CN103398144A

CN103398144A - 一种抗逆减速器及发电装置

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Publication number: CN103398144A
Application number: CN2013103441143A
Authority: CN
Inventors: 胥春福
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2013-08-08
Filing date: 2013-08-08
Publication date: 2013-11-20

Abstract

本发明公开一种抗逆减速器及发电装置，该抗逆减速器包括推力飞轮和减速齿轮组，推力飞轮的重量依据外界动力输入装置的输入功率调整，减速齿轮组的第一主动齿轮的齿顶圆直径为100～150mm，第一从动轮齿轮的齿顶圆直径为300～350mm，后各个齿轮组的从动齿轮与主动齿轮的齿顶圆直径比为2：0.9-1.1。发电装置包括曲轴，曲轴上还设置有储能飞轮，第一从动齿轮与第一从动链轮进行差速设置，且速差大于第一从动齿轮的转速的5%。本发明整个装置运行更加稳定、工作效率更高，具有较大的经济价值。

Description

一种抗逆减速器及发电装置

技术领域

本发明涉及一种抗逆减速装置，同时还涉及一种包括该减速装置的发电装置。

背景技术

申请人多年来致力于动力装置的研究，并先后申请了两件实用新型专利。虽然之前成功做出了样机，但并未掌握各零部件之间的配合规律，而这些规律难以从理论推算出来。当然，这些规律也就并未记载在原申请的专利文件中。整个装置中，任意一个零件安装不合格，都不能做到正常有效运作。在无规律指导的情况下，难以丰富产品的规格。

在实现本发明过程中，发明人发现现有技术中至少存在如下问题：

1、减速器长期使用容易出现齿轮损坏的情况，导致装置不稳定；

2、减速器的各零部件配合不当，使动力输入设备及原申请中的电机和减速器收到发电机的反作用力非常大，会造成齿轮、安装齿轮的轴、动力输入设备损坏。

3、原装置噪音很大，对工作环境影响严重。

4、原装置中曲轴转动不稳定，存在转动死角，导致发电机电能输出不稳定；同时，曲拐转动不稳定，会给减速器一个非常大的反作用力。

5、发电装置中各个零部件的安装、配合有着严格的要求，配合出现错误，轻则不能工作，重则毁掉整个装置，而每台样机的制作成本达数万元。

发明内容

鉴于此，本发明目的在于提供一种有效克服电机发作用力的抗逆减速器，以及包括该抗逆减速器的发电装置，该发电装置噪音小、运行稳定。

为解决以上技术问题，本发明提供的技术方案是，提供一种抗逆减速器，包括推力飞轮和减速齿轮组，减速齿轮组包括多个齿轮组，所述推力飞轮与第一主动齿轮同轴设置，所述推力飞轮的重量依据外界动力输入装置的输入功率调整，调整标准为15kg/kw-50kg/kw；减速齿轮组中，上一齿轮组的从动齿轮与下一齿轮组的主动轮同轴设置；第一主动齿轮的齿顶圆直径为100-150mm，第一从动轮齿轮的齿顶圆直径为300-350mm；后各个齿轮组的从动齿轮与主动齿轮的齿顶圆直径比为2：0.9-1.1。

进一步地，所述推力飞轮的直径为600-900mm。

优选地，所述减速齿轮组包括4个齿轮组，第一主动齿轮与第一从动齿轮的齿数比为18：53，第二主动齿轮与第二从动齿轮的齿数比为29：74，第三主动齿轮与第三从动齿轮的齿数比为64：82，第四主动齿轮与第四从动齿轮的齿数比为74：98。

