一种基于十字限位口的旋转阀芯切换机构的制作方法

本发明涉及液压阀技术领域，具体为一种基于十字限位口的旋转阀芯切换机构。

背景技术：

液压阀是一种用压力油操作的自动化元件，它受配压阀压力油的控制，通常与电磁配压阀组合使用，可用于远距离控制水电站油、气、水管路系统的通断，常用于夹紧、控制、润滑等油路，有直动型与先导型之分，多用先导型，按控制方法可分为手动、电控和液控，液压传动中用来控制液体压力、流量和方向的元件，其中控制压力的称为压力控制阀，控制流量的称为流量控制阀，控制通﹑断和流向的称为方向控制阀，按功能分类：流量阀、压力阀和方向阀，按安装方式分：板式阀、管式阀、叠加阀、螺纹插装阀和盖板阀，其中阀芯旋转式换向阀使用较为广泛。

目前的阀芯旋转式换向阀作为激振阀使用时，虽然其振动频率和振动幅值的调节相对容易一些，但是它是通过单一的交流伺服电机带动阀芯连续旋转使其液流高速换向以实现激振，所以存在的一个问题就是不能够定零位，即换向中位，因此无法实现比例换向控制，现有的单一换向阀并不能满足某些既需比例换向又需激振、有一定控制精度和动态特性要求的复杂液压系统的使用要求，因此其应用范围具有一定的局限性，不能实现通过对液压阀芯的切换机构进行改进，来方便人们对液压阀的振动频率和振动幅值进行调节，控制精度不高，且无法达到更好的控制液压介质的比例进行换向的目的，从而给人们使用液压换向阀带来极大的不便。

技术实现要素：

(一)解决的技术问题

针对现有技术的不足，本发明提供了一种基于十字限位口的旋转阀芯切换机构，解决了现有的阀芯旋转式换向阀不能够定零位，即换向中位，因此无法实现比例换向控制，不能满足某些既需比例换向又需激振、有一定控制精度和动态特性要求的复杂液压系统的使用要求，因此其应用范围具有一定的局限性，不能实现通过对液压阀芯的切换机构进行改进，来方便人们对液压阀的振动频率和振动幅值进行调节，控制精度不高，且无法达到更好的控制液压介质的比例进行换向目的的问题。

(二)技术方案

为实现以上目的，本发明通过以下技术方案予以实现：一种基于十字限位口的旋转阀芯切换机构，包括阀芯本体和限位套，所述阀芯本体的左端固定连接有缓冲芯杆，所述阀芯本体右端的外表面固定连接有限位台肩，且限位台肩的一侧分别开设有第一弧形切口、第二弧形切口、环形平面切口以及十字限位切口，所述阀芯本体位于缓冲芯杆和限位台肩之间的外表面从左至右依次固定连接有台肩ⅰ、台肩ⅱ、台肩ⅲ和台肩ⅳ，且台肩ⅰ的外表面开设有第一径向弧形切口，所述台肩ⅱ的外表面开设有第二径向弧形切口，且所述台肩ⅲ的外表面开设有第三径向弧形切口，所述台肩ⅳ的外表面开设有第四径向弧形切口，所述限位套的内壁固定连接有与第一弧形切口、第二弧形切口以及环形平面切口相适配的弧形突起块，且弧形突起块的一侧固定连接有弧形挡板，且所述弧形挡板上安装有与十字限位切口相适配的钢珠。

优选的，所述阀芯本体有两个方向的自由度，一个是通过交流伺服电机带动所述阀芯本体做周向旋转，且周向旋转包括正转和反转，另一个是通过混合式直线步进电机带动阀芯本体做轴向移动，且轴向移动包括向左移动和向右移动。

优选的，所述第一径向弧形切口、第二径向弧形切口、第三径向弧形切口和第四径向弧形切口的数量均为四个，且四个第一径向弧形切口沿台肩ⅰ的圆周方向均匀设置，四个所述第二径向弧形切口沿台肩ⅱ的圆周方向均匀设置。

优选的，四个所述第三径向弧形切口沿台肩ⅲ的圆周方向均匀设置，且四个第四径向弧形切口沿台肩ⅳ的圆周方向均匀设置。

优选的，相邻的所述第一径向弧形切口和第二径向弧形切口在轴向方向上互相错开，且错开的角度为45°，相邻的所述第二径向弧形切口和第三径向弧形切口在轴向方向上互相错开，且错开的角度为45°。

