專利名稱：磁流變氣液緩沖器的制作方法
技術領域：
本實用新型屬于鐵路列車的機車、客車車輛、貨車車輛之間的緩沖裝置 ，特別涉及一種磁流變氣液緩沖器。 技術背景緩沖器用來傳遞和吸收列車縱向沖擊能量，降低縱向沖擊，保護車輛結(jié) 構(gòu)，提高列車舒適度和安靜度，并且使車輛彼此之間保持一定的距離，屬于 車鉤緩沖耗能裝置。隨著鐵道部對鐵路運輸提出的跨越式發(fā)展的總體要求， 無論是客車的車速、貨運車輛的載重、牽引總重，貨車運行速度都不斷提高 。以前的緩沖器無論是彈簧緩沖器、摩擦緩沖器、膠泥緩沖器、氣液緩沖器 均屬于被動式緩沖器。這種被動式緩沖器不能根據(jù)沖擊力、沖擊速度和路況 對緩沖器的耗能進行半主動和主動控制。不能有效地對車輛的保護及提高列 車舒適度和安靜度。 發(fā)明內(nèi)容本實用新型提供一種磁流變氣液緩沖器，釆用磁流變液、氮氣和磁控制 結(jié)構(gòu)，既充分利用了磁流變液粘度隨電流變化從而提高緩沖器阻尼的特點， 運用磁流變液阻尼特性。提高和改善緩沖器容量和阻尼特性。此磁流變氣液緩沖器能根據(jù)沖擊力、沖擊速度和路況對緩沖器的耗能進 行半主動和主動控制。所以可以更好的服務于車輛的保護和性能。本實用新型的內(nèi)容是一種磁流變氣液器，其特征在于，有缸體，缸體下端有后缸蓋；缸體上 端有前缸蓋，缸體內(nèi)中間裝有阻尼盤，缸體內(nèi)上部有油活塞，油活塞上部穿 出前缸蓋；缸體內(nèi)阻尼盤的下部靠有氣活塞，油活塞頂部連接壓頭，壓頭的 周邊部連接有防脫桿，防脫桿下端穿過缸體外壁的導孔連接位移變送器上，在油活塞頂部的壓頭下端設置有加速度變送器。阻尼盤由阻尼盤體和阻尼盤蓋連接組成，阻尼盤體中空的中間有阻尼棒 ,阻尼棒外是阻尼環(huán)，阻尼環(huán)外是磁體組件，磁體組件有導磁套，導磁套上有線圈和導磁蓋；阻尼盤蓋中空的中間裝有錐閥；錐閥上端有壓簧，壓簧上 端是有中間孔的上蓋；阻尼盤體的一側(cè)有連通上下的泄流閥。泄流閥有安裝在阻尼盤體的一側(cè)的泄流通道上的泄流管，泄流管下端靠 有帶泄流孔的泄流錐塞，泄流錐塞下端是泄流錐塞彈簧，泄流錐塞彈簧下端 是裝在泄流通道下端口的泄流擋圈。在缸體和油活塞、阻尼盤、氣活塞接觸部位有密封圈；缸體和后缸蓋、 前缸蓋之間裝有密封圈。在缸體外側(cè)裝有控制裝置和電源。本實用新型特點此磁流變氣液緩沖器釆用磁流變液、氮氣和磁控制結(jié)構(gòu)，既充分利用了 磁流變液粘度隨電流變化從而提高緩沖器阻尼的特點，運用磁流變液阻尼特 性。提高和改善緩沖器容量和阻尼特性。此磁流變氣液緩沖器能根據(jù)沖擊力、沖擊速度和路況對緩沖器的耗能進 行半主動和主動控制。所以可以更好的服務于車輛的保護和性能。由于磁流變液的粘度可控性，磁流變氣液緩沖器對被動控制緩沖器實現(xiàn) 了主動和半主動控制。由于可控性的實現(xiàn)，使得緩沖器的緩沖性能、容量、 吸收率均得到提高。由于磁流變液的粘度較高，對于結(jié)構(gòu)密封的可靠性有較大提高。氮氣的使用降低了應用彈簧因為彈簧具有疲勞極限而產(chǎn)生的的故障率。磁流變液和氣氣的使用減少緩沖器的重量和鋼材消耗，比機械摩擦緩沖 器和膠泥緩沖器約降低重量三分之一到四分之一。釆用緩沖保護、防塵保護、過沖擊保護提高磁流變氣液緩沖器的可靠性 和安全性。人性化結(jié)構(gòu)設計。使得維護、調(diào)整簡單、可靠、方便。

