基于多级径向流动模式的磁流变液减振器设计理论与试验研究

　　由于轨道车辆在不同行驶工况下对减振器特性有不同要求，可调阻尼减振器成为车辆减振器研究的重要方向之一。利用磁流变液的流变学特性研制的磁流变液减振器是一种能够实时调节阻尼力的阻尼装置，可用于轨道车辆垂向振动控制、横行振动控制、抗蛇行振动控制等领域。石家庄铁道学院［１－２］、西南交通大学［３］、同济大学［４］、香港中文大学［５－６］等都进行了相关研究工作，这些工作都是建立在磁流变液减振器基础上，其可控阻尼性能直接影响到控制效果。在磁流变液减振器的研究过程中，有不少学者研究基于混合工作模式的磁流变液减振器，其阻尼通道是工作缸与活塞之间的间隙，励磁线圈绕制在活塞上，励磁电流产生的磁场在阻尼通道中沿径向均匀分布，满足磁流变液流动方向垂直于磁场方向的要求［７］，研究表明磁流变液减振器有效阻尼通道长度较短，存在磁场利用率不高的问题。在磁流变液装置设计中，广泛应用的宾汉本构模型和双黏本构模型均存在磁流变液屈服前后转折点突变问题，无法合理描述其流变学特性圆滑过度［８－９］，采用艾林本构模型来描述其流变行为可避免磁流变液屈服前后存在突变现象［１０］。因此，针对轨道车辆抗蛇行振动磁流变液减振器阻尼力的特点，提出一种基于多级径向流动模式的抗蛇行磁流变液减振器，研究其基于艾林本构模型的磁流变液减振器设计理论，对轨道车辆抗蛇行磁流变液减振器研究开发具有现实意义。

　　１　多级径向流动模式的磁流变液减振器原理

　　传统的磁流变液减振器大多数采用轴向混合模式或流动模式，其有效阻尼通道短，为了增加其阻尼力的调节范围需要增加电磁场的调节范围，要求磁路体积大，使得线圈布局困难，磁场利用率不高。针对以上问式磁流变阻尼器，以便提高磁场利用率和增加阻尼力调节范围，如图１提出一种有效增加阻尼通道长度的多级径向流动模所示。该减振器采用多级径向流动方式，可以增加磁流变液工作间隙的有效长度，使得减振器的磁场利用率得到有效提高，从而提高了阻尼力的调节范围。磁流变液减振器由工作缸和阻尼调节器组成，工作时工作缸内的磁流变液由于活塞往复运动从工作缸的工作腔进入到阻尼调节器，通过阻尼调节器内的多级径向流动回到油缸的另一工作腔内。在阻尼调节器两端形成压降，通过控制阻尼调节器的励磁电流，改变径向流动通道中的磁通密度，进而控制磁流变液的流动特性，实现控制磁流变液减振器的阻尼力。其中阻尼调节器（见图２）由多级径向形式的隔板、缸筒、线圈、端盖和外筒等组成。磁流变液在阻尼调节器中的流动大部分是径向流动，励磁线圈产生的磁场沿轴向通过阻尼空间，满足了磁流变液流动方向垂直于磁场方向的要求。