本发明还提供了一种包括上述抗逆减速器的发电装置，该发电装置还包括动力输入装置、增速装置和发电机。所述增速装置包括第一级增速机构和第二级增速机构。第一级增速机构包括第一主动链轮和第二主动链轮，第一主动链轮、第二主动链轮与减速齿轮组的最后一个齿轮组的从动齿轮同轴设置。第一主动链轮与第一从动链轮通过链条连接，第二主动链轮与第二从动链轮通过链条连接。第一主动链轮与第二主动链轮的形体相同，第一从动链轮与第二从动链轮的形体相同。第一级增速机构还包括曲轴，该曲轴的两端分别设置有链轮和转盘，转盘的外侧面偏心设置有第一连杆轴颈，链轮的外侧面偏心设置有第二连杆轴颈，第一连杆轴颈与第二连杆轴颈分别位于曲轴的两侧，且按照180°错位设置。第一连杆轴颈的轴心线、第二连杆轴颈的轴心线到曲轴的轴心线的距离相等。曲轴上还设置有储能飞轮、第一轴承和第二轴承。第一从动链轮通过第一摇臂与第一连杆轴颈连接，第二从动链轮通过第二摇臂与第二连杆轴颈连接。链轮通过链条与输出链轮连接构成第二级增速机构，输出链轮安装在发动机转轴上。所述第一从动齿轮与第一从动链轮、第二从动链轮进行差速设置，且速差大于第一从动齿轮的转速的5%。

进一步地，所述减速齿轮组的最后一个齿轮组的从动齿轮的齿顶圆直径比链轮的齿顶圆直径大，且不超过5%。

进一步地，所述储能飞轮的重量按照发电机输出功率调整，调整标准为1.8-5kg/kw。

进一步地，所述储能飞轮的齿顶圆直径为450-600mm。

进一步地，所述第一主动链轮与第一从动链轮的齿顶圆直径比为450:120。

优选地，所述第一连杆轴颈到曲轴的垂直距离为70-90mm，链轮的转速为300-400rpm；或者第一连杆轴颈到曲轴的垂直距离为90-120mm，链轮的转速为200-300rpm；或者第一连杆轴颈到曲轴的垂直距离为120-300mm，链轮的转速为100-200rpm，上述垂直距离均为轴心线到轴心线的距离。

优选地，所述第一从动链轮、第二从动链轮分别同轴设置有圆盘，圆盘上设置有摇臂连接轴。

与现有技术相比，上述技术方案中的一个技术方案具有如下优点：

1、本发明优化了所述抗逆减速器的齿轮的大小配比和推力飞轮配重，使减速器的转动具有良好的单向性、稳定性和持续性。

2、本发明优化了所述抗逆减速器的推力飞轮直径。本发明所述推力飞轮是质地均匀的圆盘状，给定了推力飞轮的质量、直径，本领域技术人员可通过数学方法计算出推力飞轮的质量分布，并进一步计算出该推力飞轮的转动惯量。

3、本发明优化了抗逆减速器的减速齿轮组的传动比，该抗逆减速器的工作效率更佳。

4、本发明优化了发电装置中的曲轴，该曲轴上设置了储能飞轮，并优化了该储能飞轮的重量。该储能飞轮轻易解决了发电机启动瞬间电压突降的问题；同时，也有利于曲轴保持稳定转动，有利于保持发电机转子的转速稳定。

5、本发明优化了发电装置中的曲轴，减少了零件的使用量，便于加工。

6、本发明优化了第一级增速机构中主动链轮与从动链轮的大小，有利于发电装置稳定工作。

7、本发明成功走上了能源利用与开发的新途径。

附图说明

图1是本发明一较佳实施例的结构示意图。

图2是本发明一较佳实施例中第一级增速机构的结构示意图。

图3是本发明一较佳实施例中的曲轴正视图。

图4是图3的立体图。

图5是本发明一较佳实施例的第二级增速机构的机构示意图。

具体实施方式

下面结合附图与一个具体实施例进行说明。

实施例1：

参见图1，图1中包括了本实施例所描述的抗逆减速器。该抗逆减速器包括推力飞轮10和减速齿轮组20，减速齿轮组20包括多个齿轮组。齿轮组的组数根据实际需求来选择，不过需要说明的是，主动齿轮与从动齿轮的配合关系应当遵从本发明所述的配合关系。本实施例给出了一种参考：减速齿轮组20选用4个齿轮组。

