磁流变自调节隔振器及电流变自调节隔振器的制作方法

本发明涉及轨道交通减隔振技术领域，具体而言，涉及磁流变自调节隔振器及电流变自调节隔振器。

背景技术：

本部分旨在为权利要求书及具体实施方式中陈述的本发明的实施方式提供背景或上下文。此处的描述不因为包括在本部分中就承认是现有技术。

随着我国城市化进程的迅速发展，城市规模逐渐扩大、人口持续增长，城市道路交通条件持续恶化。城市轨道交通作为一种运量大、快捷、准时、方便的出行方式，同时具备低能耗、少污染等优点，它的投入使用已成为解决日益严重的城市交通拥堵问题的有效手段。但地铁列车运行所产生的低频振动和噪声对人们的工作和生活造成了严重的影响，轨道交通的减振降噪问题逐渐成为城市轨道交通建设初期设计、施工过程及运营阶段中不可忽视的问题。

现有的轨道交通减振措施通常从钢轨减振、扣件减振及轨下基础减振等方面着手。目前浮置板轨道结构隔振是降低地铁轨道振动和噪声的最为有效的方法，它将混凝土道床板浮置在多个隔振器上，利用浮置板的大质量惯性来平衡列车运行引起的动载荷。但现有成熟的、广泛应用的浮置板隔振器结构使车辆通过时产生的振动能量不能有效地传递到隧道地基内，同时隔振器结构阻尼又不足以消耗该部分能量，且从结构上来说浮置板隔振器都属于被动隔振器，即相关参数值在生产后就不可调，但在现实中，地铁不同路段所需隔振器的最佳参数值是不尽相同的，在同一位置不同激振条件下所需的最佳参数值也不相同，这就造成了轨道交通空车状态隔振性能差、重车状态轨道垂向位移过大等问题。

技术实现要素：

本发明的目的在于提供一种磁流变自调节隔振器，其能够根据不同的压力调整与压力匹配的减隔振能力，进而提高实用性、适用性及普适性。

本发明的另一目的在于提供一种电流变自调节隔振器，其能够根据不同的压力调整与压力匹配的减隔振能力，进而提高实用性、适用性及普适性。

本发明提供一种技术方案：

一种磁流变自调节隔振器，包括活塞组件、缸体组件、减振组件及阻尼调节组件。活塞组件包括活塞杆和活塞盘，活塞盘固定地套设于活塞杆上。缸体组件包括不导磁缸体和缸体顶盖，不导磁缸体与缸体顶盖围成密封空间，不导磁缸体与缸体顶盖密封连接，活塞杆伸出缸体顶盖并与减振组件连接，活塞杆远离减振组件的一端与不导磁缸体的底壁活动连接，活塞盘位于密封空间内，且活塞盘开设有阻尼孔和/或活塞盘与不导磁缸体间隙设置。阻尼调节组件包括压电传感器、电磁体及隔磁罩，电磁体环设于不导磁缸体外侧，隔磁罩环设于电磁体外侧，且电磁体位于不导磁缸体与隔磁罩之间，压电传感器与活塞杆伸出缸体顶盖的一端端部连接，压电传感器与电磁体电性连接。减振组件与缸体顶盖远离活塞盘的一侧连接。

进一步地，上述活塞盘的数量为至少一个，当活塞盘的数量为多个时，这多个活塞盘相互之间平行设置，且不同活塞盘上的阻尼孔相互交错设置。

进一步地，上述阻尼孔包括相互连通的第一孔和第二孔，第一孔的孔径大于第二孔的孔径，且第一孔位于第二孔下端。

进一步地，上述不导磁缸体的底壁上开设有连接孔，活塞组件还包括轴套，活塞杆通过轴套与连接孔活动连接。

进一步地，上述活塞组件还包括橡胶垫，橡胶垫位于轴套内，且活塞杆的端部与橡胶垫连接。

进一步地，上述减振组件包括滞变弹性件、止退螺母及止退垫片，滞变弹性件、止退螺母及止退垫片依次套设于活塞杆上，且止退螺母与活塞杆固定连接，滞变弹性件与缸体顶盖连接。

