CN112874562A - 一种转臂节点刚度的智能调控方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种转臂节点刚度的智能调控方法，属于转臂节点技术领域，转臂节点包括适于与构架连接的芯轴、套设置芯轴外适于与轮对连接的外套、设置在芯轴与外套之间的磁流变弹性体及适于为其提供强度调节的励磁线圈，调控方法包括：获取轮对的横向位移参数和构架的横向位移参数；根据轮对的横向位移参数和构架的横向位移参数，计算机车一系悬挂的横向相对速度参数；根据构架的横向位移参数和机车一系悬挂的横向相对速度参数，启动励磁线圈。本发明提供的转臂节点刚度的智能调控方法，旨在解决如何根据列车运动状态智能的实现转臂节点刚度的自动调节问题。

Description

一种转臂节点刚度的智能调控方法

技术领域

本发明属于转臂节点技术领域，更具体地说，是涉及一种转臂节点刚度的智能调控方法。

背景技术

轴箱结构是轨道车辆上连接构架和轮对的活动关节，其除了传递各个方向的力和振动外，轴箱结构还须保证轮对能够适应线路状况而相对于构架上下跳动和左右横动。轴箱定位也就是轮对定位，即约束轮对轴箱与构架之间的相互位置，通过轴箱定位，使轴箱在转向架上的位置及活动余地限定在一定范围内,从而正确地把载荷传递并分布到轮对；使轮对转动灵活,转向架顺利通过曲线；利用车体的稳定惯性来牵制、减少轴箱的横向摆动。因此，轴箱定位对转向架的横向动力性能、曲线通过性能和抑制蛇行运动具有决定性的作用，轴箱定位装置的纵向和横向定位刚度选择合适，可以避免车辆在运行速度范围内蛇行运动失稳，保证曲线通过时具有良好的导向性能，减轻轮缘与钢轨间的磨耗和噪声，确保运行安全和平稳。

在转臂式轴箱结构中，转臂节点是用来连接构架和轴箱转臂的装置，转臂节点对列车的运行稳定性、曲线通过性能具有重要影响。一方面，列车在直线运行时较大的转臂节点纵向刚度能提高列车临界速度，曲线通过时较小的转臂节点纵向刚度使列车具有良好的通过性能，降低轮轨磨耗。另一方面，列车运行时轮轨不可避免的发生磨耗，会引起轮轨匹配异常等效锥度过大，严重影响运行稳定性，导致出现构架横向加速度过大甚至失稳，被动转臂节点的纵向刚度不能改变，无法满足列车动力学性能对节点纵向刚度实时调控的要求，难以解决不同车辆运用状态与转臂节点纵向刚度单一性之间的矛盾。

发明内容

因此，本发明的目的在于提供一种转臂节点刚度的智能调控方法，旨在解决如何根据列车运动状态智能的实现转臂节点刚度的自动调节问题。

为实现上述发明目的，本发明采用的技术方案是：提供一种转臂节点刚度的智能调控方法，所述转臂节点包括：适于与构架连接的芯轴、套设置所述芯轴外适于与轮对连接的外套、设置在所述芯轴与所述外套之间的磁流变弹性体及适于为其提供强度调节的励磁线圈，所述调控方法包括：

获取所述轮对的横向位移参数和所述构架的横向位移参数；

根据所述轮对的横向位移参数和所述构架的横向位移参数，计算机车一系悬挂的横向相对速度参数；

根据所述构架的横向位移参数和所述机车一系悬挂的横向相对速度参数，启动所述励磁线圈。

可选地，根据所述构架的横向位移参数和所述机车一系悬挂的横向相对速度参数，启动所述励磁线圈，包括判断构架的横向位移方向与所述机车一系悬挂的横向相对速度方向是否一致：

