[发明专利]高频液压转阀

说明书

技术领域

本发明涉及一种高频液压转阀，属于液压元件技术领域。

背景技术

振动技术是一项广泛用于各工业领域的基础技术。激振方法主要包括机械、电动和液压三类。液压激振的主要优点是能够产生较大的激振力和位移幅值，大型液压振动台的激振力可达数百吨，位移幅值能达到数十公分。这一特点恰好弥补了机械和电动激振方法的不足，满足了航天航空、汽车、造船、冶金等领域对大吨位振动装备的需求。此外，液压振动系统的力密度和功率密度也比较大，振动设备易于实现小型化和轻量化，因此，比机械和电动方法更能适应移动装备的需要。近年来，液压振动技术发展很快，但其高能耗的缺点一直没有改变。能耗高不仅浪费能源，导致系统温升，还要求设备要有大的装机容量，因此，在运行过程中，对电网产生的冲击也大。上述缺点在很大程度上制约了液压振动技术的应用范围和发展空间，使其特有的技术优势得不到充分发挥。

高能耗是由液压振动系统的工作机理所决定的，其本质上是一种节流调速回路。这种回路靠阻尼效应控制振动过程，是一种高能耗系统。本发明涉及一种节能型液压振动系统，系统主要由电机、飞轮、液压传动回路和惯性负载组成，其中，传动回路是由双联泵、液压阀和液压缸组成的闭式回路。两只液压换向阀能够改变回路的传动比和负载的运动方向。当回路的传动比发生改变时，飞轮与负载之间便会产生动量交换，从而改变负载运动速度。这与现有系统完全靠阻尼来改变负载运动的情况相比明显节能。但这种液压振动系统对两只换向阀的性能要求很高，首先是换向频率要高，此外为了保证节能效果，两只换向阀的动作应当保持同步，换向频率和阀口开度的变化规律要与负载的固有频率及振动相位相匹配。现有液压件产品难以满足这些要求，必须开发一种专用换向阀。

发明内容

一种高频液压转阀，其特征在于，包括阀芯、阀体、阀套和传动轴。所述阀芯包括五段完整的圆柱面和四段周边开槽的不完整柱面，完整圆柱面与阀孔形成间隙密封，将四段开槽阀芯分割为四个密封区段。在左数第一密封区段阀芯的外圆表面上，开设了四个径向对称布置、与阀芯轴线平行且尺寸相同的柱面沟槽，它们与阀孔形成四个密封油腔。其两对不相邻油腔，分别由阀芯上两个横向油孔连通。两油孔不相交但均与阀芯轴线垂直。在阀套上开有四个尺寸相同的矩形油窗，其长边与阀孔轴线平行，相邻油窗中心线间夹角为45°。阀芯油槽间的密封角略大于阀套油窗周向宽度对应的圆心角，油窗轴向长度小于密封区间长度。上述油窗与阀的四个外接油口相通。当阀芯旋转时，油口间的连接关系交替变换，其功能相当于一只两位四通换向阀连续换向，阀每转一周换向四次。第二密封区段，阀芯的外圆表面上也开设了四个径向对称布置、与阀芯轴线平行且尺寸相同的柱面沟槽，它们与阀孔形成四个密封油腔。阀芯上设有与其轴线垂直的十字形相交油孔，将上述四个油腔连通。在阀套上开有两个油窗，它们在阀孔圆周上对称布置，即间隔180°，油窗周向宽度对应的圆心角略小于阀芯油槽的密封间角。第三与第四密封区段阀芯及阀套的结构与第一密封区段完全相同，只是油窗在阀套圆周上所处的相位不同。三个密封区段各有一对油窗，它们在阀套法向平面内投影的夹角分别为90°和45°。上述六个油窗与阀的四个外接油口连通，当阀芯旋转时，油口间的连接关系发生变化，其功能相当于左位为直通，右位为M型滑阀机能的两位四通换向阀。该阀与第一密封区段形成的换向阀同步换向，换向频率比前者高一倍，即阀每转一周换向八次。

所述阀体在两端设有丝堵和端盖，将阀孔两端密封。端盖上开孔并镶有轴套，传动轴与轴套为间隙配合。传动轴左端面对称削去两块圆缺，留下中间部分用做传动键。作为偶件，阀芯右端面沿中心线开有键槽。控制电机通过传动轴带动阀芯旋转。阀芯上的油腔都是按径向对称布置的，径向力是平衡的。阀芯两端油腔设有泄油孔，故没有轴向力。阀套和轴套均采用滑动轴承耐磨材料。由于阀的转速高，流量大，对内泄漏不敏感，故允许阀芯与阀套间留有足够的配合间隙。阀的结构能够保证摩擦副充分润滑和冷却。由于上述因素，阀能以较高的速度旋转。防尘盖用于安装油封，防止油液外泄及防尘。

现有液压转阀阀芯的运动形式是摆动，不能高频换向。伺服阀价格昂贵，阀口切换过程中节流损失大。锥阀组件需要专门设计且整体结构复杂，响应慢，仅适于大流量工况。本发明提供的高频液压转阀，将两只换向阀集成在一只转阀上，阀芯由控制电机驱动，可以较高转速连续旋转，换向频率高，且频率及阀口开度通过阀芯的转速和转角由控制电机自动控制，阀的造价低，结构紧凑。本发明适合液压振动系统等对换向频率要求较高的场合。

附图说明