Când lucrați cu sisteme hidraulice din fabrici sau pe echipamente de construcții, o componentă apare din nou și din nou: supapa de control direcțională. Rexroth 4WE 6 E este una dintre cele mai utilizate supape în hidraulica industrială și din motive întemeiate. Această supapă controlează modul în care fluidul hidraulic se mișcă printr-un sistem, ceea ce înseamnă că controlează modul în care se mișcă și funcționează mașinile.
4WE 6 E este ceea ce inginerii numesc o supapă direcțională cu bobină acționată de solenoid. Sună complicat, dar ideea de bază este simplă. Când electricitatea curge către solenoidul supapei (o bobină electromagnetică), aceasta împinge o bobină de metal în interiorul corpului supapei. Această mișcare a bobinei redirecționează fluidul hidraulic de la un port la altul, schimbând direcția în care se mișcă un cilindru hidraulic sau un motor. Când electricitatea se oprește, un arc împinge bobina înapoi în poziția inițială.
Ce face 4WE 6 E diferit
„E” din numele modelului vă spune ceva important despre designul acestei supape. Înseamnă că supapa utilizează un solenoid cu știft umed, unde bobina electromagnetică stă în contact cu fluidul hidraulic. Această alegere de design are mai multe avantaje. Uleiul ajută la răcirea solenoidului, reduce zgomotul de funcționare și prelungește durata de viață a componentei. Puteți chiar să rotiți solenoidul la 360 de grade pe majoritatea versiunilor, ceea ce face instalarea mai ușoară în spațiile înguste.
Supapa urmează standardul NG6, numit și CETOP 3 sau D03 în diferite părți ale lumii. Această standardizare contează mai mult decât ați putea crede. Înseamnă că supapa se potrivește pe plăci de montare standard și poate fi schimbată cu supape similare de la Parker, Vickers sau Argo Hytos fără a vă schimba colectorul hidraulic. Pentru echipele de întreținere, această interschimbabilitate reduce timpul de nefuncționare atunci când aveți nevoie rapid de o piesă de schimb.
Rexroth evaluează 4WE 6 E pentru presiuni de până la 350 bar, ceea ce este egal cu aproximativ 5.076 PSI. Capacitatea maximă de debit ajunge la 80 de litri pe minut pe versiunile alimentate cu curent continuu, sau în jur de 21 de galoane pe minut. Aceste cifre plasează supapa în categoria de înaltă performanță pentru dimensiunea sa. Veți găsi că controlează totul, de la mașinile de turnat prin injecție până la sistemele hidraulice ale excavatoarelor și echipamentelor miniere.
Cum funcționează de fapt supapa
În interiorul corpului supapei, bobina se mișcă înainte și înapoi pentru a conecta diferite porturi. Supapa are patru porturi principale pe care inginerii le etichetează P, T, A și B. Portul P se conectează la pompa dvs. hidraulică, care furnizează fluid sub presiune. Portul T se conectează la rezervor sau rezervor unde fluidul revine. Porturile A și B se conectează la actuatorul hidraulic, ca cele două părți ale unui cilindru.
Când activați un solenoid, bobina se schimbă pentru a conecta P la A și B la T. Acest lucru trimite lichid sub presiune pe o parte a cilindrului dvs. în timp ce drenează cealaltă parte înapoi în rezervor. Alimentați celălalt solenoid și conexiunile se inversează. Acum P se conectează la B și A se conectează la T, mișcându-vă cilindrul în direcția opusă. În poziția centrală, fără solenoizi alimentați, versiunile centrate pe arc țin bobina într-o poziție neutră care blochează toate porturile.
Supapa vine în diferite configurații de bobină pe care inginerii le numesc „simboluri”. Simbolul E este comun pentru supapele cu trei poziții cu centrare cu arc. Când supapa se află în poziția sa centrală, toate porturile sunt blocate. Simbolul HA reprezintă o supapă cu două poziții cu retur cu arc, folosită atunci când aveți nevoie doar de mișcare într-o singură direcție. Unele aplicații folosesc versiuni de blocare marcate cu „OF”, unde un știft mecanic blochează bobina în poziție odată ce se mișcă. Aceste supape de blocare au nevoie doar de un scurt impuls electric pentru a comuta pozițiile, ceea ce economisește energie în sistemele care mențin poziția pentru perioade lungi de timp.