进一步地，上述滞变弹性件为滞变弹性钢或滞变弹性体。

进一步地，上述磁流变自调节隔振器还包括底板和钢弹簧，不导磁缸体与底板连接，钢弹簧套设于隔磁罩的外侧，且钢弹簧的一端与底板连接。

进一步地，上述磁流变自调节隔振器还包括磁流变液，磁流变液容置于密封空间内。

一种电流变自调节隔振器，包括活塞组件、缸体组件、减振组件及阻尼调节组件。活塞组件包括活塞杆和活塞盘，活塞盘固定地套设于活塞杆上。缸体组件包括不导磁缸体和缸体顶盖，不导磁缸体与缸体顶盖围成密封空间，不导磁缸体与缸体顶盖密封连接，活塞杆伸出缸体顶盖并与减振组件连接，活塞杆远离减振组件的一端与不导磁缸体的底壁活动连接，活塞盘位于密封空间内，且活塞盘开设有阻尼孔和/或活塞盘与不导磁缸体间隙设置。阻尼调节组件包括压电传感器，压电传感器与活塞杆伸出缸体顶盖的一端端部连接，压电传感器能够调节密封空间内的电场强度。减振组件与缸体顶盖远离活塞盘的一侧连接。

进一步地，上述电流变自调节隔振器还包括电流变液，电流变液容置于密封空间内。

相比现有技术，本发明提供的磁流变自调节隔振器及电流变自调节隔振器的有益效果是：

不导磁缸体与缸体顶盖之间用于围成密封空间，以容置磁流变液。电磁体用于形成磁场，隔磁罩用于隔离磁场对外界的影响。压电传感器与电磁体电性连接，进而当压电传感器检测到不同的压力值时改变电磁体的磁场，进而改变密封空间的磁场。当密封空间内容置磁流变液时，磁流变液的状态随之变化，阻尼效果也相应地改变，进而实现在不同压力下匹配不同的减隔振能力。同时，阻尼孔、活塞盘与不导磁缸体之间的间隙配合，或者活塞盘与不导磁缸体之间过渡配合，也能够增大磁流变液流程压力损失，进一步实现隔振器大幅度的阻尼损耗、粘滞损耗和涡流损耗。并且，还通过压电传感器的自感知实现整个隔振系统的自适应、自调节、自控制操作，且能够实现同时或分阶段(空车状态、半车状态、满载状态)工作，也克服了传统轨道交通空车状态隔震性能差、重车状态轨道垂向位移过大等问题。本发明提供的磁流变自调节隔振器及电流变自调节隔振器能够根据不同的压力调整与压力匹配的减隔振能力，进而提高实用性、适用性及普适性。并且，其还具有良好减隔振能力。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍。应当理解，以下附图仅示出了本发明的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定。对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他相关的附图。

图1为本发明的实施例提供的磁流变自调节隔振器的剖视结构示意图。

图2为本发明的实施例提供的磁流变自调节隔振器的结构示意图。

图3为本发明的实施例提供的磁流变自调节隔振器的结构示意图。

图4为本发明的实施例提供的磁流变自调节隔振器的安装结构示意图。

图5为图1中V处的放大结构示意图。

图6为本发明的实施例提供的活塞盘的安装位置结构示意图。

图7为本发明的实施例提供的活塞杆和活塞盘的结构示意图。

图8为本发明提供实施例的多个活塞盘的阻尼孔交错设置的结构示意图。

图9为本发明实施例提供的阻尼孔的结构示意图。

图10为本发明提供的电流变自调节隔振器的结构示意图。

图11为本发明的实施例提供的活塞盘的安装位置结构示意图。

图标：10-磁流变自调节隔振器；100-活塞组件；110-活塞杆；120-活塞盘；121-阻尼孔；1211-第一孔；1212-第二孔；130-轴套；140-橡胶垫；200-缸体组件；210-不导磁缸体；220-缸体顶盖；300-减振组件；310-滞变弹性件；320-止退螺母；330-止退垫片；400-阻尼调节组件；410-压电传感器；420-电磁体；430-隔磁罩；500-底板；600-钢弹簧。

