CN201317372Y - 磁流变气液缓冲器 - Google Patents

Abstract

一种磁流变气液缓冲器，缸体下端有后缸盖；缸体上端有前缸盖，缸体内中间装有阻尼盘，缸体内上部有油活塞，油活塞穿出前缸盖；缸体内阻尼盘的下部靠有气活塞，油活塞顶部连接压头，压头的周边部连接有防脱杆，防脱杆下端穿过缸体外壁的导孔连接位移变送器上，在油活塞顶部的压头下端设置有加速度变送器。此磁流变气液缓冲器采用磁流变液、氮气和磁控制结构，既充分利用了磁流变液粘度随电流变化从而提高缓冲器阻尼的特点，运用磁流变液阻尼特性。提高和改善缓冲器容量和阻尼特性。此磁流变气液缓冲器能根据冲击力、冲击速度和路况对缓冲器的耗能进行半主动和主动控制。所以可以更好的服务于车辆的保护和性能。缓冲性能、容量、吸收率均得到提高。

Description

磁流变气液缓冲器

技术领域

本实用新型属于铁路列车的机车、客车车辆、货车车辆之间的缓冲装置，特别涉及一种磁流变气液缓冲器。

技术背景

缓冲器用来传递和吸收列车纵向冲击能量，降低纵向冲击，保护车辆结构，提高列车舒适度和安静度，并且使车辆彼此之间保持一定的距离，属于车钩缓冲耗能装置。随着铁道部对铁路运输提出的跨越式发展的总体要求，无论是客车的车速、货运车辆的载重、牵引总重，货车运行速度都不断提高。以前的缓冲器无论是弹簧缓冲器、摩擦缓冲器、胶泥缓冲器、气液缓冲器均属于被动式缓冲器。这种被动式缓冲器不能根据冲击力、冲击速度和路况对缓冲器的耗能进行半主动和主动控制。不能有效地对车辆的保护及提高列车舒适度和安静度。

发明内容

本实用新型提供一种磁流变气液缓冲器，采用磁流变液、氮气和磁控制结构，既充分利用了磁流变液粘度随电流变化从而提高缓冲器阻尼的特点，运用磁流变液阻尼特性。提高和改善缓冲器容量和阻尼特性。

此磁流变气液缓冲器能根据冲击力、冲击速度和路况对缓冲器的耗能进行半主动和主动控制。所以可以更好的服务于车辆的保护和性能。

本实用新型的内容是：

一种磁流变气液器，其特征在于，有缸体，缸体下端有后缸盖；缸体上端有前缸盖，缸体内中间装有阻尼盘，缸体内上部有油活塞，油活塞上部穿出前缸盖；缸体内阻尼盘的下部靠有气活塞，油活塞顶部连接压头，压头的周边部连接有防脱杆，防脱杆下端穿过缸体外壁的导孔连接位移变送器上，在油活塞顶部的压头下端设置有加速度变送器。

阻尼盘由阻尼盘体和阻尼盘盖连接组成，阻尼盘体中空的中间有阻尼棒，阻尼棒外是阻尼环，阻尼环外是磁体组件，磁体组件有导磁套，导磁套上有线圈和导磁盖；阻尼盘盖中空的中间装有锥阀；锥阀上端有压簧，压簧上端是有中间孔的上盖；阻尼盘体的一侧有连通上下的泄流阀。

泄流阀有安装在阻尼盘体的一侧的泄流通道上的泄流管，泄流管下端靠有带泄流孔的泄流锥塞，泄流锥塞下端是泄流锥塞弹簧，泄流锥塞弹簧下端是装在泄流通道下端口的泄流挡圈。

在缸体和油活塞、阻尼盘、气活塞接触部位有密封圈；缸体和后缸盖、前缸盖之间装有密封圈。

在缸体外侧装有控制装置和电源。

本实用新型特点：

此磁流变气液缓冲器采用磁流变液、氮气和磁控制结构，既充分利用了磁流变液粘度随电流变化从而提高缓冲器阻尼的特点，运用磁流变液阻尼特性。提高和改善缓冲器容量和阻尼特性。

