一种带有中间轴的双阀芯双自由度旋转式四通换向阀的制作方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及液压换向阀领域，主要应用于执行机构高速往复运动的多参数(工作 频率和位移幅值）的独立控制领域。
【背景技术】
[0002] 混凝土砌块成型的主要方式为振动加压成型，其成型原理为在振动和压力作用 下，使模箱中的各种颗粒相对错动以达到密实效果。振动是混凝土砌块成型工艺中的重要 环节，混凝土砌块的成型质量以及生产效率在很大程度上取决于混凝土砌块成型机械上振 动设备的性能，所以振动台是整个砌块成型机中最关键的部分，激振器作为振动台的关键 元件之一，其核心技术的突破有着重要意义。
[0003] 按激励型式的不同，激振器分为机械式、电动式、电液式等型式，机械式激振结构 简单、成本低，但上限频率低，波形失真严重，电动式激振工作频带较宽，控制方式简单，波 形失真度小，但不易获得大激振力，成本高，其中电液激振器因激振力大、结构牢靠、具有无 级调幅、调频、操作方便和可控性好等优点，应用越来越广泛。
[0004] 目前常用的电液激振器主要采用两种形式：（1)采用伺服阀控制流体的通断而产 生振动，即在电液伺服阀控制信号输入端输入振动激励信号，阀芯作往复运动，阀口大小随 即周期性变化，控制液压执行元件作往复运动，实现振动。发明专利201110127418. 5公开 了一种"基于伺服阀并联的大流量高频响电液振动装置及控制方法"，该装置通过采取对伺 服阀的指令信号进行移相和变幅相结合的同步控制方法，解决了阀芯运动的不同步问题， 该装置所需的流量是由多个阀并联同时提供的，对每个伺服阀的流量要求不大，但由于受 到伺服阀工作结构和频响特性的限制，工作频率不易于调节，响应速度慢，换向频率不高， 且阀的开口量较小，其压力损失也大，流量大小受到限制，电液激振器难以实现高频激振， 期望振动波形很难实现，且成本和制造精度要求较高，加工以及维修难度比较大，抗污染性 能也较差。（2)基于伺服阀的这些缺点，现在越来越多的电液激振器采用旋转式换向阀来控 制流体的通断从而产生振动，旋转式换向阀是指通过阀芯的旋转来实现油路通断和换向的 阀。如参考专利US6499507,该阀阀芯与阀套上的开口组成了一系列的进口与出口，随着阀 芯的转动，阀芯的割槽与阀套的开口配合实现进入液压缸两侧油液的通断，该阀可以避免 转阀的共振和自激振动，降低了噪声，同时换向操作简便，但该阀配合尺寸较多，阀芯与阀 套配合要求高，提高了转阀的加工与安装难度。参考专利201310021709. 5公开了一种"双 电机驱动的双阀芯旋转式方向节流阀"，该阀两瓣阀芯均由驱动电机直接驱动旋转，避免了 未知死区和零点漂移利用两瓣阀芯的同向旋转，容易构成位置反馈，提高了控制精度，但该 阀两瓣阀芯之间无调节轴向移动和阀芯间压紧力的装置，密封性差，阀芯间的泄漏较大，只 能通过阀芯旋转控制执行机构的工作频率，无法对执行机构的工作频率与幅值进行独立控 制，此外该阀需要两个电机同时驱动两瓣阀芯同向旋转，控制较为复杂，调节难度较高。参 考专利201310021948. 0公开了 "一种内控式双自由度阀芯旋转式四通换向阀"，该阀有阀 芯旋转和阀芯轴向移动两个自由度，步进电机带动阀芯旋转，主动液压力与弹簧预调力的 综合作用控制阀芯轴向移动，但该阀这种靠主动液压力与弹簧预调力来控制阀芯轴向移动 的方式调节起来较为困难且不稳定，并且增加了该阀结构的复杂程度，采用在阀芯的台肩 两侧开凹槽的结构，使其流量较小，且由于液压流道的非对称性，轴向液动力也较大。
【发明内容】
[0005] 本发明的目的在于提供一种带有中间轴的双阀芯双自由度旋转式四通换向阀，实 现对电液激振器的工作频率与幅值进行独立控制，克服现有的液压换向阀流量小、轴向液 动力大、换向频率低及不易调节的缺陷。
