CN102678492B - 一种公路收费站减速带能量回收发电系统 - Google Patents

一种公路收费站减速带能量回收发电系统 Download PDF

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Abstract

一种公路收费站减速带能量回收发电系统,通过减速带下方的板簧上的垂向连杆与扇形齿轮相连;再由扇形齿轮分别驱动内啮合棘轮机构一、内啮合棘轮机构二,带动发电机一、发电机二分别在减速带下压和恢复过程中发电。该种发电系统结构简单、成本低、使用安全可靠、发电效率高、不污染环境。

Description

一种公路收费站减速带能量回收发电系统
技术领域
本发明涉及一种发电系统,特别涉及一种公路收费站减速带能量回收发电系统。
背景技术
为了降低车辆行驶速度,公路收费站前会布置具有一定弹性的减速带。但是,车辆通过减速带时损耗的动能通常没有被加以有效利用,而白白浪费掉。目前,也有一些利用收费站减速带进行发电的方法,主要包括曲柄摇杆减速带发电、齿轮齿条减速带发电、液压涡轮减速带发电三种方法。虽然这些方法无需消耗额外的不可再生能源,环境污染小,但是它们都存在缺陷:曲柄摇杆减速带发电方法的机构运动存在死点,可靠性低,效率也相对较低;齿轮齿条减速带发电方法相对曲柄摇杆减速带发电方法的传动效率高,但其齿轮齿条的磨损程度大,使用寿命低、对齿轮齿条的有效啮合度要求高;液压涡轮减速带发电方法虽然能保证发电机的转向保持不变,但是液压传动效率低、结构复杂,容易出现油泄露,可靠性低。
发明内容
本发明的目的就是提供一种公路收费站减速带能量回收发电系统,该种发电系统结构简单、成本低、使用安全可靠、发电效率高、不污染环境。
本发明实现其发明目的所采用的技术方案是:一种公路收费站减速带能量回收发电系统,包括横向的减速带、安装于减速带下方坑体中的发电机构,其特征在于:
所述的发电机构为两个,分别位于减速带下方坑体中的左右两侧;其中,每个发电机构的构成是:减速带置于纵向的板簧上,板簧的两端通过弹性连接件固结于箱体顶部;垂向连杆的一端与板簧的中部铰接,另一端穿过箱体顶部与扇形齿轮的上侧边伸出端铰接;扇形齿轮的轴安装于箱体的内壁上;扇形齿轮与箱体内的齿轮轴一上的小齿轮啮合,齿轮轴一上的齿轮一与箱体内的齿轮轴二中部的齿轮二啮合;齿轮轴二的两端还分别固定有内啮合棘轮机构一、内啮合棘轮机构二;
所述的内啮合棘轮机构一的棘轮一与内啮合棘轮机构二的棘轮二的轮齿方向相反;棘轮一和棘轮二的外周缘上均有外齿;所述的棘轮一的外齿与端部穿过箱体侧壁的齿轮轴三上的齿轮三啮合,所述的棘轮二的外齿与端部穿过箱体侧壁的齿轮轴四上的齿轮四啮合;箱体外部的齿轮轴三上的齿轮五与发电机一主轴上的齿轮六啮合,箱体外部的齿轮轴四上的齿轮七与发电机二主轴上的齿轮八啮合。
本发明的工作过程和原理是:
当汽车驶到减速带上时,汽车车轮的冲力及压迫致使减速带下压,减速带对汽车速度进行缓冲的同时,左、右车轮下方的减速带将压力分别下传给左、右侧发电机构的板簧;板簧发生形变,并带动铰接于其中部下方的连杆下降,连杆带动扇形齿轮向下转动,扇形齿轮带动齿轮轴一上的小齿轮、齿轮一转动;齿轮一再带动齿轮轴二中部的齿轮二转动,齿轮二带动同轴上的内啮合棘轮机构一和啮合棘轮机构二的棘爪转动。由于齿轮轴二上的内啮合棘轮机构一和啮合棘轮机构二齿轮二的轮齿方向相反,如果减速带下压时,齿轮二的转动方向与内啮合棘轮机构一的轮齿方向相同,则内啮合棘轮机构一随其棘爪同向转动,同时棘轮一的外齿依次通过齿轮轴三上的齿轮三、齿轮五、发电机一主轴上的齿轮六带动发电机一的主轴转动发电(此时,内啮合棘轮机构二的棘轮二不转动,发电机二也不工作)。
而在车轮离开离开减速带时,板簧和弹簧向上恢复,从而带动连杆上移,扇形齿轮、小齿轮、齿轮一、齿轮二的转动方向与下压时的转动方向相反,齿轮二带动内啮合棘轮机构二随棘爪同向转动,同时棘轮二的外齿依次通过齿轮轴四上的齿轮四、齿轮七、发电机二主轴上的齿轮八带动发电机二的主轴转动发电(此时,内啮合棘轮机构一的棘轮一不转动,发电机一也不工作)。
如果,减速带下压时齿轮二的转动方向与内啮合棘轮机构一的轮齿方向相反,则两种状态下的传动过程互换,即:减速带下压时其传动过程为上述的减速带恢复时的传动过程,减速带恢复时的传动过程为上述的减速带下压时的传动过程。