推力飞轮10的直径为600mm。推力飞轮10与第一主动齿轮21a同轴设置，所述推力飞轮10的重量依据外界动力输入装置的输入功率调整，调整标准为15kg/kw-50kg/kw，即，当外界动力输入装置的输入功率为7.5kw时，推力飞轮的重量为112.5kg-375kg。

减速齿轮组20中，上一齿轮组的从动齿轮与下一齿轮组的主动轮同轴设置；具体地说，第一从动齿轮21b与第二主动齿轮22a同轴，第二从动齿轮22b与第三主动齿轮23a同轴、第三从动齿轮23b与第四主动齿轮24a同轴。第一主动齿轮21a与第一从动齿轮21b的齿数比为18：53，第二主动齿轮22a与第二从动齿轮22b的齿数比为29：74，第三主动齿轮23a与第三从动齿轮23b的齿数比为64：82，第四主动齿轮24a与第四从动齿轮24b的齿数比为74：98。

第一主动齿轮的齿顶圆直径为100-150mm，第一从动轮齿轮的齿顶圆直径为300-350mm；第一主动齿轮21a的直径设置方式可减少齿轮对推力飞轮的阻力。后各个齿轮组的从动齿轮与主动齿轮的齿顶圆直径比为2：0.9-1.1。

实施例2：

参见图1至图5。本实施例所描述的发电装置包括实施例1所述抗逆减速器，还包括动力输入装置、增速装置和发电机。动力输入装置可以是水力带动的涡轮、风力带动的叶轮，或者电动机。

增速装置包括第一级增速机构和第二级增速机构。第一级增速机构包括第一主动链轮31a和第二主动链轮32a，第一主动链轮31a、第二主动链轮32a与减速齿轮组20的最后一个齿轮组的从动齿轮同轴设置。第一主动链轮31a与第一从动链轮31b通过链条连接，第二主动链轮32a与第二从动链轮32b通过链条连接，第一主动链轮31a与第二主动链轮32a的形体相同，第一从动链轮31b与第二从动链轮32b的形体相同，也即是，第一主动链轮31a与第一从动链轮31b的传动比等于第二主动链轮32a与第二从动链轮32b的传动比。第一主动链轮31a的齿数为48，第一从动链轮31b的齿数为13。第一主动链轮31a的直径为450mm，第一从动链轮31b的直径为120mm。

第一级增速机构还包括曲轴50，该曲轴50的两端分别设置有链轮53和转盘54，转盘54的外侧面偏心设置有第一连杆轴颈51，链轮53的外侧面偏心设置有第二连杆轴颈52，第一连杆轴颈51与第二连杆轴颈52分别位于曲轴50的两侧，且按照180°错位设置。第一连杆轴颈51的轴心线、第二连杆轴颈52的轴心线到曲轴50的轴心线的距离相等。

第一连杆轴颈51到曲轴50的垂直距离与链轮53的转速有以下要求：当第一连杆轴颈51到曲轴50的垂直距离为的70-90mm时，链轮53的转速为300-400rpm；当第一连杆轴颈51到曲轴50的垂直距离为的90-120mm时，链轮53的转速为200-300rpm；当第一连杆轴颈51到曲轴50的垂直距离为的120-300mm时，链轮53的转速为100-200rpm，上述垂直距离均为轴心线到轴心线的距离。

曲轴50上还设置有储能飞轮55、第一轴承56和第二轴承57。第一轴承56位于链轮53与储能飞轮55之间，第二轴承57位于转盘54与储能飞轮55之间。

第一从动链轮31b通过第一摇臂41与第一连杆轴颈51连接，第二从动链轮32b通过第二摇臂42与第二连杆轴颈52连接。作为优选，第一从动链轮31b、第二从动链轮32b分别同轴设置有圆盘，圆盘上设置有摇臂连接轴。毫无疑义地，连接轴在圆盘上是偏心设置的。