圖l為磁流變氣液緩沖器結(jié)構(gòu)圖。圖2為磁流變緩沖器阻尼盤結(jié)解圖1,缸體、2，壓頭、3，油活塞、4，阻尼盤、5,氣活塞、6,前缸蓋、 7,后缸蓋、8，防脫桿、9,位移變送器、10,加速度變送器、11，電源、 12，控制裝置、13，預壓縮銷、14，錐閥、15，泄流閥、16,磁體組件構(gòu)成 、17,阻尼環(huán)、18,密封圈、19，阻尼棒、20，導磁蓋、21，導磁套、22， 線圈、23泄流管、24泄流錐塞，25泄流錐塞彈簧、26，泄流擋圈。27，壓簧 、28，上蓋。
具體實施方式
如l圖所示的一種磁流變氣液器，有缸體l，缸體下端有后缸蓋7;缸體 上端有前缸蓋6，缸體內(nèi)中間裝有阻尼盤4，缸體內(nèi)上部有油活塞3，油活塞 上部穿出前缸蓋；缸體內(nèi)阻尼盤的下部靠有氣活塞5，油活塞頂部連接壓頭2 ，壓頭的周邊部連接有防脫桿8，防脫桿下端穿過缸體外壁的導孔連接位移 變送器9上，在油活塞頂部的壓頭下端設置有加速度變送器IO。在缸體和油活塞、阻尼盤、氣活塞接觸部位有密封圈18;缸體和后缸蓋、前缸蓋之間裝有密封圈。在缸體外側(cè)裝有控制裝置12和電源11。如2圖所示的阻尼盤由阻尼盤體和阻尼盤蓋連接組成，阻尼盤體中空的 中間有阻尼棒19,阻尼棒外是阻尼環(huán)17,阻尼環(huán)外是磁體組件，磁體組件有 導磁套21,導磁套上有線圈22和導磁蓋20;阻尼盤蓋中空的中間裝有錐閥14 ;錐閥上端有壓簧27,壓簧上端是有中間孔的上蓋28;阻尼盤體的一側(cè)有連 通上下的泄流閥。泄流閥有安裝在阻尼盤體的一側(cè)的泄流通道上的泄流管23,泄流管下端靠有帶泄流孔的泄流錐塞24,泄流錐塞下端是泄流錐塞彈簧25,泄流錐塞彈 簧下端是裝在泄流通道下端口的泄流擋圈26。在缸體充注磁流變液和氮氣。利用流變液的粘度可控原理，實現(xiàn)緩沖器 的主動和半主動控制。單獨構(gòu)成的阻尼盤結(jié)構(gòu)，阻尼盤上布置有錐閩、泄流 閥和磁體。由導磁體構(gòu)成的阻尼環(huán)、阻尼棒和環(huán)形縫隙。阻尼盤上布置2-4 個單項l泄流閥。阻尼盤上布置l個單向錐閥。有兩個油腔和一個氣腔，油腔 內(nèi)充注磁流變液，氣腔內(nèi)充注一定壓力的氮氣。通過位移變送器和加速度變 送器釆集數(shù)據(jù)，通過控制裝置控制磁流變液粘度。阻尼盤上布置有導磁體和線圈構(gòu)成磁場強度控制裝置。 實例基體為缸體，缸體兩端是前、后缸蓋由高強度螺栓固定于缸體上。 缸體內(nèi)部從前向后依次分布有油活塞、阻尼盤、氣活塞，在缸體外油活塞和壓頭相連接，加速度變送器裝于壓頭內(nèi)；同時在缸體外還有一對防脫桿分布 于缸體兩側(cè)， 一側(cè)的防脫桿和位移變送器相連接；在缸體外還有控制裝置和 電源。