一种回转阀、回转液压换向控制系统的制作方法

本发明涉及液压控制技术领域，具体涉及一种回转阀和一种回转液压换向控制系统。

背景技术：

工程机械中为了提高工作效率和整机的机动性，一般都设有回转机构。目前工程机械的动作广泛采用液压驱动，回转机构作为重要的机构之一，其作业时具有转动惯量大、负载波动大的特性，而且回转机构启动、制动频繁、工作条件恶劣，所以回转控制回路对安全性和可靠性有着较高的要求，以保障回转工作过程中良好的平稳性能。在启动时，回转机构要求能够平稳的启动，不应有较大的压力冲击。在制动时，要求能吸收回转过程中的部分能量，以能实现平稳的停止。

现有技术中的回转换向阀，对于回转机构在启动和制动时的缓冲效果不理想，存在冲击大的问题，不仅导致了设备操作者的舒适性下降，而且会对设备的回转支撑等关键部件的寿命造成不利影响。

技术实现要素：

针对上述现有技术存在的问题，本发明的目的是提供一种回转阀，该回转阀能够有效降低回转控制回路中的压力波动，进而能有效提高回转机构的稳定性，能提高回转机构的安全性和可靠性。

为了实现上述目的，本发明提供一种回转阀，包括阀体，所述阀体外表面分别开设有第一工作油口a1、第二工作油口b1、第三工作油口a2和第四工作油口b2，所述阀体内部分别设置有连通第一工作油口a1至第三工作油口a2的a腔、连通第二工作油口b1至第四工作油口b2的b腔；阀体内部分别设置有第一阀腔和第二阀腔，

所述第一阀腔和第二阀腔各有一个连通端和一个封闭端，第一阀腔和第二阀腔的连通端分别通过设置在阀体内部的第一油道和第三油道与b腔和a腔连通；第一阀腔和第二阀腔靠近封闭端的一侧外部均设置有与其内腔连通的第一环形腔，第一阀腔和第二阀腔外部的第一环形腔分别通过第二油道和第四油道与a腔和b腔连通；第一阀腔和第二阀腔内部在靠近封闭端的一侧均设置有与其滑动密封配合的用于封闭或打开第一环形腔的缓冲阀芯，且在靠近连通端的一侧均设置有与其固定连接的单向阀套；第一阀腔的和第二阀腔的封闭端分别与其内部的缓冲阀芯之间通过第一弹簧连接；

所述单向阀套的轴向通道中装配有与其滑动密封配合的单向阀芯，单向阀套在靠近连通端的一侧设置有与所述轴向通道相连通的第二环形腔,单向阀套在第二环形腔靠近连通端的端部设置有用于对单向阀芯进行限位的限位环；所述限位环的内端与单向阀芯端部配合以打开或封堵单向阀套的轴向通道；

缓冲阀芯和单向阀芯的轴向分别设置有第一中心孔道和第二中心孔道，第一中心孔道和第二中心孔道中分别设置有节流子一和节流子二；

所述单向阀芯上对应第二环形腔的位置设置有至少两个连通油道，所述连通油道径向连通第二中心孔道与与第二环形腔；

所述缓冲阀芯靠近靠近连通端的一端设置有环形布置的缺口；

所述缓冲阀芯和单向阀芯相靠近的一端通过第二弹簧连接。

在该技术方案中，通过使第一阀腔和第二阀腔的连通端分别通过第一油道和第三油道与b腔和a腔连通，从而能在a腔中有高压油通过时，使高压油进入第二阀腔，并依次推动单向阀芯和缓冲阀芯进行耗能，当油液压力快速上升时，能通过推动缓冲阀芯右移并克服第一弹簧的弹力，进而会打开缺口与第二环形腔之间的油路，从而高压油的一部分通过第四油道进入b腔，不仅能降低a腔中的压力，而且还能延长a腔中的压力升高的时间，进而减小了压力冲击。当b腔中有高压油通过时原理和a腔中有高压油通过时原理一样。该回转阀能够有效降低回转控制回路中的压力波动，进而能有效提高回转机构的稳定性，能提高回转机构的安全性和可靠性。

