Van điều khiển hướng Bosch Rexroth 4WE 6 D là bộ phận cơ bản trong hệ thống thủy lực hiện đại. Van này hoạt động như một bộ chuyển hướng được điều khiển bằng điện để cho chất lỏng thủy lực biết đi đâu và khi nào cần di chuyển. Là loại van có kích thước NG6 tiêu chuẩn, nó phù hợp với các hệ thống trên toàn thế giới nhờ các tiêu chuẩn quốc tế giúp các thương hiệu khác nhau có thể phối hợp hoạt động cùng nhau. Các kỹ sư cần so sánh các nhà cung cấp, kiểm tra giá hoặc hiểu chi tiết kỹ thuật sẽ thấy loại van này mang lại cả độ tin cậy và tính linh hoạt cho các ứng dụng áp suất trung bình đến cao.
Hiểu chức năng và thiết kế cơ bản
Van 4WE 6 D điều khiển chất lỏng thủy lực bằng cách chuyển nó giữa bốn cổng chính có nhãn P, A, B và T. Cổng P kết nối với máy bơm, cổng A và B kết nối với bộ truyền động như xi lanh và cổng T trả chất lỏng về bể. Van hoạt động giống như một công tắc điện nhưng dùng dầu thủy lực thay vì dùng điện. Khi bạn bật nó lên, chất lỏng sẽ chảy theo một hướng. Khi bạn tắt nó, dòng chảy sẽ dừng hoặc đảo ngược tùy thuộc vào thiết kế van.
Bên trong van có một ống kim loại trượt qua lại bên trong lỗ khoan được gia công chính xác. Một nam châm điện gọi là điện từ đẩy ống cuộn này khi dòng điện chạy qua cuộn dây của nó. 4WE 6 D sử dụng thiết kế mà các kỹ sư gọi là thiết kế "phần ứng ướt", có nghĩa là pít tông điện từ nằm trực tiếp trong dầu thủy lực. Điều này nghe có vẻ lạ nhưng thực chất nó giúp van hoạt động lâu hơn vì không có gioăng cao su bị mòn xung quanh các bộ phận chuyển động. Dầu còn giúp làm mát bộ điện từ và giảm tiếng ồn trong quá trình vận hành.
Khi bộ điện từ tắt, lò xo hồi vị sẽ đẩy ống quay trở lại vị trí ban đầu. Thiết kế hồi xuân này mang lại tính năng an toàn vì van sẽ tự động trở về vị trí đã biết nếu mất điện. Lực từ lò xo phải thắng cả ma sát của các bộ phận chuyển động và bất kỳ áp suất nào trên đường hồi lưu, điều này trở nên quan trọng sau này khi chúng ta thảo luận về các giới hạn thiết kế hệ thống.
Thân van tuân theo các tiêu chuẩn lắp đặt quốc tế bao gồm ISO 4401-03, CETOP 3 và DIN 24340 Mẫu A. Các tiêu chuẩn này xác định chính xác vị trí của các lỗ lắp và kết nối cổng. Việc tiêu chuẩn hóa này có nghĩa là Rexroth 4WE 6 D có thể thay thế các loại van tương tự của Parker, Eaton hoặc các nhà sản xuất khác về mặt vật lý mà không cần thiết kế lại tấm lắp. Đối với người quản lý mua hàng, khả năng thay thế lẫn nhau này tạo ra tính linh hoạt của chuỗi cung ứng vì nhiều nhà cung cấp có thể cung cấp các bộ phận tương thích trong thời gian thiếu hụt hoặc đàm phán giá cả.
Xếp hạng áp suất và công suất dòng chảy
Van điều khiển hướng Rexroth 4WE 6 D xử lý áp lực làm việc nghiêm trọng. Các cổng chính P, A và B có thể hoạt động ở áp suất lên tới 350 bar, mặc dù hầu hết các tài liệu kỹ thuật đều liệt kê mức tối đa tiêu chuẩn là 315 bar. Để so sánh điều này, 315 bar tương đương với khoảng 4.570 pound mỗi inch vuông, gần tương đương với trọng lượng của một chiếc ô tô nhỏ ép lên một khu vực có kích thước bằng một con tem bưu chính.
Công suất dòng chảy phụ thuộc vào việc bạn chọn điện từ DC hay AC. Phiên bản DC có thể xử lý tới 80 lít mỗi phút, trong khi phiên bản AC thường đạt tối đa 60 lít mỗi phút. Sự khác biệt đến từ thiết kế nam châm điện và tốc độ di chuyển ống cuộn. Để tham khảo, 80 lít mỗi phút có thể đổ đầy bồn tắm trong khoảng hai phút.
Tuy nhiên, có một giới hạn áp suất tới hạn khiến nhiều nhà thiết kế phải ngạc nhiên. Cổng T đưa dầu về thùng, áp suất không được vượt quá 160 bar. Hạn chế này tồn tại do lò xo hồi lưu và lực điện từ phải khắc phục được áp suất đẩy trở lại từ đường hồi lưu một cách đáng tin cậy. Nếu áp suất đường hồi tăng quá cao, ống cuộn có thể rung, không chuyển dịch đúng cách hoặc thậm chí di chuyển khi lẽ ra nó phải đứng yên. Các hệ thống chia sẻ đường ống hồi lưu giữa nhiều van hoặc sử dụng đường hồi lưu dài có hạn chế cần tính toán cẩn thận để đảm bảo áp suất cổng T luôn nằm trong giới hạn.