具体实施方式

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述。显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本发明实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。

因此，以下对在附图中提供的本发明的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本发明的范围，而是仅仅表示本发明的选定实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步定义和解释。

在本发明的描述中，需要理解的是，术语“上”、“下”、“内”、“外”、“左”、“右”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，或者是该发明产品使用时惯常摆放的方位或位置关系，或者是本领域技术人员惯常理解的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的设备或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。

此外，术语“第一”、“第二”等仅用于区分描述，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

在本发明的描述中，还需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，“设置”、“连接”等术语应做广义理解，例如，“连接”可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接连接，也可以通过中间媒介间接连接，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

下面结合附图，对本发明的具体实施方式进行详细说明。

第一实施例

请参阅图1至图6，本实施例提供了一种磁流变自调节隔振器10，其能够根据不同的压力调整与压力匹配的减隔振能力，进而提高实用性、适用性及普适性。

需要说明的是，磁流变液是将微米尺寸的磁极化颗粒分散于非磁性液体(矿物油、硅油等)中形成的悬浮液，在零场情况下，磁流变液表现为流动性能良好的液体，其表观粘度很小；在强磁场作用下，可在短时间(毫秒级)内表观粘度增加两个数量级以上，并呈现类固体特性；而这种变化是连续的、可逆的，即去掉磁场后又恢复到原来的状态。以磁流变液作为载体的磁流变减振器是一种性能优异的减隔振控制装置，它具有结构简单、响应快、动态范围大、耐久性好等优点。

同时，还需要说明的是，压电式传感器是基于压电效应的传感器，是一种典型的有源传感器、自发电式和机电转换式传感器。它以压电晶体受外力作用在晶体表面上产生电荷的压电效应为基础，以压电晶体为力-电转换器件，把力、压力、加速度和扭矩等被测量转换成电信号输出，它的优点是频带宽、固有频率高灵敏度高、信噪比高、结构简单、体积小、工作可靠和重量轻等。

本实施例提供的磁流变自调节隔振器10包括活塞组件100、缸体组件200、减振组件300及阻尼调节组件400。活塞组件100包括活塞杆110和活塞盘120，活塞盘120固定地套设于活塞杆110上。缸体组件200包括不导磁缸体210和缸体顶盖220，不导磁缸体210与缸体顶盖220围成密封空间。也就是说，不导磁缸体210与缸体顶盖220密封连接形成密封空间。活塞杆110伸出缸体顶盖220并与减振组件300连接，活塞杆110远离减振组件300的一端与不导磁缸体210的底壁活动连接，活塞盘120位于密封空间内，且活塞盘120开设有阻尼孔121和/或活塞盘120与不导磁缸体210间隙设置。阻尼调节组件400包括压电传感器410、电磁体420及隔磁罩430，电磁体420环设于不导磁缸体210外侧，隔磁罩430环设于电磁体420外侧，且电磁体420位于不导磁缸体210与隔磁罩430之间，压电传感器410与活塞杆110伸出缸体顶盖220的一端端部连接，压电传感器410与电磁体420电性连接。减振组件300与缸体顶盖220远离活塞盘120的一侧连接。

需要说明的是，不导磁缸体210与缸体顶盖220之间用于围成密封空间，以容置磁流变液。电磁体420用于形成磁场，隔磁罩430用于隔离磁场对外界的影响。压电传感器410与电磁体420电性连接，进而当压电传感器410检测到不同的压力值时改变电磁体420的磁场，进而改变密封空间的磁场。当密封空间内容置磁流变液时，磁流变液的状态随之变化，进而适应在不同压力下匹配不同的减隔振能力。

请结合参阅图1和图6，还需要说明的是，上述活塞盘120开设有阻尼孔121和/或活塞盘120与不导磁缸体210间隙设置表示的是以下三种技术方案：

⑴活塞盘120开设有阻尼孔121，活塞盘120可以与不导磁缸体210间隙设置，也可以是活塞盘120与不导磁缸体210之间过渡配合；需要说明的是，在活塞盘120与不导磁缸体210之间过渡配合时，磁流变液只能通过阻尼盘上的阻尼孔121流动于密封空间，该结构主要应用于振动较剧烈地区或者对抗振性能要求较高地区。

