专利名称：一种液压凿岩机及其配油滑阀的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种凿岩机领域，具体涉及一种液压凿岩机及其配油滑阀。
背景技术：
在液压传动系统中，配油滑阀用于将液体压力流按设计的方向、流量、压力准确的输入执行元件，对液压系统的频率响应具有十分重要的作用。现有的液压控制系统中，尤其是低频换位配油过程中，滑阀的控制运动已十分成熟。但是，液压凿岩机这一类的配油换位控制的频率较高(f ^ 40HZ)，且利用驱动执行元件的压力油作为配油滑阀的接收讯号，一般压力都高于lOMPa，因此配油运动时会产生十分明显的加速运动。由于速度变化率极大，其加速度值大于几倍的音速，根据古典碰撞理论，当配油滑阀从加速到定位制动时，阀芯与阀体或阀座发生刚性碰撞，剧烈的撞击力将严重影响配油滑阀的寿命，同时由于撞击碰撞 的运动，阀芯的动能全部转换为热能。下面结合结构对以上问题做进一步的解释，请参考图1，现有配油滑阀一般包括阀体11、阀芯12、阀套13和阀座14 ;该阀体11包括讯号输入口，低压腔111、交变腔112和常压腔113，各腔分别通过对应孔道与外部连通；阀芯12装设在低压腔111、交变腔112和常压腔113内，并通过轴向移动控制各腔与外部的通闭状态；阀座14装设在阀体11上，起制动阀芯12的作用，阀套13设于阀芯12与阀体11之间，起定位作用。当配油滑阀的讯号输入口接收讯号>，阀芯12的左端在讯号>的作用下，克服阀芯12的右端阻力，加速向右移动，当完成规定开口量(如全开口量)时，阀芯12的右端面直接碰撞阀座14的左端面。由于结构设计限制，在碰撞处接触面积不大，若阀芯12硬度偏高，则阀芯12的右端面易崩裂；若阀芯12硬度偏低，则阀芯12的右端部易镦粗发生形变，阀芯12易卡塞，同时阀芯12在此处发热严重，这就是刚性定位所产生的弊端。当阀芯12左端卸荷，即P下降到Ptl = O时，阀芯12受右端压力加速左移进行换位配油，至完成规定开口量(如全开口量)时，阀芯12的肩部凸台121与低压腔111的腔壁发生刚性碰撞，碰撞效果请参考前述阀芯12右移时的效果。
发明内容
本发明要解决的主要技术问题是，提供一种能够消除阀芯与阀体或阀座之间的刚性碰撞，延长各构件的使用寿命，并能保持阀芯准确开口定位的配油滑阀。为解决上述技术问题，本发明提供一种用于液压凿岩机的配油滑阀，包括阀体、阀芯和阀座；所述阀体包括讯号输入口、低压腔、交变腔和常压腔，各腔分别与相应的孔道相通；所述阀芯的左端置于所述讯号输入口中，右端依次穿过所述低压腔、交变腔和常压腔与位于所述阀体右端的阀座配合，所述阀芯通过轴向移动控制各所述孔道的通闭状态，还包括第一缓冲腔和第二缓冲腔，其分别设置在所述低压腔的腔壁和阀座的端面上，并均与所述低压腔连通；所述阀芯的运动轨迹上分别设有左换向极限位和右换向极限位，所述阀芯分别在所述左换向极限位和右换向极限位处密封并压缩所述第一缓冲腔和第二缓冲腔。
进一步地，所述阀芯的运动轨迹上还分别对应设定左减速位和右减速位；所述阀芯的左端自所述左减速位移动至左换向极限位时，与所述阀体形成液阻结构；所述阀芯的右端自所述右减速位移动至右换向极限位时，与所述阀座形成液阻结构。进一步地，所述第一缓冲腔和第二缓冲腔均包括凹槽，所述阀芯的两端分别设置与所述凹槽匹配的凸台，所述凹槽位于对应的凸台的运动轨迹上。进一步地，所述第一缓冲腔由所述低压腔的腔壁凹陷形成，所述阀芯的左端设有与所述第一缓冲腔匹配的肩部凸台。优选地，所述阀芯的左端与所述阀体所形成的液阻结构包括毛细管型液阻结构，由所述阀芯的左端与所述讯号输入口的口壁形成。优选地，所述肩部凸台上设有锥形面，所述阀芯与阀体所形成的液阻结构包括缝隙型液阻结构，由所述锥形面与所述第一缓冲腔的腔壁形成。