进一步，为了便于装配第二弹簧，所述单向阀芯在靠近缓冲阀芯的一端设置有环形凸台，所述第二弹簧的一端套装在所述环形凸台外部。

进一步，为了提高回转阀动作的灵敏性能，所述a腔和b腔分别纵向贯通地设置在阀体的左部和右部；第一阀腔和第二阀腔均横向地设置，且上下相平行地设置在a腔和b腔之间，第一阀腔和第二阀腔的连通端分别靠近b腔和a腔地设置；第一油道和第三油道均横向设置。

进一步，为了提高动作过程中的平稳性能，所述缺口的断面由外向内逐渐减小。

本发明的另一目的是提供一种回转液压换向控制系统，该系统能够有效降低回转控制系统中的压力波动，进而能有效提高回转系统的稳定性，能提高回转系统的安全性和可靠性。

为了实现上述目的，本发明提供一种回转液压换向控制系统，包括液压马达、油源和电磁换向阀，其特征在于，还包括如权1至权4任一项权利要求所述的回转阀，所述液压马达的两个工作油口a和b分别与所述回转阀的第三工作油口a2和第四工作油口b2通过管路连通，所述回转阀的第一工作油口a1和第二工作油口b1分别与所述电磁换向阀的两个工作油口a和b通过管路连接，所述电磁换向阀的两个工作油口a和b还通过管路与旁路阀的两工作油口连通，电磁换向阀的进油口p和回油口t分别通过管路与油源和油箱连接。

在该技术方案中，通过使液压系统中设置回转阀，可以在液压马达动作过程中的高压侧的压力通过回转阀的a腔或b腔进行部分释放，降低了液压马达高压侧的压力，同时，也延缓了其高压侧的压力上升时间，从而能有效降低液压系统中的压力波动，进而能有效提高回转系统的稳定性，能提高回转系统的安全性和可靠性。

进一步，为了防止液压马达油口吸空发生空穴和气蚀现象，液压马达的工作油口a和回转阀的第三工作油口a2之间的油路、液压马达的工作油口b和回转阀的第四工作油口b2之间的油路分别与两个单向阀的出油口连通，两个单向阀的进油口分别通过管路与油箱连通。

进一步，为了使液压马达稳定时，油源的供油直接流回油箱，所述电磁换向阀为三位六通换向阀，其工作在左位时，进油口p与工作油口a连通、回油口t与工作油口b连通、中位进油口和中位出油口之间的油路断开；其工作在中位时，进油口p与工作油口a之间断开、回油口t与工作油口b之间断开、中位进油口和中位出油口连通；其工作在右位时，进油口p与工作油口b连通、回油口t与工作油口a连通、中位进油口和中位出油口之间的油路断开；电磁换向阀的中位出油口通过管路与油箱连通。

与现有技术相比，本发明可以改善回转机构在启动和停止时的冲击问题，能减少回转过程中的噪声和振动，能有效提高设备使用的舒适度，能延长设备使用寿命。回转阀和旁通阀相配合设置能够有利于保证平衡液压马达在静态状态下两侧压力的平衡。

附图说明

图1是本发明中回转阀的结构示意图；

图2是本发明中回转液压换向控制系统的液压原理图。

图中：1、阀体，2、a腔，3、第二油道，4、b腔，5、第四油道、6、缓冲阀芯，7、单向阀套，8、单向阀芯，9、第二中心孔道，10、连通油道，11、节流子二，12、第一弹簧，13、第二弹簧，14、第一中心孔道，15、节流子一，16、第一油道，17、第三油道，18、旁通阀，19、电磁换向阀，20、单向阀，21、第一阀腔，22、液压马达，23、油源，24、油箱，25、第二阀腔，26、第一环形腔，27、第二环形腔，28、限位环，29、环形凸台，30、缺口，31、回转阀。

具体实施方式

下面对本发明作进一步说明。

如图1所示，一种回转阀，包括阀体1，所述阀体外表面分别开设有第一工作油口a1、第二工作油口b1、第三工作油口a2和第四工作油口b2，所述阀体1内部分别设置有连通第一工作油口a1至第三工作油口a2的a腔2、连通第二工作油口b1至第四工作油口b2的b腔4；阀体1内部分别设置有第一阀腔21和第二阀腔25，