若方向一致，输出励磁线圈的控制电流以增大磁流变弹性体的刚度；

若方向不一致，停止输出励磁线圈的控制电流以减小磁流变弹性体的刚度。

可选地，所述机车一系悬挂的横向相对速度参数通过以下公式计算得到：

其中，y_t代表构架横向位移参数，y_w代表轮对横向位移参数，

代表构架横向速度参数，

代表轮对横向速度参数，

代表所述机车一系悬挂的横向相对速度参数。

可选地，判断构架的横向位移方向与所述机车一系悬挂的横向相对速度方向是否一致，所依据的判断公式包括：

若

则表示方向一致；若

则表示方向不一致。

可选地，所述外套，呈空心圆柱状；

所述磁流变弹性体层，位于所述外套的内部，所述磁流变弹性体层呈空心圆柱状，其外周面与所述外套的内周面相贴合；

所述芯轴，位于所述磁流变弹性体层的内部，所述芯轴包括两侧轴端伸出于所述外套的芯轴本体，以及在所述芯轴本体中部段的外周面，沿其周向均布的N组立筋，所述N为≥2的偶数，每组所述立筋的长度方向与所述芯轴的轴向平行；所述立筋远离所述芯轴本体的一侧与所述磁流变弹性体层的内表面相贴合；

所述励磁线圈，沿所述立筋的长度方向，缠绕在每组所述立筋上；

在相邻所述立筋之间的间隙中填充绝缘材料。

可选地，所述立筋包括一端与所述芯轴本体连接的立筋本体，以及设置在所述立筋本体远离所述芯轴本体的一侧的圆弧状翅板，所述翅板的内圆弧面与所述立筋本体连接，外圆弧面与所述磁流变弹性体的内表面相贴合；相邻所述翅板之间留有适于励磁线圈通过的间隙。

可选地，所述立筋本体具有两组沿其长度方向延伸的筋面，两组所述筋面对称设置，且两组所述筋面之间的距离，在远离所述芯轴本体的一端大于连接于所述芯轴本体的一端。

可选地，所述芯轴还包括设置在所述芯轴本体上的两组阻止环，所述阻止环分别位于所述立筋沿长度方向的两端，每组所述阻止环与对应侧的所述立筋的端部间隔设置；所述阻止环的外周壁与所述磁流变弹性体层的内表面相贴合。

可选地，所述外套的一侧端面上设有适于检测所述轮对的横向位移参数的第一传感器，所述芯轴一侧端面上设有适于检测所述构架的横向位移参数的第二传感器，所述芯轴或所述外套的一侧端面上还设有适于获取所述轮对的横向位移参数和所述构架的横向位移参数的半主动控制器，所述半主动控制器输出控制信号至所述励磁线圈。

可选地，所述第一传感器和所述第二传感器采用柔性电子传感器。

本发明实施例提供的一种转臂节点刚度的智能调控方法的有益效果在于：与现有技术相比，本发明提供的一种转臂节点刚度的智能调控方法，在机车直线或者曲线的行驶状态下，构架和轮对之间会发生一定范围内的相对位移，转臂节点为两者的连接提供刚度保证，通过获取到的构架和轮对的横向位移参数，计算得出机车一系悬挂的横向相对速度，机车一系悬挂的横向相对速度，即为轮对与构架之间的相对速度。根据对比构架和轮对的横向位移参数，以及机车一系悬挂的横向相对速度的矢量方向，判断出机车的实时运动状态，对应的得出是否启动励磁线圈，通过励磁线圈产生的磁场来调节转臂节点中的磁流变弹性体的刚度。

当启动励磁线圈，使电流通过励磁线圈产生磁场，转臂节点中磁流变弹性体受磁场作用，刚度增加，随之转臂节点的纵向刚度相应增加，提高了一系悬挂间的连接强度，有利于机车的稳定行驶；当励磁线圈不启动，转臂节点中磁流变弹性体不受磁场作用，随之转臂节点的纵向刚度相较于励磁线圈启动时的刚度较小，转臂节点可以发生一定的弹性形变，一系悬挂之间的韧性增加，更加有利于抵抗振动对机车带来的损伤。

通过获取机车一系悬挂的实时横向振动参数以及所获取参数的计算结果为依据，控制励磁线圈的启动使转臂节点的纵向刚度也相应的发生变化，以适应机车的实时运动状态，保证了机车的平稳运行、避免了机车的损伤。

