CN109531817B - 一种节能施工设备 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种节能施工设备，涉及施工设备技术领域。本发明所述的节能施工设备，包括设备本体和减震装置，所述减震装置用于设在所述设备本体和地面之间；所述减震装置包括上壳和位于所述上壳下方的下壳，所述下壳包括第一中空腔，所述上壳包括第二中空腔，所述第一中空腔和所述第二中空腔位于相同的竖直方向上；所述上壳适于插入到所述第一中空腔中移动，所述第一中空腔与所述第二中空腔组成减震腔体，所述减震腔体中设有弹簧；所述下壳上设有压电换能装置，所述压电换能装置适于将机械能转化为电能。本发明所述的节能施工设备，通过设置在减震腔体中的弹簧进行缓冲，减轻了设备受到外力时的振动强度，为设备提供额外电源，有利于节约能源。

Description

一种节能施工设备

技术领域

本发明涉及施工设备技术领域，特别涉及一种节能施工设备。

背景技术

现有施工设备在运行时，常常由于设备自身的振动对设备造成不良影响，主要体现为：施工设备在振动过程中，大量机械能会转化为内势能、摩擦或其他能量形式，这不仅是对机械能的浪费，同时，转化后的能量不易控制，容易造成安全隐患。通常需要减震的设备都需要承受强烈的、单脉冲的振动冲击，这种振动形式产生的能量目前还没有找到较好的方法加以回收利用。

鉴于上述缺陷，本发明创作者经过长时间的研究和实践终于获得了本发明。

发明内容

有鉴于此，本发明旨在提出一种节能施工设备，以将设备振动过程中的不可控机械能加以回收利用。

为达到上述目的，本发明的技术方案是这样实现的：

一种节能施工设备，包括设备本体和减震装置，所述减震装置设在所述设备本体和地面之间；所述减震装置包括上壳和位于所述上壳下方的下壳，所述下壳包括第一中空腔，所述上壳包括第二中空腔，所述第一中空腔和所述第二中空腔位于相同的竖直方向上；所述上壳适于插入到所述第一中空腔中移动，所述第一中空腔与所述第二中空腔组成减震腔体，所述减震腔体中设有弹簧；所述下壳上设有压电换能装置，所述压电换能装置适于将机械能转化为电能。

进一步的，所述下壳包括受力壳和从动外壳，所述从动外壳套设在所述受力壳的外环面上，所述受力壳适于带动所述从动外壳旋转，所述受力壳与所述上壳通过单向偏向螺纹连接。

进一步的，所述从动外壳的底部设有连接所述从动外壳和所述受力壳的第一轴，所述第一轴包括单向轴承。

进一步的，所述下壳还包括底壳，所述底壳上设有第二轴，所述第二轴一体成型设在所述底壳上。

进一步的，所述第一轴和所述第二轴之间通过连杆相连，所述第一轴与所述第二轴同轴。

进一步的，所述减震装置还包括发条，所述第二轴外侧设有第二轴套，所述发条的内端固定在所述第二轴套上，所述发条的外端固定在所述从动外壳上。

进一步的，所述减震装置还包括齿盘，所述齿盘套设在所述第二轴套上，所述第二轴套适于带动所述齿盘旋转。

进一步的，所述设备本体包括砂浆搅拌机，所述砂浆搅拌机设有适于搅拌混合料的扇叶，所述扇叶上设有转速传感器。

进一步的，所述节能施工设备包括电机，所述电机适于带动所述扇叶转动。

进一步的，所述节能施工设备包括储能装置，所述储能装置适于储存所述压电换能装置转化的电能。

相对于现有技术，本发明所述的节能施工设备具有以下优势：

(1)本发明所述的节能施工设备，通过设置在上壳与外壳之间的减震腔体中的弹簧进行缓冲，减轻了设备受到外力冲击时的振动强度，将不可控的强冲击的机械能转化为可控的机械能，撞锤撞击压电结构将机械能转化为电能，为设备提供额外电源，有利于节约能源。

