一种具有故障安全特性的刚度可控磁流变橡胶节点的制作方法

技术特征：
1.一种具有故障安全特性的刚度可控磁流变橡胶节点，包括节点芯轴(1)、钢环(2)、励磁线圈(3)、磁瓦(4)、磁流变弹性体(5)和节点外套(6)，其特征在于：节点芯轴(1)位于橡胶节点最中心位置，钢环(2)与节点芯轴(1)的三段圆柱面过盈配合，励磁线圈(3)绕在节点芯轴(1)的线圈槽之间，磁流变弹性体(5)浇注在钢环(2)的间隙之间，可产生径向变形，磁瓦(4)过盈装配到钢环(2)中，与钢环(2)、磁流变弹性体(5)形成一个整体，节点外套(6)位于橡胶节点最外层，其内壁与钢环(2)过盈安装；优选地刚度可控磁流变橡胶节点整体左右对称布置。2.根据权利要求1所述的具有故障安全特性的刚度可控磁流变橡胶节点，其特征在于：所述的磁流变弹性体(5)为多层结构。3.根据权利要求1所述的具有故障安全特性的刚度可控磁流变橡胶节点，其特征在于：磁瓦的充磁方向为径向，磁流变弹性体(5)受到磁瓦(4)和励磁线圈(3)的复合励磁，磁场大小通过励磁线圈(3)的电流大小和方向进行控制，从而改变节点刚度的大小。4.根据权利要求1所述的具有故障安全特性的刚度可控磁流变橡胶节点，其特征在于：在励磁线圈(3)不通电时由磁瓦(4)提供初始磁场，剖平面内形成一个经过磁瓦(4)、钢环(2)、磁流变弹性体(5)、节点芯轴(1)和节点外套(6)组件的闭合磁路。5.根据权利要求4所述的具有故障安全特性的刚度可控磁流变橡胶节点，其特征在于：给励磁线圈(3)施加电流，使之产生与磁瓦(4)相反方向的电磁场。6.根据权利要求1所述的具有故障安全特性的刚度可控磁流变橡胶节点，其特征在于：所述的节点芯轴(1)预留的线圈槽为两段相同宽度和深度的圆槽，在节点芯轴(1)的中间位置，左右对称布置，用于励磁线圈(3)的缠绕和定位。7.根据权利要求1所述的具有故障安全特性的刚度可控磁流变橡胶节点，其特征在于：所述的钢环(2)包含三组圆环，每组圆环又包含七个宽度相同、直径逐渐增大的圆环，分别过盈安装在节点芯轴(1)轴向上的三段圆柱表面，与磁流变弹性体(5)交错排列。8.根据权利要求1所述的具有故障安全特性的刚度可控磁流变橡胶节点，其特征在于：所述的励磁线圈(3)为圆环形，绕制在节点芯轴(1)的线圈槽内，用来产生可控的轴向磁场。9.根据权利要求1所述的具有故障安全特性的刚度可控磁流变橡胶节点，其特征在于：所述的磁瓦(4)包含三组磁瓦，其中位于节点芯轴(1)中间位置的一组磁瓦与两端的两组磁瓦具有相反的磁极方向，三组磁瓦均安装在钢环(2)的第4圈钢环与第5圈钢环的间隙处，沿圆周均匀排布，产生一个初始径向磁场。10.根据权利要求1所述的具有故障安全特性的刚度可控磁流变橡胶节点，其特征在于：所述的磁流变弹性体(5)为圆环状，采用在钢环(2)间隙浇注成形的方式制成，固化后与钢环(2)形成一个整体；优选地，所述节点外套(6)为筒状结构，位于节点的最外圈，其内壁与钢环(2)过盈装配。

技术总结
本发明公开一种具有故障安全特性的刚度可控磁流变橡胶节点，可以通过施加电流改变磁流变弹性体的弹性模量，从而改变节点的径向刚度。具体来讲，本发明提出的刚度可控磁流变橡胶节点，主要包括磁流变弹性体(MRE)、励磁线圈、节点外套、节点芯轴、磁瓦、钢环等部件。磁瓦用来提供初始磁场，使得橡胶节点在无控制状态下即表现出大刚度，首先满足列车高速稳定性要求从而具有故障安全特性；当励磁线圈通电时，产生与磁瓦相反的电磁场，减小穿过磁流变弹性体的磁场强度，从而实现节点径向刚度的减小，以满足列车弯道通过性需求。此橡胶节点属半主动控制，具有能耗低，结构紧凑简单，安全性高，可与现有被动式火车橡胶节点通用替换等特点。可与现有被动式火车橡胶节点通用替换等特点。可与现有被动式火车橡胶节点通用替换等特点。


技术研发人员：孙帅帅 巩宁 龚兴龙 张世武
受保护的技术使用者：中国科学技术大学
技术研发日：2021.12.15
技术公布日：2022/3/8