另外一方面，与现有技术相比，本发明中的转臂节点，电流流入励磁线圈中，由于励磁线圈缠绕在分布于芯轴主体外周面的立筋上，所以励磁线圈内部产生的磁感线方向与芯轴主体的径向相同，垂直于芯轴主体的轴线，磁感线穿过位于芯轴外层的磁流变弹性体层，再经外套、磁流变弹性体层、相邻立筋和芯轴主体形成环形的闭合磁场。又因为立筋在长度方向与芯轴的轴向平行，且在芯轴本体外周面上周向均匀分布，所以环形的闭合磁场的个数与立筋的个数相同，都为N个，从而闭合磁场的磁感线均匀分布在芯轴主体的周围且均匀穿过磁流变弹性体层。磁流变弹性体层受磁感线的作用，刚度可以发生变化，当励磁线圈接通有电流或电流较大时，磁流变弹性体层的刚度增大，转臂节点的纵向刚度也随之增大；励磁线圈没有接通电流或接通电流较小时，磁流变弹性体层的刚度减小，转臂节点的纵向刚度也随之减小。对应机车的运行状态需要，通过控制励磁线圈接通的电流，间接控制转臂节点的纵向刚度。励磁线圈产生的径向磁感线在磁流变弹性体层的分布均匀，随之磁流变弹性体层的刚度稳定，从而大大提高了转臂节点的力学性能，保证了机车的稳定行驶。

再有，本发明中采用的转臂节点中，采用了柔性电子传感器和半主动控制器。其中，柔性电子传感器将数据采集模块、数据处理模块、无线传输模块，及能量模块集成并封装在柔性材料内的系统，可以实现振动信号的自动采集、无线传输，具有可贴附、超柔性、耐久性等特点。另外，半主动控制器是将无线接收器和控制策略集成并封装在一个圆形外壳内的系统，可以实现振动信号的无线接收，并根据控制策略对信号进行必要的运算处理，输出控制指令，即控制电流，安装在芯轴侧端面的中心盲孔内。柔性电子传感器和半主动控制器与转臂节点集成化设置，节省了安装空间，提高了安装效率。

综上所述，本发明利用磁流变弹性体磁致弹性模量随磁场强度变化的特性，设计了一种具有集成控制系统的转臂节点刚度的智能调控方法，相比现有技术，该方法中采用的转臂节点优化了励磁线圈安装结构，使励磁线圈产生的磁场在磁流变弹性体内更集中分布更均匀，使节点纵向刚度调控范围更宽；另外在转臂节点上安装了柔性电子传感器、半主动控制器，实现了转臂节点根据车辆运行状态自适应智能调控纵向刚度的功能，可适用于不同速度等级，不同型号的车辆使用。同时，该转臂节点具有结构简单，稳定性好，响应快速等优点。

附图说明

图1为本发明实施例提供的转臂节点刚度的智能调控方法的流程图；

图2为本发明实施例提供的转臂节点的结构示意图；

图3为本发明实施例提供的芯轴的结构示意图；

图4为本发明实施例提供的转臂节点的径向剖视图。

其中，图中各附图标记：

100、外套；110、第一传感器；200、磁流变弹性体层；300、芯轴；310、芯轴本体；320、立筋；321、立筋本体；322、翅板；330、阻止环；340、第二传感器；350、半主动控制器；400、励磁线圈；500、绝缘材料。

具体实施方式

为了使本发明所要解决的技术问题、技术方案及有益效果更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

此外，下面所描述的本发明不同实施方式中所涉及的技术特征，只要彼此之间未构成冲突就可以相互结合。

请一并参阅图1至图3，现对本发明提供的一种转臂节点刚度的智能调控方法进行说明。所述的一种转臂节点刚度的智能调控方法，其中，转臂节点包括：适于与构架连接的芯轴300、套设置芯轴300外适于与轮对连接的外套100、设置在芯轴300与外套100之间的磁流变弹性体及适于为其提供强度调节的励磁线圈400，调控方法包括：获取轮对的横向位移参数和构架的横向位移参数；根据轮对的横向位移参数和构架的横向位移参数，计算机车一系悬挂的横向相对速度参数；根据构架的横向位移参数和机车一系悬挂的横向相对速度参数，启动励磁线圈400。