(2)本发明所述的节能施工设备，设置的发条能够将输入的能量缓慢释放出去，发条能够配合弹簧将强冲击的机械能转化为可控的机械能，为后续压电换能装置将机械能转化为电能提供了转化基础。

(3)本发明所述的节能施工设备，设置的第一压电结构层和第二压电结构层为压电陶瓷，压电陶瓷具有敏感的特性，可以将极其微弱的机械振动转换成电信号，同时由于压电陶瓷具有频率稳定性好，精度高及适用频率范围宽，而且体积小、不吸潮、寿命长，以及压电陶瓷在电场作用下产生的形变量很小，最多不超过本身尺寸的千万分之一等优点，能够长期有效使用。

附图说明

构成本发明的一部分的附图用来提供对本发明的进一步理解，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中：

图1是本发明的节能施工设备的示意图；

图2是本发明的减震装置的正面剖视图；

图3是本发明的减震装置的示意图；

图4是本发明的底壳及附近部件的示意图；

图5是图4不包括底壳的立体示意图；

图6是齿盘与第二轴套配合的示意图；

图7是图5不包括发条的立体示意图；

图8是发条的立体示意图；

图9是撞锤体的立体示意图；

图10是撞锤体的另一立体结构示意图。

附图标记说明：

1-设备本体，2-上壳，3-下壳，4-电机，5-弹簧，6-发条，7-齿盘，8-连杆，9-撞锤体，10-第一压电结构层，11-第二压电结构层；

21-第二中空腔，30-第一中空腔，31-受力壳，32-从动外壳，33-底壳，91-撞锤，92-撞锤基座，93-撞锤受体；

321-第一轴，331-第二轴，332-第二轴套。

具体实施方式

需要说明的是，在不冲突的情况下，本发明中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。

在本发明的描述中，应当说明的是，各实施例中的术语名词例如“上”、“下”、“左”、“右”、“外”、“内”等指示方位的词语，只是为了简化描述基于说明书附图的位置关系，并不代表所指的元件和装置等必须按照说明书中特定的方位和限定的操作及方法、构造进行操作，该类方位名词不构成对本发明的限制。

另外，在本发明的实施例中所提到的术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，并不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。

以下结合附图，对本发明上述的和另外的技术特征和优点作更详细的说明。

实施例1

如图1所示，本实施例提供一种节能施工设备，包括设备本体1以及减震装置，减震装置由上壳2和下壳3组成。本实施例的节能施工设备以砂浆搅拌机为例来说明，砂浆搅拌机在工作时，对其内的混合料进行搅拌，比如水泥混凝土搅拌机，将水泥原材料倒入水泥混凝土搅拌机后，开机，对设备内的混合原料进行搅拌，采用循环式作业方法，循环作业式的供料、搅拌、卸料三道工序是按一定的时间间隔周期进行的，即按份拌制。由于拌制的各种物料都经过准确的称量，故搅拌质量好。大多采用此种类型的作业方式。设置的电机4能够控制扇叶对混合料进行搅拌，扇叶上设有转速传感器，能够监控扇叶工作时的转速信息。由于在运行时，砂浆搅拌机会产生较大幅度的振动，因此在设备本体1的下方设置减震装置，来减轻砂浆搅拌机的振动幅度，降低运行噪音，同时，将运行过程中不可控的机械能转换为可利用的电能。节能施工设备还包括储能装置，储能装置适于储存减震装置转化的电能。