Considerații privind presiunea și proiectarea sistemului
Un număr necesită atenție atunci când proiectați sisteme folosind 4WE 6 E: presiunea maximă în orificiul rezervorului. În timp ce porturile P, A și B pot suporta 350 de bari, portul T ajunge de obicei la 160 de bari, deși unele variante ajung până la 210 de bari. Această diferență creează o constrângere importantă de proiectare. Când rulați supapa la presiunea maximă de lucru cu anumite simboluri de bobină, Rexroth avertizează că portul T ar trebui folosit ca o conductă de scurgere, nu ca o conductă de retur care ar putea vedea contrapresiunea din rezervor sau din alte componente.
Această limitare de presiune se conectează la modul în care supapele cu bobină funcționează intern. Spațiile strânse dintre bobină și corpul supapei care permit funcționarea supapei creează, de asemenea, scurgeri interne. Acesta nu este un defect; este o caracteristică inerentă a designului supapei cu bobină. Pe măsură ce supapa se uzează în timp, această scurgere internă crește treptat. Lichidul care scurge trebuie să meargă undeva, motiv pentru care limita de presiune a orificiului rezervorului contează pentru fiabilitatea pe termen lung.
O altă preocupare legată de presiune vine cu cilindrii diferențiali, în care zona laterală a tijei este mai mică decât zona laterală a pistonului. Dacă simbolul supapei blochează întoarcerea pe partea tijei în anumite condiții de comutare, raportul de suprafață poate intensifica presiunea în camera tijei dincolo de valoarea nominală de 350 de bari a supapei. Acest fenomen se numește intensificare a presiunii și poate deteriora cilindrii sau chiar provoca defecțiuni periculoase. Soluția implică adăugarea de supape de degajare exterioare pe partea tijei cilindrilor diferențiali sau alegerea simbolurilor bobinei care nu creează această condiție de blocare.
Specificații electrice și opțiuni de control
4WE 6 E funcționează atât cu surse electrice DC, cât și AC. Tensiunile curente comune includ 12, 24, 96 și 205 volți. Versiunile AC funcționează de obicei la 110/120 sau 230 volți la 50 sau 60 Hz. Conectorul electric urmează standardul EN 175301-803 cu un design tripolar care include două conexiuni de alimentare și o masă. Majoritatea versiunilor includ diode de suprimare încorporate pentru a proteja împotriva vârfurilor de tensiune atunci când solenoidul se oprește.
Pentru aplicații în zone periculoase, Rexroth oferă versiuni rezistente la explozie marcate XE sau VE1. Aceste variante îndeplinesc standardele ATEX pentru instalațiile europene sau cerințele NEC 505/Clasa I Zona 1 pentru amplasamentele din America de Nord. Carcasele rezistente la explozie și solenoizii cu siguranță intrinsecă permit supapei să funcționeze în siguranță în medii cu gaze sau vapori inflamabili, cum ar fi fabricile chimice sau platformele petroliere offshore.
Opțiunea de blocare cu denumirea „OF” oferă avantaje semnificative pentru eficiența energetică. În loc să mențineți un solenoid alimentat continuu pentru a menține poziția, trimiteți un impuls de 100 de milisecunde pentru a schimba bobina, apoi blocarea mecanică îl blochează pe loc. Acest lucru reduce generarea de căldură, prelungește durata de viață a solenoidului și reduce consumul de electricitate. Constructorii de mașini-unelte folosesc această caracteristică pentru sistemele hidraulice de prindere care trebuie să țină ferm piesele de prelucrat în timpul operațiunilor lungi de prelucrare.
Compatibilitatea fluidelor și materialele de etanșare
Standardul 4WE 6 E vine cu garnituri NBR (cauciuc nitrilic) care funcționează cu majoritatea uleiurilor hidraulice pe bază de minerale care îndeplinesc specificațiile HLP sau HVLP. Garniturile NBR tratează și fluide rezistente la foc apă-glicol din categoria HFC. Cu toate acestea, dacă sistemul dumneavoastră utilizează fluide hidraulice biodegradabile precum HETG, HEES sau HEPG sau fluide sintetice rezistente la foc precum HFDU sau HFDR, trebuie să specificați garnituri FKM (fluorocarbon) atunci când comandați.