Mối quan hệ giữa giảm áp suất và dòng chảy tuân theo một mô hình có thể dự đoán được. Ở lưu lượng tối đa 80 lít mỗi phút, van thường tạo ra tổn thất áp suất khoảng 2,5 bar. Năng lượng này chuyển hóa thành nhiệt mà dầu thủy lực phải mang đi. Hoạt động ổn định trên lưu lượng hoặc áp suất định mức đòi hỏi khả năng làm mát bổ sung và có thể cần các bộ phận điều tiết đặc biệt để duy trì phản ứng van chấp nhận được.
Các kỹ sư lựa chọn 4WE 6 D cho các thiết kế mới phải xác minh rằng áp suất đường hồi của hệ thống duy trì ở mức thấp hơn giới hạn 160 bar với giới hạn an toàn phù hợp. Một nguyên tắc nhỏ là để lại ít nhất 20-30 bar đệm để xử lý các xung áp suất trong quá trình chuyển đổi van nhanh hoặc khi nhiều van chuyển đổi đồng thời.
Cấu hình ống chỉ và các biến thể hoạt động
Các ký hiệu chữ cái và số được đóng dấu trên bảng tên van mô tả chính xác cách chất lỏng chảy qua các vị trí khác nhau. Chữ "D" trong 4WE 6 D biểu thị một thiết kế ống cuộn cụ thể, thường là cấu hình bốn chiều tập trung vào lò xo. Ở vị trí trung tâm, ống cuộn này chặn cả P với T và A với B. Khi được cấp điện, nó kết nối P với A và B với T, điều này sẽ mở rộng một hình trụ. Khi mất điện, lò xo sẽ đưa ống chỉ về tâm và xi lanh dừng lại.
Rexroth cung cấp nhiều biểu tượng ống cuộn khác nhau ngoài loại D. Một số kết nối tất cả các cổng với bể chứa ở vị trí trung tâm dành cho bộ truyền động nổi tự do. Những người khác chặn tất cả các cổng để giữ tải. Sự lựa chọn phụ thuộc vào những gì bạn cần máy làm khi van ở trạng thái trung tính. Máy ép có thể cần một trung tâm giữ tải, trong khi hệ thống xử lý vật liệu có thể được hưởng lợi từ một trung tâm nổi cho phép các bộ truyền động di chuyển tự do trong quá trình thiết lập.
Thân van bao gồm cơ cấu ghi đè thủ công thường được đánh dấu bằng một nút hoặc núm nhỏ. Trong quá trình khởi động hoặc trường hợp khẩn cấp, kỹ thuật viên có thể đẩy chức năng ghi đè này để dịch chuyển ống cuộn một cách cơ học mà không cần nguồn điện. Tính năng này tỏ ra cần thiết khi vận hành hệ thống mới hoặc khắc phục sự cố vì bạn có thể xác minh chức năng cơ học một cách độc lập với các bộ điều khiển điện.
Một số mẫu 4WE 6 D có hậu tố "OF" biểu thị thiết kế chốt chặn. Các phiên bản này không có lò xo hồi vị mà thay vào đó sử dụng các quả bóng hoặc chốt cơ học để khóa ống chỉ ở bất kỳ vị trí nào mà nó được lệnh lần cuối. Một xung điện ngắn làm dịch chuyển ống cuộn, sau đó chốt giữ nó ở đó mà không có nguồn điện liên tục. Thiết kế này tiết kiệm năng lượng và giảm nhiệt nhưng cần chú ý nhiều hơn đến độ ổn định áp suất của đường hồi vì không có lực lò xo giúp giữ ống ở đúng vị trí.
Đối với các ứng dụng trong đó việc dịch chuyển van nhanh tạo ra sốc áp suất, các biến thể chuyển mạch mềm sử dụng các rãnh và lỗ có hình dạng chính xác được gia công vào ống cuộn. Các tính năng này dần dần mở và đóng đường dẫn luồng thay vì chụp nhanh ngay lập tức giữa các vị trí. Kết quả là làm giảm tác động của búa nước có thể làm hỏng đường ống và phụ kiện theo thời gian. Thời gian phản hồi tiêu chuẩn chạy từ 10 đến 20 mili giây tùy thuộc vào loại điện từ và áp suất hệ thống.
Thông số kỹ thuật điện và giới hạn môi trường
Các cuộn dây điện từ trên van điều khiển hướng 4WE 6 D được chế tạo để hoạt động liên tục, nghĩa là chúng có thể duy trì năng lượng vô thời hạn mà không bị quá nóng. Ở điện áp định mức, nhiệt độ cuộn dây tăng ở mức dưới 30 độ Kelvin và tuổi thọ dự kiến vượt quá 10 triệu chu kỳ chuyển mạch. Độ bền này làm cho van phù hợp với tự động hóa chu trình cao, nơi van có thể chuyển đổi vài lần mỗi giây trong thời gian dài.
Các điện áp có sẵn bao gồm cả hai tùy chọn DC ở 12, 24, 96 và 205 volt, cộng với các tùy chọn AC ở 110 và 230 volt. Các cuộn dây chịu được sự thay đổi điện áp cộng hoặc trừ 10 phần trăm so với danh nghĩa, giúp van hoạt động đáng tin cậy ngay cả khi nguồn điện dao động. Kết nối điện tuân theo tiêu chuẩn EN 175301-803 cho đầu nối ba cực. Khi được kết nối đúng cách, các đầu nối đạt được mức bảo vệ IP65, nghĩa là chúng chống lại bụi và tia nước từ mọi hướng.
Một tính năng thiết thực mà các kỹ thuật viên bảo trì đánh giá cao là cuộn dây có thể tháo rời và xoay được. Bạn có thể rút phích cắm đầu nối điện, tháo cuộn dây điện từ, xoay 360 độ đến bất kỳ vị trí nào giúp nối dây dễ dàng hơn và lắp lại mà không làm đứt mạch thủy lực. Tính linh hoạt này giúp đơn giản hóa việc lắp đặt trong không gian chật hẹp và cho phép tối ưu hóa việc định tuyến dây sau khi lắp van vào hệ thống.