在机车直线或者曲线的行驶状态下，构架和轮对之间会发生一定范围内的相对位移，转臂节点为两者的连接提供刚度保证，通过获取到的构架和轮对的横向位移，计算得出机车一系悬挂的横向相对速度，即轮对与构架之间的横向相对速度。根据对比构架和轮对的横向位移参数，以及机车一系悬挂的横向相对速度参数的矢量方向，判断出机车的实时运动状态，对应的得出是否启动励磁线圈400，通过励磁线圈400产生的磁场来调节转臂节点中的磁流变弹性体的刚度。

当启动励磁线圈400，使电流通过励磁线圈400产生磁场，转臂节点中磁流变弹性体受磁场作用，刚度增加，随之转臂节点的纵向刚度相应增加，提高了一系悬挂间的连接强度，有利于机车的稳定行驶；当励磁线圈400不启动，转臂节点中磁流变弹性体不受磁场作用，随之转臂节点的纵向刚度相较于励磁线圈400启动时的刚度较小，转臂节点可以发生一定的弹性形变，一系悬挂之间的韧性增加，更加有利于抵抗振动对机车带来的损伤。

通过获取机车一系悬挂的实时横向振动参数以及所获取参数的计算结果为依据，控制励磁线圈400的启动使转臂节点的纵向刚度也相应的发生变化，以适应机车的实时运动状态，保证了机车的平稳运行、避免了机车的损伤。

具体地，此方法所适用的转臂节点由内向外分别为芯轴300、磁流变弹性体以及外套100，三者依次相套，并且同心同轴。在芯轴300上缠绕有励磁线圈400，励磁线圈400通电产生的磁场可以改变磁流变弹性体的刚度，而且随着接通电流的变化，相应的磁场强弱也发生变化，磁流变弹性体受不同强度的磁场影响，其刚度也发生相应的变化。通过磁流变弹性体的刚度变化，随之转臂节点的刚度也发生相应的刚度变化，而又因为，构架连接芯轴300、轮对连接外套100，不同刚度的转臂节点可以适用不同的机车行驶状态。

机车在行驶过程中，不可避免的在车轮与构架之间会发生一定振动，二者分别相对转臂节点会发生一定的横向位移，对应的，通过电子传感设备分别采集到轮对相对转臂节点的横向位移参数和构架相对转臂节点的横向位移参数。再根据采集到的两组数据参数，通过运算得出机车一系悬挂的横向相对速度，其中一系悬挂即机车的构架与轮对之间的传力连接装置的总称，而机车一系悬挂的横向相对速度为构架与轮对之间的相对速度。此相对速度与横向位移同为为矢量，根据构架的横向位移参数和机车一系悬挂的横向相对速度参数的比较，可以得出与机车在运动状态相对应的变化规律，利用所得到的的比较结果和对应的变化规律就可以得出此时的机车的运动状态，再根据机车的运动状态调整励磁线圈400的启动，从而实现转臂节点刚度对应机车运动状态的动态控制。

请参阅图1至图3，作为本发明提供的转臂节点刚度的智能调控方法的一种具体实施方式，根据构架的横向位移参数和机车一系悬挂的横向相对速度参数，启动励磁线圈400，包括判断构架的横向位移方向与机车一系悬挂的横向相对速度方向是否一致：若方向一致，输出励磁线圈400的控制电流以增大磁流变弹性体的刚度；若方向不一致，停止输出励磁线圈400的控制电流以减小磁流变弹性体的刚度。

构架的横向位移与机车一系悬挂的横向相对速度都是矢量，包括大小和方向，大小通过其绝对值表示，方向通过正负号表示。由此可得，构架的横向位移方向与机车一系悬挂的横向相对速度方向是否一致，可以通过其数值前的正负号是否一致判断，当正负号一致时，二者的方向一致；当正负号不一致时，二者的方向不一致。预定某一方向为正方向，当构架的横向位移方向或机车一系悬挂的横向相对速度方向与预定方向一致时，其数值前为正号，否则为负号。机车一系悬挂的横向相对速度即为悬挂中构架与轮对之间的相对速度，为构架和轮对二者速度的差，而其二者的速度也遵循矢量原则，存在大小和方向，方向和预定方向一致时，其数值前为正号，否则为负号。通过构架和轮对二者速度的计算，即可得到机车一系悬挂的横向相对速度。而通过对之前获取得到的构架和轮对的横向位移参数分别计算求导，即可得到构架和轮对二者的速度。

