1、換向閥的設(shè)計(jì)準(zhǔn)則
　　換向閥是液壓沖擊器的重要部件，其設(shè)計(jì)質(zhì)量直接影響液壓沖擊器的性能。為此，經(jīng)過(guò)多年來(lái)對(duì)換向閥的研究，總結(jié)歸納出了液壓沖擊器換向閥的設(shè)計(jì)準(zhǔn)則。
　　具體設(shè)計(jì)應(yīng)遵守以下原則：（1）閥芯兩端受力應(yīng)始終處于不平衡狀態(tài)，以保證閥芯穩(wěn)定在沖程或回程配油位置；（2）在保證閥口全流量時(shí)不致有過(guò)大阻力的情況下，行程盡可能短，重量盡可能輕些，以減少耗油量和提高換向速度；（3）要保證最小封油長(zhǎng)度、間隙及加工精度；（4）保證閥芯兩端推閥油壓作用面積滿(mǎn)足參數(shù)計(jì)算要求；（5）閥芯徑向最薄部位不小于2mm。
　　液壓沖擊器的換向閥有多種多樣的形式，概括起來(lái)有套閥和閥芯兩大類(lèi)，芯閥按形狀又可分為柱狀閥和筒狀閥。
　　前腔常壓油型液壓沖擊器是利用差動(dòng)活塞的原理，故只需用三通滑閥，而雙面回油型液壓沖擊器則必須采用四通滑閥。三通滑閥的典型結(jié)構(gòu)是三槽二臺(tái)肩（見(jiàn)圖1a），四通滑閥的典型結(jié)構(gòu)是五槽三臺(tái)肩（見(jiàn)圖1b）。三通滑閥閥芯比四通滑閥閥芯少一個(gè)臺(tái)肩因而較短，減輕了閥芯重量，可提高沖擊機(jī)構(gòu)的效率。另外三通滑閥只有3個(gè)關(guān)鍵尺寸和1條通向液壓缸的孔道，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，工藝性好；而四通滑閥則有5個(gè)關(guān)鍵尺寸和2個(gè)通向液壓缸的孔道，結(jié)構(gòu)復(fù)雜，工藝性差，加工難度大。

　　2、液壓沖擊器換向閥的工作原理及油路分析
　　換向閥通過(guò)閥芯的左右換向使前腔與進(jìn)油口或回油口相通，從而使整個(gè)沖擊器正常工作，其換向原理與整個(gè)油路密切相關(guān)。圖3為整個(gè)沖擊器的油路示意圖，壓力油經(jīng)進(jìn)油口從B孔進(jìn)入換向閥（見(jiàn)圖4），部分油被壓入鑄造流道O中，使閥芯小端面受到工作壓力的影響而保持常壓狀態(tài)，換向閥停留于右端。進(jìn)油口B與前腔口P相通，壓力油進(jìn)入前腔，在常壓油的作用下使活塞處于回程階段。

　　當(dāng)活塞回程到圖5的位置時(shí)，即過(guò)信號(hào)孔之后，換向閥大端的油路被打通，前腔的常壓油進(jìn)入換向閥的右端蓋，從而對(duì)閥芯大端面也施加了工作壓力，由于閥芯兩端面的面積差，使閥芯往小端面方向移動(dòng)，形成換向。

　　換向后進(jìn)油口與前腔口被封閉，前腔與回油道打通，此時(shí)活塞前腔的油經(jīng)過(guò)換向閥閥口P流進(jìn)回油口A，換向閥為回油階段，如圖6。