Phạm vi nhiệt độ hoạt động của phớt tiêu chuẩn dao động từ âm 30 đến dương 80 độ C. Bản thân chất lỏng thủy lực phải duy trì độ nhớt trong khoảng từ 10 đến 500 mm vuông mỗi giây, mặc dù hiệu suất tối ưu đạt khoảng 25. Van nặng khoảng 1,46 kg, đủ nhẹ để dễ dàng xử lý trong quá trình lắp đặt nhưng đủ nặng để có cảm giác chắc chắn và được chế tạo tốt.
Một cân nhắc an toàn quan trọng liên quan đến nhiệt độ đánh lửa của chất lỏng. Bề mặt nóng nhất trên đế điện từ có thể đạt tới 150 độ C khi hoạt động liên tục. Dầu thủy lực phải có nhiệt độ đánh lửa cao hơn mức này ít nhất 50 độ, nghĩa là điểm đánh lửa tối thiểu 200 độ C. Hầu hết các loại dầu thủy lực gốc khoáng đều dễ dàng đáp ứng được yêu cầu này, nhưng dầu tổng hợp hoặc các công thức đặc biệt cần được xác minh trước khi sử dụng.
Yêu cầu về chất lỏng thủy lực và bảo vệ hệ thống
Độ tin cậy lâu dài của van điều khiển hướng Rexroth 4WE 6 D phụ thuộc rất nhiều vào chất lượng dầu thủy lực. Khoảng hở chính xác giữa ống trượt và lỗ thân van chỉ đo được vài micromet. Các hạt ô nhiễm lớn hơn các khe hở này gây ra sự mài mòn nhanh chóng và cuối cùng là hỏng hóc thông qua hai cơ chế riêng biệt.
Đầu tiên, các hạt bị kẹt giữa ống cuộn và lỗ khoan gây ra hiện tượng mà các kỹ thuật viên gọi là "mắc kẹt". Ống chỉ dính vào vị trí và không chịu dịch chuyển khi có lệnh. Điều này ban đầu có thể xuất hiện không liên tục khi các hạt nêm tạm thời sau đó hoạt động tự do, nhưng vấn đề chắc chắn sẽ trở nên tồi tệ hơn khi có nhiều hạt tích tụ hơn. Thứ hai, các hạt hoạt động giống như bột nhão mài mòn dần các bề mặt chính xác. Khi khe hở mở ra, rò rỉ bên trong tăng lên. Sự rò rỉ này không chỉ gây lãng phí điện năng của máy bơm mà còn tạo ra nhiệt làm phân hủy dầu và làm tăng tốc độ mài mòn của phớt trên toàn hệ thống.
Rexroth chỉ định mức ô nhiễm tối đa là ISO 4406 Loại 20/18/15. Sự phân loại này có nghĩa là không quá 5.000 hạt lớn hơn 4 micron trên mỗi mililit dầu, không quá 1.300 hạt lớn hơn 6 micron và không quá 320 hạt lớn hơn 14 micron. Để đạt được độ sạch này đòi hỏi phải lọc hiệu quả với tỷ lệ beta ít nhất là 75 ở 25 micron.
Về mặt thực tế, hệ thống lọc thường có giá thành cao hơn trong suốt vòng đời của van so với bản thân van. Các bộ phận lọc cần được thay thế thường xuyên và thử nghiệm phân tích dầu xác nhận mức độ ô nhiễm vẫn nằm trong giới hạn. Việc chi tiêu quá nhiều vào quá trình lọc dẫn đến việc thay thế van tốn kém và thời gian ngừng hoạt động không mong muốn. Các kỹ sư thiết kế hệ thống mới nên lập ngân sách cho các bộ lọc chất lượng cao và lập kế hoạch bảo trì bộ lọc như một nhiệm vụ quan trọng chứ không phải là nhiệm vụ tùy chọn.
Chất lỏng tiêu chuẩn là dầu thủy lực khoáng đáp ứng DIN 51524 phần 1, 2 và 3. Van cũng hoạt động với một số chất lỏng tổng hợp và hỗn hợp nước-glycol nếu bạn chỉ định vật liệu bịt kín thích hợp. Vòng đệm cao su nitrile tiêu chuẩn hoạt động tốt với dầu mỏ, nhưng các ứng dụng ở nhiệt độ cao cần vòng đệm fluoroelastomer và chất lỏng gốc nước yêu cầu các hợp chất đặc biệt được đánh dấu MH hoặc MT.
Vai trò như van thí điểm và đặc điểm rò rỉ
Van 4WE 6 D thường đóng vai trò là giai đoạn thử nghiệm điều khiển các van định hướng lớn hơn. Trong ứng dụng này, 4WE 6 D nhỏ chuyển đổi áp suất điều khiển để di chuyển ống cuộn lớn hơn nhiều trong van giai đoạn chính. Van chính có thể xử lý 600 lít mỗi phút trở lên, vượt xa công suất trực tiếp của 4WE 6 D, nhưng sử dụng khả năng chuyển mạch đáng tin cậy của 4WE 6 D để đưa ra quyết định điều khiển.
Khi được sử dụng làm van thí điểm, hiệu suất của 4WE 6 D ảnh hưởng trực tiếp đến sự an toàn và phản ứng của toàn bộ hệ thống dòng chảy cao. Bất kỳ sự mất ổn định nào trong cổng T của van điều khiển hoặc rò rỉ bên trong quá mức trong van điều khiển sẽ tạo ra lỗi trong việc định vị giai đoạn chính. Điều này làm cho độ sạch của chất lỏng và độ ổn định áp suất cổng T thậm chí còn quan trọng hơn trong các ứng dụng van thí điểm. Van thí điểm nhỏ về cơ bản sẽ trở thành bộ não điều khiển một cơ thể mạnh mẽ hơn nhiều, vì vậy việc giữ cho bộ não đó khỏe mạnh cần được chú ý nhiều hơn.