与现有的技术相比,本发明的有益效果是:
一、本发明的发电系统通过扇形齿轮与齿轮的啮合巧妙的实现垂向的运动转化旋转运动,且整个过程全由齿轮机构实现、其结构简单;传动连续不间断、磨损程度低、损耗小,使用寿命高、安全可靠;传动效率高、发电效率高。
二、本发明的发电系统采用轮齿方向相反的两对内啮合棘轮机构分别工作,使得减速带下降和上升的过程都有发电机发电,保证整个过程的车辆冲击能量均被充分利用,从而提高了发电效率。而且,分布于减速带下方坑体中的左、右两侧的两个发电机构,分别直接正对吸收车轮左右车轮的冲击能量,减速带均衡受力、避免了减速带的扭曲变形,提高了减速带的使用寿命,同时也进一步提高了发电效率。
三、本发明的发电系统采用板簧、弹性连接件避震系统,不仅使下压的减速带能很好的恢复原状,而且也使车辆通过减速带时,车有一定的下降位移量,减少了对车辆造成的冲击,保证车辆安全行驶。
上述的齿轮轴一、齿轮轴二、齿轮轴三、齿轮轴四均通过轴承固定于箱体侧壁上。
这样,齿轮轴一、齿轮轴二、齿轮轴三、齿轮轴四可随着箱体内的齿轮转动而自由转动,摩擦阻力小,传动效率高、可靠性高。
上述的发电机一和发电机二均与充电-供电控制电路的发电电流输入端连接,充电-供电控制电路的充电及放电端与蓄电池组连接,充电-供电控制电路的供电端与用电设备相连。
这样,在充电-供电控制电路的控制下,发电机一和发电机二产生的电能通过充电-供电控制电路的发电电流输入端、充电及放电端被存储到蓄电池组中;当需要通过蓄电池组进行供电时,充电-供电控制电路将蓄电池中的电能通过供电端供给给用电设备使用。
上述的充电-供电控制电路的发电电流输入端还与太阳能电池组的输出端连接,充电-供电控制电路还与液晶显示装置连接。
这样,采用减速带发电的同时,还可以利用空旷地带收费站的丰富太阳能资源进行发电,一并储存在蓄电池组中,供收费站利用。蓄电池组有电时,使用蓄电池组供电,蓄电池组无电时,使用市电供电,从而保证收费站在任何情况下,电力设备都能正常工作,且最大程度的减少对市电的消耗,更加节能环保。并可通过液晶显示装置显示相关信息,便于对相关设备的运行及充放电状态进行监测和及时维护。
附图说明
图1是本发明实施例的一个发电机构的主视结构示意图。
图2是图1的右视图。
图3是图1的左视图。
图4是本发明实施例的电路原理示意图。
具体实施方式
图1-3示出,本发明的一种具体实施方式是,一种公路收费站减速带能量回收发电系统,包括横向的减速带1、安装于减速带1下方坑体中的发电机构,其特征在于:
所述的发电机构为两个,分别位于减速带1下方坑体中的左右两侧;其中,每个发电机构的构成是:减速带1置于纵向的板簧2上,板簧2的两端通过弹性连接件3固结于箱体4顶部;垂向连杆5的一端与板簧2的中部铰接,另一端穿过箱体4顶部与扇形齿轮6的上侧边伸出端铰接;扇形齿轮6的轴安装于箱体4的内壁上;扇形齿轮6与箱体4内的齿轮轴一8上的小齿轮7啮合,齿轮轴一8上的齿轮一9与箱体4内的齿轮轴二11中部的齿轮二10啮合;齿轮轴二11的两端还分别固定有内啮合棘轮机构一12、内啮合棘轮机构二13;
所述的内啮合棘轮机构一12的棘轮一12A与内啮合棘轮机构二13的棘轮二13A的轮齿方向相反;棘轮一12A和棘轮二13A的外周缘上均有外齿;所述的棘轮一12A的外齿与端部穿过箱体4侧壁的齿轮轴三15A上的齿轮三14A啮合,所述的棘轮二13A的外齿与端部穿过箱体4侧壁的齿轮轴四15B上的齿轮四14B啮合;箱体4外部的齿轮轴三15A上的齿轮五16A与发电机一17主轴上的齿轮六19啮合,箱体4外部的齿轮轴四15B上的齿轮七16B与发电机二18主轴上的齿轮八20啮合。
本例的齿轮轴一8、齿轮轴二11、齿轮轴三15A、齿轮轴四15B均通过轴承21固定于箱体4侧壁上。
本例的发电机一17和发电机二18均与充电-供电控制电路22的发电电流输入端连接,充电-供电控制电路22的充电及放电端与蓄电池组23连接,充电-供电控制电路22的供电端与用电设备相连。
本例的充电-供电控制电路22的发电电流输入端还与太阳能电池组24的输出端连接,充电-供电控制电路22还与液晶显示装置25连接。

