی ماشین، در صورتی که تحویل بیش از حد انتظار طول بکشد، کل پروژه را به تاخیر می اندازد. به طور مشابه، عملیات تعمیر و نگهداری باید به جای اینکه منتظر دستورات اضطراری در هنگام خرابی باشند، قطعات یدکی حیاتی را ذخیره کنند. هزینه حمل مالی موجودی نیاز به تعادل در برابر هزینه بسیار بالاتر زمان توقف تولید در زمان انتظار برای قطعات دارد.
حمل و نقل بین المللی لایه دیگری از پیچیدگی را اضافه می کند. شیرآلات هیدرولیک به عنوان کالاهای صنعتی استاندارد بدون محدودیت های صادراتی خاص واجد شرایط هستند، اما هزینه های حمل و نقل و زمان ترخیص کالا از گمرک بسته به مقصد بسیار متفاوت است. سفارش از توزیع کنندگان منطقه ای به جای ارسال مستقیم از آلمان، اغلب تحویل سریع تر و تدارکات ساده تری را با وجود قیمت های واحد احتمالاً بالاتر ارائه می دهد.
هزینه کل مالکیت بسیار فراتر از قیمت خرید است. کار نصب، مهندسی یکپارچه سازی، زمان راه اندازی و تعمیر و نگهداری مداوم، همگی به هزینه های مادام العمر کمک می کنند. مهمتر از همه، سیستم فیلتراسیون مورد نیاز برای حفظ پاکیزگی مناسب روغن، اغلب بیش از ده سال هزینه بیشتری نسبت به تعویض چندین سوپاپ دارد. نادیده گرفتن فیلتراسیون برای صرفه جویی در هزینه های کوتاه مدت منجر به خرابی زودرس شیر می شود و هزینه های طولانی مدت بسیار بیشتری را ایجاد می کند.
خریدارانی که فقط روی کمترین قیمت خرید تمرکز می کنند، اغلب بعداً مشکلات گرانی ایجاد می کنند. یک ارزیابی کامل، قابلیت اطمینان فروشنده، کیفیت پشتیبانی فنی، در دسترس بودن قطعات یدکی و شرایط گارانتی را در کنار قیمت در نظر می گیرد. برقراری روابط با چندین تامین کننده تایید شده، مقاومت در برابر اختلالات غیرمنتظره عرضه را با حفظ استانداردهای کیفیت فراهم می کند.
نیازهای تعمیر و نگهداری و دسترسی عیب یابی
کاتالوگ محصولات استاندارد برای شیر کنترل جهت 4WE 6 D مشخصات و ابعاد را ارائه می دهد، اما به ویژه فاقد روش های دقیق تعمیر و نگهداری یا راهنمای عیب یابی است. تولیدکنندگان معمولاً این دانش عملیاتی را به عنوان تخصص فنی در نظر می گیرند که به اسناد خدمات جداگانه نیاز دارد.
Rexroth و HYDAC دستورالعمل‌های خدمات جامعی را منتشر می‌کنند که رویه‌های جداسازی قطعات، مشخصات محدودیت سایش، قطعات یدکی توصیه‌شده و فلوچارت‌های تشخیصی را پوشش می‌دهد. این راهنماها به صورت رایگان در دسترس نیستند اما نیاز به خرید دارند یا به مشتریانی ارائه می شوند که دوره های آموزشی رسمی را گذرانده اند. این خط مشی از دانش سازنده محافظت می کند و در عین حال اطمینان می دهد که پرسنل تعمیر و نگهداری از آموزش مناسب برخوردار هستند.
برای تیم‌های تعمیر و نگهداری، این بدان معناست که نمی‌توانید برای تشخیص مشکلات یا برنامه‌ریزی تعمیرات فقط به اطلاعات کاتالوگ اعتماد کنید. برقراری تماس با گروه پشتیبانی فنی سازنده قبل از بروز مشکلات باعث صرفه جویی در زمان در مواقع اضطراری می شود. بسیاری از توزیع‌کنندگان برنامه‌های آموزشی ارائه می‌دهند که چندین نوع شیر را پوشش می‌دهد و تجربه عملی را با روش‌های جداسازی قطعات و آزمایش فراهم می‌کند.