Tất cả các loại van dạng ống đều có một số rò rỉ bên trong theo thiết kế. Khoảng hở giữa ống chỉ và lỗ khoan phải cho phép chuyển động trơn tru, có nghĩa là nó không thể bịt kín hoàn hảo như van hình múa rối. Van mới rò rỉ rất ít, thường dưới 0,5 lít mỗi phút ở áp suất tối đa. Khi van tích lũy số giờ hoạt động và độ mòn tăng lên, độ rò rỉ tăng dần. Điều này là bình thường và được mong đợi.
Các nhà thiết kế hệ thống phải tính đến sự rò rỉ bên trong này, đặc biệt là trong các ứng dụng có tải. Xi lanh sử dụng 4WE 6 D để duy trì vị trí sẽ trôi từ từ khi dầu rò rỉ bên trong qua van. Để giữ tĩnh, việc bổ sung van một chiều do phi công vận hành hoặc sử dụng thiết kế ống chỉ chịu tải là cần thiết. Việc theo dõi tốc độ rò rỉ theo thời gian cũng đưa ra cảnh báo sớm về tình trạng hao mòn. Khi rò rỉ vượt quá giới hạn của nhà sản xuất, việc thay thế van trước khi hỏng hoàn toàn sẽ ngăn ngừa sự cố không mong muốn.
So sánh các lựa chọn cạnh tranh và chiến lược tham khảo chéo
Tiêu chuẩn NG6 có nghĩa là một số nhà sản xuất lớn cung cấp các lựa chọn thay thế có thể hoán đổi cho van điều khiển hướng Rexroth 4WE 6 D. Hiểu các lựa chọn cạnh tranh giúp người mua thương lượng giá tốt hơn và duy trì tính linh hoạt của chuỗi cung ứng.
Parker Hannifin sản xuất dòng D1VW, cạnh tranh trực tiếp với 4WE 6 D. Các van này đáp ứng cùng tiêu chuẩn lắp đặt NFPA D03 và CETOP 3 với mức áp suất tương tự khoảng 345 bar và công suất dòng chảy lên tới 80 lít mỗi phút. Parker nhấn mạnh đến việc sản xuất chính xác và tiết kiệm năng lượng, cung cấp nhiều biến thể điện bao gồm cuộn dây được chỉnh lưu AC và thiết kế ống chuyển mạch mềm.
Eaton Vickers sản xuất dòng DG4V-3, nổi tiếng với kết cấu chắc chắn phù hợp cho các ứng dụng hạng nặng. Các bảng tham chiếu chéo xác nhận các mẫu Rexroth cụ thể như 4WE 6 D có giam giữ OF có các loại tương đương Vickers trực tiếp như DG4V-3-2N. Thương hiệu Vickers nổi tiếng mạnh mẽ trong các hệ thống áp suất cao, mặc dù giá thường cao hơn một chút so với các lựa chọn khác.
Chi tiết quan trọng khi tham chiếu chéo liên quan đến xếp hạng áp suất cổng T. Mặc dù khả năng chịu áp suất làm việc chính vẫn giống nhau giữa các thương hiệu, nhưng giới hạn cổng về lại khác nhau đáng kể. Rexroth 4WE 6 D tiêu chuẩn cho phép 160 bar tại cổng T. Parker D1VW với bộ điện từ AC chỉ cho phép áp suất quay trở lại 103 bar, nhưng các phiên bản được chỉnh lưu DC hoặc AC tăng mức này lên 207 bar. Nếu thiết kế hệ thống của bạn đạt tới áp suất hồi lưu 160 bar, việc thay thế van AC Parker tiêu chuẩn sẽ gây ra lỗi do khả năng áp suất hồi lưu không đủ.
Sự khác biệt này nêu bật lý do tại sao người mua không thể đơn giản cho rằng khả năng thay thế cơ học tương đương với chức năng tương đương. Các thông số kỹ thuật hoàn chỉnh bao gồm loại điện và tất cả các mức áp suất phải phù hợp trước khi phê duyệt sản phẩm thay thế. Bộ phận mua hàng nên duy trì một danh sách tham khảo chéo đã được xác minh, không chỉ hiển thị số bộ phận mà còn xác nhận các thông số quan trọng phù hợp với yêu cầu ứng dụng.
Ưu điểm của việc tiêu chuẩn hóa không chỉ dừng lại ở việc thay thế khẩn cấp. Trong giai đoạn thiết kế, các kỹ sư có thể chỉ định "Rexroth 4WE 6 D hoặc loại tương đương được phê duyệt" sau đó duy trì mối quan hệ với nhiều nhà cung cấp. Sự cạnh tranh này giữ cho giá cả hợp lý và đảm bảo các bộ phận vẫn có sẵn ngay cả khi một nhà sản xuất phải đối mặt với sự chậm trễ trong chuỗi cung ứng. Điều quan trọng là phải làm bài tập về nhà trước để xác minh những gì thực sự đủ tiêu chuẩn tương đương thay vì phát hiện ra sự không tương thích sau khi cài đặt.
