CN112344056A - 一种用于电液激振装置的2d高速换向阀 - Google Patents

一种用于电液激振装置的2d高速换向阀 Download PDF

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Abstract

本发明涉及2D液压阀技术领域，具体公开一种用于电液激振装置的2D高速换向阀，包括旋转电机、联轴器、联轴器安装座、密封端口、弹簧衬套、复位弹簧、推力轴承、阀芯、阀套、阀体、直线电机轴套、直线电机。本发明用于电液激振装置的2D高速换向阀通过旋转电机驱动阀芯旋转达到高频换向来实现激振装置调频，通过直线电机驱动阀芯轴向移动调节相关阀口开度大小，实现控制激振装置激振波形垂直偏移，使得激振装置易于调节，精简液压系统。

Description

一种用于电液激振装置的2D高速换向阀
技术领域
本发明涉及2D液压阀技术领域，具体涉及一种用于电液激振装置的2D高速换向阀。
背景技术
激振装置主要是指一种利用机械、电动、电致或磁致伸缩效应、电液等原理驱动的以产生相应振动的设备，主要以振动台和激振器这两种形式存在。电液激振装置由于输出功率、位移、推力大，负载自适应及可控参数多等优点，被广泛应用于许多工程机械、核工业以及地震波复现等大型振动环境模拟试验中。与传统弹性激振器、惯性激振器和电磁激振器相比，电液激振器具有无极调幅、调频、调节激振波形垂直偏移和简化系统等优点。
2D换向阀阀芯具有直线移动和旋转两个自由度，借助阀芯和阀套间的相对位置变化控制油路换向和调整阀口开度大小。由于传统的电液换向阀和电磁换向阀响应速度慢、换向频率较低、阀口开度较小，且不易于调节，难以控制电液激振装置激振波形偏移，故不能满足电液激振装置以及其他需要实现连续高频换向和阀口开度可调的液压系统的要求。
发明内容
为解决上述背景技术中提到的问题，本发明的目的在于提供一种用于电液激振装置的2D高速换向阀，通过阀芯旋转达到高频换向来实现激振装置调频，通过阀芯轴向移动调节相关阀口开度大小，实现控制激振装置激振波形垂直偏移，使得激振装置易于调节，精简液压系统。
本发明的目的可以通过以下技术方案实现：
一种用于电液激振装置的2D高速换向阀，包括旋转电机、联轴器、联轴器安装座、密封端口、弹簧衬套、复位弹簧、推力轴承、阀芯、阀套、阀体、直线电机轴套、直线电机；
所述的阀芯和阀套同轴安装，阀套固定在阀体内孔上，阀芯与阀套构成圆柱副，阀芯通过旋转电机的驱动相对于阀套同轴旋转，阀芯通过直线电机的驱动相对于阀套轴向运动；
阀体开设有阀口Ⅰ、阀口Ⅱ、阀口Ⅲ、阀口Ⅳ；
阀套开设有阀套油口Ⅰ、阀套油口Ⅱ、阀套油口Ⅲ、阀套油口Ⅳ，阀套油口Ⅰ和阀套油口Ⅱ同轴向分布，阀套油口Ⅲ和阀套油口Ⅳ同轴向分布，阀套油口Ⅰ、阀套油口Ⅱ和阀套油口Ⅲ、阀套油口Ⅳ对称分布；阀套油口Ⅰ、阀套油口Ⅱ、阀套油口Ⅲ、阀套油口Ⅳ分别与阀口Ⅰ、阀口Ⅱ、阀口Ⅲ、阀口Ⅳ对应连通；
阀芯开设有贯穿开口Ⅰ、贯穿开口Ⅱ，贯穿开口内部一侧为弧状，阀芯表面开设有矩形槽口Ⅰ、矩形槽口Ⅱ、矩形槽口Ⅲ、矩形槽口Ⅳ，矩形槽口Ⅰ和矩形槽口Ⅱ连通，矩形槽口Ⅲ和矩形槽口Ⅳ连通；贯穿开口Ⅰ和贯穿开口Ⅱ同轴向分布，矩形槽口Ⅰ和矩形槽口Ⅱ同轴向分布，矩形槽口Ⅲ和矩形槽口Ⅳ同轴向分布，矩形槽口Ⅰ、矩形槽口Ⅱ和矩形槽口Ⅲ、矩形槽口Ⅳ在阀芯表面对称分布且和贯穿开口Ⅰ、贯穿开口Ⅱ轴向错开；同轴向分布的贯穿开口Ⅰ和贯穿开口Ⅱ，同轴向分布的矩形槽口Ⅰ和矩形槽口Ⅱ，以及同轴向分布的矩形槽口Ⅲ和矩形槽口Ⅳ在阀芯表面周向均匀分布；所述的贯穿开口和矩形槽口与阀套油口选择性连通；
