Когда вы работаете с гидравлическими системами на заводах или на строительной технике, один компонент появляется снова и снова: гидрораспределитель. Rexroth 4WE 6 E является одним из наиболее широко используемых клапанов в промышленной гидравлике, и на это есть веские причины. Этот клапан контролирует движение гидравлической жидкости через систему, а это означает, что он контролирует движение и работу машин.
4WE 6 E — это то, что инженеры называют золотниковым распределителем с электромагнитным управлением. Звучит сложно, но основная идея проста. Когда электричество поступает на соленоид клапана (электромагнитную катушку), оно толкает металлическую катушку внутрь корпуса клапана. Это движение золотника перенаправляет гидравлическую жидкость из одного порта в другой, изменяя направление движения гидравлического цилиндра или двигателя. Когда электричество прекращается, пружина возвращает катушку в исходное положение.
Что отличает 4WE 6 E от других
Буква «Е» в названии модели говорит вам о чем-то важном в конструкции этого клапана. Это означает, что в клапане используется соленоид с мокрым штифтом, где электромагнитная катушка находится в контакте с гидравлической жидкостью. Такой выбор конструкции имеет ряд преимуществ. Масло помогает охлаждать соленоид, снижает рабочий шум и продлевает срок службы компонента. В большинстве версий вы даже можете вращать соленоид на 360 градусов, что упрощает установку в ограниченном пространстве.
Клапан соответствует стандарту NG6, который в разных частях мира также называется CETOP 3 или D03. Эта стандартизация имеет большее значение, чем вы думаете. Это означает, что клапан устанавливается на стандартные монтажные пластины и может быть заменен аналогичными клапанами от Parker, Vickers или Argo Hytos без замены гидравлического коллектора. Для групп технического обслуживания такая взаимозаменяемость сокращает время простоя, когда вам нужна быстрая замена детали.
Rexroth оценивает 4WE 6 E для давления до 350 бар, что соответствует примерно 5076 фунтам на квадратный дюйм. Максимальная пропускная способность достигает 80 литров в минуту в версиях с питанием от постоянного тока или около 21 галлона в минуту. Эти цифры помещают клапан в категорию высокопроизводительных для своего размера. Вы обнаружите, что он управляет всем: от термопластавтоматов до гидравлических систем экскаваторов и горнодобывающего оборудования.
Как на самом деле работает клапан
Внутри корпуса клапана золотник перемещается вперед и назад, соединяя различные порты. Клапан имеет четыре основных порта, которые инженеры обозначают P, T, A и B. Порт P подключается к гидравлическому насосу, который подает жидкость под давлением. Порт Т соединяется с резервуаром или резервуаром, куда возвращается жидкость. Порты A и B подключаются к вашему гидравлическому приводу, как две стороны цилиндра.
Когда вы подаете питание на один соленоид, золотник смещается, соединяя P с A и B с T. При этом жидкость под давлением направляется на одну сторону цилиндра, а другая сторона сливается обратно в бак. Подайте питание на другой соленоид, и соединения поменяются местами. Теперь P соединяется с B, а A соединяется с T, перемещая цилиндр в противоположном направлении. В центральном положении, когда соленоиды не включены, версии с пружинным центрированием удерживают золотник в нейтральном положении, блокируя все порты.
Клапан поставляется с различными конфигурациями золотников, которые инженеры называют «символами». Символ Е является общим для трехпозиционных клапанов с пружинным центрированием. Когда клапан находится в центральном положении, все порты блокируются. Символ HA представляет собой двухпозиционный клапан с пружинным возвратом, используемый, когда вам необходимо движение только в одном направлении. В некоторых приложениях используются версии с фиксатором, отмеченные «OF», где механический штифт фиксирует катушку на месте после ее перемещения. Этим стопорным клапанам для переключения положений требуется только короткий электрический импульс, что экономит энергию в системах, которые удерживают положение в течение длительного времени.