Obținerea greșită a materialului de etanșare cauzează deteriorarea rapidă și defecțiunea sistemului. Dacă înlocuiți garniturile în timpul întreținerii, verificați ce fluid folosește sistemul dumneavoastră înainte de a comanda piese. Setul de etanșare NBR poartă numărul de piesă 3492432, în timp ce kitul FKM este 3120269. Folosirea unui kit greșit înseamnă că veți rupe supapa din nou în câteva luni după ce garniturile incompatibile se umflă, crapă sau se dezintegrează.
Rexroth precizează că fluidul hidraulic trebuie să îndeplinească standardele de curățenie ISO 4406 Clasa 20/18/15. Acest cod cu trei cifre indică numărul maxim de particule la diferite intervale de dimensiuni. Lichidul de curățare reduce uzura suprafețelor bobinei și ale alezajului prelucrate cu precizie. Fluidul contaminat accelerează uzura, crește scurgerile interne și poate face ca bobina să se lipească sau să se miște neregulat. Instalarea unei filtrări adecvate cu elemente evaluate la 10 micrometri sau mai fine vă protejează investiția în supapă și prelungește durata de viață.
Instalare și prima exploatare
Supapa se montează direct pe o placă standard NG6 sau CETOP 3 folosind patru șuruburi. Modelul de montare și locațiile portului respectă ISO 4401-03-02-0-05, asigurând compatibilitatea între producători. Inele O etanșează fiecare conexiune porturi și ar trebui să aplicați o peliculă subțire de fluid hidraulic pe aceste inele O în timpul instalării pentru a preveni ciupirea sau rostogolirea.
Deoarece solenoizii folosesc un design cu știft umed, cavitățile interne trebuie să se umple cu fluid hidraulic pentru o funcționare corectă. În timpul pornirii inițiale, poate fi necesar să ciclați supapa de mai multe ori în timp ce porniți pompa hidraulică pentru a purja aerul din camerele solenoidului. Aerul prins în aceste spații afectează forța solenoidului și timpul de răspuns al supapei. Unele instalații includ șuruburi mici de aerisire pe carcasele solenoidului pentru a ajuta la eliberarea aerului blocat în timpul punerii în funcțiune.
Fiecare 4WE 6 E include o comandă manuală care vă permite să schimbați supapa fără energie electrică. Versiunea ascunsă standard necesită un instrument special pentru a accesa. Versiunile opționale includ butoane moletate sau butoane cu cap de ciupercă blocabile care permit operarea manuală în timpul întreținerii sau în situații de urgență. La supapele cu două solenoide, nu apăsați niciodată simultan ambele comandă manuale, deoarece acest lucru creează un conflict mecanic care poate deteriora componentele interne.
Controlul fluxului și comutarea soft
Unele versiuni ale 4WE 6 E vin cu inserții de accelerație, care sunt practic orificii calibrate instalate în porturi specifice. Denumirea „/B12” indică un orificiu de 1,2 milimetri la portul P. Aceste clapete nu limitează doar debitul maxim. Scopul lor principal este gestionarea vârfurilor de presiune și a debitului care apar în timpul comutării rapide a supapelor. Prin controlul ratei cu care se poate schimba debitul, inserțiile de accelerație reduc șocul sistemului, protejează componentele din aval și prelungesc durata de viață a sistemului.
Anumite variante de model desemnate „.73…A12” încorporează comutare soft prin geometria bobină modificată. Aceste versiuni oferă o reducere a șocurilor cu aproximativ 85% în comparație cu comutarea standard. Tranziția mai ușoară ajută în aplicațiile în care deplasarea supapelor creează zgomot inacceptabil sau în care șocul hidraulic deteriorează în timp conexiunile conductelor și colectoarele. Compensația este un răspuns ușor mai lent, ceea ce contează în aplicațiile de mare viteză, dar oferă beneficii clare în sistemele care prioritizează funcționarea lină și longevitatea.
Aplicații comune și cazuri de utilizare
Supapa de control direcțională 4WE 6 E apare în întreaga automatizare industrială. Mașinile de turnat prin injecție folosesc aceste supape pentru a controla forțele de strângere a matriței și mișcările ejectorului. Presiunea nominală ridicată a supapei și comutarea fiabilă o fac potrivită pentru ciclurile de lucru solicitante din prelucrarea materialelor plastice. Echipamentul de turnare a cauciucului utilizează configurații similare de supapă pentru controlul presei și ejectarea pieselor.