所述第一阀腔21和第二阀腔25各有一个连通端和一个封闭端，第一阀腔21和第二阀腔25的连通端分别通过设置在阀体1内部的第一油道16和第三油道17与b腔4和a腔2连通；第一阀腔21和第二阀腔25靠近封闭端的一侧外部均设置有与其内腔连通的第一环形腔26，第一阀腔21和第二阀腔25外部的第一环形腔26分别通过第二油道3和第四油道5与a腔2和b腔4连通；第一阀腔21和第二阀腔25内部在靠近封闭端的一侧均设置有与其滑动密封配合的用于封闭或打开第一环形腔26的缓冲阀芯6，且在靠近连通端的一侧均设置有与其固定连接的单向阀套7；第一阀腔21的和第二阀腔25的封闭端分别与其内部的缓冲阀芯6之间通过第一弹簧12连接；

所述单向阀套7的轴向通道中装配有与其滑动密封配合的单向阀芯8，单向阀套7在靠近连通端的一侧设置有与所述轴向通道相连通的第二环形腔27,单向阀套7在第二环形腔27靠近连通端的端部设置有用于对单向阀芯8进行限位的限位环28；所述限位环28的内端与单向阀芯8端部配合以打开或封堵单向阀套7的轴向通道；

缓冲阀芯6和单向阀芯8的轴向分别设置有第一中心孔道14和第二中心孔道9，第一中心孔道14和第二中心孔道9中分别设置有节流子一15和节流子二11；

所述单向阀芯8上对应第二环形腔27的位置设置有至少两个连通油道10，所述连通油道10径向连通第二中心孔道9与与第二环形腔27；

所述缓冲阀芯6靠近靠近连通端的一端设置有环形布置的缺口30；

所述缓冲阀芯6和单向阀芯8相靠近的一端通过第二弹簧13连接。

通过使第一阀腔和第二阀腔的连通端分别通过第一油道和第三油道与b腔和a腔连通，从而能在a腔中有高压油通过时，使高压油进入第二阀腔，并依次推动单向阀芯和缓冲阀芯进行耗能，当油液压力快速上升时，能通过推动缓冲阀芯右移并克服第一弹簧的弹力，进而会打开缺口与第二环形腔之间的油路，从而高压油的一部分通过第四油道进入b腔，不仅能降低a腔中的压力，而且还能延长a腔中的压力升高的时间，进而减小了压力冲击。当b腔中有高压油通过时原理和a腔中有高压油通过时原理一样。该回转阀能够有效降低回转控制回路中的压力波动，进而能有效提高回转机构的稳定性，能提高回转机构的安全性和可靠性。

为了便于装配第二弹簧13，所述单向阀芯8在靠近缓冲阀芯6的一端设置有环形凸台29，所述第二弹簧13的一端套装在所述环形凸台29外部。

为了提高回转阀动作的灵敏性能，所述a腔2和b腔4分别纵向贯通地设置在阀体1的左部和右部，且a腔2和b腔4相平行地设置；第一阀腔21和第二阀腔25均横向地设置，且上下相平行地设置在a腔2和b腔4之间，第一阀腔21和第二阀腔25的连通端分别靠近b腔4和a腔2地设置；第一油道16和第三油道17均横向设置。

为了提高动作过程中的平稳性能，所述缺口30的断面由外向内逐渐减小。这样可以使缓冲阀芯6的动作更灵敏。

如图2所示，本发明还提供一种回转液压换向控制系统，包括液压马达22、油源23和电磁换向阀19，其特征在于，还包括如权1至权4任一项权利要求所述的回转阀31，所述液压马达22的两个工作油口a和b分别与所述回转阀31的第三工作油口a2和第四工作油口b2通过管路连通，所述回转阀31的第一工作油口a1和第二工作油口b1分别与所述电磁换向阀19的两个工作油口a和b通过管路连接，所述电磁换向阀19的两个工作油口a和b还通过管路与旁路阀18的两工作油口连通，电磁换向阀19的进油口p和回油口t分别通过管路与油源23和油箱24连接。所述旁路阀18为两位两通阀，其具有两个工作油口，其工作在上位时，两个工作油口均截止，其工作在下位时，两个工作油口之间的油路导通。

通过使液压系统中设置回转阀，可以在液压马达动作过程中的高压侧的压力通过回转阀的a腔或b腔进行部分释放，降低了液压马达高压侧的压力，同时，也延缓了其高压侧的压力上升时间，从而能有效降低液压系统中的压力波动，进而能有效提高回转系统的稳定性，能提高回转系统的安全性和可靠性。