　　此時(shí)活塞前腔無(wú)壓力，后端的氮?dú)馐乙蚧钊爻痰膲嚎s而產(chǎn)生氣壓，推動(dòng)活塞向前沖擊，處于沖擊階段。前腔壓力的撤去使閥芯大端壓力也隨之撤去，換向閥換向，又回到了圖4的狀態(tài)，如此反復(fù)循環(huán)運(yùn)動(dòng)。以上運(yùn)動(dòng)均在極短的時(shí)間內(nèi)完成。
　　綜上所述，換向閥的換向原理就是利用兩端的面積差和壓力差來(lái)作往復(fù)運(yùn)動(dòng)，耦合活塞的運(yùn)動(dòng)，形成沖擊器的整個(gè)過(guò)程。
　　3、液壓沖擊器換向閥的設(shè)計(jì)計(jì)算
　　換向閥的計(jì)算包括幾何尺寸的確定、受力計(jì)算、性能計(jì)算和強(qiáng)度計(jì)算等。幾何尺寸確定時(shí)除應(yīng)滿(mǎn)足有關(guān)設(shè)計(jì)要求外，還要盡量在保證強(qiáng)度的條件下減小閥的外形尺寸；受力計(jì)算主要是通過(guò)對(duì)各種作用力的計(jì)算，保證換向閥動(dòng)作可靠；性能計(jì)算是對(duì)設(shè)計(jì)要求中提出的性能指標(biāo)進(jìn)行驗(yàn)算，包括壓力損失、見(jiàn)泄漏量、換向時(shí)間和壓力沖擊等。限于篇幅，具體計(jì)算內(nèi)容從略。
　　要保證換向閥動(dòng)作可靠，必須使原動(dòng)力（如電磁鐵推力、控制壓力油的液壓力、彈簧力、操作力等）足以克服閥芯在移動(dòng)過(guò)程中的各種阻力。對(duì)于液動(dòng)閥和手動(dòng)閥，一般下來(lái)說(shuō)其可靠性和對(duì)中不成問(wèn)題，因?yàn)榭刂茐毫τ偷囊簤毫褪直僮髁Σ幌耠姶盆F推力那樣受到限制。
　　4、結(jié)論
　　換向閥是液壓沖擊器的重要組成部分，換向閥閥芯的運(yùn)動(dòng)速度和運(yùn)動(dòng)時(shí)間直接控制活塞運(yùn)動(dòng)的頻率，因此對(duì)換向閥的要求是：閥芯的響應(yīng)速度快，過(guò)渡時(shí)間短，過(guò)渡沖擊小，控制能量消耗少。閥芯運(yùn)動(dòng)行程越小，換向閥的運(yùn)動(dòng)頻率越高，但是閥芯的行程越短，則閥的開(kāi)口量越小，油流經(jīng)過(guò)閥口時(shí)的壓力損失越大，可見(jiàn)閥芯的運(yùn)動(dòng)行程也不能太小。所以，在設(shè)計(jì)換向閥時(shí)，必須在保證閥芯動(dòng)作快速性的前提下，使換向閥的能量損失最小。換向閥的結(jié)構(gòu)參數(shù)包括閥芯行程、開(kāi)口處直徑和推閥油壓作用面積。開(kāi)口處直徑的確定主要受結(jié)構(gòu)尺寸的限制，油液流經(jīng)閥口的壓降越小越好，而行程又不能太大，故閥芯直徑越大越好。按這一原則，應(yīng)先根據(jù)合理的整體結(jié)構(gòu)確定開(kāi)口處直徑，然后可根據(jù)沖擊機(jī)構(gòu)的最大瞬時(shí)流量平均值確定閥的開(kāi)口量，以及油道、油槽尺寸。根據(jù)最大開(kāi)口量和密封長(zhǎng)度可初步確定閥芯的行程。為了確定推閥油壓作用面積，可先根據(jù)開(kāi)口處直徑、閥芯行程及必要的油槽與密封長(zhǎng)度估算閥芯重量，設(shè)定閥芯換向時(shí)間系數(shù)，根據(jù)已知的活塞運(yùn)動(dòng)時(shí)間，求出閥芯的一次運(yùn)動(dòng)時(shí)間，進(jìn)而建立力的平衡方程式，求出閥芯兩端的推閥油壓作用面積。本文詳細(xì)地討論了液壓沖擊器的設(shè)計(jì)理論及換向閥各個(gè)參數(shù)的計(jì)算內(nèi)容，討論了各種主要結(jié)構(gòu)參數(shù)與液壓沖擊機(jī)構(gòu)輸入?yún)?shù)間的關(guān)系以及各種動(dòng)態(tài)影響因素，得出了主要零部件的設(shè)計(jì)準(zhǔn)則。