Соображения давления и проектирование системы
При проектировании систем с использованием 4WE 6 E необходимо обратить внимание на одно число: максимальное давление в канале резервуара. В то время как порты P, A и B могут выдерживать давление 350 бар, порт T обычно достигает максимального давления 160 бар, хотя в некоторых вариантах давление может достигать 210 бар. Эта разница создает важное ограничение проектирования. Когда вы запускаете клапан при максимальном рабочем давлении с определенными символами золотника, Rexroth предупреждает, что порт T следует использовать в качестве дренажной линии, а не в качестве возвратной линии, которая может столкнуться с противодавлением со стороны вашего резервуара или других компонентов.
Это ограничение давления связано с внутренней работой золотниковых клапанов. Малые зазоры между золотником и корпусом клапана, которые позволяют клапану функционировать, также создают внутренние утечки. Это не дефект; это неотъемлемая характеристика конструкции золотникового клапана. По мере того как клапан со временем изнашивается, внутренняя утечка постепенно увеличивается. Утечка жидкости должна куда-то деваться, поэтому предел давления в канале бака имеет значение для долгосрочной надежности.
Другая проблема, связанная с давлением, возникает в дифференциальных цилиндрах, где площадь со стороны штока меньше площади со стороны поршня. Если символ вашего клапана блокирует возврат со стороны штока при определенных условиях переключения, соотношение площадей может повысить давление в камере штока, превышающее номинальное значение клапана в 350 бар. Это явление называется усилением давления, и оно может повредить цилиндры или даже стать причиной опасных поломок. Решение включает в себя добавление внешних предохранительных клапанов на штоковой стороне дифференциальных цилиндров или выбор символов золотников, которые не создают условия блокировки.
Электрические характеристики и варианты управления
4WE 6 E работает как с источниками питания постоянного, так и переменного тока. Обычное напряжение постоянного тока составляет 12, 24, 96 и 205 вольт. Версии переменного тока обычно работают от напряжения 110/120 или 230 В при частоте 50 или 60 Гц. Электрический разъем соответствует стандарту EN 175301-803 и имеет трехполюсную конструкцию, включающую два разъема питания и заземление. Большинство версий оснащены встроенными диодами для защиты от скачков напряжения при выключении соленоида.
Для применения во взрывоопасных зонах компания Rexroth предлагает взрывозащищенные версии с маркировкой XE или VE1. Эти варианты соответствуют стандартам ATEX для европейских установок или требованиям NEC 505/класса I для зоны 1 для площадок в Северной Америке. Взрывозащищенные корпуса и искробезопасные соленоиды позволяют клапану безопасно работать в средах с горючими газами или парами, например на химических заводах или морских нефтяных платформах.
Вариант фиксации с обозначением «OF» обеспечивает значительные преимущества в плане энергоэффективности. Вместо того, чтобы постоянно держать соленоид под напряжением для удержания положения, вы посылаете 100-миллисекундный импульс для перемещения золотника, а затем механический фиксатор фиксирует его на месте. Это уменьшает выделение тепла, продлевает срок службы соленоида и снижает потребление электроэнергии. Производители станков используют эту функцию для гидравлических систем зажима, которые должны надежно удерживать заготовки во время длительных операций обработки.
Совместимость жидкостей и материалы уплотнений
Стандартный 4WE 6 E поставляется с уплотнениями из NBR (нитрилового каучука), которые работают с большинством гидравлических масел на минеральной основе, соответствующих спецификациям HLP или HVLP. Уплотнения из NBR также подходят для водно-гликолевых огнестойких жидкостей категории HFC. Однако если в вашей системе используются биоразлагаемые гидравлические жидкости, такие как HETG, HEES или HEPG, или синтетические огнестойкие жидкости, такие как HFDU или HFDR, при заказе необходимо указать уплотнения из FKM (фторуглерода).
Неправильный выбор материала уплотнения приводит к быстрому износу и отказу системы. Если вы заменяете уплотнения во время технического обслуживания, перед заказом деталей проверьте, какую жидкость на самом деле использует ваша система. Комплект уплотнений NBR имеет номер детали 3492432, а комплект FKM — 3120269. Использование неправильного комплекта означает, что вы снова разорвете клапан на части через несколько месяцев после того, как несовместимые уплотнения разбухнут, треснут или распадутся.