进一步优选地，在阀芯表面，贯穿开口和矩形槽口轴向长度和周向弧度相同，相邻的贯穿开口和相邻的矩形槽口轴向间距均相同，相邻的贯穿开口和矩形槽口轴向错开距离为贯穿开口或矩形槽口轴向长度的一半；
进一步优选地，在阀套表面，阀套油口轴向长度为阀芯贯穿开口或矩形槽口轴向长度的一半，阀套油口的周向弧度和阀芯表面相邻的贯穿开口Ⅰ和矩形槽口Ⅰ周向间距弧度相同。
本发明的有益效果：
(1)该用于电液激振装置的2D高速换向阀，通过二维运动实现高频换向和阀口开度调节，具有结构紧凑、操作简便、控制集成、节能环保、适应性强等诸多优点。
(2)该用于电液激振装置的2D高速换向阀，提出一种新型的带有贯穿开口和矩形槽口的阀芯结构，通过阀芯旋转运动，阀芯贯穿开口和矩形槽口连续交替与阀套油口连通，实现换向频率无级调节，该结构可靠性好，流量大且控制稳定。
(3)该用于电液激振装置的2D高速换向阀，其阀芯表面同轴向分布的贯穿开口Ⅰ、贯穿开口Ⅱ和同轴向分布的矩形槽口Ⅰ、矩形槽口Ⅱ以及同轴向分布的矩形槽口Ⅲ、矩形槽口Ⅳ轴向错开分布，当阀芯向左移动，对应的阀套油口与阀芯矩形槽口连通域不变，与阀芯贯穿开口连通域减小；当阀芯向右移动，对应的阀套油口与阀芯贯穿开口连通域不变，与阀芯矩形槽口连通域减小，以控制换向回路通流量不同，进而可通过精确控制阀芯轴向位移达到精确控制激振装置激振波形垂直偏移的目的，以克服现有换向阀难以实时控制激振波形垂直偏移的难题。
附图说明
下面结合附图对本发明作进一步的说明。
图1为本发明的内部整体结构示意图；
图2为本发明的阀芯结构示意图；
图3为本发明的阀芯旋转90°后的结构示意图；
图4为本发明的阀芯剖视图；
图5为本发明的阀套剖视图。
图中：1-旋转电机，2-联轴器，3-联轴器安装座，4-密封端口，5-弹簧衬套，6-复位弹簧，7-推力轴承，8-阀芯，81-矩形槽口Ⅰ，82-矩形槽口Ⅱ，83-矩形槽口Ⅲ，84-矩形槽口Ⅳ，85-贯穿开口Ⅰ，86-贯穿开口Ⅱ，9-阀套，91-阀套油口Ⅰ，92-阀套油口Ⅱ，93-阀套油口Ⅲ，94-阀套油口Ⅳ，10-阀体，101-阀口Ⅰ，102-阀口Ⅱ，103-阀口Ⅲ，104-阀口Ⅳ，11-直线电机轴套，12-直线电机。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本发明保护的范围。
在本发明的描述中，需要理解的是，术语“开口”、“左”、“右”、“长度”、“内”、“弧度”、“轴向”、“周向”等指示方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的组件或元件必须具有特定的方位，以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。
如图1所示，一种用于电液激振装置的2D高速换向阀，包括旋转电机1、联轴器2、联轴器安装座3、密封端口4、弹簧衬套5、复位弹簧6、推力轴承7、阀芯8、阀套9、阀体10、直线电机衬套11、直线电机12。
所述的阀芯8和阀套9同轴安装，阀套9固定在阀体10内孔上，阀芯8与阀套9构成圆柱副，阀芯8左端分别安装有推力轴承7、弹簧衬套5、复位弹簧6、密封端口4。联轴器安装座3位于阀体10左端，且与阀体10用螺钉紧固连接。阀芯8左端轴通过联轴器2与旋转电机1连接，旋转电机1与联轴器安装座3用螺钉紧固连接。阀芯8右端分别安装有推力轴承7、直线电机轴套11，直线电机12安装于阀体10右端，且与阀体10用螺钉紧固连接。
如图1所示，阀体10开设有阀口Ⅰ101、阀口Ⅱ102、阀口Ⅲ103、阀口Ⅳ104。