Echipamentele mobile și de construcție încorporează 4WE 6 E în circuitele brațelor excavatoarelor, comenzile lamei buldozerului și funcțiile brațului macaralei. Dimensiunea compactă a supapei în raport cu capacitatea sa de debit economisește spațiu în sistemele hidraulice mobile aglomerate. Montarea sa standardizată permite producătorilor de echipamente să se aprovizioneze de la mai mulți furnizori fără a reproiecta colectoarele.
Constructorii de mașini-unelte instalează aceste supape în mașini de șlefuit, centre de frezat și linii de producție automate. Versiunile cu blocare funcționează deosebit de bine în dispozitivele de fixare și sistemele de prindere care trebuie să mențină poziția în mod fiabil fără a consuma energie electrică în mod continuu. Operațiunile de prelucrare nesupravegheate beneficiază de economiile de energie și de generarea redusă de căldură a supapelor de blocare acționate cu impulsuri.
Depanare și întreținere
Când un 4WE 6 E nu funcționează corect, mai multe probleme comune explică de obicei problema. Schimbarea lentă sau inconsecventă indică adesea fluidul contaminat, permițând bobinei să se lipească în orificiul său. Verificarea indicatorului de presiune diferențială a filtrului sistemului vă spune dacă filtrarea ține pasul cu generarea de contaminare. Dacă filtrele sunt întârziate pentru înlocuire, aceasta este prima soluție.
Problemele electrice apar ca eșec complet la schimbare sau ca acțiune slabă, ezitant a supapei. Verificați tensiunea de alimentare la conectorul supapei în timp ce solenoidul trebuie alimentat. Tensiunea joasă reduce forța solenoidului și încetinește răspunsul. Pinii de conector slăbiți creează o funcționare intermitentă care este frustrant de diagnosticat. Diodele de suprimare încorporate în majoritatea supapelor se pot defecta scurtcircuitate sau deschise, afectând comportamentul solenoidului.
Creșterea scurgerilor interne pe durata de viață a supapei necesită în cele din urmă înlocuirea etanșării sau schimbarea supapei. Dacă observați că un cilindru hidraulic se strecoară în jos sub sarcină atunci când supapa ar trebui să mențină poziția, scurgerea internă este cauza probabilă. Instalarea unei supape externe de menținere a sarcinii poate fi o soluție mai simplă decât înlocuirea supapei dacă scurgerea nu este severă. Pentru aplicațiile de menținere a poziției critice, supapele de reținere externe sau supapele de reținere acționate pilot asigură o menținere pozitivă a sarcinii, indiferent de starea supapei direcționale.
Designul solenoidului cu știft umed oferă un avantaj de întreținere: puteți înlocui bobina fără a goli sistemul sau a pierde lichidul hidraulic. Pur și simplu deconectați conectorul electric, deșurubați ansamblul solenoid și schimbați bobina. Această capacitate de service în teren reduce timpul de nefuncționare în timpul reparațiilor. Când comandați bobine de schimb, verificați că atât tensiunea nominală, cât și tipul de conector se potrivesc cu instalația dvs.
Considerații privind dimensiunea și selecția
Alegerea supapei de control direcțional potrivită implică potrivirea mai multor parametri la cerințele aplicației dumneavoastră. Începeți cu presiunea: dacă sistemul dumneavoastră funcționează peste 350 bar, 4WE 6 E nu va funcționa. Capacitatea debitului trebuie verificată în raport cu cerințele de viteză ale actuatorului. O supapă de 80 de litri pe minut ar putea părea adecvată pe hârtie, dar dacă rulați aproape de această limită, scăderea presiunii pe supapă crește și generarea de căldură devine o problemă.
Gândiți-vă la ciclul de lucru și la frecvența de comutare. Aplicațiile care comută continuu beneficiază de solenoizi AC, care gestionează mai bine căldura datorită masei termice mai mari. Solenoizii DC funcționează bine pentru funcționare intermitentă și oferă timpi de răspuns mai rapid. Dacă sistemul dvs. trebuie să mențină poziția pentru perioade lungi de timp fără mișcare, specificați configurația blocării pentru a elimina alimentarea continuă a solenoidului.
Simbolul bobinei determină funcția supapei în poziția centrală și în fiecare poziție extremă. Studiați cu atenție simbolurile schematice hidraulice pentru a înțelege ce efectuează fiecare configurație de conexiune a portului asupra actuatorului dumneavoastră. Simbolul E (toate porturile blocate în centru) se potrivește aplicațiilor în care doriți ca actuatoarele oprite să reziste forțelor externe. Simbolul P-to-T în centru asigură circulația liberă care reduce generarea de căldură în perioadele de inactivitate. Alegeți simbolul care corespunde cerințelor dumneavoastră funcționale.