Компания Rexroth указывает, что гидравлическая жидкость должна соответствовать стандартам чистоты ISO 4406, класс 20/18/15. Этот трехзначный код указывает максимальное количество частиц в различных диапазонах размеров. Очищающая жидкость снижает износ прецизионно обработанных поверхностей золотника и отверстия. Загрязненная жидкость ускоряет износ, увеличивает внутренние утечки и может привести к залипанию или хаотичному движению золотника. Установка надлежащей фильтрации с элементами размером 10 микрометров или меньше защитит ваши инвестиции в клапан и продлит срок службы.
Установка и первая эксплуатация
Клапан крепится непосредственно к стандартной плите NG6 или CETOP 3 с помощью четырех болтов. Схема монтажа и расположение портов соответствуют стандарту ISO 4401-03-02-0-05, что обеспечивает совместимость между производителями. Уплотнительные кольца герметизируют каждое соединение порта, и во время установки на эти уплотнительные кольца следует нанести тонкий слой гидравлической жидкости, чтобы предотвратить защемление или перекатывание.
Поскольку в соленоидах используется конструкция с мокрым штифтом, для правильной работы внутренние полости должны заполняться гидравлической жидкостью. Во время первоначального запуска вам может потребоваться несколько раз повернуть клапан во время работы гидравлического насоса, чтобы удалить воздух из камер соленоидов. Воздух, попавший в эти пространства, влияет на силу соленоида и время отклика клапана. Некоторые установки включают в себя небольшие вентиляционные винты на корпусах соленоидов, которые помогают выпустить скопившийся воздух во время ввода в эксплуатацию.
Каждый 4WE 6 E оснащен ручным дублёром, который позволяет переключать клапан без использования электроэнергии. Для доступа к стандартной скрытой версии требуется специальный инструмент. Дополнительные версии включают ручки с накаткой или запираемые кнопки с грибовидной головкой, которые позволяют управлять вручную во время технического обслуживания или в аварийных ситуациях. На двухэлектромагнитных клапанах никогда не нажимайте оба ручных дублера одновременно, так как это создает механический конфликт, который может привести к повреждению внутренних компонентов.
Управление потоком и мягкое переключение
Некоторые версии 4WE 6 E поставляются с дроссельными вставками, которые по сути представляют собой калиброванные отверстия, установленные в определенных портах. Обозначение «/B12» указывает на отверстие диаметром 1,2 миллиметра в порту P. Эти дроссели не просто ограничивают максимальный поток. Их основная цель – управление скачками давления и скачками расхода, возникающими при быстром переключении клапана. Контролируя скорость изменения расхода, дроссельные вставки уменьшают удары системы, защищают последующие компоненты и продлевают общий срок службы системы.
Некоторые варианты модели, обозначенные «.73…A12», включают плавное переключение за счет измененной геометрии золотника. Эти версии обеспечивают снижение ударов примерно на 85 процентов по сравнению со стандартным переключением. Более мягкий переход помогает в тех случаях, когда переключение клапана создает нежелательный шум или когда гидравлический удар со временем повреждает соединения трубопроводов и коллекторы. Компромиссом является немного более медленный отклик, что важно для высокоскоростных приложений, но дает явные преимущества в системах, в которых приоритетом является бесперебойная работа и долговечность.
Распространенные приложения и варианты использования
Распределитель 4WE 6 E используется во всех сферах промышленной автоматизации. В машинах для литья под давлением эти клапаны используются для управления силами зажима формы и движениями выталкивателя. Высокое номинальное давление и надежное переключение клапана делают его пригодным для сложных рабочих циклов переработки пластмасс. В оборудовании для формования резины используются аналогичные конфигурации клапанов для управления прессом и выброса деталей.
