[实用新型]基于磁流变弹性体的刚度可调火车轴箱定位弹性节点

说明书

本实用新型公开一种基于磁流变弹性体的刚度可调火车轴箱定位弹性节点，通过调节外加电流的大小来改变磁流变弹性体的弹性模量以控制弹性节点轴向和径向刚度，从而保证火车在直线轨道上行驶时弹性节点提供较大刚度来保证列车高速稳定行驶，火车在弯道上行驶时，弹性节点提供较小刚度以保证列车有很好的曲线通过性能。包括磁流变弹性体，励磁线圈，节点芯轴和节点外套；节点芯轴是具有线圈凹槽的轴体，励磁线圈绕在芯轴的凹槽内来控制磁流变弹性体所处磁场。磁流变弹性体的一个表面硫化在非凹槽部分的芯轴上，另一个表面硫化在节点外套的内壁上。结构紧凑简单，和列车原有橡胶节点结构一致，易于实现和替代火车上现有的被动橡胶节点，可行性和实用性强。

技术领域

本实用新型涉及基于磁流变弹性体的刚度可调装置的技术领域，特别涉及一种基于磁流变弹性体的刚度可调火车轴箱定位弹性节点。

背景技术

火车的轴箱定位对于火车的运行稳定性和弯道通过性能有着至关重要的影响。火车的轴箱定位方式主要有转臂式，导框式，拉板式，拉杆式和橡胶元件的定位方式，上述几种定位方式在正确设计结构和选择合理参数的前提下都能够实现很好的定位作用，只是在使用时其性能优劣和耐久性上有一定差异。在上述多数定位方式中都有一个非常重要的定位元件，就是一系定位橡胶节点。橡胶节点是用来连接构架和轴箱连杆，或者轴箱转臂的装置。这一橡胶节点的使用能够限制轴箱和构架之间纵向和横向的相对位移同时实现弹性定位。

在列车设计过程中，橡胶节点的刚度选择对列车的临界速度和弯道通过性有着至关重要的影响。橡胶节点的刚度对于临界速度和曲线通过性能的影响完全是相反的。在设计中也是相互矛盾的。一方面，较小的轮对纵向刚度能使列车获得良好的弯道通过性能，同时能够大幅度降低列车的轮轨力，轮轨磨耗和轮轨噪声。这样一来，当列车在曲线上行驶时，利用自导向效应，轮对可以径向调整，从而减小轮缘对轨道的冲角提高车辆的曲线通过性能。另一方面。现代行走机构必须达到200km/h或者更高的高速运行速度。这样一来，就需要保证列车在高速行驶时的稳定性。高速行驶的稳定性就需要尽可能的提高轮对的纵向定位刚度来严格保持两个轮子的平行。综上所述，橡胶节点刚度的设计至关重要，同时刚度不可变的被动橡胶节点又很难同时满足弯道行驶和直线行驶对于橡胶节点刚度的不同要求。

通过上述分析，可以得出，开发一种智能的，刚度可调的橡胶节点对于提高列车的高速稳定性和曲线通过性至关重要。为解决这一问题，本实用新型提出了一种基于磁流变弹性体的刚度可调的火车用弹性橡胶节点。磁流变弹性体是一种刚度可调的智能材料。在外加不同磁场的条件下，磁流变弹性体能够快速，可逆的改变其自身的刚度。这种材料为解决直道和弯道对橡胶节点的不同刚度需求提供的完美的解决方案。本实用新型设计的刚度可调的弹性节点能够为高速行驶的列车提供较大的纵向刚度以保证其稳定性，同时能够为降低列车的纵向定位刚度来提高其曲线通过性能。

实用新型内容

现有的被动式橡胶节点无法满足列车行驶在弯道和直道上对节点定位刚度的不同要求，本实用新型目的是提供一种刚度可变的弹性定位节点来解决这一问题。当车辆高速行驶时，节点提供较大的定位刚度，当车辆低速通过弯道时，提供较小的轮对定位刚度。

本实用新型是通过以下技术方案实现的：

基于磁流变弹性体的刚度可调火车轴箱定位弹性节点，包括磁流变弹性体，励磁线圈，节点芯轴一和节点外套；其中，

节点芯轴一是具有线圈凹槽的轴体；

励磁线圈绕在节点芯轴一的凹槽内；

磁流变弹性体的内表面硫化在节点芯轴一的非凹槽面上，外表面硫化在节点外套的内表面上，磁流变弹性体的刚度特性由电磁线圈控制；所述的励磁线圈绕在节点芯轴一的凹槽内，电磁线圈所产生的电磁场的强度由外加电流的大小控制，节点芯轴一安装在节点外套中，使节点结构紧凑。

其中，所述的磁流变弹性为有一定厚度的圆柱面，安装在节点芯轴一和节点外套之间，并通过硫化处理将节点芯轴一，节点外套和磁流变弹性体固联成一体。