一种压力反馈式激振阀

技术领域

本发明涉及液压控制领域，尤其涉及一种压力反馈式激振阀。

背景技术

振动是自然界最普遍的现象之一，是物质世界运动的一种基本形式。按照实现激励的不同方式可以分为机械式，电磁式和电液式。机械式激振器振动频率较低，波形失真比较严重，且主要用于振动频率较低的试验中；电磁激振器输出力比较低，波形失真比较严重，振幅比较小并且上限频率不高，只用于检测各种中小型电子元件和试件的试验中；电液式激振器结构牢固，产生的负载大，工作频率高，容易实现控制，能应用于大型结构的试验中。随着社会科学的发展进步，激振系统广泛的应用于建筑、航天、汽车等工程技术领域，成为了不可或缺的基础装置，激振系统是实现机械振动的重要部件，能使被激物体获得一定形式和大小的振动量，从而实现设备的功能。传统电液式振动机构结构复杂，成本较高，振动频率受到结构的限制，无法再满足工程中的振动要求。专利文献CN200710160253.5公开了一种电液激振控制阀，但其结构比较复杂，工作性能不稳定，激振流量小。

发明内容

为克服上述问题，本发明提供一种压力反馈式激振阀。

本发明采用的技术方案是：一种压力反馈式激振阀，包括阀体、阀套、阀芯、换向套和端盖，阀体内开有五个环形沉槽，所述五个环形沉槽从右至左分别为第一沉槽、第二沉槽、第三沉槽、第四沉槽、第五沉槽；第一沉槽和第五沉槽连通回油油口T，第二沉槽和第四沉槽连通工作油口A、B，第三沉槽连通进油油口P，第五沉槽旁开有回油支路连通回油油口T；

所述阀套嵌套在阀体内孔中，阀套上开设有四组T型进油窗口，从右至左分别是第一组进油窗口、第二组进油窗口、第三组进油窗口、第四组进油窗口，每组进油窗口包括多个沿周向均布的T型窗口，阀套左端开设有用于与外部联轴器或者传动装置连接的矩形通孔；

所述阀芯嵌套在阀套内孔中，阀芯上设有六个台肩，所述六个台肩从左至右分别为第一台肩、第二台肩、第三台肩、第四台肩、第五台肩、第六台肩，其中，第一台肩为换向台肩，换向台肩上设有高压油孔和低压油孔；第二台肩至第五台肩为工作台肩，工作台肩上开设有与阀套进油窗口相对应的多个槽口，槽口沿周向均匀分布，并且相邻台肩上的槽口相互错位，第二台肩与第四台肩开设槽口位置相同，第三台肩与第五台肩开设槽口位置相同；第六台肩为支撑台肩，支撑台肩上开设有轴承小孔；所述六个台肩中各台肩间的距离与阀套上的每组进油窗口的间距相同；所述阀芯上且位于第二台肩和第三台肩之间的轴上开有进油小孔，阀芯的轴内设有油路，所述油路连通支撑台肩后的轴承小孔与换向台肩上的高压油孔；换向台肩上的低压油孔与回油油口T连通；

所述换向套内开有螺旋槽，换向套穿过阀芯轴套在阀芯的换向台肩上，并与阀体螺栓连接，换向套与阀体之间密封配合；所述端盖嵌套在阀套内部且安装在阀芯的右端，端盖与阀套之间密封配合；

所述换向台肩与换向套之间形成密闭的第一敏感腔，支撑台肩与端盖形成密闭的第二敏感腔；阀芯的换向台肩左端面面积是支撑台肩右端面面积的两倍，第二敏感腔的面积为第一敏感腔的面积的一半。

进一步，所述阀芯工作台肩上的矩形槽口数量为四个、六个、八个或者十六个，阀套上的进油窗口与阀芯工作台肩上的槽口数量相同。

进一步，所述阀套上进油窗口的形状与阀芯工作台肩上槽口的形状一致，为圆形、正方形、菱形或三角形。

本发明的技术构思是：所述压力反馈式激振阀的阀芯具有双自由度，可以实现轴向直线运动和周向旋转运动，所述阀套可以实现周向旋转运动；所述阀芯的工作台肩上开设有周向均匀分布的槽口，且与所述阀套上的进油窗口位置对应，相邻台肩间的槽口互相错位。当所述阀套旋转时，总会有所述阀芯相邻台肩上的槽口先后与其所对应的进油窗口重叠，从而使得所述阀体上进出油口A，B的流量产生周期性交替，导致液压缸的左右腔的流量进出产生周期性变化，从而实现液压缸的周期性反复运动，实现激振的功能。液压缸反复运动的激振周期是由所述阀套的旋转速度决定，而激振的幅值由进出液压缸的流量大小决定，而流量的大小取决于阀芯与阀套的重叠面积，因此，改变所述阀套的旋转速度可调节激振的频率，改变所述阀芯的矩形槽口和所述阀套进油窗口的重叠面积可调节激振的幅值。