Строительная и передвижная техника включает 4WE 6 E в цепи стрелы экскаватора, органы управления отвалом бульдозера и функции стрелы крана. Компактный размер клапана относительно его пропускной способности экономит место в переполненных мобильных гидравлических системах. Его стандартизированный монтаж позволяет производителям оборудования закупать оборудование у нескольких поставщиков без необходимости перепроектирования коллекторов.
Производители станков устанавливают эти клапаны на шлифовальных станках, фрезерных центрах и автоматизированных производственных линиях. Варианты с фиксацией особенно хорошо работают в приспособлениях и зажимных системах, которые должны надежно удерживать положение без постоянного потребления электроэнергии. Автоматизированные операции обработки выигрывают от экономии энергии и снижения тепловыделения за счет импульсных стопорных клапанов.
Устранение неполадок и обслуживание
Когда 4WE 6 E работает неправильно, проблему обычно объясняют несколькими распространенными проблемами. Медленное или непоследовательное переключение часто указывает на загрязненную жидкость, из-за которой золотник застревает в отверстии. Проверка индикатора перепада давления в системном фильтре показывает, справляется ли фильтрация с образованием загрязнений. Если фильтры уже давно пора заменить, это ваше первое решение.
Электрические проблемы проявляются в виде полной невозможности переключения передач или слабой, неуверенной работы клапана. Проверьте напряжение питания на разъеме клапана, когда соленоид должен быть под напряжением. Низкое напряжение уменьшает силу соленоида и замедляет реакцию. Ослабленные контакты разъема создают прерывистую работу, что затрудняет диагностику. Подавляющие диоды, встроенные в большинство клапанов, могут выйти из строя из-за короткого замыкания или открытия, влияя на поведение соленоида.
Увеличение внутренней утечки в течение срока службы клапана в конечном итоге требует замены уплотнения или замены клапана. Если вы заметили, что гидравлический цилиндр под нагрузкой ползет вниз, тогда как клапан должен удерживать положение, вероятной причиной является внутренняя утечка. Установка внешнего клапана удержания нагрузки может оказаться более простым решением, чем замена клапана, если утечка не является серьезной. В критически важных приложениях с удержанием положения внешние обратные клапаны или обратные клапаны с пилотным управлением обеспечивают положительное удержание нагрузки независимо от состояния гидрораспределителя.
Конструкция соленоида с мокрым штифтом обеспечивает преимущество в обслуживании: вы можете заменить катушку, не сливая систему и не теряя гидравлическую жидкость. Просто отсоедините электрический разъем, открутите блок соленоида и замените катушку. Удобство обслуживания в полевых условиях сокращает время простоя во время ремонта. При заказе сменных катушек убедитесь, что номинальное напряжение и тип разъема соответствуют вашей установке.
Рекомендации по определению размера и выбора
Выбор правильного гидрораспределителя предполагает соответствие нескольких параметров требованиям вашего применения. Начните с давления: если ваша система работает при давлении выше 350 бар, 4WE 6 E не будет работать. Необходимо проверить пропускную способность на соответствие требованиям скорости вашего привода. Клапан производительностью 80 литров в минуту может показаться достаточным на бумаге, но если вы работаете вблизи этого предела, перепад давления на клапане увеличивается, и выделение тепла становится проблемой.
Подумайте о рабочем цикле и частоте переключения. Приложения, которые постоянно переключаются, выигрывают от соленоидов переменного тока, которые лучше справляются с нагревом благодаря более высокой тепловой массе. Соленоиды постоянного тока хорошо работают в прерывистом режиме и обеспечивают более быстрое время отклика. Если вашей системе необходимо удерживать положение в течение длительного периода времени без движения, укажите конфигурацию фиксации, чтобы исключить постоянное возбуждение соленоида.
Символ золотника определяет функцию клапана в среднем положении и в каждом крайнем положении. Внимательно изучите символы гидравлической схемы, чтобы понять, как каждая конфигурация соединения порта влияет на ваш привод. Символ E (все порты заблокированы в центре) подходит для применений, в которых требуется, чтобы остановленные приводы сопротивлялись внешним силам. Символ P-to-T в центре обеспечивает свободную циркуляцию, которая снижает выделение тепла в периоды простоя. Выберите символ, соответствующий вашим функциональным требованиям.
