CN105114273A - 轴对称共振储能压电变换城市地铁列车减震发电装置 - Google Patents

轴对称共振储能压电变换城市地铁列车减震发电装置 Download PDF

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    • F03G—SPRING, WEIGHT, INERTIA OR LIKE MOTORS; MECHANICAL-POWER PRODUCING DEVICES OR MECHANISMS, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR OR USING ENERGY SOURCES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • F03G7/00—Mechanical-power-producing mechanisms, not otherwise provided for or using energy sources not otherwise provided for
    • F03G7/08—Mechanical-power-producing mechanisms, not otherwise provided for or using energy sources not otherwise provided for recovering energy derived from swinging, rolling, pitching or like movements, e.g. from the vibrations of a machine

Abstract

一种轴对称共振储能压电变换城市地铁列车减震发电装置，由两个结构相同的长方形减震发电机构和一个长方形主减振机构构成，两个减震发电机构对称的设置主减振机构的两侧，该装置即可以实现地铁列车运行中的减震功能，又可将列车运行中的震动动能转化为电能为列车车厢照明提供电能，可用来取代现有的城市地铁列车减震装置。

Description

轴对称共振储能压电变换城市地铁列车减震发电装置
技术领域：
本发明涉及一种地铁列车减震发电技术，特别是一种轴对称共振储能压电变换城市地铁列车减震发电装置，该装置通过共振储能机电转换将城市地铁列车运行中的震动动能转换为电能，为城市地铁列车车箱内照明提供电能，可降低城市地铁列车运营成本，节能环保。
背景技术：
城市地铁是城市交通中重要的基础设施，是社会经济正常运行的必要基础，是缓解交通拥堵、满足社会经济发展和居民出行需求的重要手段。
随着国民经济的快速发展以及城市居民出行需求的日益增长，各大城市都加快了公共交通的发展速度。但是由于地铁运量大，其耗电总量十分巨大，并且电力是地铁消耗的最主要能源，地铁供电通常来自城市电网，通过地铁供电系统实现变换和传输。其电力能耗主要分为列车运行牵引电能和车厢照明设备所消耗的电能两部分。
在当前我国建设节约型社会的大背景下，如何建设节能型轨道交通系统已经成为轨道交通系统规划设计与建设管理中的一个重要研究课题。也是行业发展的方向和追求的目标。
由于城市地铁是在地下运行，车厢的照明设备需要24小时不间断供电，如果能将地铁列车运行中多余的动能转换为电能，为车厢的照明设备提供电能，将为国家节约大量的电能，即节能环保，又可降低城市地铁运营成本。
发明内容:
为了节约能源和降低城市地铁运营耗电量和运营成本，建设节能型轨道交通系统,本发明针对城市地铁列车现有减震技术存在的不足，对现有减震技术进行了改进,提出了一种轴对称共振储能压电变换城市地铁列车减震发电装置，它即可以实现地铁列车运行中的减震功能，又可将列车运行中的震动动能转化为电能为列车车厢照明提供电能。
本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：一个城市地铁列车减震发电装置由两个结构、各项尺寸和工作过程相同的长方形减震发电机构和一个长方形主减振机构构成，两个减震发电机构对称的设置在主减振机构的两侧，
主减振机构由一个长方形上承压板、一个长方形下承压板和多个主减震弹簧构成，主减震弹簧设置在上承压板和下承压板之间，
两个减震发电机构都由一个长方形箱体和多个结构、各项尺寸和工作过程相同的共振储能机构构成，两个减震发电机构通过下承压板连接在一起，
地铁列车的振动施加在上承压板，列车的一部分压力通过上承压板传递到主减振机构上，列车的另一部分压力对称的分布在位于主减振机构两侧的两个减震发电机构上，上述结构设置即可吸收列车纵向震动，还可减少列车横向振动，
各共振储能机构都由一个震动压电机构和一个行程变换机构构成，震动压电机构设置在长方形箱体内，行程变换机构设置在震动压电机构的上方，震动压电机构的两部分对称的位于行程变换机构两侧，
各共振储能机构的行程变换机构都由一个主驱动杆、一个辅驱动杆、一个驱动连接杆、一个震动驱动板构成，
主驱动杆的一端与上承压板相连接，主驱动杆的中部通过第一连接轴与设置在长方形箱体上部的第一支撑柱相连接，主驱动杆的另一端通过第二连接轴与驱动连接杆的上端相连接，驱动连接杆的下端通过第三连接轴与辅驱动杆的一端相连接，辅驱动杆的中部通过第四连接轴与安装在长方形箱体上部的第二支撑柱相连接，辅驱动杆的另一端通过第五连接轴与震动驱动板的中部相连接，
各共振储能机构的震动压电机构由两部分构成，