优选地，所述第二缓冲腔为环形凹槽，所述阀座沿所述环形凹槽的内径凸起形成锥形台；所述阀芯的右端设置锥形孔，所述锥形孔具有与所述环形凹槽配合的孔壁，所述环形凹槽位于所述孔壁的运动轨迹上。优选地，所述第二缓冲腔为阶梯孔，包括内径依次减小的密封孔和容置孔；所述阀芯的右端设有与所述容置孔匹配的凸台，所述容置孔位于所述凸台的运动轨迹上。进一步地，所述凸台四周设有锥形面，所述阀芯与阀座所形成的液阻结构包括缝隙型液阻结构，由所述锥形面、密封孔的孔壁和阀座端面形成。本发明还提供了一种液压凿岩机，该液压凿岩机包括上述的配油滑阀。本发明的有益效果是I.本发明在阀体与阀座上分别设置缓冲腔(包括第一缓冲腔和第二缓冲腔)，腔内填充液压油，并改良相应各部件的结构，使阀芯在完成规定开口量时(此时阀芯处于左换向极限位或右换向极限位)与缓冲腔开始形成密封空间，阀芯由于惯性继续压缩密封空间内的液压油，因此液压油对阀芯产生反作用力，利用该反作用力制动阀芯，使得阀芯与阀座或者阀体不发生碰撞，现实柔性定位，延长各构件的使用寿命，而且不影响配油滑阀的频率响应，能够保持阀芯准确开口定位。2.经过计算，在阀芯的运动轨迹上得到两个减速位(包括左减速位和右减速位)，阀芯在减速位和对应的换向极限位之间运动时与阀体或阀座形成液阻结构，通过液阻减速阀芯；该减速位的位置设定经过计算而得出，不会造成速度的较大损失，不影响配油滑阀的频率响应。
图I为现有配油滑阀结构示意图；图2为本发明一种液压凿岩机的配油滑阀实施例一的结构示意图；图3为本发明一种液压凿岩机的配油滑阀实施例二的结构示意图；图4为图3中阀芯右端在右移过程中某一位置的局部放大图。
具体实施例方式下面通过具体实施方式
结合附图对本发明作进一步详细说明。
实施例一请参考图2，本发明一种液压凿岩机的配油滑阀，包括阀体21、阀芯22、阀套23和阀座24 ;阀体21包括讯号输入口 215、低压腔211、交变腔212和常压腔213，其中常压腔213与外部液压油道连通，交变腔212与活塞后腔连通，低压腔211与回油道连通；阀芯22具有多个与前述各腔匹配的凸台，阀芯22的左端位于讯号输入口 215内，并与讯号输入口215的孔壁之间保留微小间隙，阀芯22的右端依次穿过低压腔211、交变腔212和常压腔213后与阀座24配合，阀座24装设在阀体21的一端，起到制动阀芯22的作用，阀芯22通过轴向移动控制各通道的通闭状态；阀套23设于阀芯22与阀体21之间，起到定位的作用。本例还包括第一缓冲腔214和第二缓冲腔241，其分别设置在低压腔211的腔壁和阀座24的端面上，其中，第一缓冲腔214与低压腔211连通。阀芯22位于低压腔211内的部分开有圆孔222，该圆孔222延伸至阀芯22的最右端，低压腔211与圆孔222相通。阀座24中部也开有通孔，该通孔左端与圆孔222相通，右端与回油道连通，因而进一步使得低压腔211与回油道连通。由于第二缓冲腔241设置在阀座24面向阀芯22的端面，所以第二 缓冲腔241也与低压腔211连通。