具体的，结合图2和图3所示，下壳3包括受力壳31、从动外壳32及底壳33，在上壳2的外侧壁上设有外螺纹，在受力壳31的内侧壁上设有内螺纹，安装减震装置时，内外螺纹相互配合将上壳2和下壳3固定在一起，下壳3包括第一中空腔30，上壳2适于插入到第一中空腔30中上下移动；上壳2包括第二中空腔21，第一中空腔30和第二中空腔2共轴形成减震腔体，减震腔体中设有弹簧5。内螺纹和外螺纹的截面是单向偏向螺纹，例如本实施例中的三角形螺纹，这种螺纹能够使上壳2和下壳3在发生相向运动的时候，螺纹会脱扣，由弹簧5提供减震力；但是在上壳和下壳发生相对运动的时候，螺纹却会牢牢地相互固定住不会脱扣，这样也避免了上壳2和下壳3之间的脱离。弹簧5是机械和电子行业中广泛使用的一种弹性元件，弹簧5在受载时能产生较大的弹性变形，把机械功或动能转化为变形能，而卸载后弹簧5的变形消失并回复原状，将变形能转化为机械功或动能。当外力冲击设备时，螺纹脱扣，上壳2和下壳3相互靠近，弹簧5被压缩，弹簧5对上壳2的内侧的上表面以及下壳3的内侧的下表面施加挤压作用力，当外力冲击消失后，由于回复力，弹簧5会恢复原先的形状。由于上壳2通过连接配件4与设备本体1相连，处于固定不动的状态，当外力冲击消失后，受力壳31的内螺纹与上壳2的外螺纹重新扣合，弹簧5对上壳2的内侧的上表面以及下壳3的内侧的下表面施加的挤压作用力会推动下壳3沿螺纹旋转恢复原位。结合图4所示，在下壳3沿螺纹旋转恢复原位的过程中，受力壳31与上壳2通过螺纹直接接触，由于受力壳31与从动外壳32通过位于从动外壳32底端的第一轴321相互固定，受力壳31会带动从动外壳32运动，底壳33固定不动。需要注意的是，只有在外力冲击消失，弹簧5推动下壳3旋转恢复的时候，受力壳31带动从动外壳32运动，从动外壳32并不能够被与恢复方向相反的方向带动。

结合图5-9所示，第一轴321通过连杆8与位于底壳33上的第二轴331相连，在第二轴331的外侧设有第二轴套332，发条6的内端固定在第二轴套332上，另外，发条6的外端固定在从动外壳32上，当受力壳31带动从动外壳32运动时，发条6被从动外壳32带动的同时，驱使第二轴套332旋转运动。第二轴套332的外侧与齿盘7相连，当第二轴套332旋转运动时，驱动齿盘7旋转，齿盘7外侧的齿痕会撞击撞锤体9的撞锤受体93使得撞锤受体93来回运动，撞锤体9与底壳33的内侧固定连接，从而撞锤体9自身会产生振动，振动能量通过撞锤基座92传至撞锤91，位于撞锤体9上端和下端的撞锤91分别撞击第一压电结构层10和第二压电结构层11组成的压电换能装置，从而将发条6中存储的机械能转化为电能，为本实施例的节能施工设备提供额外电源，储能装置适于储存压电换能装置转化的电能。

本实施例通过设置在上壳2与外壳3之间的减震腔体中的弹簧5进行缓冲，弹簧5在受载时能产生较大的弹性变形，把机械功或动能转化为变形能，而卸载后弹簧5的变形消失并回复原状，将变形能转化为机械功或动能，因此弹簧5能够吸收振动和冲击能量，减轻了设备受到外力冲击时的振动强度，将不可控的强冲击的机械能转化为可控的机械能。在下壳3沿螺纹旋转恢复原位的过程中，受力壳31带动从动外壳32运动，进而驱动发条6带动齿盘7旋转撞击撞锤体9，使得撞锤91撞击压电结构将机械能转化为电能，为设备提供额外电源，有利于节约能源。