Vượt xa hơn việc bật-tắt: Khi nào cần xem xét kiểm soát tỷ lệ
Van điều khiển hướng Rexroth 4WE 6 D chỉ cung cấp hoạt động nhị phân. Nó bật hoàn toàn hoặc tắt hoàn toàn mà không có gì ở giữa. Điều này hoạt động hoàn hảo cho nhiều ứng dụng như kẹp, đẩy bộ phận ra hoặc các chu trình kéo dài-rút lại đơn giản. Tuy nhiên, tự động hóa hiện đại ngày càng đòi hỏi tốc độ thay đổi, khả năng tăng tốc mượt mà và điều khiển vị trí chính xác mà các van bật-tắt đơn giản không thể cung cấp.
Các van tỷ lệ như dòng Rexroth 4WRPEH sẽ lấp đầy khoảng trống này bằng cách thay đổi lưu lượng liên tục tương ứng với tín hiệu điện đầu vào. Thay vì chỉ bật hoặc tắt, van có thể được điều khiển ở lưu lượng 25%, lưu lượng 63% hoặc bất kỳ giá trị nào khác. Điều này cho phép kiểm soát tốc độ xi lanh trong suốt hành trình của nó, thực hiện khởi động và dừng mềm để giảm tải sốc và đạt được chuyển động mượt mà trong hệ thống nhiều trục.
Dòng 4WRPEH duy trì cùng kích thước NG6 và kiểu lắp đặt như 4WE 6 D, khiến nó trở thành lộ trình nâng cấp cơ học trực tiếp. Công suất dòng chảy dao động từ 4 đến 40 lít mỗi phút tùy thuộc vào kiểu máy. Van bao gồm các thiết bị điện tử trên tàu xử lý tín hiệu điều khiển, cung cấp phản hồi vị trí và thực hiện các thuật toán điều khiển phức tạp. Thiết kế điện tử tích hợp này tương phản rõ rệt với chuyển đổi điện từ đơn giản của 4WE 6 D.
Phản hồi vị trí cho phép hệ thống điều khiển xác minh ống chỉ thực sự được di chuyển đến vị trí được chỉ huy. Điều khiển vòng kín này đạt được độ chính xác trong phạm vi phân số của milimet, cho phép các ứng dụng như máy ép servo cần điều khiển lực chính xác hoặc máy công cụ yêu cầu đường viền trơn tru. Tín hiệu phản hồi điện cũng cho phép giám sát chẩn đoán để phát hiện sự hao mòn hoặc trục trặc trước khi xảy ra lỗi hoàn toàn.
Các van tỷ lệ hiện đại bao gồm các giao diện truyền thông kỹ thuật số như IO-Link kết nối chúng với môi trường sản xuất Công nghiệp 4.0. Van trở thành cảm biến thông minh cung cấp dữ liệu hiệu suất theo thời gian thực, dự đoán bảo trì và thông số cấu hình. Điều này thể hiện bước nhảy vọt mang tính thế hệ từ kết nối điện cơ bản của van điều khiển hướng 4WE 6 D.
Khi nào bạn nên chọn điều khiển tỷ lệ hơn điều khiển bật-tắt? Nếu ứng dụng liên quan đến bất kỳ yêu cầu nào trong số này, điều khiển tỷ lệ cần được xem xét nghiêm túc: vận hành tốc độ thay đổi, tăng tốc và giảm tốc mượt mà, tăng áp suất để tiếp xúc bộ phận nhẹ nhàng, giữ vị trí mà không cần khóa cơ học hoặc tích hợp vào bộ điều khiển chuyển động có thể lập trình. Mặt khác, nếu bạn chỉ cần chuyển hướng đáng tin cậy và lưu lượng dòng chảy không đổi trong quá trình vận hành thì 4WE 6 D đơn giản hơn và ít tốn kém hơn vẫn là lựa chọn tốt hơn.
Nhiều nhà chế tạo máy bắt đầu với van bật-tắt, sau đó trang bị thêm bộ điều khiển tỷ lệ khi nhu cầu của khách hàng tăng lên. Khả năng tương thích cơ học làm cho việc nâng cấp này tương đối đơn giản, mặc dù việc tích hợp điện và điều chỉnh hệ thống đòi hỏi nỗ lực kỹ thuật bổ sung. Lập kế hoạch nâng cấp trong tương lai bằng cách thiết kế với cơ sở hạ tầng điện đầy đủ và công suất hệ thống điều khiển sẽ tiết kiệm chi phí so với việc thiết kế lại hoàn toàn sau này.
Cân nhắc mua hàng và thực tế chuỗi cung ứng
Giá thực tế của van điều khiển hướng Rexroth 4WE 6 D thay đổi đáng kể dựa trên mẫu mã, nhà cung cấp và điều kiện thị trường cụ thể. Van mới thường có giá dao động từ 350 đến 730 đô la Mỹ tùy thuộc vào cấu hình và số lượng. Giảm giá theo số lượng áp dụng cho các đơn đặt hàng từ 10 đơn vị trở lên, với một số nhà phân phối đưa ra mức giá theo từng cấp giúp giảm chi phí trên mỗi đơn vị từ 15 đến 25% với số lượng cao hơn.
Các thị trường trực tuyến như eBay liệt kê cả van mới và van đã qua sử dụng ở nhiều mức giá khác nhau. Mặc dù van đã qua sử dụng có vẻ hấp dẫn để tiết kiệm chi phí nhưng lịch sử và tình trạng bên trong vẫn chưa được biết rõ. Vì rò rỉ bên trong tăng lên khi bị mài mòn và đo lường nên cần có thiết bị kiểm tra dòng chảy, van đã qua sử dụng sẽ có rủi ro đáng kể trừ khi người bán cung cấp kết quả kiểm tra được chứng nhận. Đối với các ứng dụng quan trọng, mức tiết kiệm khiêm tốn hiếm khi biện minh cho sự không chắc chắn về độ tin cậy.