如图1和图5所示，阀套9开设有阀套油口Ⅰ91、阀套油口Ⅱ92、阀套油口Ⅲ93、阀套油口Ⅳ94，阀套油口Ⅰ91和阀套油口Ⅱ92同轴向分布，阀套油口Ⅲ93和阀套油口Ⅳ94同轴向分布，阀套油口Ⅰ91、阀套油口Ⅱ92和阀套油口Ⅲ93、阀套油口Ⅳ94对称分布；阀套油口Ⅰ91、阀套油口Ⅱ92、阀套油口Ⅲ93、阀套油口Ⅳ94分别与阀口Ⅰ101、阀口Ⅱ102、阀口Ⅲ103、阀口Ⅳ104对应连通。
如图2、图3和图4所示，阀芯8开设有贯穿开口Ⅰ85、贯穿开口Ⅱ86，贯穿开口内部一侧为弧状，阀芯8表面开设有矩形槽口Ⅰ81、矩形槽口Ⅱ82、矩形槽口Ⅲ83、矩形槽口Ⅳ84，矩形槽口Ⅰ81和矩形槽口Ⅱ82连通，矩形槽口Ⅲ83和矩形槽口Ⅳ84连通；贯穿开口Ⅰ85和贯穿开口Ⅱ86同轴向分布，矩形槽口Ⅰ81和矩形槽口Ⅱ82同轴向分布，矩形槽口Ⅲ83和矩形槽口Ⅳ84同轴向分布，矩形槽口Ⅰ81、矩形槽口Ⅱ82和矩形槽口Ⅲ83、矩形槽口Ⅳ84在阀芯8表面对称分布且和贯穿开口Ⅰ85、贯穿开口Ⅱ86轴向错开；同轴向分布的贯穿开口Ⅰ85和贯穿开口Ⅱ86，同轴向分布的矩形槽口Ⅰ81和矩形槽口Ⅱ82，以及同轴向分布的矩形槽口Ⅲ83和矩形槽口Ⅳ84在阀芯8表面周向均匀分布。所述的贯穿开口和矩形槽口与阀套油口选择性连通。
在阀芯8表面，贯穿开口和矩形槽口轴向长度和周向弧度相同，相邻的贯穿开口和相邻的矩形槽口轴向间距均相同，相邻的贯穿开口和矩形槽口轴向错开距离为贯穿开口或矩形槽口轴向长度的一半。
在阀套9表面，阀套油口轴向长度为阀芯贯穿开口或矩形槽口轴向长度的一半，阀套油口的周向弧度和阀芯表面相邻的贯穿开口Ⅰ85和矩形槽口Ⅰ81的周向间距弧度相同。
如图1、图2和图3所示，具体实现方法为:
a阀位：阀口Ⅰ101和阀口Ⅱ102连通，阀口Ⅳ104和阀口Ⅲ103连通。
b阀位：阀口Ⅰ101和阀口Ⅲ103连通，阀口Ⅳ104和阀口Ⅱ102连通。
c阀位：阀芯8轴向运动至阀套油口被阀芯8完全遮挡住，此为锁紧阀位。
通过阀芯旋转使得该2D高速换向阀在a阀位和b阀位之间连续高频切换。
当阀芯旋转至使得矩形槽口Ⅰ81和矩形槽口Ⅱ82分别与阀套油口Ⅰ91和阀套油口Ⅱ92对应连通时，由于矩形槽口Ⅰ81和矩形槽口Ⅱ82在阀芯8内部连通，故实现阀口Ⅰ101和阀口Ⅱ102连通；此时矩形槽口Ⅲ83和矩形槽口Ⅳ84分别与阀套油口Ⅲ93和阀套油口Ⅳ94对应连通，由于矩形槽口Ⅲ83和矩形槽口Ⅳ84在阀芯8内部连通，故实现阀口Ⅳ104和阀口Ⅲ103连通。此即为a阀位。
当阀芯继续旋转90°时，通过贯穿开口Ⅰ85将阀套油口Ⅰ91和阀套油口Ⅲ93连通，故实现阀口Ⅰ101和阀口Ⅲ103连通；通过贯穿开口Ⅱ86将阀套油口Ⅱ92和阀套油口Ⅳ94连通，故实现阀口Ⅳ104和阀口Ⅱ102连通。此即为b阀位。
由于阀套油口Ⅰ91、阀套油口Ⅱ92、阀套油口Ⅲ93、阀套油口Ⅳ94的周向弧度和阀芯8表面相邻的贯穿开口Ⅰ85和矩形槽口Ⅰ81周向间距弧度相同，可保证该2D高速换向阀在每次a阀位结束时立即进入b阀位，在b阀位结束时立即进入a阀位，通过调节旋转电机频率，即可实现调节该2D高速换向阀的换向频率。
由于阀芯8表面同轴向分布的贯穿开口Ⅰ85、贯穿开口Ⅱ86和同轴向分布的矩形槽口Ⅰ81、矩形槽口Ⅱ82以及同轴向分布的矩形槽口Ⅲ83、矩形槽口Ⅳ84轴向错开分布，当阀芯8向左移动，对应的阀套油口与阀芯矩形槽口连通域不变，与阀芯贯穿开口连通域减小，实现a阀位通流量不变，b阀位通流量减小；当阀芯8向右移动，对应的阀套油口与阀芯贯穿开口连通域不变，与阀芯矩形槽口连通域减小，实现b阀位通流量不变，a阀位通流量减小，进而通过精确控制阀芯8轴向位移可精确控制激振装置激振波形垂直偏移。
以上显示和描述了本发明的基本原理、主要特征和本发明的优点。本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内。