链轮53通过链条与输出链轮60连接构成第二级增速机构，输出链轮60安装在发动机转轴70。链轮53的直径为452mm，输出链轮60的直径为328mm。第一从动齿轮21b与第一从动链轮31b进行差速设置，且速差大于第一从动齿轮21b的转速的5%，进一步说，及是第一从动链轮31b的转速与第一从动齿轮21b转速之差的绝对值与第一从动齿轮21b的转速之比大于5%。

减速齿轮组20的最后一个齿轮组的从动齿轮的齿顶圆直径比链轮53的齿顶圆直径大，且不超过5%。也就是第四从动齿轮24b的齿顶圆直径比链轮53的齿顶圆直径大，但两直径的差值不超过链轮53齿顶圆直径的5%。

储能飞轮55的重量按照发电机输出功率调整，调整标准为1.8-5kg/kw。储能飞轮55的齿顶圆直径为450-600mm。

以下实施例中各数据均是申请人通过运行本发明所述发电设备检测得到。

实施例3：

采用实施例2所述的发电装置样机发电。动力输入装置选用5.5kw三相电动机，推力飞轮10的重量选用110kg，直径600mm。储存飞轮55的重量选用73kg，直径600mm。发电机使用40kw永磁发电机。通电后，电动机启动瞬时电流59A、电压450v。发电装置稳定运行后，在发电机无负载的情况下，电动机电流为11.2A、电压450v。发电机带20kw负载时，发电机的输出电流45A、电压380v。当发电机负载的功率为20kw时，电动机的电流增加至21A。发电装置运行1h，仪表显示正常，电动机温度正常。

实施例4：

采用实施例2所述发电装置样机发电。动力输入装置选用7.5kw三相电动机，推力飞轮10的重量选用160kg，直径600mm。储存飞轮55的重量选用73kg，直径600mm。发电机使用40kw永磁发电机。通电后，电动机启动瞬时电流80A、电压450v。发电装置稳定运行后，在发电机无负载的情况下，电动机电流为12.2A、电压450v。发电机带24kw负载时，发电机的输出电流53A、电压380v。当发电机负载的功率为24kw时，电动机的电流增加至26A。发电装置运行1h，仪表显示正常，电动机温度正常。

实施例5：

采用实施例2所述发电装置样机发电。动力输入装置选用11kw三相电动机，推力飞轮10的重量选用160kg，直径600mm。储存飞轮55的重量选用73kg，直径600mm。发电机使用40kw永磁发电机。通电后，电动机启动瞬时电流60A、电压450v。发电装置稳定运行后，在发电机无负载的情况下，电动机电流为12.7A、电压450v。发电机带24kw负载时，发电机的输出电流53A、电压380v。当发电机负载的功率为24kw时，电动机的电流增加至24A。发电装置运行1h，仪表显示正常，电动机温度正常。

实施例3至5中所用动力输入装置使用电动机便于检测装置的输入功率和输出功率，当然，该动力输入装置还可以使用叶轮和涡轮。

以上仅是本发明的优选实施方式，应当指出的是，上述优选实施方式不应视为对本发明的限制，本发明的保护范围应当以权利要求所限定的范围为准。对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明的精神和范围内，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

Claims

1.一种抗逆减速器，包括推力飞轮（10）和减速齿轮组（20），减速齿轮组（20）包括多个齿轮组，所述推力飞轮与第一主动齿轮（21a）同轴设置，其特征在于，所述推力飞轮（10）的重量依据外界动力输入装置的输入功率调整，调整标准为15kg/kw-50kg/kw；减速齿轮组（20）中，上一齿轮组的从动齿轮与下一齿轮组的主动轮同轴设置；第一主动齿轮的齿顶圆直径为100-150mm，第一从动轮齿轮的齿顶圆直径为300-350mm；后各个齿轮组的从动齿轮与主动齿轮的齿顶圆直径比为2：0.9-1.1。