Các nhà phân phối được ủy quyền như [BuyRexroth.com](http://buyrexroth.com/) duy trì kho các cấu hình phổ biến với thời gian giao hàng thông thường là 28 ngày làm việc đối với các mẫu tiêu chuẩn. Thời gian này kéo dài khoảng sáu tuần, có vẻ dài đối với một thành phần tiêu chuẩn như vậy nhưng phản ánh áp lực chuỗi cung ứng toàn cầu đang diễn ra ảnh hưởng đến toàn bộ lĩnh vực tự động hóa công nghiệp. Cấu hình van ít phổ biến hơn hoặc các tùy chọn đặc biệt như lớp phủ chống ăn mòn có thể kéo dài thời gian thực hiện lên 12 tuần hoặc hơn.
Thời gian thực hiện này tạo ra những thách thức thực sự trong việc lập kế hoạch cho các nhà sản xuất thiết bị và bộ phận bảo trì. Việc đặt hàng van sau khi hoàn thiện thiết kế máy có nguy cơ làm trì hoãn toàn bộ dự án nếu việc giao hàng mất nhiều thời gian hơn dự kiến. Tương tự, hoạt động bảo trì nên dự trữ các phụ tùng thay thế quan trọng thay vì chờ lệnh khẩn cấp khi có sự cố. Chi phí tài chính của hàng tồn kho cần được cân bằng với chi phí cao hơn nhiều do thời gian ngừng sản xuất trong khi chờ đợi các bộ phận.
Vận chuyển quốc tế thêm một lớp phức tạp khác. Van thủy lực đủ điều kiện là hàng hóa công nghiệp tiêu chuẩn mà không có hạn chế xuất khẩu đặc biệt, nhưng chi phí vận chuyển và thời gian thông quan thay đổi đáng kể tùy theo điểm đến. Đặt hàng từ các nhà phân phối trong khu vực thay vì vận chuyển trực tiếp từ Đức thường giúp giao hàng nhanh hơn và hậu cần đơn giản hơn mặc dù đơn giá có thể cao hơn.
Tổng chi phí sở hữu vượt xa giá mua. Nhân công lắp đặt, kỹ thuật tích hợp, thời gian vận hành và bảo trì liên tục đều góp phần tạo nên chi phí trọn đời. Đáng kể nhất, hệ thống lọc cần thiết để duy trì độ sạch dầu thích hợp thường tốn kém hơn mười năm so với việc thay thế nhiều van. Bỏ qua việc lọc để tiết kiệm chi phí ngắn hạn dẫn đến hỏng van sớm, tạo ra chi phí dài hạn cao hơn nhiều.
Người mua chỉ tập trung vào giá mua thấp nhất thường tạo ra những vấn đề tốn kém về sau. Đánh giá đầy đủ sẽ xem xét độ tin cậy của nhà cung cấp, chất lượng hỗ trợ kỹ thuật, tính sẵn có của phụ tùng thay thế và điều khoản bảo hành cùng với giá cả. Thiết lập mối quan hệ với nhiều nhà cung cấp được phê duyệt mang lại khả năng phục hồi trước những gián đoạn nguồn cung bất ngờ trong khi vẫn duy trì các tiêu chuẩn chất lượng.
Yêu cầu bảo trì và truy cập khắc phục sự cố
Danh mục sản phẩm tiêu chuẩn dành cho van điều khiển hướng 4WE 6 D cung cấp các thông số kỹ thuật và kích thước nhưng đáng chú ý là thiếu quy trình bảo trì chi tiết hoặc hướng dẫn khắc phục sự cố. Các nhà sản xuất thường coi kiến thức vận hành này là kiến thức chuyên môn kỹ thuật cần có tài liệu dịch vụ riêng biệt.
Rexroth và HYDAC xuất bản các hướng dẫn sử dụng dịch vụ toàn diện bao gồm các quy trình tháo gỡ, thông số kỹ thuật giới hạn độ mòn, các phụ tùng thay thế được khuyến nghị và sơ đồ chẩn đoán. Những hướng dẫn sử dụng này không được cung cấp miễn phí mà cần phải mua hoặc được cung cấp cho những khách hàng đã hoàn thành các khóa đào tạo chính thức. Chính sách này bảo vệ kiến thức của nhà sản xuất đồng thời đảm bảo nhân viên thực hiện bảo trì được đào tạo phù hợp.
Đối với các nhóm bảo trì, điều này có nghĩa là bạn không thể chỉ dựa vào thông tin danh mục để chẩn đoán sự cố hoặc lên kế hoạch sửa chữa. Thiết lập liên hệ với nhóm hỗ trợ kỹ thuật của nhà sản xuất trước khi có vấn đề phát sinh giúp tiết kiệm thời gian trong trường hợp khẩn cấp. Nhiều nhà phân phối cung cấp các chương trình đào tạo bao gồm nhiều loại van và cung cấp kinh nghiệm thực hành về quy trình tháo gỡ và thử nghiệm.
Các nhiệm vụ bảo trì phổ biến bao gồm thay thế cuộn dây điện từ, làm mới con dấu và làm sạch ống chỉ. Thiết kế phần ứng ướt cho phép thay thế cuộn dây mà không cần mở khoang thủy lực bằng cách xoay cuộn dây 90 độ và nhấc nó ra. Quy trình kéo dài 5 phút này không yêu cầu dẫn lưu chất lỏng hoặc giảm áp suất hệ thống. Các vòng đệm mới và ống cuộn được làm sạch có thể khôi phục lại hiệu suất như mới cho các van có biểu hiện rò rỉ bên trong tăng lên, miễn là độ mòn không mở ra các khe hở vượt quá thông số kỹ thuật.