为了防止液压马达油口吸空发生空穴和气蚀现象，液压马达22的工作油口a和回转阀的第三工作油口a2之间的油路、液压马达22的工作油口b和回转阀的第四工作油口b2之间的油路分别与两个单向阀20的出油口连通，两个单向阀20的进油口分别通过管路与油箱24连通。

为了使液压马达稳定时，油源的供油直接流回油箱，所述电磁换向阀19为三位六通换向阀，其工作在左位时，进油口p与工作油口a连通、回油口t与工作油口b连通、中位进油口和中位出油口之间的油路断开；其工作在中位时，进油口p与工作油口a之间断开、回油口t与工作油口b之间断开、中位进油口和中位出油口连通；其工作在右位时，进油口p与工作油口b连通、回油口t与工作油口a连通、中位进油口和中位出油口之间的油路断开；电磁换向阀19的中位出油口通过管路与油箱24连通。

工作原理：假定液压马达22的a口进油b口出油时旋转方向为正转。下面以液压马达22正转时进行工作原理说明，液压马达22反转时的工作原理与此类似。

在具体工作时，可以分为以下几种工况：

1、平衡浮动工况

假设用在挖掘机上，当挖掘机在挖掘时，铲斗可能会受到岩土施加的侧向力，从而使动臂和铲斗有旋转的趋势。又比如用在起重机上，当起吊重物时，如果重物没有位于吊臂的正下方，则吊臂会在钢丝绳的作用下斜向受力而呈现偏载状态。这样的情况下起吊重物，会造成吊臂承受水平载荷，同时，重物吊起后会前后左右摆动，对起重机的寿命造成不利影响，甚至发生安全事故。在重物没有吊起且没有操作回转动作时，液压马达22的油口a和油口b处于封闭状态。重物的偏载会使a腔2或b腔4压力升高，相就的另一腔为低压。此时，控制旁通阀18的电磁铁y2(电控口)得电，则液压马达22的油口a和油口b连通，液压马达22两侧压力平衡，液压马达22在重物的偏载拉动下旋转，起重机的吊臂运动至重物的正上方。

2、启动工况时缓和冲击

起重机的回转机构在启动时，由于回转机构的转动惯量比较大，所以会产生很大的压力冲击，为了保证回转动作的平稳性，需使用缓冲装置。以液压马达22正向旋转启动为例，电磁换向阀19的电磁铁y1a(左位电控口)得电而工作在左位机能，油源23的油液经电磁换向阀19的p口、工作油口a、a腔2进入液压马达22的油口a，进而会产生高压使液压马达22旋转。液压马达22的b口油液经b腔4、电磁换向阀19的工作油口b、回油口t流回油箱24。回转阀31的a腔2的部分高压油液会经第三油道17作用在第二阀腔25中的单向阀芯8的左侧。因为液压马达22启动过程加速，其压力值上升较快，此部分高压油液克服单向阀芯8右侧的第二弹簧13的预紧力，经单向阀芯8上的连通油道10、第二中心孔道9，进入第二弹簧13的弹簧腔而作用在缓冲阀芯6的左侧。因为缓冲阀芯6右侧的第一弹簧12的弹簧腔内的压力较小，缓冲阀芯6在左侧的高压油液推动下向右运动，同时压缩第一弹簧12。缓冲阀芯6和阀体1之间缺口30存在一定的死区，即缓冲阀芯6必须向右运动一个小的位移后，缺口30才连通第一环形腔26以打开油路。故，缓冲阀芯6上的缺口30打开，从而使缓冲阀芯6左侧的油液部分可以经缺口30损失一定的压力后流出至第四油道5，进而流到b腔4，这就使得a腔2和b腔4进行了连通，从而减小了a腔2的压力，延长了压力升高的时间，减小了压力冲击。