缸體前部內(nèi)腔、前缸蓋、油活塞和阻尼盤構(gòu)成空間為主油腔，內(nèi)注滿磁流 變液；缸體后中部內(nèi)腔、阻尼盤和氣活塞構(gòu)成空間為副油腔，內(nèi)亦注滿磁流 變液；缸體后部內(nèi)腔、氣活塞和后缸蓋構(gòu)成氣腔，內(nèi)充滿一定壓力的氮氣。在前缸蓋、阻尼盤和后缸蓋為防止泄露布置有防塵圈、防塵套、靜密封圈、 動密封圈、導向圈等密封件。缸體前端有注油裝置和排氣裝置，在后缸蓋上有加氣裝置，在缸體上前后分布兩個吊裝螺孔。缸體被氣活塞和阻尼盤分為三個腔，即主油腔、副油腔和氣腔，主油腔和副油腔內(nèi)注有磁流變液；氣腔內(nèi)注有一定壓力的氮氣。 壓頭和油活塞用鋼絲卡圈或螺栓連接。缸體內(nèi)孔中部有一凸環(huán)，阻尼盤裝于凸環(huán)上，被缸套的上內(nèi)襯套和前缸 蓋壓緊。防脫桿兩根，裝于缸體外側(cè)孔內(nèi)和壓頭相連接，預壓縮銷裝于缸體的孔內(nèi)，鎖定防脫桿，以保證壓頭和缸套的定位距離。位移變送器體緊固于缸體上，其活動桿端部和一根防脫桿尾部相連接。加速度變送器裝于壓頭內(nèi)部?？刂蒲b置裝于缸體外，發(fā)電機和電源亦裝于缸體外。其工作原理與過程為當列車發(fā)生縱向沖擊，該沖擊通過車購、從板將 能量傳遞到磁流變氣液緩沖器的壓頭，使油活塞運動，主油腔受壓的磁流變 液經(jīng)由錐閩閥口、阻尼環(huán)和阻尼棒構(gòu)成的阻尼環(huán)隙流入副油腔。推動氣活塞 壓迫氮氣使氮氣壓力升高。當沖擊結(jié)束，受壓的氮氣推動氣活塞、使副油腔 的磁流變液經(jīng)由泄流閥口流入主油腔。在沖擊過程中，由于阻尼環(huán)隙的存在絕大多數(shù)能量轉(zhuǎn)化為熱能通過缸體 散逸到空氣中少部分能量轉(zhuǎn)化為液壓能，對氮氣壓縮。因此該磁流變氣液緩 沖器具有較高的吸收率。在沖擊開始瞬間和沖擊過程中，控制器隨時檢測位移變送器的位移信號 ,加速度變送器的加速度信號，通過給定條件、分析、計算，輸出適量電流 給阻尼盤中的磁體組件，從而控制流經(jīng)阻尼環(huán)隙的磁場強度改變磁流變液的 粘度，產(chǎn)生適合的阻尼力達到主動控制和半主動控制的目的。磁流變氣液緩沖器作用原理緩沖器用來緩和列車在運行中由于機車牽引力的變化或在起動、制動及 調(diào)車作業(yè)時車輛相互碰撞而引起的縱向沖擊和振動。緩沖器有耗散車輛之間 沖擊和振動的功能，從而減輕對車體結(jié)構(gòu)和裝載貨物的破壞作用。 一般機械 緩沖器的工作原理是借助于壓縮彈性元件來緩和沖擊作用力，同時在彈性元 件變形過程中利用摩擦和阻尼吸收沖擊能量。而磁流變氣液緩沖器的工作原 理不同于機械緩沖器，它是利用電流改變施加于磁流變液的磁場從而改變磁 流變液的粘度達到改變緩沖器吸收沖擊能量的作用。當緩沖器受沖擊時，壓頭與油活塞沿著沖擊方向滑動，推動主油腔的磁 流變液，當磁流變液的壓力達到一定值時錐閥打開磁流變液通過阻尼盤中導磁蓋和導磁套形成的阻尼環(huán)及阻尼棒形成的環(huán)形縫隙流入副油腔，由于縫隙 中流體和壁的作用使大量液壓能轉(zhuǎn)換為熱能沿阻尼盤和缸體散逸在空氣中， 從而達到吸收沖擊能量的作用。