2.根据权利要求1所述的抗逆减速器，其特征在于，所述推力飞轮（10）的直径为600-900mm。

3.根据权利要求1所述的抗逆减速器，其特征在于，所述减速齿轮组（20）包括4个齿轮组，第一主动齿轮（21a）与第一从动齿轮（21b）的齿数比为18：53，第二主动齿轮（22a）与第二从动齿轮（22b）的齿数比为29：74，第三主动齿轮（23a）与第三从动齿轮（23b）的齿数比为64：82，第四主动齿轮（24a）与第四从动齿轮（24b）的齿数比为74：98。

4.一种包括以上任一权利要求所述抗逆减速器的发电装置，还包括动力输入装置、增速装置和发电机，所述增速装置包括第一级增速机构和第二级增速机构，第一级增速机构包括第一主动链轮（31a）和第二主动链轮（32a），第一主动链轮（31a）、第二主动链轮（32a）与减速齿轮组（20）的最后一个齿轮组的从动齿轮同轴设置；第一主动链轮（31a）与第一从动链轮（31b）通过链条连接，第二主动链轮（32a）与第二从动链轮（32b）通过链条连接，第一主动链轮（31a）与第二主动链轮（32a）的形体相同，第一从动链轮（31b）与第二从动链轮（32b）的形体相同，其特征在于，第一级增速机构还包括曲轴（50），该曲轴（50）的两端分别设置有链轮（53）和转盘（54），转盘（54）的外侧面偏心设置有第一连杆轴颈（51），链轮（53）的外侧面偏心设置有第二连杆轴颈（52），第一连杆轴颈（51）与第二连杆轴颈（52）分别位于曲轴（50）的两侧，且按照180°错位设置，第一连杆轴颈（51）的轴心线、第二连杆轴颈（52）的轴心线到曲轴（50）的轴心线的距离相等；曲轴（50）上还设置有储能飞轮（55）、第一轴承（56）和第二轴承（57）；第一从动链轮（31b）通过第一摇臂（41）与第一连杆轴颈（51）连接，第二从动链轮（32b）通过第二摇臂（42）与第二连杆轴颈（52）连接；链轮（53）通过链条与输出链轮（60）连接构成第二级增速机构，输出链轮（60）安装在发动机转轴（70）上；所述第一从动齿轮（21b）与第一从动链轮（31b）、第二从动链轮（32b）进行差速设置，且速差大于第一从动齿轮（21b）的转速的5%。

5.根据权利要求4所述的发电装置，其特征在于，所述减速齿轮组（20）的最后一个齿轮组的从动齿轮的齿顶圆直径比链轮（53）的齿顶圆直径大，且不超过5%。

6.根据权利要求4所述的发电装置，其特征在于，所述储能飞轮（55）的重量按照发电机输出功率调整，调整标准为1.8-5kg/kw。

7.根据权利要求6所述的发电装置，其特征在于，所述储能飞轮（55）的直径为450-600mm。

8.根据权利要求4所述的发电装置，其特征在于，所述第一主动链轮（31a）与第一从动链轮（31b）的齿顶圆直径比为450:120。

9.根据权利要求4所述的发电装置，其特征在于，所述第一连杆轴颈（51）到曲轴（50）的垂直距离为70-90mm，链轮（53）的转速为300-400rpm；或者第一连杆轴颈（51）到曲轴（50）的垂直距离为90-120mm，链轮（53）的转速为200-300rpm；或者第一连杆轴颈（51）到曲轴（50）的垂直距离为120-300mm，链轮（53）的转速为100-200rpm，上述垂直距离均为轴心线到轴心线的距离。

10.根据权利要求4所述的发电装置，其特征在于，所述第一从动链轮（31b）、第二从动链轮（32b）分别同轴设置有圆盘，圆盘上设置有摇臂连接轴。