Claims (3)

1.一种用于电液激振装置的2D高速换向阀，其特征在于，包括旋转电机(1)、联轴器(2)、联轴器安装座(3)、密封端口(4)、弹簧衬套(5)、复位弹簧(6)、推力轴承(7)、阀芯(8)、阀套(9)、阀体(10)、直线电机衬套(11)、直线电机(12)；
所述阀体(10)开设有阀口Ⅰ(101)、阀口Ⅱ(102)、阀口Ⅲ(103)、阀口Ⅳ(104)；
所述阀套(9)开设有阀套油口Ⅰ(91)、阀套油口Ⅱ(92)、阀套油口Ⅲ(93)、阀套油口Ⅳ(94)，阀套油口Ⅰ(91)和阀套油口Ⅱ(92)同轴向分布，阀套油口Ⅲ(93)和阀套油口Ⅳ(94)同轴向分布，阀套油口Ⅰ(91)、阀套油口Ⅱ(92)和阀套油口Ⅲ(93)、阀套油口Ⅳ(94)对称分布；阀套油口Ⅰ(91)、阀套油口Ⅱ(92)、阀套油口Ⅲ(93)、阀套油口Ⅳ(94)分别与阀口Ⅰ(101)、阀口Ⅱ(102)、阀口Ⅲ(103)、阀口Ⅳ(104)对应连通；
所述阀芯(8)开设有贯穿开口Ⅰ(85)、贯穿开口Ⅱ(86)，贯穿开口内部一侧为弧状，阀芯(8)表面开设有矩形槽口Ⅰ(81)、矩形槽口Ⅱ(82)、矩形槽口Ⅲ(83)、矩形槽口Ⅳ(84)，矩形槽口Ⅰ(81)和矩形槽口Ⅱ(82)连通，矩形槽口Ⅲ(83)和矩形槽口Ⅳ(84)连通；贯穿开口Ⅰ(85)和贯穿开口Ⅱ(86)同轴向分布，矩形槽口Ⅰ(81)和矩形槽口Ⅱ(82)同轴向分布，矩形槽口Ⅲ(83)和矩形槽口Ⅳ(84)同轴向分布，矩形槽口Ⅰ(81)、矩形槽口Ⅱ(82)和矩形槽口Ⅲ(83)、矩形槽口Ⅳ(84)在阀芯(8)表面对称分布且和贯穿开口Ⅰ(85)、贯穿开口Ⅱ(86)轴向错开；同轴向分布的贯穿开口Ⅰ(85)和贯穿开口Ⅱ(86)，同轴向分布的矩形槽口Ⅰ(81)和矩形槽口Ⅱ(82)，以及同轴向分布的矩形槽口Ⅲ(83)和矩形槽口Ⅳ(84)在阀芯(8)表面周向均匀分布。所述的贯穿开口和矩形槽口与阀套油口选择性连通。
2.根据权利要求1所述的一种用于电液激振装置的2D高速换向阀，其特征在于，在阀芯(8)表面，贯穿开口和矩形槽口轴向长度和周向弧度相同，相邻的贯穿开口和相邻的矩形槽口轴向间距均相同，相邻的贯穿开口和矩形槽口轴向错开距离为贯穿开口或矩形槽口轴向长度的一半。
3.根据权利要求1所述的一种用于电液激振装置的2D高速换向阀，其特征在于，在阀套(9)表面，阀套油口轴向长度为阀芯贯穿开口或矩形槽口轴向长度的一半，阀套油口的周向弧度和阀芯表面相邻的贯穿开口Ⅰ(85)和矩形槽口Ⅰ(81)的周向间距弧度相同。
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