Claims (4)

1.一种公路收费站减速带能量回收发电系统,包括横向的减速带(1)、安装于减速带(1)下方坑体中的发电机构,其特征在于:
所述的发电机构为两个,分别位于减速带(1)下方坑体中的左右两侧;其中,每个发电机构的构成是:减速带(1)置于纵向的板簧(2)上,板簧(2)的两端通过弹性连接件(3)固结于箱体(4)顶部;垂向连杆(5)的一端与板簧(2)的中部铰接,另一端穿过箱体(4)顶部与扇形齿轮(6)的上侧边伸出端铰接;扇形齿轮(6)的轴安装于箱体(4)的内壁上;扇形齿轮(6)与箱体(4)内的齿轮轴一(8)上的小齿轮(7)啮合,齿轮轴一(8)上的齿轮一(9)与箱体(4)内的齿轮轴二(11)中部的齿轮二(10)啮合;齿轮轴二(11)的两端还分别固定有内啮合棘轮机构一(12)、内啮合棘轮机构二(13);
所述的内啮合棘轮机构一(12)的棘轮一(12A)与内啮合棘轮机构二(13)的棘轮二(13A)的轮齿方向相反;棘轮一(12A)和棘轮二(13A)的外周缘上均有外齿;所述的棘轮一(12A)的外齿与端部穿过箱体(4)侧壁的齿轮轴三(15A)上的齿轮三(14A)啮合,所述的棘轮二(13A)的外齿与端部穿过箱体(4)侧壁的齿轮轴四(15B)上的齿轮四(14B)啮合;箱体(4)外部的齿轮轴三(15A)上的齿轮五(16A)与发电机一(17)主轴上的齿轮六(19)啮合,箱体(4)外部的齿轮轴四(15B)上的齿轮七(16B)与发电机二(18)主轴上的齿轮八(20)啮合。
2.根据权利要求1所述的一种公路收费站减速带能量回收发电系统,其特征在于:所述的齿轮轴一(8)、齿轮轴二(11)、齿轮轴三(15A)、齿轮轴四(15B)均通过轴承(21)固定于箱体(4)侧壁上。
3.根据权利要求1所述的一种公路收费站减速带能量回收发电系统,其特征在于:所述的发电机一(17)和发电机二(18)均与充电-供电控制电路(22)的发电电流输入端连接,充电-供电控制电路(22)的充电及放电端与蓄电池组(23)连接,充电-供电控制电路(22)的供电端与用电设备相连。
4.根据权利要求3所述的一种公路收费站减速带能量回收发电系统,其特征在于:所述的充电-供电控制电路(22)的发电电流输入端还与太阳能电池组(24)的输出端连接,充电-供电控制电路(22)还与液晶显示装置(25)连接。
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