Конкурентные альтернативы и перекрестные ссылки
Хотя Rexroth 4WE 6 E является ведущим продуктом, несколько других производителей производят функционально эквивалентные клапаны. Серия Parker D1VW009CNT предлагает возможность прямой замены при аналогичных номинальных значениях давления и расхода. Компания Vickers, которая теперь является частью Eaton, производит серию DG4V-3-8C, которая заменяется непосредственно на монтажные плиты NG6. Argo Hytos предлагает RPE3-063C11 в качестве еще одного взаимозаменяемого варианта.
Такая совместимость между производителями дает отделам закупок гибкость. Если ваш основной поставщик сталкивается с длительными сроками поставки или нехваткой запасов, существуют альтернативы без перепроектирования вашей гидравлической системы. Ценовая конкуренция между этими производителями выгодна покупателям, хотя обширная дистрибьюторская сеть и техническая поддержка Rexroth часто оправдывают любую надбавку к цене.
При замене клапанов разных производителей убедитесь, что символы золотников совпадают функционально, а не только номинально. То, что один производитель называет «Символ E», может иметь немного другие соединения портов, чем версия другого производителя. Прежде чем завершить замену перекрестных ссылок, просмотрите подробные схемы подключения портов в каталоге каждого производителя.
Стратегия ценообразования и закупок
Рыночная цена на 4WE 6 E зависит от региона, конфигурации и объема покупки. В Северной Америке ожидаемая цена составит около 140 долларов США за стандартную конфигурацию, приобретаемую индивидуально. На индийских рынках цены варьируются от 7799 до 9203 фунтов стерлингов, а у малазийских дистрибьюторов цена составляет около 196,50 ринггитов. Эти различия отражают местные издержки распределения, импортные пошлины и рыночную конкуренцию.
Минимальный объем заказа у большинства дистрибьюторов начинается от одной штуки, что делает практичными небольшие покупки. Срок поставки обычно составляет от семи до десяти дней для стандартных конфигураций, хотя стандартные комбинации напряжения и символов часто поставляются со склада дистрибьютора. Менее распространенные конфигурации могут продлиться до нескольких недель, если они требуют заводской сборки по заказу.
Для отделов технического обслуживания, управляющих запасами критически важных запасных частей, рассмотрите возможность хранения одной или двух часто используемых конфигураций в качестве страховки от непредвиденных сбоев. Длительный срок службы клапана означает, что запасные части могут лежать на полках годами, но стоимость хранения запасных частей минимальна по сравнению с затратами на простой оборудования. Убедитесь, что в вашем запасе имеются специальные конфигурации, например, уплотнения FKM, если в вашей системе используются нестандартные жидкости.
Заключительные рекомендации
Гидрораспределитель Rexroth 4WE 6 E обеспечивает надежную работу в компактном корпусе, соответствующем отраслевым стандартам. Его номинальное давление 350 бар и пропускная способность 80 литров в минуту обеспечивают высокую производительность в классе размеров NG6. Конструкция соленоида с мокрым штифтом сочетает в себе производительность и удобство обслуживания, а стандартизированный монтаж обеспечивает широкую совместимость с гидравлическими системами.
При выборе или обслуживании этих клапанов обращайте внимание на наиболее важные детали. Подбирайте материалы уплотнений в соответствии с химическим составом вашей гидравлической жидкости. Выбирайте клапан консервативно, чтобы избежать чрезмерного падения давления и выделения тепла. Рассмотрите варианты с фиксатором для экономии энергии при удержании позиции. Защитите дифференциальные цилиндры от повышения давления посредством правильной конструкции схемы.
Понимание того, как работает клапан, каковы его ограничения и как он вписывается в конкурентную среду, поможет вам принять более обоснованные решения при выборе, обслуживании и устранении неполадок. 4WE 6 E не идеален для любого применения, но в рамках своей конструкции он обеспечивает проверенную производительность, что объясняет его широкое распространение в промышленной гидравлике.
