基于磁流变液的双向变刚度转臂橡胶节点、转向架及轨道列车

本公开涉及火车用橡胶节点，具体涉及一种基于磁流变液的双向变刚度转臂橡胶节点、转向架及轨道列车。

背景技术：

1、随着列车速度的提升，对于高铁列车转向架也提出了更高的要求。列车在经过直线和曲线不同路况的轨道区间时，对于转向架的一系纵向定位刚度有着完全相反的刚度需求。在直线区间运行时，高速动车组列车往往需要以300 km/h 及以上的速度运行，此时列车容易产生剧烈的蛇形运动，此时转向架定位就需要较大的刚度来抵抗蛇形运动，从而保证列车的稳定性；而在经过曲线路段时，需要较小的刚度，使轮对能够实现径向调整，利用自导向提高曲线通过能力，并且可以有效减少列车的轮轨磨耗和轮轨噪声，从而具有良好的曲线通过性能。

2、在实际应用中，当前用来实现转向架纵向定位的转臂橡胶节点，一般由传统的橡胶元件制成，橡胶的参数在制作完成后就不再变化使得定位刚度不可调，难以满足这一矛盾性刚度需求，一定程度上限制了列车的最大运行速度和运输效率，也增加了轮轨磨耗和维护成本，难以发挥出更优的动力学性能。

3、当前刚度固定的转臂橡胶节点难以满足列车直线和曲线运行时的矛盾性刚度要求。因此开发一种刚度可调的弹性橡胶节点来满足列车在不同运行路段需要不同刚度的需求十分关键。

技术实现思路

1、有鉴于此，本公开提供了基于磁流变液的双向变刚度转臂橡胶节点、转向架及轨道列车，能够使得火车在直线运行时表现为较大的刚度，保证列车的直线稳定性，在经过曲线时来提升良好的曲线通过性能，为直线和曲线行驶时的不同刚度需求提供解决方案。

2、根据本公开一个方面的发明构思，提供一种基于磁流变液的双向变刚度转臂橡胶节点，包括：

3、外壳，呈筒状，适用于卡嵌在摆动臂上；

4、节点芯轴，套设在所述外壳内部，所述节点芯轴上沿径向方向开设有通孔；

5、橡胶层，填充在所述外壳与所述节点芯轴之间；

6、磁流变阻尼器，卡设在所述通孔内，所述磁流变阻尼器包括沿所述通孔轴向设置的活塞杆，所述活塞杆两端分别抵靠在所述橡胶层上，所述磁流变阻尼器的嘴里双向可调节。

7、根据本公开的一些实施例，所述通孔的数量为两个，两个所述通孔以所述节点芯轴的中心对称分布，且节点芯轴的轴线共面。

8、根据本公开的一些实施例，所述通孔为圆孔。

9、根据本公开的一些实施例，所述磁流变阻尼器包括：

10、外筒，卡设在所述通孔内，所述外筒的两端设置有用于封堵的端盖，两个所述端盖上分别开设有相对的滑孔，所述外筒内填充有磁流变液；

11、所述活塞杆，滑动密封的穿设两个所述滑孔；

12、活塞，套设在所述活塞杆上，所述活塞设置在所述外筒内；

13、电磁线圈，套设在所述活塞上，所述电磁线圈用于产生磁场以改变所述磁流变液的粘度。

14、根据本公开的一些实施例，所述磁流变阻尼器还包括：

15、环状永磁体，嵌设在所述活塞内，所述环状永磁体与所述电磁线圈共面；

16、其中，通过所述环状永磁体和所述电磁线圈产生的复合励磁控制所述磁流变液的粘度。

17、根据本公开的一些实施例，所述电磁线圈和所述环状永磁体的数量为两组，两组所述电磁线圈和所述环状永磁体间隔的设置在所述活塞上。

18、根据本公开的一些实施例，所述外壳内侧壁的中部向内凸出形成以凸环，所述橡胶层的中部向内凹陷形成与所述凸环相适配的凹环，所述橡胶层与所述外壳通过凹凸配合实现轴向的定位。

19、根据本公开的一些实施例，所述的双向变刚度转臂橡胶节点还包括：

20、螺钉，贯穿所述凹环后与所述节点芯轴连接，所述螺钉适用于对所述节点芯轴进行轴向的定位。

21、根据本公开另一个方面的发明构思，还提供一种转向架，包括如前所述的基于磁流变液的双向变刚度转臂橡胶节点。

22、根据本公开又一个方面的发明构思，还提供一种轨道列车，包括如前所述的转向架。

23、根据本公开实施例提供的基于磁流变液的双向变刚度转臂橡胶节点、转向架及轨道列车，在列车直线高速行驶时可以提供较大刚度保证列车的高速稳定性，而在曲线轨道运行时降低刚度满足曲线通过性的要求。与此同时，本公开提出的基于磁流变液的双向变刚度转臂橡胶节点，外形尺寸可与火车现有橡胶节点实现互换，实用性强。此外，本公开所提出的橡胶节点，基于永磁场和电磁场的复合励磁设计，使节点在无电状态下即可表现出大刚度，能够实现节点意外断电的情况下依然保证列车的高速稳定性，从而具备故障安全特性。

技术特征：

1.一种基于磁流变液的双向变刚度转臂橡胶节点，其特征在于，包括：

2.根据权利要求1所述的双向变刚度转臂橡胶节点，其特征在于，所述通孔的数量为两个，两个所述通孔以所述节点芯轴的中心对称分布，且节点芯轴的轴线共面。

3.根据权利要求1或2所述的双向变刚度转臂橡胶节点，所述通孔为圆孔。

4.根据权利要求1所述的双向变刚度转臂橡胶节点，其特征在于，所述磁流变阻尼器包括：

5.根据权利要求4所述的双向变刚度转臂橡胶节点，其特征在于，所述磁流变阻尼器还包括：

6.根据权利要求5所述的双向变刚度转臂橡胶节点，其特征在于，所述电磁线圈和所述环状永磁体的数量为两组，两组所述电磁线圈和所述环状永磁体间隔的设置在所述活塞上。

7.根据权利要求1所述的双向变刚度转臂橡胶节点，其特征在于，所述外壳内侧壁的中部向内凸出形成以凸环，所述橡胶层的中部向内凹陷形成与所述凸环相适配的凹环，所述橡胶层与所述外壳通过凹凸配合实现轴向的定位。

8.根据权利要求7所述的双向变刚度转臂橡胶节点，其特征在于，还包括：

9.一种转向架，其特征在于，包括：

10.一种轨道列车，其特征在于，包括如权利要求9所述的转向架。

技术总结本公开提供了一种基于磁流变液的双向变刚度转臂橡胶节点、转向架及轨道列车，双向变刚度转臂橡胶节点包括：外壳，呈筒状，适用于卡嵌在摆动臂上；节点芯轴，套设在外壳内部，节点芯轴上沿径向方向开设有通孔；橡胶层，填充在外壳与节点芯轴之间；磁流变阻尼器，卡设在通孔内，磁流变阻尼器包括沿通孔轴向设置的活塞杆，活塞杆两端分别抵靠在橡胶层上，磁流变阻尼器的嘴里双向可调节。在列车直线高速行驶时可以提供较大刚度保证列车的高速稳定性，而在曲线轨道运行时降低刚度满足曲线通过性的要求。技术研发人员：孙帅帅,巩宁,龚兴龙,张世武,阮晓辉受保护的技术使用者：中国科学技术大学技术研发日：技术公布日：2024/11/18