所述阀芯的轴向直线运动：高压油液通过所述阀体的进油油口与所述阀套的进油窗口，进入到所述阀芯的第三台肩与第四台肩间，由于所述阀芯轴上有进油小孔与油路，高压油可以到达所述阀芯的换向台肩，换向台肩开有有高压油孔与低压油孔，其与所述换向套之间构成一个敏感腔，所述换向套上开有螺旋槽，油液从高压油孔出来后可通过螺旋槽进入敏感腔，油液也可以通过螺旋槽进入低压油孔，由低压油孔排出到回油油口T；在外力作用下，所述阀芯旋转一定角度，换向台肩上的高低压油孔与所述换向套上螺旋槽间的重合面积改变，进出敏感腔的油液量改变，使敏感腔压力改变，平衡被打破，产生轴向力推动所述阀芯产生轴向直线运动，在轴向直线运动过程中，高低压油孔与螺旋槽的重合面积逐渐发生改变，再次恢复平衡，所述阀芯的轴向运动停止，此时所述阀芯上的矩形槽口和所述阀套上的进油窗口面积改变，实现激振幅值的改变。

本发明的有益效果是：所述阀芯换向台肩上高低压油孔分布与敏感腔的构成，很好的实现了阀芯的轴向滑动，激振阀结构较简单，阀芯进行轴向位移，阀套进行周向旋转，激振阀工作性能稳定，输出流量大。

附图说明

图1是本发明的结构示意图；

图2是本发明阀体的结构示意图；

图3是本发明阀套的结构示意图；

图4是本发明阀芯的结构示意图；

图5是本发明阀芯阀套全闭口的状态；

图6是本发明阀芯阀套全开口的状态；

图7a～d是本发明阀套不同形状窗口的示意图；

图8a～d是本发明阀芯不同形状槽口的示意图。

附图标记说明：1、换向套；2、阀体；3、阀套；4、阀芯；5、端盖；6、第一敏感腔；7、第二敏感腔；8、第一沉槽；9、第二沉槽；10、第三沉槽；11、第四沉槽；12、第五沉槽；13、第一组进油窗口；14、第二组进油窗口；15、第三组进油窗口；16、第四组进油窗口；17、矩形通孔；18、第一台肩；19、第二台肩；20、第三台肩；21、第四台肩；22、第五台肩；23、第六台肩；24、轴承小孔；25、进油小孔；26、高压油孔；27、低压油孔；28、槽口。

具体实施方式

下面将结合附图对本发明专利的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例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做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

在本发明的描述中，需要说明的是，如出现术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，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装置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。此外，如出现术语“第一”、“第二”、“第三”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，如出现术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

参照附图，一种压力反馈式激振阀，包括阀体2、阀套3、阀芯4、换向套1和端盖5，阀体2内开有五个环形沉槽，所述五个环形沉槽从右至左分别为第一沉槽8、第二沉槽9、第三沉槽10、第四沉槽11、第五沉槽12；第一沉槽8和第五沉槽12连通回油油口T，第二沉槽9和第四沉槽11连通工作油口A、B，第三沉槽10连通进油油口P，第五沉槽12旁开有回油支路连通回油油口T；

参照图3，所述阀套3嵌套在阀体2内孔中，阀套3上开设有四组T型进油窗口，从右至左分别是第一组进油窗口13、第二组进油窗口14、第三组进油窗口15、第四组进油窗口16，每组进油窗口包括多个沿周向均布的T型窗口，阀套3左端开设有用于与外部联轴器或者传动装置连接的矩形通孔17；

参照图4，所述阀芯4嵌套在阀套3内孔中，阀芯4上设有六个台肩，所述六个台肩从左至右分别为第一台肩18、第二台肩19、第三台肩20、第四台肩21、第五台肩22、第六台肩23，其中，第一台肩18为换向台肩，换向台肩上设有高压油孔26和低压油孔27；第二台肩19至第五台肩22为工作台肩，工作台肩上开设有与阀套3进油窗口相对应的四个、六个、八个或者十六个矩形槽口28，矩形槽口28的数目可以与所述阀套3上的进油窗口的数量相同或可以整除时，称为全部开口型，数目不同且不能被整除时，称为部分开口型；

所述矩形槽口沿周向均匀分布，并且相邻台肩上的槽口相互错位，第二台肩19与第四台肩21开设槽口位置相同，第三台肩20与第五台肩22开设槽口位置相同；第六台肩23为支撑台肩，支撑台肩上开设有轴承小孔24；所述六个台肩中各台肩间的距离与阀套3上的每组进油窗口的间距相同；所述阀芯4上且位于第二台肩19和第三台肩20之间的轴上开有进油小孔25，阀芯4的轴内设有油路，所述油路连通支撑台肩后的轴承小孔24与换向台肩上的高压油孔26；换向台肩上的低压油孔27与回油油口T连通；

所述换向套1内开有螺旋槽，换向套1穿过阀芯4套在阀芯4的换向台肩上，并与阀体2螺栓连接，换向套1与阀体2之间密封配合；所述端盖5嵌套在阀套3内部且安装在阀芯4的右端，端盖5与阀套3之间密封配合；