当构架的横向位移方向与机车一系悬挂的横向相对速度方向一致时，励磁线圈400中通入控制电流，控制电流通过励磁线圈400从而产生磁场，受磁场的作用，转臂节点中的磁流变弹性体的刚度增加，随之实现增强转臂节点的纵向刚度；当构架的横向位移方向与机车一系悬挂的横向相对速度方向不一致时，励磁线圈400中不通入控制电流，励磁线圈400不会产生磁场，转臂节点中的磁流变弹性体的刚度不会改变，因而此时转臂节点的纵向刚度较小于励磁线圈400通电时的纵向刚度。通过励磁线圈400的通电与否调节转臂节点的纵向刚度，以适应机车的不同的行驶状态，实现机车的稳定行驶。

请参阅图1至图3，作为本发明提供的转臂节点刚度的智能调控方法的一种具体实施方式，机车一系悬挂的横向相对速度参数通过以下公式计算得到：

其中，y_t代表构架横向位移参数，y_w代表轮对横向位移，

代表构架横向速度参数，

代表轮对横向速度参数，

代表机车一系悬挂的横向相对速度参数。

机车一系悬挂中包括构架和轮对，而获取到的轮对和构架的横向位移参数都可以分别视其为位移关于时间的函数，即y＝f(x)，其中y是位移、为矢量，x是时间。y_t代表构架横向位移参数，即构架的横向位移关于时间的函数；y_w代表轮对横向位移，即轮对的横向位移关于时间的函数。对y_t和y_w分别求导得到的

和

和

即可分别代表构架和轮对的横向速度参数，通过

和

之间的差值计算即可得到轮对和构架之间的横向相对速度，即

由此可得，机车一系悬挂的横向相对速度可以通过

的公式求得，进而通过得到的

对后续的运算提供数据支撑。

请参阅图1至图3，作为本发明提供的转臂节点刚度的智能调控方法的一种具体实施方式，判断构架的横向位移方向与机车一系悬挂的横向相对速度方向是否一致，所依据的判断公式包括：

若

则表示方向一致；若

则表示方向不一致。

y_t代表构架横向位移参数，

代表机车一系悬挂的横向相对速度参数，二者均为矢量，又因为y_t和

均是横向方向上的，当构架的横向位移方向与机车一系悬挂的横向相对速度方向一致时，y_t和

的夹角为0°，可以得到

当构架的横向位移方向与机车一系悬挂的横向相对速度方向不一致时，即相反，y_t和

的夹角为180°，可以得到

由此可得，通过

计算结果与0的关系可以判断构架的横向位移方向与机车一系悬挂的横向相对速度方向是否一致，进而根据判断决定是否使励磁线圈400接通控制电流。

如图2至图4所示的转臂节点，外套100呈空心圆柱状；磁流变弹性体层200位于外套100的内部，磁流变弹性体层200呈空心圆柱状，其外周面与外套100的内周面相贴合；芯轴300位于磁流变弹性体层200的内部，包括两侧轴端伸出于外套100的芯轴本体310，以及在芯轴本体310中部段的外周面，沿其周向均布的N组立筋320，N为≥2的偶数，每组立筋320的长度方向与芯轴300的轴向平行；立筋320远离芯轴本体310的一侧与磁流变弹性体层200的内表面相贴合；励磁线圈400沿立筋320的长度方向，缠绕在每组立筋320上；在相邻立筋320之间的间隙中填充有绝缘材料500。