一部分设置在震动驱动板的一端，由第一共振弹簧、第一振动滑块、第一压电陶瓷片、第一连接板和第二连接板构成，第一压电陶瓷片两端通过第一连接板和第二连接板安装在长方形箱体上，第一共振弹簧的上端与震动驱动板的一端相连接，第一共振弹簧的下端与第一振动滑块的上端相连接，第一振动滑块的悬在第一压电陶瓷片的中部的上方，
另一部分设置在震动驱动板的另一端，由第二共振弹簧、第二振动滑块、第二压电陶瓷片、第三连接板和第四连接板构成，第二压电陶瓷片两端通过第三连接板和第四连接板安装在长方形箱体上，第二共振弹簧的上端与震动驱动板的一端相连接，第二共振弹簧的下端与第二振动滑块的上端相连接，第二振动滑块的悬在第二压电陶瓷片的中部的上方，
当地铁列车的振动施加在上承压板时，列车的一部分压力通过上承压板传递到主减震弹簧上，列车的另一部分压力通过各共振储能机构的行程变换机构的主驱动杆、驱动连接杆、辅驱动杆传递到各共振储能机构的震动驱动板上，使震动驱动板大幅度的上下震动，并通过位于震动驱动板两侧的第一共振弹簧和第二共振弹簧带动第一振动滑块和第二振动滑块大幅度的上下震动，在第一振动滑块和第二振动滑块敲击下，使得第一压电陶瓷片和第二压电陶瓷片大幅度的震动起来，电流不断的从第一压电陶瓷片和第二压电陶瓷片的两个电极输出出来，通过上述过程将地铁列车的振动动能转化为电能，
本发明的有益效果是：通过主减震弹簧构成了地铁列车的减震机构，同时通过减震发电机构机构构成了地铁列车的自发电系统，即节约了能源又降低了地铁运营成本。
附图说明：
下面结合附图和实施例对本发明进一步说明。
图1是本发明的整体结构俯视图。
图2是本发明的A-A剖视图。
图3是本发明的B-B剖视图。
图4是本发明的C-C剖视图。
具体实施方式：
在图1、图3和图4中，城市地铁列车减震发电装置由两个结构、各项尺寸和工作过程相同的长方形减震发电机构和一个长方形主减振机构构成，两个减震发电机构对称的设置主减振机构的两侧，
主减振机构由一个长方形上承压板10、一个长方形下承压板11、主减震弹簧8-1、主减震弹簧8-2、主减震弹簧8-3和主减震弹簧8-4构成，主减震弹簧8-1、主减震弹簧8-2、主减震弹簧8-3和主减震弹簧8-4设置在上承压板10和下承压板11之间，两个减震发电机构通过下承压板11连接在一起，
第一个减震发电机构都由一个长方形箱体9和安装在长方形箱体9内的7个结构、各项尺寸和工作过程相同的共振储能机构构成，
在图2和图3中，第一个减震发电机构中的第一个共振储能机构由一个震动压电机构和一个行程变换机构构成，行程变换机构设置在震动压电机构的上方，震动压电机构的两部分对称的位于行程变换机构两侧，
在图2和图3中，第一个共振储能机构的行程变换机构由主驱动杆1-1、辅驱动杆1-7、驱动连接杆1-5、震动驱动板1-11构成，主驱动杆1-1的一端与上承压板10相连接，主驱动杆1-1的中部通过第一连接轴1-2与设置在长方形箱体9上部的第一支撑柱1-3相连接，主驱动杆1-1的另一端通过第二连接轴1-4与驱动连接杆1-5的上端相连接，驱动连接杆1-5的下端通过第三连接轴1-6与辅驱动杆1-7的一端相连接，辅驱动杆1-7的中部通过第四连接轴1-8与安装在长方形箱体9上部的第二支撑柱1-9相连接，辅驱动杆1-7的另一端通过第五连接轴1-10与震动驱动板1-11的中部相连接，
在图2和图3中，第一个共振储能机构的震动压电机构由两部分构成，
一部分设置在震动驱动板1-11的一端，由第一共振弹簧2-4-1、第一振动滑块2-6-1、第一压电陶瓷片2-7-1、第一连接板2-8-1和第二连接板2-9-1构成，第一压电陶瓷片2-7-1两端通过第一连接板2-8-1和第二连接板2-9-1安装在长方形箱体9上，第一共振弹簧2-4-1的上端与震动驱动板1-11的一端相连接，第一共振弹簧2-4-1的下端与第一振动滑块2-6-1的上端相连接，第一振动滑块2-6-1的悬在第一压电陶瓷片2-7-1的中部的上方，
另一部分设置在震动驱动板的另一端，由第二共振弹簧2-4-2、第二振动滑块2-6-2、第二压电陶瓷片2-7-2、第三连接板2-8-2和第四连接板2-9-2构成，第二压电陶瓷片2-7-2两端通过第三连接板2-8-2和第四连接板2-9-2安装在长方形箱体9上，第二共振弹簧2-4-2的上端与震动驱动板1-11的一端相连接，第二共振弹簧2-4-2的下端与第二振动滑块2-6-2的上端相连接，第二振动滑块2-6-2的悬在第二压电陶瓷片2-7-2的中部的上方，
当地铁列车的振动施加在上承压板10时，列车的一部分压力通过上承压板10传递到主减震弹簧8-1、主减震弹簧8-2、主减震弹簧8-3和主减震弹簧8-4上，列车的另一部分压力通过主驱动杆1-1、辅驱动杆1-7和驱动连接杆1-5传递到震动驱动板1-11上，使震动驱动板1-11大幅度的上下震动，并通过位于震动驱动板1-11两侧的第一共振弹簧2-4-1和第二共振弹簧2-4-2带动第一振动滑块2-6-1和第二振动滑块2-6-2大幅度的上下震动，在第一振动滑块2-6-1和第二振动滑块2-6-2敲击下，使得第一压电陶瓷片2-7-1和第二压电陶瓷片2-7-2大幅度的震动起来，电流不断的从第一压电陶瓷片2-7-1和第二压电陶瓷片2-7-2的两个电极输出出来，通过上述过程将地铁列车的振动动能转化为电能，
两个减震发电机构中的其他共振储能机构的结构、各项尺寸和工作过程相同与第一个减震发电机构中的第一个共振储能机构相同。