所述换向台肩与换向套1之间形成密闭的第一敏感腔6，支撑台肩与端盖5形成密闭的第二敏感腔7；阀芯4的换向台肩左端面面积是支撑台肩右端面面积的两倍，第二敏感腔7的面积为第一敏感腔6的面积的一半。

参照图7、图8，所述阀套3上进油窗口的形状与阀芯4工作台肩上槽口的形状一致，可以是圆形、正方形、菱形或三角形等，都可实现进油良好的目的。

激振的实现：所述阀套3一端开有矩形通孔17，可通过平键与套筒相联接，套筒另一端与传动机构相联接，由伺服电机或者液压马达驱动，实现所述阀套3的高速旋转。所述阀芯4上开设有四个工作台肩，四组工作台肩上均匀分布八个矩形槽口，相邻台肩上的槽口相互错位，与所述阀芯4工作台肩对应的所述阀套3上开设有四组进油窗口，每组周向均匀分布八个T型进油窗口，所述阀套3上的进油窗口不错位，所述阀芯4上的槽口大小较小于所述阀套3上的进油窗口，所述激振阀功能相近于一个二位四通阀，其中一个机位的功能是当高压油由所述阀体2的P口与所述阀套3上的T形窗口进入所述阀芯4，此时，所述阀芯4上第一台肩19和第四台肩21上的矩形槽口28与所述阀套3上的进油窗口重合(参照图6)，处于开启状态，所述阀芯4上第三台肩20和第五台肩22上的矩形槽口与所述阀套3上的进油窗口不重叠(参照图5)，处于关闭状态，因此，油液可通过重叠的槽口进入油口A，通入液压缸的无杆腔，液压缸有杆腔的油液受挤压进入油口B，再由油口T排出，使得液压缸向有杆腔方向运动；另外一个机位的状态刚好相反，所述阀芯4上的第一台肩19和第四台肩21上的矩形槽口与所述阀套3上的进油窗口不重叠(参照图5)，处于关闭状态，所述阀芯4上的第三台肩20和第五台肩22上的矩形槽口与所述阀套3上的进油窗口重叠(参照图6)，处于开启状态，因此，油液可通过重叠窗口进入油口B，通入液压缸的有杆腔，液压缸的无杆腔的油液受挤压进入油口A，由油口T排出，液压缸向无杆腔方向运动；所述阀套3高速旋转，所述激振阀在两个机位之间周期性交替，因此液压缸产生周期性往复运动，形成高频激振，当提高所述阀套3的转速时，周期减少，频率提高；

激振幅值的改变：油液可通过所述阀体2的进油油口P与所述阀套3的进油窗口到达所述阀芯4的第三台肩20与第四台肩21间，再由所述阀芯4轴上的进油小孔25与油路到达换向台肩的高压油孔26与支撑台肩后的油孔24，换向台肩与所述换向套1之间形成一个密闭腔，称为敏感腔6，支撑台肩与所述端盖5形成另一敏感腔7，支撑台肩处敏感腔7的面积为换向台肩处敏感腔面积6的一半；在处于平衡状态时，油液从高压油孔26经螺旋槽进入敏感腔后经低压油孔27排出到所述阀体2的油口T，此时左边敏感腔6的压力为右边敏感腔7的一半，所述阀芯4左右两端所受推力相同，处于平衡状态；当所述阀芯4在外力作用下旋转一定角度后，所述阀芯4的平衡被打破，当所述阀芯4顺时针旋转(面向所述阀芯4方向)一定角度后，高压油孔26与螺旋槽的重合面积增大，低压油孔27与螺旋槽的重合面积减少，敏感腔6压力升高，所述阀芯4左端所受的力增大，平衡被打破，所述阀芯4向右运动，向右运动过程中，高压油孔26与螺旋槽的重合面积减小，低压油孔27与螺旋槽的重合面积增大，敏感腔6压力减少，直到恢复与旋转前重合面积相同，重新达到平衡状态；当所述阀芯4逆时针旋转(面向所述阀芯4方向)一定角度后，低压油孔27与螺旋槽的重合面积增大，高压油孔26与螺旋槽的重合面积减少，敏感腔6压力降低，所述阀芯4左端所受的力减小，平衡被打破，所述阀芯4向左运动，向左运动过程中，低压油孔27与螺旋槽的重合面积减小，高压油孔26与螺旋槽的重合面积增大，敏感腔6压力增大，直到恢复与旋转前重合面积相同，重新达到平衡状态；在所述阀芯4左右运动的过程中，所述阀芯4台肩上的矩形槽口与所述阀套3的进油窗口的重合面积发生改变，进出所述阀体2油口的油液量发生改变，进出液压缸的油液量也发生改变，在一个周期内进出油液量发生改变，液压缸的运动幅值相应发生改变，因此，激振的幅值发生改变。

本说明书实施例所述的内容仅仅是对发明构思的实现形式的列举，本发明的保护范围不应当被视为仅限于实施例所陈述的具体形式，本发明的保护范围也及于本领域技术人员根据本发明构思所能够想到的等同技术手段。