Alternative competitive și referințe încrucișate
În timp ce Rexroth 4WE 6 E este un produs de vârf, câțiva alți producători produc valve echivalente funcțional. Seria D1VW009CNT de la Parker oferă o capacitate de înlocuire directă cu valori nominale de presiune și debit similare. Vickers, care acum face parte din Eaton, produce seria DG4V-3-8C care se schimbă direct pe plăcile auxiliare NG6. Argo Hytos oferă RPE3-063C11 ca o altă opțiune interschimbabilă.
Această compatibilitate între producători oferă departamentelor de achiziții flexibilitate. Dacă furnizorul dvs. principal se confruntă cu termene lungi de livrare sau lipsuri de stoc, există alternative fără a vă reproiecta sistemul hidraulic. Concurența la prețuri între acești producători aduce beneficii cumpărătorilor, deși rețeaua extinsă de distribuție și suportul tehnic Rexroth justifică adesea orice majorare de preț.
Când înlocuiți supape de la diferiți producători, verificați dacă simbolurile bobinei se potrivesc funcțional, nu doar nominal. Ceea ce un producător numește „Simbol E” ar putea avea conexiuni subtil diferite față de versiunea altui producător. Examinați diagramele detaliate de conectare a porturilor din catalogul fiecărui producător înainte de a finaliza o înlocuire a referințelor încrucișate.
Strategia de prețuri și achiziții
Prețurile de piață pentru 4WE 6 E variază în funcție de regiune, configurație și volumul de achiziție. În America de Nord, așteptați-vă la prețuri în jur de 140 USD pentru configurațiile standard achiziționate individual. Piețele indiene arată prețuri între 7.799 INR și 9.203 INR, în timp ce distribuitorii din Malaezia listează aproximativ 196,50 RON. Aceste variații reflectă costurile locale de distribuție, taxele de import și concurența pe piață.
Cantitățile minime de comandă de la majoritatea distribuitorilor încep de la o singură bucată, făcând practice micile achiziții. Timpul de livrare durează de obicei șapte până la zece zile pentru configurațiile standard, deși combinațiile comune de tensiune și simboluri sunt adesea livrate din stocul distribuitorului. Configurațiile mai puțin obișnuite s-ar putea extinde la câteva săptămâni dacă necesită o fabricație la comandă.
Pentru departamentele de întreținere care gestionează inventarul de piese de schimb critice, luați în considerare stocarea uneia sau două configurații utilizate în mod obișnuit ca asigurare împotriva defecțiunilor neașteptate. Durata lungă de viață a supapei înseamnă că piesele de schimb pot sta pe rafturi ani de zile, dar costul stocării unei piese de schimb este minim în comparație cu costurile de oprire a echipamentelor. Asigurați-vă că stocul dvs. include configurații speciale, cum ar fi garnituri FKM, dacă sistemul dvs. utilizează fluide nestandard.
Recomandări finale
Supapa de control direcțională Rexroth 4WE 6 E oferă performanțe fiabile într-un pachet compact, standard în industrie. Presiunea sa nominală de 350 de bari și capacitatea de debit de 80 litri pe minut oferă o capacitate puternică în clasa de mărime NG6. Designul solenoidului cu știft umed echilibrează performanța cu funcționalitatea, iar montarea standardizată asigură o compatibilitate largă între sistemele hidraulice.
Când specificați sau întrețineți aceste supape, acordați atenție detaliilor care contează cel mai mult. Potriviți materialele de etanșare cu chimia fluidului hidraulic. Dimensionați supapa în mod conservator pentru a evita căderea excesivă a presiunii și generarea de căldură. Luați în considerare versiunile cu blocare pentru economii de energie în aplicațiile de deținere a poziției. Protejați cilindrii diferențiali de intensificarea presiunii printr-un design adecvat al circuitului.
Înțelegerea modului în care funcționează supapa, care sunt limitările sale și cum se încadrează în peisajul competitiv vă ajută să luați decizii mai bune cu privire la selecție, întreținere și depanare. 4WE 6 E nu este perfect pentru fiecare aplicație, dar, în cadrul designului său, oferă performanțe dovedite, ceea ce explică adoptarea sa pe scară largă în hidraulica industrială.