优选的，相邻的所述第三径向弧形切口和第四径向弧形切口在轴向方向上互相错开，且错开的角度为45°。

优选的，所述十字限位切口和环形平面切口的底部中心所在轴线分别与第一径向弧形切口、第二径向弧形切口、第三径向弧形切口和第四径向弧形切口所在的轴线完全错开。

优选的，所述弧形突起块的数量为两个，且两个弧形突起块均匀布置于限位套的内表面。

优选的，所述弧形挡板的数量为两个，均匀布置于限位套的内表面，且与所述弧形突起块的一侧固定连接，所述钢珠的数量为两个，均匀布置于弧形挡板的凹槽内。

优选的，所述阀芯本体的右端的端面开设有环形凹槽。

(三)有益效果

本发明提供了一种基于十字限位口的旋转阀芯切换机构。与现有技术相比具备以下有益效果：

(1)该基于十字限位口的旋转阀芯切换机构，通过在阀芯本体右端的外表面固定连接有限位台肩，且限位台肩的一侧分别开设有第一弧形切口、第二弧形切口、环形平面切口以及十字限位切口，阀芯本体位于缓冲芯杆和限位台肩之间的外表面从左至右依次固定连接有台肩ⅰ、台肩ⅱ、台肩ⅲ和台肩ⅳ，且台肩ⅰ的外表面开设有第一径向弧形切口、台肩ⅱ的外表面开设有第二径向弧形切口，且台肩ⅲ的外表面开设有第三径向弧形切口，台肩ⅳ的外表面开设有第四径向弧形切口，限位套的内壁固定连接有与第一弧形切口、第二弧形切口以及环形平面切口相适配的弧形突起块，且弧形突起块的一侧固定连接有弧形挡板，且弧形挡板上安装有与十字限位切口相适配的钢珠，可实现在通过交流伺服电机带动阀芯连续旋转使其液流高速换向的同时，通过混合式直线步进电机控制阀芯左右移动，来进行液压阀不同工位的控制和工作，很好的达到了使液压阀进行激振、零位和左右工位工作的目的，实现了比例换向控制，很好的满足了某些既需比例换向又需激振、有一定控制精度和动态特性要求的复杂液压系统的使用要求，避免了阀芯旋转式换向阀的应用范围具有一定的局限性的问题，实现了通过对液压阀芯的切换机构进行改进，来方便人们对液压阀的振动频率和振动幅值进行调节，大大提高了控制精度，且达到了更好的控制液压介质的比例进行换向的目的，从而大大方便了人们使用液压换向阀。

(2)该基于十字限位口的旋转阀芯切换机构，通过阀芯本体有两个方向的自由度，一个是通过交流伺服电机带动阀芯本体做周向旋转，且周向旋转包括正转和反转，另一个是通过混合式直线步进电机带动阀芯本体做轴向移动，且轴向移动包括向左移动和向右移动，可实现通过将液压阀芯结构与外界的交流伺服电机和混合式直线步进电机进行连接，以此改变限位台肩结构和限位套结构之间的配合关系来实现液压阀芯结构的往复摆动和连续旋转，从而很好的达到了自动切换的目的。

(3)该基于十字限位口的旋转阀芯切换机构，通过在阀芯本体的右端的端面开设有环形凹槽，用于放置混合式直线步进电机套上的钢珠，从而方便混合式直线步进电机推动阀芯进行左右移动的同时，不会影响交流伺服电机带动阀芯进行旋转，从而保证了阀芯结构的正常切换工作。

附图说明

图1为本发明的结构示意图；

图2为本发明限位套的结构示意图；

图3为本发明阀芯本体和限位套的结构示意图；

图4为本发明处于零位工位的结构示意图；

图5为本发明处于挤压工位的结构示意图；

图6为本发明处于左工作位的结构示意图；

图7为本发明处于右工作位的结构示意图；

图8为本发明处于激振模式的结构示意图。

图中，1阀芯本体、2第四径向弧形切口、3第一弧形切口、4限位套、5环形平面切口、6弧形突起块、7缓冲芯杆、8限位台肩、9台肩ⅰ、10台肩ⅱ、11台肩ⅲ、12台肩ⅳ、13第一径向弧形切口、14第二径向弧形切口、15第三径向弧形切口、16十字限位切口、17弧形挡板、18钢珠、19环形凹槽、20第二弧形切口。