因此，第一缓冲腔214和第二缓冲腔241所填充的液压油均来自于低压腔211。优选地，第一缓冲腔214包括由低压腔211的腔壁凹陷形成的凹槽，该第一缓冲腔214与阀芯22左端的肩部凸台221相互匹配，并位于该肩部凸台221的运动轨迹上。当阀芯22处于左换向极限位时，该肩部凸台221与第一缓冲腔214形成密封空间，该密封空间内充满液压油，此时由于惯性，肩部凸台221继续压缩第一缓冲腔214。由于密封空间内的液压油的容积弹性系数K极大，即压缩量极小，可忽略不计，阀芯22由于受液压油的反作用力而被制动，阀芯22与阀体21之间不发生碰撞，实现柔性定位。制动时，阀芯21只相对左换向极限位运动了极短位移，可忽略不计，因此可保证配油滑阀左移运动的准确开口。第二缓冲腔241为阀座24的端面凹陷形成的一个与通孔同圆心的环形凹槽，该环形凹槽的内径沿轴向凸起形成锥形台，该阀芯22的右端形成一个锥形孔，环形凹槽位于该锥形孔的孔壁223的运动轨迹上。当阀芯22处于右换向极限位时，孔壁223的端面插入环形凹槽内并与环形凹槽形成密封空间，密封空间内充满液压油，同理，此时由于惯性，孔壁223的端面将继续压缩该密封空间。但由于密封空间内的液压油的容积弹性系数K极大，即压缩量极小，可忽略不计，阀芯22由于受液压油的反作用力而被制动，阀芯22与阀座24之间不发生碰撞，实现柔性定位。制动时，阀芯22只相对右换向极限位运动了极短位移，可忽略不计，因此可保证配油滑阀右移运动的准确开口。现对前文所提到的左换向极限位和右换向极限位进行解释。左换向极限位是指阀芯22在向左移动时，当移动位移满足配油滑阀规定的开口量时(如全开口量)，此时阀芯22在运动轨迹上所处位置。同理，右换向极限位是指阀芯22在向右移动时，当移动位移满足配油滑阀规定的开口量时(如全开口量)，此时阀芯22在运动轨迹上所处位置。如规定开口量为全开口量，即阀芯22在完成左右全开口量位移时，分别与第一缓冲腔214和第二缓冲腔241形成密封空间。该换向极限位(包括左换向极限位和右换向极限位)的设定直接影响配油滑阀的频率响应和开口准确度，需经过反复计算和实验才能得出。在不影响配油滑阀频率响应和不造成速度过大损失的前提下，本例优选地在阀芯22轴向移动中，使阀芯22的两端分别与阀体21或阀座24形成液阻结构。目前技术上能够实现可控的液阻结构包括缝隙型液阻、毛细管型液阻和棱边型液阻，本例以缝隙式液阻和毛细管型液阻为例阀芯22的运动轨迹上设置左减速位和右减速位。当阀芯22向左移动至左减速位时，阀芯22伸入讯号输入口 215中的长度为S1，此时S1S产生明
显毛细管型液阻的极限值，即当S1- Sci，毛细管型液阻效果明显)，毛细管型液阻结构内的液压油对阀芯22的左端开始产生明显阻力，使得阀芯22减速，直至阀芯22移动到左换向极限位，毛细管型液阻结构才消失。阀芯22向右移动至右减速位时，阀芯22右端的锥形孔与阀座24的锥形台之间的间隙25为δ2，此时W (5/为产生明显缝隙型液阻的极限值，即当W，缝隙型液阻效果明显)，缝隙型液阻结构内的液压油开始对阀芯22的右端产生明显阻力，阀芯22开始减速，直至阀芯22运动至右换向极限位，缝隙型液阻结构消失。