使用时，电流流入励磁线圈400中，由于励磁线圈400缠绕在分布于芯轴本体310外周面的立筋320上，所以励磁线圈400内部产生的磁感线方向与芯轴本体310的径向相同，垂直于芯轴本体310的轴线，磁感线穿过位于芯轴300外层的磁流变弹性体层200，再经外套100、磁流变弹性体层200、相邻立筋320和芯轴本体310形成环形的闭合磁场。又因为立筋320在长度方向与芯轴300的轴向平行，且在芯轴本体310外周面上周向均匀分布，所以环形的闭合磁场的个数与立筋320的个数相同，都为N个，从而闭合磁场的磁感线均匀分布在芯轴本体310的周围且均匀穿过磁流变弹性体层200。磁流变弹性体层200受磁感线的作用，刚度可以发生变化，当励磁线圈400接通电流时，磁流变弹性体层200的刚度增大，转臂节点的纵向刚度也随之增大；励磁线圈400没有接通电流时，磁流变弹性体层200的刚度与接通电流时的刚度相比较小，转臂节点的纵向刚度也随之较小。对应机车的运行状态需要，通过控制励磁线圈400接通的电流，间接控制转臂节点的纵向刚度。励磁线圈400产生的径向磁感线在磁流变弹性体层200分布均匀，磁流变弹性体层200的刚度稳定，从而大大提高了转臂节点的力学性能，保证了机车的稳定行驶。

外套100呈空心的圆柱状，套设在转臂节点的最外层，在其外表面上设有与轮对固定连接的结构，通过此结构的连接，外套100可以获得与轮对相同的横向位移。磁流变弹性体层200同为空心圆柱状，位于外套100内部、紧贴外套100，磁流变弹性体层200的长度与外套100的长度相适配，两端不突出于外套100的两端，且磁流变弹性体层200的外表面和外套100的内表面都硫化固结，使二者粘黏连接形成一个整体结构。磁流变弹性体层200由磁流变弹性体组成，而磁流变弹性体是一种受磁场影响而刚度可以发生改变的材料，当受磁场作用刚度增加，并且刚度随磁场强度的增加而增加。

芯轴300位于磁流变弹性体层200的空心内部，芯轴300包括作为其主体结构的芯轴本体310以及在芯轴本体310中部段的外周面上的N组立筋320，在长度方向上，芯轴本体310两侧的轴端分别伸出于外套100和磁流变弹性体层200的两端，并且芯轴本体310的两轴端与构架连接，通过连接结构，芯轴300可以获得与构架相同的横向位移。立筋320位于芯轴本体310上，其沿径向的底端与芯轴本体310连接，沿径向的顶端的外表面与磁流变弹性体层200的内表面贴合，且均硫化固结，两者粘黏连接形成一个整体结构。而立筋320的长度方向和芯轴300的轴向平行。立筋320在芯轴本体310的周面上周向均匀分布，且数量N为偶数。如图3所示，励磁线圈400沿轴向缠绕在立筋320上，即缠绕方向与立筋320的长度方向相同，且位于立筋320沿径向方向的底端和顶端之间，相邻的立筋320所缠绕的励磁线圈400的缠绕旋向相反，由励磁线圈400通电产生的闭合磁场会通过相邻的两个立筋320可知，这种相邻立筋320旋向相反的缠绕方式可以增强磁场强度。相邻的立筋320之间填充绝缘材料500，避免励磁线圈400通电时产生的磁场相互之间存在干扰。

具体地，如图2至图4所示，立筋320包括一端与芯轴本体310连接的立筋本体321，以及设置在立筋本体321远离芯轴本体310的一侧的圆弧状翅板322，翅板322的内圆弧面与立筋本体321连接，外圆弧面与磁流变弹性体的内表面相贴合；相邻翅板322之间留有适于励磁线圈400通过的间隙。

立筋本体321的高度方向与芯轴本体310的径向相平行，长度方向与芯轴本体310的轴向相平行，立筋本体321在高度方向上的底端处与芯轴本体310的周面连接，顶端处设有圆弧状翅板322，圆弧状翅板322的内圆弧面与所述立筋本体321连接，并且连接处位于圆弧的对称中心处，圆弧的两端分别向两侧相邻的立筋320处延伸，与相邻立筋320上的圆弧状翅板322间隔有一定距离，励磁线圈400可以通过此间隙缠绕在立筋本体321上。圆弧状翅板322的外圆弧面与磁流变弹性体层200的内表面贴合，且硫化固结，粘黏连接形成一个整体结构，圆弧状翅板322的外圆弧面增加了与磁流变弹性体层200的接触面积，增强了芯轴300与磁流变弹性体层200的连接强度。