实施例2

本实施例在上述实施例的基础上，结合图4-8所示，以第一轴321、连杆8及第二轴331所在的轴线从上至下，设有发条6和齿盘7。外力冲击消失后，由于弹簧的回复力，弹簧5对上壳2的内侧的上表面以及下壳3的内侧的下表面施加的挤压作用力会推动下壳3沿螺纹旋转恢复原位。受力壳31与上壳2通过螺纹直接接触，由于受力壳31与从动外壳32通过位于从动外壳32底端的第一轴321相互固定，受力壳31会带动从动外壳32运动，而发条6的外端固定在从动外壳32上，内端固定在第二轴套332上，当从动外壳32被受力壳31带动旋转时，发条6的外端向内旋转收缩，由于发条6也存在弹性回复力，这使得发条6的内端与外端同方向旋转，发条6的内端带动第二轴套332旋转，第二轴套332的外侧与齿盘7相连，当第二轴套332旋转运动时，驱动齿盘7旋转，齿盘7外侧的齿痕会撞击撞锤体9的撞锤受体93使得撞锤受体93来回运动，撞锤体9与底壳33的内侧固定连接，从而撞锤体9自身会产生振动，振动能量通过撞锤基座92传至撞锤91，位于撞锤体9上端和下端的撞锤91分别撞击第一压电结构10和第二压电结构11，从而将发条6中存储的机械能转化为电能，为本实施例的节能施工设备提供额外电源。

根据杠杆力矩原理：当发条6被上满，它的力矩最大(力矩杠杆最长)，因此发条6需要以较小的力量输出。运行一段时间后，发条6会慢慢松开，它的能量随之下降。当能量即将耗尽时，发条6内端的力矩最小(力矩杠杆最短)，此时输出的力量也随之变小。本实施例中，发条6的能量来自于从动外壳32的旋转带动，发条6的能量输出带动第二轴套332旋转，由于发条6能够将输入的能量缓慢释放出去，从而发条6能够配合弹簧5将强冲击的机械能转化为可控的机械能。

本实施例通过设置在从动外壳32与底壳33交界处的发条6，发条6与弹簧5配合，利用弹性回复力将不可控的强冲击的机械能转化为可控的机械能，为后续将机械能转化为电能的过程提供了转化基础。

实施例3

本实施例在上述实施例的基础上，结合图3和图4所示，从动外壳32与底壳33之间形成开放的腔体，腔体中自上而下包括发条6、第一压电结构层10、齿盘7、第二压电结构层11。发条6围绕设置在腔体上部，外端固定在从动外壳32上，内端固定在第二轴331外侧设置的第二轴套332上，第二轴套332与第二轴331之间可以保持自由转动，即第二轴套332可以被发条6自由驱动。第二轴套332与齿盘7相互固定，第二轴套332的转动可以带动齿盘7的转动，齿盘7的外缘有齿痕，底壳33上与齿盘7的齿痕相对的位置设置有撞锤体9，撞锤体9包括撞锤基座92、撞锤91和撞锤受体93，撞锤受体93能够与齿痕相配合，在齿盘7转动的时候以一定的频率拨动撞锤受体93使撞锤受体93来回往复运动，撞锤受体93的来回往复运动形成撞锤体9的自身振动，并且通过撞锤基座92传至撞锤91，撞锤91不断敲击第一压电结构层10与第二压电结构层11，使通过发条6存储的机械能源源不断变成电能，供设备使用。

本实施例中，第一压电结构层10和第二压电结构层11利用压电效应，将机械能转化为电能，供设备使用。优选地，第一压电结构层10和第二压电结构层11为压电陶瓷，压电陶瓷具有敏感的特性，可以将极其微弱的机械振动转换成电信号，可用于声纳系统、气象探测、遥测环境保护、家用电器等，同时由于压电陶瓷具有频率稳定性好，精度高及适用频率范围宽，而且体积小、不吸潮、寿命长，以及压电陶瓷在电场作用下产生的形变量很小，最多不超过本身尺寸的千万分之一等优点，压电陶瓷能够适应设备的运行环境。需要说明的是，在本发明中，除本实施例提到的压电陶瓷这一材料外，第一压电结构层10和第二压电结构层11该可以是其它具有压电效应的压电材料。