减速位(包括左减速位和右减速位)为液阻结构产生明显阻力时，阀芯21在运动轨迹上所处位置，而减速位的设定需要考虑到不过多损失阀芯22的速度并且不影响配油滑阀的频率响应，如太早形成液阻结构将会造成速度的损失过多，影响频率响应，因此减速·位设置在阀芯22进入切换过程的末尾，即阀芯22的位移S与配油滑阀所需完成的规定开口量Χ(如全开口量)之间满足Iim(S-X)趋向于某一微量值时(这一微量值需要经过计算和实验得出)，此时阀芯22所在位置为减速位。当阀芯22处于减速位时，液阻结构才开始产生明显的阻力作用，既可保证配油滑阀的频率响应，又可对阀芯22起到良好的减速效果O本例中，将阀芯22的右端与阀座24的端面设计成锥形结构，有利于增加彼此之间的接触面，产生更良好的液阻效果。实施例二请参考图3和图4，本发明一种液压凿岩机的配油滑阀的实施例二与实施例一在配油滑阀工作原理、基本结构、对阀芯的减速原理都基本一致。本例的不同于实施例一的地方在于局部结构的替代，包括低压腔311通过通道3111与回油道连通，阀座34中部开设阶梯孔，阀芯32位于低压腔311内的部分开设圆孔322，圆孔322延伸至阀芯32的最右端，与阀座34连通。第一缓冲腔314形状与实施例一相同，尺寸略小于阀芯32的肩部凸台321，肩部凸台321设置与第一缓冲腔314匹配的锥形面323，阀芯32在左减速位处通过锥形面323与第一缓冲腔314的底壁形成缝隙型液阻结构，该缝隙型液阻对阀芯32的左端产生阻力，减速阀芯32的运动；进一步地，阀芯32左移至左换向极限位时，锥形面323密封第一缓冲腔314，并压缩第一缓冲腔314内的液压油，液压油产生反作用力，最终制动阀芯32，使肩部凸台321与阀体不发生碰撞，实现柔性定位。第二缓冲腔241为阶梯孔，包括内径依次减小的密封孔342和容置孔341 ;阀芯32右端的中部形成凸台，凸台四周设置锥形面324，当阀芯32右移至右减速位时，该锥形面324与密封孔342的孔壁及阀座34的端面形成缝隙型液阻结构，该缝隙型液阻对阀芯32右端产生阻力，减速阀芯32的运动；进一步地，阀芯32继续右移至右换向极限位时，凸台与容置孔341密封配合，锥形面324、密封孔342以及阀座34的端面形成密封腔，腔内填充液压油，此时阀芯32的右端面和锥形面324继续压缩液压油，该液压油产生反作用力，制动阀芯32，使阀芯32与阀座34不发生碰撞，实现柔性定位。
本例中，换向极限位(包括左换向极限位和右换向极限位)和减速位(包括左减速位和右减速位)的设定原则和方法与实施例一致，都应满足配油滑阀的频率响应，不影响配油滑阀的正常工作。本发明所提供的实施例一和实施例二部分结构可相互替换，如实施例一中第一缓冲腔与阀芯左端的配合方式可替换实施例二中相关结构，实施例二中第一缓冲腔和阀芯左端的配合方式也可替换实施例一中相关结构，而实施例二中第二缓冲腔和阀芯右端的配合方式也可用于代替实施例一中第一缓冲腔和阀芯左端的配合方式。本发明所提供的两个优选实施例中，液阻结构于密封空间之前形成，并在形成密封空间之时消失。阀芯依次经液阻和密封空间内液压油的阻力作用，速度逐渐减慢，最后在发生碰撞之前停止，实现柔性定位。柔性定位能够降低相关各构件的损耗，延长了各构件的 使用寿命，同时还保证了阀芯的准确开口定位，不影响配油滑阀的频率响应。本发明还提供了一种液压凿岩机，该液压凿岩机包括上述的任一种配油滑阀。以上内容是结合具体的实施方式对本发明所作的进一步详细说明，不能认定本发明的具体实施只局限于这些说明。对于本发明所属技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干简单推演或替换，都应当视为属于本发明的保护范围。