作为一种改进实施方式，请参阅图1至图4，立筋本体321具有两组沿其长度方向延伸的筋面，两组筋面对称设置，且两组筋面之间的距离，在远离芯轴本体310的一端大于连接于芯轴本体310的一端。

上述两组筋面对称设置，是指立筋本体321本身是对称结构，如图3和图4所示，相应地两个筋面也对称位于立筋本体321的两侧，以使立筋本体321与芯轴本体310连接后，保证立筋本体321相对于所述芯轴本体310的中心轴也对称。当然，在与芯轴本体310连接时，立筋本体321的连接端面与芯轴本体310的外圆周面相适配。

另外，为便于在缠绕时定位励磁线圈400以及增强连接强度，如图3和图4所示，两组筋面之间的距离，在远离芯轴本体310的一端大于连接于芯轴本体310的一端。

进一步的，缠绕在立筋320上的励磁线圈400的内部所产生磁场的磁感线与芯轴本体310的圆柱表面近似相垂直，呈放射状。进而，磁感线穿入或穿出磁流变弹性体层200时的方向近似的与磁流变弹性体层200的内表面相垂直，磁流变弹性体层200内磁性颗粒链也随之沿弹性节点径向分布。立筋320通过此种结构的设置，稳定的提高了磁流变弹性体层200的径向方向的刚度，保证了转臂节点的纵向刚度的稳定性。

另外，如图2至图4所示，芯轴300还包括设置在芯轴本体310上的两组阻止环330，阻止环330分别位于立筋320沿长度方向的两端，每组阻止环330与对应侧的立筋320地端部间隔设置；阻止环330的外周壁与磁流变弹性体的内表面相贴合。

在芯轴本体310上，距离立筋320长度方向的两端一定距离处，分别设有一组阻止环330，两组阻止环330在立筋320长度方向上对称，阻止环330与立筋320端部的间隙可以允许励磁线圈400的缠绕。阻拦环的外周凸出于芯轴本体310的表面，且具有一定的高度，磁流变弹性体层200和外套100在长度方向上不超出阻拦环的外侧面，并且磁流变弹性体层200的内表面与阻拦环的周面相贴合，在阻拦环和外套100之间的环形处设有用于密封磁流变弹性体层200的密封件。

请参阅图2至图4，作为一种优选实施方式，外套100的一侧端面上设有适于检测轮对地横向位移参数的第一传感器110，芯轴300一侧端面上设有适于检测构架地横向位移参数的第二传感器340，芯轴300或外套100的一侧端面上还设有适于获取轮对地横向位移参数和构架地横向位移参数地半主动控制器350，半主动控制器350输出控制信号至励磁线圈400，适于控制励磁线圈400的启停。

外套100与轮对之间相对固定连接，在外套100的侧端面上设置第一传感器110，用于检测轮对横向位移，获取轮对横向位移的参数，在设置有第一传感器110的同一侧的芯轴300的侧端面上，设置第二传感器340，用于检测构架横向位移，获取构架横向位移的参数，具体地，如图2所示，将第二传感器340设置在阻拦环的外侧面上。在相同一侧的芯轴300的轴端面上设置半主动控制器350，第一传感器110和第二传感器340将检测到的参数发送给半主动控制器350，再经过半主动控制器350对参数的运算和判断来调节控制通入励磁线圈400中的电流，进而间接的调节转臂节点的纵向刚度。

更进一步地，如图2至图4所示，第一传感器110和第二传感器340采用柔性电子传感器。

柔性电子传感器嵌入在外套100与芯轴300中，且能够对振动参数无线采集和无线传送，芯轴300设置半主动控制器350的轴端面上设有中心盲孔，用于安装半主动控制器350。电子元件的嵌入式安装在转臂节点上，保证数据采集、传送和运算的同时，简化了结构，避免了该装置的独自安装和安装位预留的问题。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种转臂节点刚度的智能调控方法，其特征在于，所述转臂节点包括：适于与构架连接的芯轴、套设置所述芯轴外适于与轮对连接的外套、设置在所述芯轴与所述外套之间的磁流变弹性体及适于为其提供强度调节的励磁线圈，所述调控方法包括：