此磁流变气液缓冲器能根据冲击力、冲击速度和路况对缓冲器的耗能进行半主动和主动控制。所以可以更好的服务于车辆的保护和性能。

由于磁流变液的粘度可控性，磁流变气液缓冲器对被动控制缓冲器实现了主动和半主动控制。由于可控性的实现，使得缓冲器的缓冲性能、容量、吸收率均得到提高。

由于磁流变液的粘度较高，对于结构密封的可靠性有较大提高。

氮气的使用降低了应用弹簧因为弹簧具有疲劳极限而产生的的故障率。

磁流变液和氮气的使用减少缓冲器的重量和钢材消耗，比机械摩擦缓冲器和胶泥缓冲器约降低重量三分之一到四分之一。

采用缓冲保护、防尘保护、过冲击保护提高磁流变气液缓冲器的可靠性和安全性。

人性化结构设计。使得维护、调整简单、可靠、方便。

附图说明

图1为磁流变气液缓冲器结构图。

图2为磁流变缓冲器阻尼盘结解图

1，缸体、2，压头、3，油活塞、4，阻尼盘、5，气活塞、6，前缸盖、7，后缸盖、8，防脱杆、9，位移变送器、10，加速度变送器、11，电源、12，控制装置、13，预压缩销、14，锥阀、15，泄流阀、16，磁体组件构成、17，阻尼环、18，密封圈、19，阻尼棒、20，导磁盖、21，导磁套、22，线圈、23泄流管、24泄流锥塞，25泄流锥塞弹簧、26，泄流挡圈。27，压簧、28，上盖。

具体实施方式

如1图所示的一种磁流变气液器，有缸体1，缸体下端有后缸盖7；缸体上端有前缸盖6，缸体内中间装有阻尼盘4，缸体内上部有油活塞3，油活塞上部穿出前缸盖；缸体内阻尼盘的下部靠有气活塞5，油活塞顶部连接压头2，压头的周边部连接有防脱杆8，防脱杆下端穿过缸体外壁的导孔连接位移变送器9上，在油活塞顶部的压头下端设置有加速度变送器10。

在缸体和油活塞、阻尼盘、气活塞接触部位有密封圈18；缸体和后缸盖、前缸盖之间装有密封圈。

在缸体外侧装有控制装置12和电源11。

如2图所示的阻尼盘由阻尼盘体和阻尼盘盖连接组成，阻尼盘体中空的中间有阻尼棒19，阻尼棒外是阻尼环17，阻尼环外是磁体组件，磁体组件有导磁套21，导磁套上有线圈22和导磁盖20；阻尼盘盖中空的中间装有锥阀14；锥阀上端有压簧27，压簧上端是有中间孔的上盖28；阻尼盘体的一侧有连通上下的泄流阀。

泄流阀有安装在阻尼盘体的一侧的泄流通道上的泄流管23，泄流管下端靠有带泄流孔的泄流锥塞24，泄流锥塞下端是泄流锥塞弹簧25，泄流锥塞弹簧下端是装在泄流通道下端口的泄流挡圈26。

在缸体充注磁流变液和氮气。利用流变液的粘度可控原理，实现缓冲器的主动和半主动控制。单独构成的阻尼盘结构，阻尼盘上布置有锥阀、泄流阀和磁体。由导磁体构成的阻尼环、阻尼棒和环形缝隙。阻尼盘上布置2-4个单项1泄流阀。阻尼盘上布置1个单向锥阀。有两个油腔和一个气腔，油腔内充注磁流变液，气腔内充注一定压力的氮气。通过位移变送器和加速度变送器采集数据，通过控制装置控制磁流变液粘度。

阻尼盘上布置有导磁体和线圈构成磁场强度控制装置。

实例基体为缸体，缸体两端是前、后缸盖由高强度螺栓固定于缸体上。缸体内部从前向后依次分布有油活塞、阻尼盘、气活塞，在缸体外油活塞和压头相连接，加速度变送器装于压头内；同时在缸体外还有一对防脱杆分布于缸体两侧，一侧的防脱杆和位移变送器相连接；在缸体外还有控制装置和电源。

缸体前部内腔、前缸盖、油活塞和阻尼盘构成空间为主油腔，内注满磁流变液；缸体后中部内腔、阻尼盘和气活塞构成空间为副油腔，内亦注满磁流变液；缸体后部内腔、气活塞和后缸盖构成气腔，内充满一定压力的氮气。在前缸盖、阻尼盘和后缸盖为防止泄露布置有防尘圈、防尘套、静密封圈、动密封圈、导向圈等密封件。

缸体前端有注油装置和排气装置，在后缸盖上有加气装置，在缸体上前后分布两个吊装螺孔。

缸体被气活塞和阻尼盘分为三个腔，即主油腔、副油腔和气腔，主油腔和副油腔内注有磁流变液；气腔内注有一定压力的氮气。

压头和油活塞用钢丝卡圈或螺栓连接。

缸体内孔中部有一凸环，阻尼盘装于凸环上，被缸套的上内衬套和前缸盖压紧。防脱杆两根，装于缸体外侧孔内和压头相连接，预压缩销装于缸体的孔内，锁定防脱杆，以保证压头和缸套的定位距离。