⑵活塞盘120开设有阻尼孔121，且活塞盘120与不导磁缸体210间隙设置，此时容置于密封空间内的磁流变液既可以在阻尼孔121中流动，也可以在活塞盘120与不导磁缸体210之间的间隙处流动。

⑶活塞盘120与不导磁缸体210间隙设置，活塞盘120既可以开设有阻尼孔121，也可以是活塞盘120没有开设阻尼孔121。此时，容置于密封空间内的磁流变液既可以在活塞盘120与不导磁缸体210之间的间隙处流动，也可以在设置阻尼孔121后在阻尼孔121中流动。

请参阅图7至图9，在本实施例中，活塞盘120的数量为至少一个，且当活塞盘120的数量为多个时，这多个活塞盘120相互之间平行设置。

可选地，当活塞盘120的数量为多个时，不同活塞盘120上的阻尼孔121相互交错设置。在图8中，连成五角形的阻尼孔121位于同一活塞盘120上，其他的阻尼孔121位于另一活塞盘120上。

更进一步地，阻尼孔121包括相互连通的第一孔1211和第二孔1212，第一孔1211的孔径大于第二孔1212的孔径，且第一孔1211位于第二孔1212下端。

需要说明的是，流体内部的速度梯度、流体和管壁的相对速度，均会因流体具有粘滞性而产生能耗及阻尼作用，称为粘性阻尼。粘性阻尼的阻力一般和速度成正比。也就是说，在本实施例中，当磁流变液从第一孔1211进入第二孔1212时，能够形成涡流并损耗能量，第一孔1211和第二孔1212的能耗损失实际包括粘滞损耗和涡流损耗两部分。

可以理解的是，当列车开来时，即压力增大，活塞杆110带动活塞盘120向下运动时，磁流变液的流动方向是从下往上，即从下端的第一孔1211流入第二孔1212，并能够形成涡流损耗能量。列车离开时，磁流变液的流动方向，从上往下，即从上面的第二孔1212流向第一孔1211。

可选地，第一孔1211为锥形孔，第二孔1212为直孔，且锥形孔的小端与直孔的孔径大小一致。

在本实施例中，不导磁缸体210的底壁上开设有连接孔，活塞组件100还包括轴套130，活塞杆110通过轴套130与连接孔活动连接。

在本实施例中，活塞组件100还包括橡胶垫140，橡胶垫140位于轴套130内，且活塞杆110的端部与橡胶垫140连接。

在本实施例中，减振组件300包括滞变弹性件310、止退螺母320及止退垫片330，滞变弹性件310、止退螺母320及止退垫片330依次套设于活塞杆110上，且止退螺母320与活塞杆110固定连接，滞变弹性件310与缸体顶盖220连接。

可选地，滞变弹性件310为滞变弹性钢或滞变弹性体。

在本实施例中，磁流变自调节隔振器10还包括底板500和钢弹簧600，不导磁缸体210与底板500连接，钢弹簧600套设于隔磁罩430的外侧，且钢弹簧600的一端与底板500连接。

在本实施例中，磁流变自调节隔振器10还包括磁流变液，磁流变液容置于密封空间内。

需要说明的是，本实施例提供的磁流变自调节隔振器10主要用于轨道交通中，并安装于浮置板之下。在工作过程中，磁流变自调节隔振器10根据不同的载荷分为三种工作状态，分别为空车状态、半车状态及满载状态。

⑴空车状态

此时，浮置板不接触活塞杆110端部的压电传感器410，进而不会导致密封空间内磁场的变化，即磁流变液为液态。实现减隔振功能的主要部件为钢弹簧600。

⑵半车状态

此时，浮置板开始接触活塞杆110端部的压电传感器410，进而导致密封空间内磁场变化，磁流变液的粘稠度增加，逐渐向固态转化。此时，活塞杆110、活塞盘120、磁流变液及钢弹簧600均能够起到减隔振的效果。