[0006] 本发明提供的技术方案为：一种带有中间轴的双阀芯双自由度旋转式四通换向 阀，包括一中部沿轴向贯穿的阀体，所述阀体内自左向右依次设置有经一电机驱动的左阀 芯、与所述左阀芯转动连接的中间轴和一滑动设置于阀体内且中部沿轴向贯穿的右阀芯， 所述中间轴的左端与所述左阀芯的右端转动连接，所述中间轴的右端横向穿过右阀芯且延 伸至固定于阀体端部的右端盖内，所述阀体另一端部固定有一左端盖；所述左阀芯和右阀 芯的外表面自左向右间隔设有两个环形凹槽，所述环形凹槽上分别沿周向均匀布设有η个 径向的第一流道，所述左阀芯还沿周向间隔开设有2η个自左向右的第二流道，所述左阀芯 两个环形凹槽中各自的第一流道分别与其中一第二流道相连通；所述中间轴沿周向等间隔 设有2η个自左向右的第一通孔，所述中间轴外表面自左向右间隔设有两个沿径向的第二 通孔，所述右阀芯两个环形凹槽中各自的第一流道分别经其中一第二通孔与其中一第一通 孔相连通，η为正整数；所述右阀芯两端与阀体相应的端面形成第一控制腔和第二控制腔， 通过一三通换向阀经控制第一控制腔和第二控制腔实现右阀芯的轴向移动；所述左阀芯环 形凹槽所在的阀体壁上自左向右依次开有径向的Α油口和Β油口，所述右阀芯环形凹槽所 在的阀体壁上自左向右依次开有径向的P进油口和T回油口；所述左阀芯的左端与左端盖 紧密接触，所述中间轴的右端与右端盖紧密接触。
[0007] 进一步的，所述阀体位于所述第一控制腔和第二控制腔处分别自下而上开有与所 述三通换向阀相连的第一油口和第二油口，所述第一油口和第二油口分别于所述第一控制 腔和第二控制腔相连通。
[0008] 进一步的，两相邻的第二流道之间夹角为（360/2n) °，两相邻的第一通孔之间夹 角为（360/2n) °。
[0009] 进一步的，所述左阀芯的左端横向延伸有一伸出轴，所述伸出轴穿过所述左端盖 且与所述电机的主轴连接。
[0010] 进一步的，所述左阀芯右端开有一内孔，所述中间轴左端面沿周向间隔设有若干 个凸台，所述凸台伸入所述内孔且与所述左阀芯内端面形成若干个沿周向间隔的密封区 域，并且所述第二流道延伸至所述内孔处，所述第一通孔延伸至凸台处。
[0011] 进一步的，所述凸台呈扇形且与左阀芯相对的内端面形成2n个密封区域；所述第 一通孔位于相邻的两密封区域之间。
[0012] 进一步的，所述左阀芯上的环形凹槽分别为环形凹槽a和，所述右阀芯的环形凹 槽分别为环形凹槽P和环形凹槽t，所述环形凹槽a、环形凹槽b、环形凹槽p和环形凹槽t 各自与所述A油口、B油口、P进油口和T回油口相连通。
[0013] 进一步的，所述右端盖上从上至下开有径向的进油口M、从左至右开有与所述中间 轴右端连通的轴向通孔f，所述轴向通孔f与所述进油口Μ的下端相连通，所述阀体上从上 至下开有一泄油口Ν，所述泄油口Ν经一位于阀体上的横向的流道el和位于右端盖上的横 向的流道e2与所述进油口Μ的上端相连通；所述流道el和流道e2处于同一轴线上且相互 连通。
[0014] 进一步的，所述左阀芯右端内孔与中间轴之间间隔套设有齿形滑环式组合密封 圈，所述中间轴与右阀芯之间间隔套设有〇型密封圈。
[0015] 与现有技术相比，本发明的有益效果是： 1)本发明提供的换向阀采用带有中间轴的双阀芯结构，通过切换流道间的连通关系使 其换向，与传统的阀芯两侧开凹槽的结构相比，该结构简单对称，阀芯阀体受力均匀，轴向 液动力较小，结构稳定，功率大，流量大，负载适应性强。
[0016] 2)具有阀芯旋转和阀芯轴向移动两个自由度，能够对执行机构的工作频率和幅值 位移进行独立控制。驱动电机带动左阀芯旋转，进而控制执行机构的工作频率，通过一三通 换向阀来控制右阀芯的轴向移动，进而控制执行机构的幅值位移，此种控制方式简单方便， 较为稳定可靠，可很容易调节激振器激振频率与幅值，满足不同砌块的成型要求。
[0017] 3)与传统旋转式换向阀相比，该阀的泄漏显著减小。右端盖轴向流道可有效调节 中间轴凸台与相应左阀芯内端面间的压紧力，减少端