副油腔的磁流變液推動氣活塞移動，壓縮氣 腔內(nèi)的氮氣。當沖擊消失后，氣腔內(nèi)的氮氣具有的壓力作為作為復原力推動 氣活塞，使副油腔的磁流變液通過泄流孔流入主油腔，繼而推動油活塞是系 統(tǒng)復原。在沖擊過程和復原過程中通過位移變送器和加速變送器釆集位移和沖擊 數(shù)據(jù)，再和內(nèi)置原始數(shù)據(jù)比較、分析、計算后即可控制磁體組件的電流，改 變磁流變液的粘度從而改變緩沖器的吸收曲線和容量。，達到最佳狀態(tài)，實 現(xiàn)緩沖器的主動或半主動控制。
權利要求1、磁流變氣液緩沖器，其特征在于，有缸體，缸體下端有后缸蓋；缸體上端有前缸蓋，缸體內(nèi)中間裝有阻尼盤，缸體內(nèi)上部有油活塞，油活塞上部穿出前缸蓋；缸體內(nèi)阻尼盤的下部靠有氣活塞，油活塞頂部連接壓頭，壓頭的周邊部連接有防脫桿，防脫桿下端穿過缸體外壁的導孔連接位移變送器上，在油活塞頂部的壓頭下端設置有加速度變送器。
2、 根據(jù)權利要求l所述的磁流變氣液緩沖器，其特征在于，阻尼盤由阻 尼盤體和阻尼盤蓋連接組成，阻尼盤體中空的中間有阻尼棒，阻尼棒外是阻 尼環(huán)，阻尼環(huán)外是磁體組件，磁體組件有導磁套，導磁套上有線圈和導磁蓋 ;阻尼盤蓋中空的中間裝有錐閥；錐閥上端有壓簧，壓簧上端是有中間孔的 上蓋；阻尼盤體的一側(cè)有連通上下的泄流閥。
3、 根據(jù)權利要求2所述的磁流變氣液緩沖器，其特征在于，泄流閥有安裝在阻尼盤體的一側(cè)的泄流通道上的泄流管，泄流管下端靠有帶泄流孔的泄 流錐塞，泄流錐塞下端是泄流錐塞彈簧，泄流錐塞彈簧下端是裝在泄流通道 下端口的泄流擋圈。
4、 根據(jù)權利要求l所述的磁流變氣液緩沖器，其特征在于，在缸體和油 活塞、阻尼盤、氣活塞接觸部位有密封圈；缸體和后缸蓋、前缸蓋之間裝有 密封圈。
5、 根據(jù)權利要求1所述的磁流變氣液緩沖器，其特征在于，在缸體外 側(cè)裝有控制裝置和電源。
專利摘要一種磁流變氣液緩沖器，缸體下端有后缸蓋；缸體上端有前缸蓋，缸體內(nèi)中間裝有阻尼盤，缸體內(nèi)上部有油活塞，油活塞穿出前缸蓋；缸體內(nèi)阻尼盤的下部靠有氣活塞，油活塞頂部連接壓頭，壓頭的周邊部連接有防脫桿，防脫桿下端穿過缸體外壁的導孔連接位移變送器上，在油活塞頂部的壓頭下端設置有加速度變送器。此磁流變氣液緩沖器采用磁流變液、氮氣和磁控制結(jié)構(gòu)，既充分利用了磁流變液粘度隨電流變化從而提高緩沖器阻尼的特點，運用磁流變液阻尼特性。提高和改善緩沖器容量和阻尼特性。此磁流變氣液緩沖器能根據(jù)沖擊力、沖擊速度和路況對緩沖器的耗能進行半主動和主動控制。所以可以更好的服務于車輛的保護和性能。緩沖性能、容量、吸收率均得到提高。
文檔編號B61G11/00GK201317372SQ20082014355
公開日2009年9月30日 申請日期2008年11月27日 優(yōu)先權日2008年11月27日
發(fā)明者吳杰英, 張家驤, 張美玉, 揭長安 申請人:天津機輛軌道交通裝備有限責任公司