在本实施例中，第一压电结构层10和第二压电结构层11采用具有频率稳定性好，精度高及适用频率范围宽等优点的压电陶瓷作为压电材料，能够有效地将机械能转化为电能供设备使用。

实施例4

本实施例在上述实施例的基础上，结合图7、图9和图10所示，本实施例提供一种与齿盘7的齿痕的形状相配合的撞锤体9。如图10所示，撞锤受体93为与齿痕的形状相配合的弯曲形状，相比如图9所示的撞锤体9的撞锤受体93，本实施例的撞锤受体93承受的齿盘7的撞击更为均匀和有效，能将外力冲击传递过来的机械能最大程度地转化为撞锤91撞击第一压电结构层10和第二压电结构层11的能量，从而使得压电材料产生的电能更多，有利于节约能源。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (4)

1.一种节能施工设备，其特征在于，包括设备本体(1)和减震装置，所述减震装置用于设在所述设备本体(1)与地面之间；所述减震装置包括上壳(2)和位于所述上壳(2)下方的下壳(3)，所述下壳(3)包括第一中空腔(30)，所述上壳(2)包括第二中空腔(21)，所述第一中空腔(30)和所述第二中空腔(21)位于相同的竖直方向上；所述上壳(2)适于插入到所述第一中空腔(30)中移动，所述第一中空腔(30)与所述第二中空腔(21)组成减震腔体，所述减震腔体中设有弹簧(5)；所述下壳(3)上设有压电换能装置，所述压电换能装置适于将机械能转化为电能；

所述下壳(3)包括受力壳(31)和从动外壳(32)，所述从动外壳(32)套设在所述受力壳(31)的外环面上，所述受力壳(31)适于带动所述从动外壳(32)旋转，所述受力壳(31)与所述上壳(2)通过单向偏向螺纹连接，所述从动外壳(32)的底部设有连接所述从动外壳(32)和所述受力壳(31)的第一轴(321)，所述第一轴(321)包括单向轴承；

所述下壳(3)还包括底壳(33)，所述底壳(33)上设有第二轴(331)，所述第二轴(331)一体成型设在所述底壳(33)上，所述第一轴(321)和所述第二轴(331)之间通过连杆(8)相连，所述第一轴(321)与所述第二轴(331)同轴；

所述减震装置还包括发条(6)，所述第二轴(331)外侧设有第二轴套(332)，所述发条(6)的内端固定在所述第二轴套(332)上，所述发条(6)的外端固定在所述从动外壳(32)上；

压电换能装置包括第一压电结构层10和第二压电结构层11；

所述减震装置还包括齿盘(7)，所述齿盘(7)套设在所述第二轴套(332)上，所述第二轴套(332)适于带动所述齿盘(7)旋转，所述齿盘(7)的外缘有齿痕，所述底壳(33)上与所述齿盘(7)的齿痕相对的位置设置有撞锤体(9)，所述撞锤体(9)包括撞锤(91)、撞锤基座(92)和撞锤受体(93)，所述撞锤受体(93)适于与齿痕相配合，所述齿盘(7)转动时适于以一定的频率拨动所述撞锤受体(93)，所述撞锤受体(93)往复运动并通过所述撞锤基座(92)将往复运动传至撞锤(91)，所述撞锤(91)适于敲击所述第一压电结构层(10)与所述第二压电结构层(11)。

2.根据权利要求1所述的节能施工设备，其特征在于，所述设备本体(1)包括砂浆搅拌机，所述砂浆搅拌机设有适于搅拌混合料的扇叶，所述扇叶上设有转速传感器。

3.根据权利要求2所述的节能施工设备，其特征在于，包括电机(4)，所述电机(4)适于带动所述扇叶转动。

4.根据权利要求1所述的节能施工设备，其特征在于，所述节能施工设备包括储能装置，所述储能装置适于储存所述压电换能装置转化的电能。

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