Claims (1)

1.一种轴对称共振储能压电变换城市地铁列车减震发电装置，由两个结构、各项尺寸和工作过程相同的长方形减震发电机构和一个长方形主减振机构构成，其特征是：两个减震发电机构对称的设置主减振机构的两侧，主减振机构由一个长方形上承压板、一个长方形下承压板和多个主减震弹簧构成，主减震弹簧设置在上承压板和下承压板之间，
两个减震发电机构都由一个长方形箱体和多个结构、各项尺寸和工作过程相同的共振储能机构构成，两个减震发电机构通过下承压板连接在一起，
地铁列车的振动施加在上承压板，列车的一部分压力通过上承压板传递到主减振机构上，列车的另一部分压力对称的分布在位于主减振机构两侧的两个减震发电机构上，上述结构设置即可吸收列车纵向震动，还可减少列车横向振动，
各共振储能机构都由一个震动压电机构和一个行程变换机构构成，震动压电机构设置在长方形箱体内，行程变换机构设置在震动压电机构的上方，震动压电机构的两部分对称的位于行程变换机构两侧，
各共振储能机构的行程变换机构都由一个主驱动杆、一个辅驱动杆、一个驱动连接杆、一个震动驱动板构成，
主驱动杆的一端与上承压板相连接，主驱动杆的中部通过第一连接轴与设置在长方形箱体上部的第一支撑柱相连接，主驱动杆的另一端通过第二连接轴与驱动连接杆的上端相连接，驱动连接杆的下端通过第三连接轴与辅驱动杆的一端相连接，辅驱动杆的中部通过第四连接轴与安装在长方形箱体上部的第二支撑柱相连接，辅驱动杆的另一端通过第五连接轴与震动驱动板的中部相连接，
各共振储能机构的震动压电机构由两部分构成，
一部分设置在震动驱动板的一端，由第一共振弹簧、第一振动滑块、第一压电陶瓷片、第一连接板和第二连接板构成，第一压电陶瓷片两端通过第一连接板和第二连接板安装在长方形箱体上，第一共振弹簧的上端与震动驱动板的一端相连接，第一共振弹簧的下端与第一振动滑块的上端相连接，第一振动滑块的悬在第一压电陶瓷片的中部的上方，
另一部分设置在震动驱动板的另一端，由第二共振弹簧、第二振动滑块、第二压电陶瓷片、第三连接板和第四连接板构成，第二压电陶瓷片两端通过第三连接板和第四连接板安装在长方形箱体上，第二共振弹簧的上端与震动驱动板的一端相连接，第二共振弹簧的下端与第二振动滑块的上端相连接，第二振动滑块的悬在第二压电陶瓷片的中部的上方。
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