وظایف معمول تعمیر و نگهداری شامل تعویض سیم پیچ برقی، تجدید مهر و موم و تمیز کردن قرقره است. طراحی آرمیچر مرطوب اجازه می دهد تا سیم پیچ ها را بدون باز کردن حفره هیدرولیک با چرخاندن 90 درجه سیم پیچ و بلند کردن آن جایگزین کنید. این روش پنج دقیقه ای نیازی به تخلیه سیال یا کاهش فشار سیستم ندارد. مهر و موم های جدید و قرقره تمیز شده می توانند عملکرد مشابه جدید را به دریچه هایی که نشتی داخلی را افزایش می دهند بازگردانند، مشروط بر اینکه سایش فاصله های فراتر از مشخصات را باز نکرده باشد.
تشخیص مشکلات سوپاپ بطور سیستماتیک از هدر رفتن تلاش برای تعویض تصادفی قطعات جلوگیری می کند. اگر شیری جابجا نشد، ابتدا بررسی کنید که توان الکتریکی با ولتاژ مناسب به سیم پیچ برسد. مقاومت سیم پیچ را با اهم متر بررسی کنید تا مطمئن شوید که سیم پیچ نسوخته است. اگر بررسی های الکتریکی انجام شود، مشکلات هیدرولیک مشکوک می شوند. روغن آلوده ممکن است باعث چسبندگی قرقره شده باشد که نیاز به جداسازی و تمیز کردن دارد. فشار پایین منبع ممکن است فشار خلبان کافی را برای جابجایی قرقره در برابر نیروهای بار ایجاد کند.
آزمایش الکتریکی مستلزم دانستن مشخصات مقاومت سیم پیچ است که در برگه های داده های دقیق اما نه در کاتالوگ های اساسی ظاهر می شود. سیم پیچ های DC معمولی بسته به درجه ولتاژ 15 تا 40 اهم اندازه گیری می کنند. سیم پیچ های AC مقاومت بسیار کمتری دارند، اغلب 5 تا 15 اهم، زیرا برای محدود کردن جریان به جای مقاومت خالص، به اندوکتانس متکی هستند. مدار باز نشان دهنده یک سیم پیچ سوخته است، در حالی که مقاومت بسیار کم نشان دهنده اتصال سیم پیچ است.
راهنمای برنامه های کاربردی در دنیای واقعی
پرس های صنعتی یک کاربرد کلاسیک برای شیر کنترل جهت 4WE 6 D است. سوپاپ امتداد سیلندر را کنترل می کند تا نیروی فشاری و جمع شدن را برای آزاد کردن اعمال کند. یک شیر کاهش فشار حداکثر نیرو را محدود می کند، در حالی که شیر جهتی به سادگی جهت را فرمان می دهد. این کنترل ساده برای بسیاری از عملیات فشار دادن که در آن نیرو و سرعت ثابت می مانند، کافی است.
ماشین‌های قالب‌گیری تزریقی از چندین شیر جهتی از جمله مدل‌های 4WE 6 D برای کنترل سیلندرهای گیره، پین‌های اجکتور و کشش هسته استفاده می‌کنند. این عملکردها به کنترل جهت قابل اعتماد با حداقل نشتی نیاز دارند تا از مشکلات کیفیت قطعه جلوگیری شود. توانایی این شیر برای کار در فشار 315 بار، نیروهای گیره بالایی را که برای قالب‌های بزرگ لازم است، در بر می‌گیرد.
تجهیزات هیدرولیک متحرک مانند بیل مکانیکی و جرثقیل از شیرهای جهت دار در سراسر سیستم استفاده می کنند. 4WE 6 D اغلب به عنوان شیر پایلوت تغذیه کننده فشار پایلوت به شیرهای کنترل اصلی بزرگتر در کنسول اپراتور عمل می کند. این معماری کنترل‌های اپراتور را سبک و پاسخگو نگه می‌دارد در حالی که شیرهای اصلی جریان‌های سنگین را کنترل می‌کنند که بوم، چوب و سیلندرهای سطلی را هدایت می‌کنند. اندازه جمع و جور NG6 به راحتی در منیفولدهای شیر پایلوت قرار می گیرد که چندین عملکرد را انجام می دهند.