⑶满载状态

浮置板底部的压电传感器410在外界(浮置板)不同工况条件作用下产生不同的压力(或振动)，阻尼调节组件400在外界不同激励的作用下产生不同的阻尼损耗、粘滞损耗和涡流损耗，进而对列车进行减隔振控制。阻尼调节组件400参与整个系统减隔振的具体过程为：外界列车经过所示浮置板时，浮置板底部位置下移且与处于半车状态线的压电传感器410接触，进而压电传感器410开始工作，且压电传感器410依据外界激励的大小(列车的轻重或压力)产生不同强度的电场，电场经过导线传输至环绕于不导磁缸体210外侧的电磁体420，电磁体420在电场作用下产生强度不同的磁场，此时，不导磁缸体210内部的磁流变液依据外界磁场强度的变化产生相应大小的阻尼，以减小列车经过时的振动与噪声。并且，钢弹簧600也参与整个系统在工作工况条件下的减隔振控制。

第二实施例

请结合参阅图10至图11，本实施例提供的电流变自调节隔振器包括活塞组件100、缸体组件200、减振组件300及阻尼调节组件400。活塞组件100包括活塞杆110和活塞盘120，活塞盘120固定地套设于活塞杆110上。缸体组件200包括不导磁缸体210和缸体顶盖220，不导磁缸体210与缸体顶盖220围成密封空间，不导磁缸体210与缸体顶盖220密封连接，活塞杆110伸出缸体顶盖220并与减振组件300连接，活塞杆110远离减振组件300的一端与不导磁缸体210的底壁活动连接，活塞盘120位于密封空间内，且活塞盘120开设有阻尼孔121和/或活塞盘120与不导磁缸体210间隙设置。阻尼调节组件400包括压电传感器410，压电传感器410与活塞杆110伸出缸体顶盖220的一端端部连接，压电传感器410能够调节密封空间内的电场强度。减振组件300与缸体顶盖220远离活塞盘120的一侧连接。

可以理解的是，压电传感器410在压力改变时，能够使图10或图11中的正电极和负电极之间的电场变化，进而使容置于密封空间内的电流变液的状态发生变化，阻尼效果也相应地改变，进而实现在不同压力下匹配不同的减隔振能力。同时，阻尼孔121、活塞盘120与不导磁缸体210之间的间隙配合，或者活塞盘120与不导磁缸体210之间过渡配合，也能够增大电流变液流程压力损失，进一步实现隔振器大幅度的阻尼损耗、粘滞损耗和涡流损耗。并且，还通过压电传感器410的自感知实现整个隔振系统的自适应、自调节、自控制操作，且能够实现同时或分阶段(空车状态、半车状态、满载状态)工作，也克服了传统轨道交通空车状态隔震性能差、重车状态轨道垂向位移过大等问题。本实施例提供的电流变自调节隔振器能够根据不同的压力调整与压力匹配的减隔振能力，进而提高实用性、适用性及普适性。并且，其还具有良好减隔振能力。

在本实施例中，电流变自调节隔振器还包括电流变液，电流变液容置于密封空间内。

在本实施例中，活塞盘120的数量为至少一个，且当活塞盘120的数量为多个时，这多个活塞盘120相互之间平行设置。

在本实施例中，不导磁缸体210的底壁上开设有连接孔，活塞组件100还包括轴套130，活塞杆110通过轴套130与连接孔活动连接。

在本实施例中，活塞组件100还包括橡胶垫140，橡胶垫140位于轴套130内，且活塞杆110的端部与橡胶垫140连接。

在本实施例中，减振组件300包括滞变弹性件310、止退螺母320及止退垫片330，滞变弹性件310、止退螺母320及止退垫片330依次套设于活塞杆110上，且止退螺母320与活塞杆110固定连接，滞变弹性件310与缸体顶盖220连接。

可选地，滞变弹性件310为滞变弹性钢或滞变弹性体。

在本实施例中，电流变自调节隔振器还包括底板500和钢弹簧600，不导磁缸体210与底板500连接，钢弹簧600套设于隔磁罩430的外侧，且钢弹簧600的一端与底板500连接。

以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。