Chẩn đoán các vấn đề về van một cách có hệ thống sẽ tránh lãng phí công sức thay thế các bộ phận một cách ngẫu nhiên. Nếu van không dịch chuyển được, trước tiên hãy xác minh nguồn điện đến cuộn dây có điện áp thích hợp. Kiểm tra điện trở cuộn dây bằng ôm kế để xác nhận cuộn dây không bị cháy. Nếu kiểm tra điện vượt qua, nghi ngờ có vấn đề về thủy lực. Dầu bị nhiễm bẩn có thể gây ra hiện tượng dính ống chỉ, cần phải tháo rời và làm sạch. Áp suất cung cấp thấp có thể khiến áp suất dẫn hướng không đủ để dịch chuyển ống cuộn chống lại lực tải.
Kiểm tra điện đòi hỏi phải biết thông số kỹ thuật điện trở cuộn dây, xuất hiện trong bảng dữ liệu chi tiết chứ không phải trong danh mục cơ bản. Cuộn dây DC thông thường đo được từ 15 đến 40 ohm tùy thuộc vào mức điện áp. Cuộn dây AC có điện trở thấp hơn nhiều, thường từ 5 đến 15 ohm, vì chúng dựa vào độ tự cảm thay vì điện trở thuần để giới hạn dòng điện. Mạch hở biểu thị cuộn dây bị cháy, trong khi điện trở rất thấp cho thấy cuộn dây bị chập.
Hướng dẫn ứng dụng trong thế giới thực
Máy ép công nghiệp đại diện cho một ứng dụng cổ điển cho van điều khiển hướng 4WE 6 D. Van điều khiển độ giãn của xi lanh để tác dụng lực ép và lực rút để nhả. Van giảm áp giới hạn lực tối đa, trong khi van định hướng chỉ đơn giản là ra lệnh hướng. Bộ điều khiển đơn giản này đủ cho nhiều thao tác nhấn trong đó lực và tốc độ không đổi.
Máy ép phun sử dụng nhiều van định hướng bao gồm các mẫu 4WE 6 D để điều khiển xi lanh kẹp, chốt đẩy và lực kéo lõi. Các chức năng này yêu cầu điều khiển hướng đáng tin cậy với mức rò rỉ tối thiểu để tránh các vấn đề về chất lượng bộ phận. Khả năng hoạt động của van ở áp suất 315 bar phù hợp với lực kẹp cao cần thiết cho các khuôn lớn.
Các thiết bị thủy lực di động như máy xúc, cần cẩu đều sử dụng van định hướng trong toàn hệ thống. 4WE 6 D thường đóng vai trò là van thí điểm cung cấp áp suất thí điểm cho các van điều khiển chính lớn hơn nhiều trong bảng điều khiển của người vận hành. Kiến trúc này giữ cho các bộ điều khiển của người vận hành nhẹ nhàng và phản ứng nhanh trong khi các van chính xử lý dòng chảy nặng dẫn động các xi lanh cần, tay gầu và gầu. Kích thước NG6 nhỏ gọn dễ dàng lắp vào các ống góp van thí điểm phục vụ nhiều chức năng.
Tự động hóa dây chuyền lắp ráp thường xuyên sử dụng van 4WE 6 D cho các hoạt động chuyển, kẹp và ép bộ phận. Thời gian phản hồi nhanh hỗ trợ tốc độ chu kỳ của một số thao tác mỗi phút. Tuổi thọ dài chứng tỏ tầm quan trọng vì sự cố van trên dây chuyền tự động sẽ ngừng sản xuất, ảnh hưởng đến nhiều trạm hạ nguồn.
Mỗi ứng dụng này đòi hỏi sự chú ý đến các chi tiết cụ thể ngoài các thông số kỹ thuật cơ bản. Bộ điều khiển máy ép cần xác định kích thước van giảm áp cẩn thận để bảo vệ dụng cụ. Máy đúc yêu cầu giải quyết tải nhiệt cao do đạp xe liên tục. Thiết bị di động phải đối mặt với tình trạng sốc, rung và nhiệt độ khắc nghiệt thách thức độ tin cậy của van. Hệ thống tự động cần tích hợp với bộ điều khiển khả trình và mạch an toàn. 4WE 6 D cung cấp nền tảng vững chắc nhưng chỉ thành công khi thiết kế hệ thống hoàn chỉnh giải quyết được các yêu cầu cụ thể của ứng dụng này.
Đưa ra quyết định lựa chọn
Việc chọn van điều khiển hướng Rexroth 4WE 6 D bắt đầu bằng việc xác minh nó đáp ứng các yêu cầu cơ bản. Áp suất hệ thống phải duy trì ở mức bằng hoặc dưới 350 bar, nhu cầu dòng chảy không được vượt quá 80 lít mỗi phút đối với cuộn dây DC hoặc 60 lít mỗi phút đối với phiên bản AC và áp suất đường hồi lưu phải duy trì dưới 160 bar bao gồm cả các xung áp suất.
Thông số kỹ thuật điện cần phù hợp với nguồn điện sẵn có. Trong khi DC 24 volt đã trở nên gần như phổ biến trong các bộ điều khiển công nghiệp hiện đại, các thiết bị cũ hơn có thể yêu cầu phiên bản AC 110 hoặc 230 volt. Xác nhận dung sai điện áp vẫn nằm trong mức cộng hoặc trừ 10 phần trăm để tránh các vấn đề về độ tin cậy ở các cơ sở có chất lượng điện năng cận biên.
Điều kiện môi trường quyết định việc lựa chọn vật liệu làm kín. Cao su nitrile tiêu chuẩn hoạt động từ âm 30 đến dương 80 độ C với dầu mỏ. Các ứng dụng nhiệt độ cao trên 80 độ cần có con dấu fluoroelastomer. Chất lỏng gốc nước yêu cầu các hợp chất bịt kín cụ thể chống lại môi trường hóa học khác nhau. Tương tự, hãy xác minh chất lỏng thủy lực đáp ứng tiêu chuẩn DIN 51524 hoặc tham khảo ý kiến của nhà sản xuất về chất lỏng thay thế.