权利要求
1.一种用于液压凿岩机的配油滑阀，包括阀体、阀芯和阀座；所述阀体包括讯号输入口、低压腔、交变腔和常压腔，各腔分别与相应的孔道相通；所述阀芯的左端置于所述讯号输入口中，右端依次穿过所述低压腔、交变腔和常压腔与位于所述阀体右端的阀座配合，所述阀芯通过轴向移动控制各所述孔道的通闭状态，其特征在于，还包括第一缓冲腔和第二缓冲腔，其分别设置在所述低压腔的腔壁和阀座的端面上，并均与所述低压腔连通；所述阀芯的运动轨迹上分别设有左换向极限位和右换向极限位，所述阀芯分别在所述左换向极限位和右换向极限位处密封并压缩所述第一缓冲腔和第二缓冲腔。
2.如权利要求I所述的配油滑阀，其特征在于，所述阀芯的运动轨迹上还分别对应设定左减速位和右减速位；所述阀芯的左端自所述左减速位移动至左换向极限位时，与所述阀体形成液阻结构；所述阀芯的右端自所述右减速位移动至右换向极限位时，与所述阀座形成液阻结构。
3.如权利要求2所述的配油滑阀，其特征在于，所述第一缓冲腔和第二缓冲腔均包括凹槽，所述阀芯的两端分别设置与所述凹槽匹配的凸台，所述凹槽位于对应的凸台的运动轨迹上。
4.如权利要求3所述的配油滑阀，其特征在于，所述第一缓冲腔由所述低压腔的腔壁凹陷形成，所述阀芯的左端设有与所述第一缓冲腔匹配的肩部凸台。
5.如权利要求4所述的配油滑阀，其特征在于，所述阀芯与阀体所形成的液阻结构包括毛细管型液阻结构，由所述阀芯的左端与所述讯号输入口的口壁形成。
6.如权利要求4所述的配油滑阀，其特征在于，所述肩部凸台上设有锥形面，所述阀芯与阀体所形成的液阻结构包括缝隙型液阻结构，由所述锥形面与所述第一缓冲腔的腔壁形成。
7.如权利要求3所述的配油滑阀，其特征在于，所述第二缓冲腔为环形凹槽，所述阀座沿所述环形凹槽的内径凸起形成锥形台；所述阀芯的右端设置锥形孔，所述锥形孔具有与所述环形凹槽配合的孔壁，所述环形凹槽位于所述孔壁的运动轨迹上。
8.如权利要求3所述的配油滑阀，其特征在于，所述第二缓冲腔为阶梯孔，包括内径依次减小的密封孔和容置孔；所述阀芯的右端设有与所述容置孔匹配的凸台，所述容置孔位于所述凸台的运动轨迹上。
9.如权利要求8所述的配油滑阀，其特征在于，所述凸台四周设有锥形面，所述阀芯与阀座所形成的液阻结构包括缝隙型液阻结构，由所述锥形面、密封孔的孔壁和阀座端面形成。
10.一种液压凿岩机，其特征在于，包括权利要求1-9任一所述的配油滑阀。
全文摘要
本发明涉及一种用于液压凿岩机的配油滑阀，包括阀体、阀芯和阀座；阀体包括讯号输入口、低压腔、交变腔和常压腔，各腔分别与相应的孔道相通；阀芯的左端置于讯号输入口中，右端依次穿过低压腔、交变腔和常压腔与位于阀体右端的阀座配合，阀芯通过轴向移动控制各孔道的通闭状态，还包括第一缓冲腔和第二缓冲腔，其分别设置在低压腔的腔壁和阀座的端面上，并均与低压腔连通；阀芯的运动轨迹上分别设有左换向极限位和右换向极限位，阀芯分别在左换向极限位和右换向极限位处密封并压缩第一缓冲腔和第二缓冲腔。利用本发明的技术方案可消除配油滑阀中的刚性碰撞，减少构件的损耗，并保证阀芯开口准确定位。
文档编号F15B13/02GK102889255SQ20111020846
公开日2013年1月23日 申请日期2011年7月22日 优先权日2011年7月22日
发明者王造时 申请人:深圳市普隆重工有限公司