获取所述轮对的横向位移参数和所述构架的横向位移参数；

根据所述轮对的横向位移参数和所述构架的横向位移参数，计算机车一系悬挂的横向相对速度参数；

根据所述构架的横向位移参数和所述机车一系悬挂的横向相对速度参数，启动所述励磁线圈。

2.如权利要求1所述的转臂节点刚度的智能调控方法，其特征在于，根据所述构架的横向位移参数和所述机车一系悬挂的横向相对速度参数，启动所述励磁线圈，包括判断构架的横向位移方向与所述机车一系悬挂的横向相对速度方向是否一致：

若方向一致，输出励磁线圈的控制电流以增大磁流变弹性体的刚度；

若方向不一致，停止输出励磁线圈的控制电流以减小磁流变弹性体的刚度。

3.如权利要求2所述的转臂节点刚度的智能调控方法，其特征在于，所述机车一系悬挂的横向相对速度参数通过以下公式计算得到：

其中，y_t代表构架横向位移参数，y_w代表轮对横向位移参数，

代表构架横向速度参数，

代表轮对横向速度参数，

代表所述机车一系悬挂的横向相对速度参数。

4.如权利要求3所述的转臂节点刚度的智能调控方法，其特征在于，判断构架的横向位移方向与所述机车一系悬挂的横向相对速度方向是否一致，所依据的判断公式包括：

若

则表示方向一致；若

则表示方向不一致。

5.如权利要求1所述的转臂节点刚度的智能调控方法，其特征在于，

所述外套，呈空心圆柱状；

所述磁流变弹性体层，位于所述外套的内部，所述磁流变弹性体层呈空心圆柱状，其外周面与所述外套的内周面相贴合；

所述芯轴，位于所述磁流变弹性体层的内部，所述芯轴包括两侧轴端伸出于所述外套的芯轴本体，以及在所述芯轴本体中部段的外周面，沿其周向均布的N组立筋，所述N为≥2的偶数，每组所述立筋的长度方向与所述芯轴的轴向平行；所述立筋远离所述芯轴本体的一侧与所述磁流变弹性体层的内表面相贴合；

所述励磁线圈，沿所述立筋的长度方向，缠绕在每组所述立筋上；

在相邻所述立筋之间的间隙中填充绝缘材料。

6.如权利要求5所述的转臂节点刚度的智能调控方法，其特征在于，所述立筋包括一端与所述芯轴本体连接的立筋本体，以及设置在所述立筋本体远离所述芯轴本体的一侧的圆弧状翅板，所述翅板的内圆弧面与所述立筋本体连接，外圆弧面与所述磁流变弹性体的内表面相贴合；相邻所述翅板之间留有适于励磁线圈通过的间隙。

7.如权利要求6所述的转臂节点刚度的智能调控方法，其特征在于，所述立筋本体具有两组沿其长度方向延伸的筋面，两组所述筋面对称设置，且两组所述筋面之间的距离，在远离所述芯轴本体的一端大于连接于所述芯轴本体的一端。

8.如权利要求5所述的转臂节点刚度的智能调控方法，其特征在于，所述芯轴还包括设置在所述芯轴本体上的两组阻止环，所述阻止环分别位于所述立筋沿长度方向的两端，每组所述阻止环与对应侧的所述立筋的端部间隔设置；所述阻止环的外周壁与所述磁流变弹性体层的内表面相贴合。

9.如权利要求1-8任一项所述的转臂节点刚度的智能调控方法，其特征在于，所述外套的一侧端面上设有适于检测所述轮对的横向位移参数的第一传感器，所述芯轴一侧端面上设有适于检测所述构架的横向位移参数的第二传感器，所述芯轴或所述外套的一侧端面上还设有适于获取所述轮对的横向位移参数和所述构架的横向位移参数的半主动控制器，所述半主动控制器输出控制信号至所述励磁线圈。

10.如权利要求9所述的转臂节点刚度的智能调控方法，其特征在于，所述第一传感器和所述第二传感器采用柔性电子传感器。

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