2D 阀具有双自由度，即阀芯具有径向的旋转运动和轴向的直线运动，其工作原理如图3-10 所示。阀芯上有4 个台肩，每个台肩上沿周向均匀开设有沟槽，相邻沟槽的圆心角为θ，第1、3 个台肩沟槽的位置相同，第2、4 个台肩沟槽的位置相同，相邻台肩上的沟槽相互错位，错位角度为θ/2。阀芯由伺服电机驱动旋转，使得阀芯沟槽与阀套上的窗口相配合的阀口面积大小成周期性变化，由于相邻台肩上的沟槽相互错位，因而使得进出口的两个通道的流量大小及方向以相位差为180°发生周期性的变化，以达到换向的目的。当阀芯在转动过程中位于图3-10a 所示的位置时，PS 口和P1 口沟通，P2 口和P0 口沟通；当阀芯旋转过一定角度(如θ/2)处于图3-10b 所示位置时，PS 口和P2 口沟通，P1 口和P0 口沟通。即阀芯在伺服电机驱动下旋转，PS 口周期性地和P2 口、P1 口沟通。2D 阀台肩上的沟槽与阀套上窗口构成的面积除因阀芯旋转发生周期性变化外，还可通过阀芯的轴向运动使阀口从零(阀口完全关闭)到最大实现连续控制，因而，可由另一伺服电机通过偏心机构驱动阀芯作轴向运动，从而改变周期性
变化阀口面积的大小，进而控制2D 阀的流量输出。

图3-10 2D 阀原理图
2D 换向阀的截面结构如图3-11 所示，阀芯沟槽数与阀套窗口数相等，这种结构形式称为全开口型配合。2D 换向阀的工作频率f(Hz)为:f = nZ/60 (1)式中：n 为阀芯的旋转转速，r/min；Z 为阀芯沟槽每转与阀套窗口之间的沟通次数(即阀芯沟槽数)。

采用传统滑阀结构的换向阀，易产生一些故障，其中阀芯卡紧是液压换向阀最常见的；换向的频率也因受到阀芯运动惯性的影响，一直无法得到有效的提高。而从式(1)可知，2D 数字换向阀的换向频率仅与阀芯的转速和阀芯沟槽数有关，同时提高两项参数或单独提高其中的任何一个都能提高换向频率。由于阀芯为细长结构转动惯量很小，又处于液压油的很好润滑状态中，因而容易提高阀芯的旋转速度，同时提高阀芯沟槽数也较容易，这样有利于得到很高的频率。旋转式换向也从根本上避免了阀芯卡紧现象。