位移变送器体紧固于缸体上，其活动杆端部和一根防脱杆尾部相连接。加速度变送器装于压头内部。

控制装置装于缸体外，发电机和电源亦装于缸体外。

其工作原理与过程为：当列车发生纵向冲击，该冲击通过车购、从板将能量传递到磁流变气液缓冲器的压头，使油活塞运动，主油腔受压的磁流变液经由锥阀阀口、阻尼环和阻尼棒构成的阻尼环隙流入副油腔。推动气活塞压迫氮气使氮气压力升高。当冲击结束，受压的氮气推动气活塞、使副油腔的磁流变液经由泄流阀口流入主油腔。

在冲击过程中，由于阻尼环隙的存在绝大多数能量转化为热能通过缸体散逸到空气中少部分能量转化为液压能，对氮气压缩。因此该磁流变气液缓冲器具有较高的吸收率。

在冲击开始瞬间和冲击过程中，控制器随时检测位移变送器的位移信号，加速度变送器的加速度信号，通过给定条件、分析、计算，输出适量电流给阻尼盘中的磁体组件，从而控制流经阻尼环隙的磁场强度改变磁流变液的粘度，产生适合的阻尼力达到主动控制和半主动控制的目的。

磁流变气液缓冲器作用原理

缓冲器用来缓和列车在运行中由于机车牵引力的变化或在起动、制动及调车作业时车辆相互碰撞而引起的纵向冲击和振动。缓冲器有耗散车辆之间冲击和振动的功能，从而减轻对车体结构和装载货物的破坏作用。一般机械缓冲器的工作原理是借助于压缩弹性元件来缓和冲击作用力，同时在弹性元件变形过程中利用摩擦和阻尼吸收冲击能量。而磁流变气液缓冲器的工作原理不同于机械缓冲器，它是利用电流改变施加于磁流变液的磁场从而改变磁流变液的粘度达到改变缓冲器吸收冲击能量的作用。

当缓冲器受冲击时，压头与油活塞沿着冲击方向滑动，推动主油腔的磁流变液，当磁流变液的压力达到一定值时锥阀打开磁流变液通过阻尼盘中导磁盖和导磁套形成的阻尼环及阻尼棒形成的环形缝隙流入副油腔，由于缝隙中流体和壁的作用使大量液压能转换为热能沿阻尼盘和缸体散逸在空气中，从而达到吸收冲击能量的作用。副油腔的磁流变液推动气活塞移动，压缩气腔内的氮气。当冲击消失后，气腔内的氮气具有的压力作为作为复原力推动气活塞，使副油腔的磁流变液通过泄流孔流入主油腔，继而推动油活塞是系统复原。

在冲击过程和复原过程中通过位移变送器和加速变送器采集位移和冲击数据，再和内置原始数据比较、分析、计算后即可控制磁体组件的电流，改变磁流变液的粘度从而改变缓冲器的吸收曲线和容量。，达到最佳状态，实现缓冲器的主动或半主动控制。

Claims (5)

1、磁流变气液缓冲器，其特征在于，有缸体，缸体下端有后缸盖；缸体上端有前缸盖，缸体内中间装有阻尼盘，缸体内上部有油活塞，油活塞上部穿出前缸盖；缸体内阻尼盘的下部靠有气活塞，油活塞顶部连接压头，压头的周边部连接有防脱杆，防脱杆下端穿过缸体外壁的导孔连接位移变送器上，在油活塞顶部的压头下端设置有加速度变送器。

2、根据权利要求1所述的磁流变气液缓冲器，其特征在于，阻尼盘由阻尼盘体和阻尼盘盖连接组成，阻尼盘体中空的中间有阻尼棒，阻尼棒外是阻尼环，阻尼环外是磁体组件，磁体组件有导磁套，导磁套上有线圈和导磁盖；阻尼盘盖中空的中间装有锥阀；锥阀上端有压簧，压簧上端是有中间孔的上盖；阻尼盘体的一侧有连通上下的泄流阀。

3、根据权利要求2所述的磁流变气液缓冲器，其特征在于，泄流阀有安装在阻尼盘体的一侧的泄流通道上的泄流管，泄流管下端靠有带泄流孔的泄流锥塞，泄流锥塞下端是泄流锥塞弹簧，泄流锥塞弹簧下端是装在泄流通道下端口的泄流挡圈。

4、根据权利要求1所述的磁流变气液缓冲器，其特征在于，在缸体和油活塞、阻尼盘、气活塞接触部位有密封圈；缸体和后缸盖、前缸盖之间装有密封圈。

5、根据权利要求1所述的磁流变气液缓冲器，其特征在于，在缸体外侧装有控制装置和电源。

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