在向右运动的过程中，高压油液会通过第二阀腔25中缓冲阀芯6内的节流子一15进入右侧腔体，同时缓冲阀芯6在压缩第一弹簧12，也会压缩右侧腔体内的油液而导致其压力升高。缓冲阀芯6左侧的压力在降低，而其右侧腔体的压力在升高，当左侧压力与右侧压力和弹簧力平衡时，缓冲阀芯6运动到右侧极限位置。由于此时缺口30仍然处于打开状态，故缓冲阀芯6左侧压力继续降低。因此，缓冲阀芯6在右侧腔体压力的作用下向左运动，关小缺口30，缓冲阀芯6左侧压力逐渐升高，右侧腔体压力逐渐降低，直到缺口30完全关闭。

如果液压马达22仍处于加速状态，也就是说a腔2的压力持续升高，第二阀腔25中单向阀芯8和缓冲阀芯6将重复上述的动作，从而延长a腔2压力升高的时间，减缓冲击。如果液压马达22进入平稳运行工况，因缓冲阀芯6两侧通过节流子一15导通，经过缓冲阀芯6的若干次往复振荡后两侧压力趋于平衡，缺口30关闭，液压马达22两侧油路不再连通。系统进入平稳运行工况，即a腔2高压，b腔4低压，液压马达22驱动回转机构正常运转。如果因为某些原因a腔2的压力降低，则第二阀腔25中单向阀芯8向左运动复位至限位环28，同时缓冲阀芯6也向左运动。因为单向阀芯8和限位环28的封闭作用，单向阀芯8和缓冲阀芯6间的油液只能通过节流子二11流出，从而减缓了缓冲阀芯6的运动速度，消除了部分能量，避免了液压马达22的工作腔压力频繁波动造成缓冲阀芯6的频繁波动。

当液压马达22反向旋转时，电磁换向阀19的电磁铁y1b(右位电控口)得电而工作在右位机能，油源23的油液经电磁换向阀19的p口、b口、b腔4进入液压马达22的油口b会产生高压使之旋转。液压马达22的a口油液经a腔2、电磁换向阀19的工作油口a、回油口t流回油箱24。缓和冲击的原理与其正向旋转类似，油路与之相反，不再赘述。

3、平稳运行工况

仍然以液压马达22正向旋转启动为例，电磁换向阀19的电磁铁y1a(左位电控口)得电而工作在左位机能，油源23的油液经电磁换向阀19的进油口p、工作油口a、a腔2进入液压马达22的油口a，进而会产生高压使之旋转。液压马达22的油口b中油液经b腔4、电磁换向阀19的工作油b、回流口t流回油箱。回转阀的a腔2的部分高压油液会经第三油道17作用在单向阀芯6的左侧。因为平稳运行时压力波动不大，如果波动压力不足以克服单向阀芯6右侧的第一弹簧12的预紧力，则此部分高压油液只能有极少的一部分经第二阀腔25中单向阀芯8内的节流子二11进入第二弹簧13的弹簧腔，此时缓冲阀芯6不动作，不起缓冲作用。如果因为回转负载的不稳定等因素造成压力的波动值稍微增大，此部分油液克服单向阀芯6右侧的第一弹簧12的预紧力，经单向阀芯8的连通油道10、第二中心孔道9，进入第二弹簧13的弹簧腔而作用在缓冲阀芯6的左侧，会使缓冲阀芯6向右运动。但只要缓冲阀芯6运动范围不超过其缺口30的死区范围，缓冲阀芯6仍然不起缓冲作用。

4、制动及补油工况

当设备回转需要停止时，即液压马达22处于制动状态，由于回转机构的转动惯量较大，回转机构将会在惯性的作用下继续转动。此时，液压马达22相当于泵的形式被带动继续转动，回转液压系统的液压马达22的低压侧变成高压侧，高压侧则变成低压侧，这时需要对液压马达22进行制动。制动过程和启动过程类似，即油液由高压侧经过缓冲阀芯6与低压侧进行连通，具体可以参照启动工况时的工作原理。从而使得制动过程较平稳，不会产生较大的压力冲击，减轻对回转机构的冲击，减小噪声，延长使用寿命。

制动过程中，由于液达马达22泄漏等因素，液压马达22的低压侧可能出现压力过低甚至负压的情况，油箱24内的油液可以通过两个单向阀20进行补油，以防止液压马达22油口吸空发生空穴和气蚀现象。

本发明中的技术方案，可以广泛应用于起重机、挖掘机、旋挖钻机等工程机械中，减少设备的冲击，减小噪声和振动，延长其使用寿命。