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。

请参阅图1-8，本发明实施例提供一种技术方案：一种基于十字限位口的旋转阀芯切换机构，包括阀芯本体1和限位套4，阀芯本体1的左端固定连接有缓冲芯杆7，阀芯本体1右端的外表面固定连接有限位台肩8，且限位台肩8的一侧分别开设有第一弧形切口3、第二弧形切口20以及十字限位切口16，阀芯本体1位于缓冲芯杆7和限位台肩8之间的外表面从左至右依次固定连接有台肩ⅰ9、台肩ⅱ10、台肩ⅲ11和台肩ⅳ12，且台肩ⅰ9的外表面开设有第一径向弧形切口13，台肩ⅱ10的外表面开设有第二径向弧形切口14，且台肩ⅲ11的外表面开设有第三径向弧形切口15，台肩ⅳ12的外表面开设有第四径向弧形切口2，限位套4的内壁固定连接有与第一弧形切口3、第二弧形切口20以及环形平面切口5相适配的弧形突起块6，且弧形突起块6的一侧固定连接有弧形挡板17，且弧形挡板17上安装有与十字限位切口16相适配的钢珠18，阀芯本体1有两个方向的自由度，一个是通过交流伺服电机带动阀芯本体1做周向旋转，且周向旋转包括正转和反转，另一个是通过混合式直线步进电机带动阀芯本体1做轴向移动，且轴向移动包括向左移动和向右移动，第一径向弧形切口13、第二径向弧形切口14、第三径向弧形切口15和第四径向弧形切口2的数量均为四个，且四个第一径向弧形切口13沿台肩ⅰ9的圆周方向均匀设置，四个第二径向弧形切口14沿台肩ⅱ10的圆周方向均匀设置，四个第三径向弧形切口15沿台肩ⅲ11的圆周方向均匀设置，且四个第四径向弧形切口2沿台肩ⅳ12的圆周方向均匀设置，相邻的第一径向弧形切口13和第二径向弧形切口14在轴向方向上互相错开，且错开的角度为45°，相邻的第二径向弧形切口14和第三径向弧形切口15在轴向方向上互相错开，且错开的角度为45°，相邻的第三径向弧形切口15和第四径向弧形切口2在轴向方向上互相错开，且错开的角度为45°，十字限位切口16和环形平面切口5的底部中心所在轴线分别与第一径向弧形切口13、第二径向弧形切口14、第三径向弧形切口15和第四径向弧形切口2所在的轴线完全错开，弧形突起块6的数量为两个，均匀布置于限位套4的内表面，弧形挡板17的数量为两个，均匀布置于限位套4的内表面，且与弧形突起块6的一侧固定连接，钢珠18的数量为两个，均匀布置于弧形挡板17的凹槽内，阀芯本体1的右端的端面开设有环形凹槽19。

工作原理：1)切换机构处于零位

参考图4，当混合式直线步进电机处于零位时，位于限位套4内部弧形挡板17凹槽内的钢珠18恰好卡在限位台肩8上十字限位切口16的a处，此时限位套4内部弧形挡板17恰好位于环形平面切口5的底部中心处，由于十字限位切口16和环形平面切口5的底部中心所在轴线与台肩ⅰ9、台肩ⅱ10、台肩ⅲ11和台肩ⅳ12上的第一径向弧形切口13、第二径向弧形切口14、第三径向弧形切口15和第四径向弧形切口2所在的轴线完全错开，所以此时阀芯本体1上的台肩ⅰ9、台肩ⅱ10、台肩ⅲ11和台肩ⅳ12上的第一径向弧形切口13、第二径向弧形切口14、第三径向弧形切口15和第四径向弧形切口2与阀芯本体1以外的阀套上所开的窗口之间并不能形成通流阀口，也就是说此时该基于十字限位口的旋转阀芯切换机构的所有阀口都处于关闭状态，是不能通油的，此时对应的便是该基于十字限位口的旋转阀芯切换机构的中位，即零位。

2)切换机构处于挤压位

随着混合式直线步进电机的伸出，就会带动与其相连的混合式直线步进电机套推动阀芯本体1向左轴向移动，此时又可分为两级位移分别对应着不同的工作模式，包括比例换向模式和激振模式，详细阐述如下：

(1)第一级位移——比例换向模式

随着混合式直线步进电机的伸出，推动阀芯本体1向左轴向移动，当混合式直线步进电机处于零位时，位于限位套4内部弧形挡板17凹槽内的钢珠18恰好卡在阀芯本体1右端限位台肩8上十字限位切口16的底部中心a处，此时限位套4内部弧形挡板17恰好位于环形平面切口5的底部中心处，但是随着阀芯本体1向左轴向移动时，阀芯本体1右端限位台肩8上十字限位切口16的底部中心a处逐渐与限位套4内部弧形挡板17凹槽内的钢珠18脱离，直至完全脱离十字限位切口16底部中心a处的束缚，即为第一级位移。

参考图5，此时，位于限位套4内部弧形挡板17凹槽内的钢珠18已经完全脱离了十字限位切口16的底部中心a处的束缚，但是与此同时又受到了十字限位切口16上的接触面b和接触面c的束缚，所以该阀芯本体1在交流伺服电机的带动下可以在一定的角度范围内正反旋转，本发明设定的角度范围是45°。以下将对交流伺服电机的正转和反转这两种工作状态下所对应的该基于十字限位口的旋转阀芯切换机构的不同工作位进行阐述：