Việc cân nhắc lắp đặt bao gồm cả giao diện van và hướng điện từ. Đảm bảo bề mặt lắp đặt cung cấp một mặt phẳng bịt kín với mô-men xoắn bu-lông thích hợp và vòng đệm kín chữ O. Lập kế hoạch định tuyến điện để tận dụng bộ điện từ có thể xoay, định vị đầu nối ở nơi đi dây thuận tiện và được bảo vệ khỏi hư hỏng cơ học.
Quyết định giữa phiên bản lò xo hồi vị tiêu chuẩn và phiên bản hãm phụ thuộc vào chu kỳ làm việc và nguồn năng lượng sẵn có. Van hãm tiết kiệm năng lượng trong các ứng dụng mà vị trí van thay đổi không thường xuyên và phải duy trì trong thời gian dài. Van lò xo hồi lưu cung cấp các chế độ hỏng hóc rõ ràng hơn do mất điện sẽ đưa chúng về trạng thái an toàn đã xác định.
Đối với các ứng dụng yêu cầu điều khiển tốc độ thay đổi, tăng tốc mượt mà hoặc phản hồi vị trí, các hạn chế của 4WE 6 D trở nên rõ ràng. Điều này báo hiệu khi nào nên xem xét van tỷ lệ mặc dù chi phí và độ phức tạp cao hơn. Quyết định thường phụ thuộc vào việc ứng dụng có thực sự cần điều chế hay không hoặc liệu điều khiển bật-tắt với thiết kế mạch phù hợp có đạt được kết quả cần thiết hay không.
Ngoài van, sự thành công còn phụ thuộc vào thiết kế hệ thống phù hợp. Kích thước bộ nguồn thủy lực để cung cấp đủ lưu lượng ở áp suất cần thiết với khả năng sinh nhiệt hợp lý. Lắp đặt bộ lọc đáp ứng yêu cầu ISO 4406 Loại 20/18/15. Thiết kế đường hồi lưu để giảm thiểu áp suất ngược tại cổng T. Bao gồm bảo vệ giảm áp suất và xả hệ thống thích hợp trong quá trình khởi động ban đầu để loại bỏ ô nhiễm lắp ráp.
Kết luận và khuyến nghị chiến lược
Van điều khiển hướng Rexroth 4WE 6 D vẫn là tiêu chuẩn công nghiệp vì những lý do chính đáng. Khả năng chịu áp suất cao, giao diện được tiêu chuẩn hóa và độ tin cậy đã được chứng minh khiến nó trở thành sự lựa chọn hợp lý cho các hệ thống thủy lực áp suất trung bình đến cao yêu cầu điều khiển hướng đáng tin cậy. Việc chấp nhận toàn cầu các tiêu chuẩn lắp đặt NG6 mang lại sự linh hoạt cho chuỗi cung ứng thông qua nhiều nhà cung cấp đủ tiêu chuẩn.
Tuy nhiên, ứng dụng thành công đòi hỏi phải tôn trọng các giới hạn của van và duy trì môi trường thủy lực cần thiết. Giới hạn áp suất cổng T 160 bar không phải là một gợi ý mà là một ranh giới cứng nhắc gây ra lỗi khi vượt quá. Các kỹ sư phải phân tích cẩn thận động lực học của đường hồi lưu, đặc biệt là trong các hệ thống có nhiều van chia sẻ đường ống hồi lưu chung.
Độ sạch của chất lỏng thủy lực là không thể thương lượng. Đáp ứng tiêu chuẩn ISO 4406 Loại 20/18/15 yêu cầu đầu tư vào việc lọc thích hợp và bảo trì liên tục. Điều này thể hiện chi phí trọn đời lớn nhất liên quan đến van và xứng đáng được ưu tiên ngân sách phù hợp. Tiết kiệm tiền lọc sẽ tạo ra chi phí lớn hơn nhiều do thay van sớm và thời gian ngừng hoạt động ngoài dự kiến.
Tận dụng tiêu chuẩn hóa có nghĩa là duy trì danh sách tham khảo chéo đã được phê duyệt với các thông số kỹ thuật đã được xác minh. Khả năng thay thế cơ học của van NG6 giữa các thương hiệu chỉ mang lại khả năng phục hồi của chuỗi cung ứng khi các thay thế được xác nhận về mặt kỹ thuật thay vì giả định. Đặc biệt chú ý đến xếp hạng áp suất cổng T khi so sánh các lựa chọn thay thế.
Đối với các thiết kế máy mới, hãy cân nhắc xem liệu điều khiển bật-tắt có thực sự đáp ứng được nhu cầu hiện tại và tương lai hay không. 4WE 6 D phục vụ tốt trong các ứng dụng cần chuyển hướng và lưu lượng không đổi. Khi tốc độ thay đổi, chuyển động trơn tru hoặc chẩn đoán tích hợp trở thành yêu cầu, công nghệ van tỷ lệ mang lại những khả năng đáng để đầu tư thêm.
Van đại diện cho công nghệ trưởng thành với sự hiểu biết rõ ràng về khả năng và hạn chế. Thành công đến từ việc tôn trọng những ranh giới đó, duy trì môi trường thủy lực đúng cách và kết hợp khả năng của van với yêu cầu ứng dụng. Được sử dụng phù hợp, van điều khiển hướng 4WE 6 D cung cấp dịch vụ đáng tin cậy trong nhiều năm trong các ứng dụng công nghiệp đòi hỏi khắt khe.