اتوماسیون خط مونتاژ اغلب از شیرهای 4WE 6 D برای عملیات انتقال قطعات، گیره و پرس استفاده می کند. زمان پاسخ سریع از نرخ چرخه چندین عملیات در دقیقه پشتیبانی می کند. امید به زندگی طولانی مهم است زیرا خرابی شیر در یک خط خودکار تولید را متوقف می کند و بر چندین ایستگاه پایین دستی تأثیر می گذارد.
هر یک از این برنامه ها نیازمند توجه به جزئیات خاصی فراتر از مشخصات اولیه هستند. کنترل های پرس برای محافظت از ابزار نیاز به اندازه دقیق شیر فشار شکن دارند. ماشین‌های قالب‌گیری نیاز به رسیدگی به بارهای گرمایی بالا ناشی از چرخه مداوم دارند. تجهیزات سیار با شوک، لرزش و دمای شدید مواجه می شوند که قابلیت اطمینان سوپاپ را به چالش می کشد. سیستم های خودکار نیاز به ادغام با کنترل کننده های قابل برنامه ریزی و مدارهای ایمنی دارند. 4WE 6 D پایه و اساس توانمندی را فراهم می کند اما تنها زمانی موفق می شود که طراحی کامل سیستم این الزامات خاص برنامه را برطرف کند.
تصمیم گیری برای انتخاب
انتخاب سوپاپ کنترل جهتی Rexroth 4WE 6 D با تأیید برآورده شدن الزامات اساسی شروع می شود. فشار سیستم باید در 350 بار یا کمتر باشد، تقاضای جریان نباید از 80 لیتر در دقیقه برای شیر برقی DC یا 60 لیتر در دقیقه برای نسخه های AC تجاوز کند، و فشار خط برگشت باید زیر 160 بار با احتساب نوک فشار باقی بماند.
مشخصات الکتریکی باید با منابع تغذیه موجود مطابقت داشته باشد. در حالی که 24 ولت DC در کنترل های صنعتی مدرن تقریباً جهانی شده است، تجهیزات قدیمی ممکن است به نسخه های 110 یا 230 ولت AC نیاز داشته باشند. تأیید کنید که تحمل ولتاژ در حد مثبت یا منفی 10 درصد باقی می ماند تا از مشکلات قابلیت اطمینان در تأسیسات با کیفیت توان حاشیه ای جلوگیری شود.
شرایط محیطی انتخاب مواد مهر و موم را تعیین می کند. لاستیک نیتریل استاندارد از منفی 30 تا مثبت 80 درجه سانتیگراد با روغن های نفتی کار می کند. کاربردهای دمای بالا بالای 80 درجه نیاز به مهر و موم فلورالاستومر دارند. سیالات مبتنی بر آب به ترکیبات مهر و موم خاصی نیاز دارند که در برابر محیط های شیمیایی مختلف مقاومت کنند. به طور مشابه، بررسی کنید که سیال هیدرولیک مطابق با استانداردهای DIN 51524 باشد یا در مورد مایعات جایگزین با سازنده مشورت کنید.
ملاحظات نصب شامل رابط سوپاپ و جهت گیری شیر برقی است. اطمینان حاصل کنید که سطح نصب یک صفحه آب بندی صاف با گشتاور پیچ و مهره های O-ring مناسب را فراهم می کند. مسیریابی الکتریکی را برنامه ریزی کنید تا از مزایای شیر برقی قابل چرخش استفاده کنید، کانکتور را در جایی قرار دهید که سیم کشی راحت باشد و از آسیب مکانیکی محافظت شود.
تصمیم گیری بین نسخه های استاندارد برگشت فنری و بازدارنده به چرخه کار و در دسترس بودن انرژی بستگی دارد. دریچه‌های بازدارنده در کاربردهایی که موقعیت سوپاپ به ندرت تغییر می‌کند و باید برای مدت طولانی باقی بمانند، در مصرف انرژی صرفه‌جویی می‌کنند. دریچه‌های برگشت فنری حالت‌های خرابی واضح‌تری را ارائه می‌کنند زیرا از دست دادن توان آنها را به حالت ایمن تعریف‌شده باز می‌گرداند.