ⅰ交流伺服电机正转(逆时针方向)——左工作位

参考图6，在第一级位移完成后，交流伺服电机正转一定的角度，直至限位套4内部弧形挡板17凹槽内的钢珠18接触到阀芯本体1上十字限位切口16的接触面b，此时该阀芯本体1便被接触面b限制住了，无法再继续旋转，而此时，该阀芯本体1的台肩ⅱ10和台肩ⅳ12上的第二径向弧形切口14和第四径向弧形切口2与阀套上的窗口便会形成通流阀口，这使得原本无法通过的液压油可以通过该阀口顺利流通，通过比例控制交流伺服电机的转动角度，便可对通过该液压阀阀口的流量进行比例调节，实现向左的比例换向，此时对应的便是该基于十字限位口的旋转阀芯切换机构的左工作位。

ⅱ交流伺服电机反转(顺时针方向)——右工作位

参考图7，在第一级位移完成后，交流伺服电机反转一定的角度，直至限位套4内部弧形挡板17凹槽内的钢珠18接触到阀芯本体1上十字限位切口16上的接触面c，此时该阀芯本体1便被接触面c限制住了，无法再继续旋转，而此时，该阀芯本体1的台肩ⅰ9和台肩ⅲ11上的第一径向弧形切口13和第三径向弧形切口15与阀套上的窗口便会形成通流阀口，这使得原本无法通过的液压油可以通过该阀口顺利流通，通过比例控制交流伺服电机的转动角度，便可对通过该液压阀阀口的流量进行比例调节，实现向右的比例换向，此时对应的便是该基于十字限位口的旋转阀芯切换机构的右工作位。

(2)第二级位移——激振模式

参考图8，紧接着，随着混合式直线步进电机的进一步伸出，阀芯本体1上的第一弧形切口3和十字限位切口16之间的接触面会逐渐与限位套4内部弧形挡板17凹槽内的钢珠18脱离，最终限位套4内部弧形挡板17凹槽内的钢珠18会完全脱离其第一弧形切口3的束缚，此时该阀芯本体1就完全不受到限位套4的束缚，便可由交流伺服电机带动该阀芯本体1以一特定的速度不间断旋转，阀芯本体1的台肩ⅰ9、台肩ⅱ10、台肩ⅲ11和台肩ⅳ12上的第一径向弧形切口13、第二径向弧形切口14、第三径向弧形切口15和第四径向弧形切口2与阀套上的窗口所形成的通流阀口就会不断地通断，其中台肩ⅰ9和台肩ⅲ11为一组，台肩ⅱ10和台肩ⅳ12为一组，同一组的阀口通断情况一致，由于交流伺服电机带动阀芯本体1不间断旋转，通流阀口不断交替变化，就使得通过该基于十字限位口的旋转阀芯切换机构的液流不断换向，此时由于高频的换向，便产生了振动，通过比例控制交流伺服电机的转速即可比例控制该阀的振动频率，通过比例控制混合式直线步进电机的轴向位移即可比例控制该阀的振动幅值，此时所对应的就是该基于十字限位口的旋转阀芯切换机构的激振模式。

3)混合式直线步进电机处于退回位

随着混合式直线步进电机的退回，该阀芯本体1在与缓冲芯杆7配套使用的弹簧的回弹力作用下被推动向右轴向移动，又由于该阀芯本体1经过激振模式下的不间断旋转之后，其转动停止位置任意，此时就会有两种情况：

第一种情况

限位套4内部弧形挡板17凹槽内的钢珠18刚好滑入该阀芯本体1上的十字限位切口16中，由于该钢珠18的弧面结构，阀芯本体1在弹簧的回弹力作用下便会很轻易地沿着该十字限位切口16的弧面最终滑入底部中心a处，根据上述对混合式直线步进电机处于零位时的工作状态的详细描述可知，此时对应的便是该基于十字限位口的旋转阀芯切换机构的中位，即零位，不能够通油。

第二种情况

限位套4内部弧形挡板17的弧形外表面和弧形挡板17凹槽内的钢珠18分别首先碰到了该阀芯本体1上的第二弧形切口20和第一弧形切口3，此时阀芯本体1在弹簧的回弹力作用下便会很轻易地沿着该第二弧形切口20和第一弧形切口3的弧面滑入十字限位切口16中，此时就又变成第一种情况了，该阀芯本体1在弹簧的回弹力作用下便会很轻易地沿着该十字限位切口16的弧面最终滑入底部中心a处，同样，根据上述对混合式直线步进电机处于零位时的工作状态的详细描述可知，此时对应的便是该基于十字限位口的旋转阀芯切换机构的中位，即零位，不能够通油。

需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。

尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。