[发明专利]一种主动控制式作动器及转向架

说明书

本发明公开了一种主动控制式作动器及转向架，所述主动控制式作动器包括作动器和控制器，作动器和控制系统之间通过连接线连接，所述作动器包括两端的球铰、减振器、空气弹簧、电机、位移及加速度传感器和噪声传感器；所述控制器包括电源、风源与控制模块；控制器采集作动器上传感器获取的信息，实现作动器变刚度、变阻尼、变长度特性。本发明还公开了设有所述主动控制式作动器的转向架。本发明解决了现有铁路货车轮被动悬挂装置参数固定、无法调整、难以满足不同工况需求的问题。

技术领域

本发明涉及一种铁路车辆转向架及主动控制式作动器，属于铁路车辆转向架悬挂技术领域。

背景技术

轮对是铁路货车的核心部件，其各向定位刚度对的铁路货车的运行性能有决定性的影响。在直线线路上，为了获得高运行速度，需要较高的轮对定位刚度，避免蛇行失稳；在曲线线路上，需要较低的轮对定位刚度，以减小车轮和和轨道的冲角，保证曲线通过灵活、车轮磨耗低。现有车辆轮对定位采用被动悬挂系统，典型型式为钢弹簧、橡胶弹簧、橡胶节点等。各悬挂元件的刚度参数综合考虑运用情况确定，以针对常用工况获得相对优化的性能并兼顾各种运用情况下的普遍适应性。不可避免的，由于悬挂元件的刚度、阻尼特性和位移参数都是定值、不可调整，无法针对某个工况自动调整获得最佳的运行性能。目前铁路货车转向架轮对被动悬挂定位模式存在参数单一、不可调整，不能满足将来高速运行需要的问题。随着铁路货车运行速度需求越来越高，不同工况对悬挂系统特性要求的差异也越来越大，传统综合考虑确定参数的被动悬挂模式将难以满足不同工况的需要。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是针对现有技术存在的缺陷，提供一种主动控制式作动器及转向架。

为解决这一技术问题，本发明提供了一种主动控制式作动器，包括作动器和控制器，作动器和控制器之间通过连接线连接，所述作动器包括两端的球铰、减振器、空气弹簧、电机、位移及加速度传感器和噪声传感器，电机两端分别与减振器和空气弹簧连接；位移及加速度传感器分别与减振器和空气弹簧连接，噪声传感器安装在空气弹簧外部；所述控制器包括电源、风源与控制模块，控制器采集作动器上传感器获取的信息，并根据分析结果按照控制策略控制减振器阻尼变化、空气弹簧、电机两端位移变化，实现作动器变刚度、变阻尼、变长度特性。

所述连接线包括空气管路和电缆，空气弹簧与控制器之间通过空气管路连接，噪声传感器、电机、位移和加速度传感器分别通过电缆与控制器连接。

车辆在直线轨道上运行时，控制电源通过电缆加大活塞组成的电流，减振器中的磁流变液流动阻力增加，活塞组成运动时磁流变液通过节流孔的阻力增大，从而增加减振器的阻尼力；控制风源通过空气管路对空气弹簧充风，增加空气压力，从而提高作动器刚度。最终实现轮对的大定位刚度和大阻尼，适应直线高速运行性能需要；车辆在曲线轨道上运行时，控制电源通过电缆减小活塞组成的电流，减振器中的磁流变液流动阻力变小，活塞组成运动时磁流变液通过节流孔的阻力降低，从而降低减振器的阻尼力；控制风源通过空气管路对空气弹簧排风，降低空气压力，从而降低作动器刚度。

所述减振器包括减振器内筒和活塞组成，活塞组成上设有节流孔；所述空气弹簧由空气弹簧外筒、气囊和减振器的外壁围成，内部充有压力空气；所述活塞组成端部与空气弹簧外筒端部内壁固定连接；所述电机一端与空气弹簧外筒端部内壁固定，另一端与减振器内筒端部外壁固定，所述位移和加速度传感器一端与空气弹簧外筒端部内壁固定，另一端与减振器内筒端部外壁固定；所述噪声传感器安装在空气弹簧外筒的外壁上；所述两件球铰分别与减振器内筒的外端和空气弹簧外筒的外端固定。

所述减振器为磁流变液可调阻尼减振器，减振器内筒内充有磁流变液，通过控制电流大小改变阻尼力。

所述电机为直线音圈电机。