برای کاربردهایی که نیاز به کنترل سرعت متغیر، شتاب صاف یا بازخورد موقعیت دارند، محدودیت‌های 4WE 6 D آشکار می‌شوند. این نشان می دهد که با وجود هزینه و پیچیدگی بالاتر چه زمانی باید دریچه های متناسب را در نظر گرفت. تصمیم اغلب به این بستگی دارد که آیا برنامه واقعاً به مدولاسیون نیاز دارد یا اینکه آیا کنترل روشن و خاموش با طراحی مدار مناسب به نتایج مورد نیاز دست می یابد.
فراتر از خود شیر، موفقیت به طراحی صحیح سیستم بستگی دارد. اندازه واحد قدرت هیدرولیک را به گونه ای تنظیم کنید که جریان کافی در فشار مورد نیاز را با تولید گرمای مناسب فراهم کند. فیلتراسیون را مطابق با الزامات ISO 4406 کلاس 20/18/15 نصب کنید. خطوط برگشت را برای به حداقل رساندن فشار برگشتی در پورت T طراحی کنید. شامل حفاظت کاهش فشار و شستشوی مناسب سیستم در هنگام راه اندازی اولیه برای حذف آلودگی مونتاژ می شود.
نتیجه گیری و توصیه های راهبردی
شیر کنترل جهتی Rexroth 4WE 6 D به دلایل خوبی یک استاندارد صنعتی باقی مانده است. قابلیت فشار بالا، رابط های استاندارد و قابلیت اطمینان اثبات شده آن را به گزینه ای مناسب برای سیستم های هیدرولیک فشار متوسط تا بالا که نیاز به کنترل جهت قابل اعتماد دارند تبدیل کرده است. پذیرش جهانی استانداردهای نصب NG6، انعطاف‌پذیری زنجیره تامین را از طریق چندین فروشنده واجد شرایط فراهم می‌کند.
با این حال، کاربرد موفقیت آمیز مستلزم رعایت محدودیت های شیر و حفظ محیط هیدرولیکی مورد نیاز آن است. محدودیت فشار پورت T 160 یک پیشنهاد نیست، بلکه یک مرز سخت است که در صورت فراتر رفتن باعث خرابی می شود. مهندسان باید دینامیک خط برگشت را به دقت تجزیه و تحلیل کنند، به خصوص در سیستم هایی با چندین شیر که منیفولدهای بازگشت مشترک را به اشتراک می گذارند.
تمیزی مایع هیدرولیک به همان اندازه غیر قابل مذاکره است. رعایت استاندارد ISO 4406 کلاس 20/18/15 نیازمند سرمایه گذاری در فیلتراسیون مناسب و نگهداری مداوم است. این نشان دهنده بزرگترین هزینه طول عمر مرتبط با شیر است و سزاوار اولویت بودجه مناسب است. صرفه جویی در هزینه فیلتراسیون هزینه های بسیار بیشتری را از طریق تعویض زود هنگام شیر و خرابی غیرمنتظره ایجاد می کند.
بهره گیری از استانداردسازی به معنای حفظ فهرست های متقابل تایید شده با مشخصات تایید شده است. قابلیت تعویض مکانیکی دریچه‌های NG6 در بین برندها، انعطاف‌پذیری زنجیره تامین را تنها زمانی فراهم می‌کند که جایگزین‌ها از نظر فنی تایید شده باشند و نه فرضی. هنگام مقایسه گزینه های جایگزین، به درجه بندی فشار پورت T توجه ویژه ای داشته باشید.
برای طراحی های جدید ماشین، در نظر بگیرید که آیا کنترل روشن و خاموش واقعاً نیازهای فعلی و آینده را برآورده می کند یا خیر. 4WE 6 D در کاربردهایی که تغییر جهت و جریان ثابت کافی است به خوبی عمل می کند. هنگامی که سرعت متغیر، حرکت صاف، یا تشخیص یکپارچه به نیاز تبدیل می‌شوند، فناوری دریچه‌های متناسب قابلیت‌هایی را ارائه می‌کند که ارزش سرمایه‌گذاری اضافی را دارند.
این شیر نشان دهنده فناوری بالغ با درک روشنی از قابلیت ها و محدودیت ها است. موفقیت از رعایت این مرزها، حفظ محیط هیدرولیک به درستی و تطبیق قابلیت‌های سوپاپ با الزامات کاربردی حاصل می‌شود. دریچه کنترل جهت 4WE 6 D با استفاده مناسب، سالها خدمات قابل اعتمادی را در کاربردهای صنعتی سخت ارائه می دهد.
