CN110126874A - 一种货运列车自储能量减速顶 - Google Patents

Abstract

本发明属于减速顶领域，具体涉及一种货运列车自储能量减速顶。针对现有技术列车减速过程中所释放的能量得到不回收的问题，本发明公开了一种货运列车自储能量减速顶，技术方案是：包括顶(1)、顶座(4)和固定装置，还包括滚珠丝杠(2)和发电储电装置，所述滚珠丝杠(2)上配套设置有螺母(5)，顶(1)与螺母(5)固定连接，滚珠丝杠(2)上套有弹簧(7)，所述弹簧(7)位于螺母(5)与固定装置之间，所述发电储电装置包括发电机(23)和储能装置，所述固定装置与顶座(4)连接，所述滚珠丝杠(2)下端与固定装置旋转连接，滚珠丝杠(2)下端与发电机(23)的转轴连接。本发明适用于为列车减速。

Description

一种货运列车自储能量减速顶

技术领域

本发明属于减速顶领域，具体涉及一种货运列车自储能量减速顶。

背景技术

减速顶是一种内部装有液压油，安装在钢轨的内侧或者外侧，通过滑动油缸和车轮相接触，使内部液压油发生挤压从而对车辆轮对做制动功来起到减速作用的一种调速设备。其工作原理是：

当车辆通过减速顶时，它的轮对走行速度低于了减速顶所设定的临界速度，此时滑动油缸上、下腔不会产生较大的压差，那么速度阀将会处于一直打开的状态，滑动油缸上腔的油液将会通过速度阀通道流向下腔，因为滑动油缸上腔比下腔空间大，所以油液不能全部进入下腔，多余的油液会使氮气压缩。但是因为油液通过速度阀产生的阻力很小，那么减速顶将基本不对车辆起减速作用；当车辆通过减速顶时，它的轮对走行速度高于了减速顶所设定的临界速度，此时滑动油缸将会很快的下滑，上下腔会产生很大的压差，因为上腔此时压力过大会使速度阀迅速关闭，然后会使压力阀打开，油液通过压力阀进入到下腔，因为上下腔产生的较大的压差，减速顶做制动功，对车辆会起减速作用。

列车在减速过程中，会对减速顶做工，但是现有技术中，列车对减速顶做的功都没有被利用起来，全都变为热能耗散到空气中，造成大量能量的浪费。如果将这些能量收集起来，并转换为电能储存起来，就能够为其他设备供电，节约能源。因此，研制一种能够收集列车减速过程中释放的能量的减速顶具有非常高的应用价值。

发明内容

针对现有技术列车减速过程中所释放的能量得到不回收的问题，本发明提供一种货运列车自储能量减速顶，其目的在于：收集列车减速过程中释放的能量，转化为电能并储存起来，为其他设备供电。

本发明采用的技术方案如下：

一种货运列车自储能量减速顶，包括顶、顶座和固定装置，还包括滚珠丝杠和发电储电装置，所述滚珠丝杠上配套设置有螺母，顶与螺母固定连接，滚珠丝杠上套有弹簧，所述弹簧位于螺母与固定装置之间，所述发电储电装置包括发电机和储能装置，所述固定装置与顶座连接，所述滚珠丝杠下端与固定装置旋转连接，滚珠丝杠下端与发电机的转轴连接。

采用该技术方案后，列车经过时，顶被向下压，带动螺母向下运动，从而使滚珠丝杠转动，同时弹簧被压缩，滚珠丝杠带动发电机的转轴转动发电，然后将电能储存到储能装置中，实现能量的回收。储存的电能可以为其他设备供电。列车经过后，弹簧伸长，在弹簧的作用力下螺栓向上运动回到原位。

优选的，还包括换向装置，所述换向装置由上锥齿轮、左锥齿轮、下锥齿轮和右锥齿轮组成，所述上锥齿轮中心设置有单向轴承Ⅰ，下锥齿轮中心设置有单向轴承Ⅱ，单向轴承Ⅱ外侧连接有轴套，轴套外侧连接有单向轴承Ⅲ，所述单向轴承Ⅰ与单向轴承Ⅲ的锁止方向相同，所述单向轴承Ⅰ与单向轴承Ⅱ的锁止方向相反，左锥齿轮和右锥齿轮与固定装置转动连接，上锥齿轮与左锥齿轮和右锥齿轮配合，下锥齿轮与左锥齿轮和右锥齿轮配合，滚珠丝杠下部连接有传动轴，传动轴与单向轴承Ⅰ和单向轴承Ⅱ连接，轴套与发电机的转轴固定连接。

采用该技术方案后，列车经过时，顶带动螺母向下运动，螺母带动滚珠丝杠旋转，再带动与之相连的传动轴往一个方向转动，上锥齿轮与传动轴转动方向相同。通过左锥齿轮和右锥齿轮的配合，下锥齿轮向相反的方向旋转，此时单向轴承Ⅰ与单向轴承Ⅲ锁死，而单向轴承Ⅱ自由转动，下锥齿轮带动轴套反向转动，电机的转轴往一个方向旋转，输出电能。列车通过后，弹簧使螺母向上运动，螺母带动滚珠丝杠反转，再带动与之相连的传动轴往一个方向转动。此时单向轴承Ⅰ和单向轴承Ⅲ自由转动，上锥齿轮、左锥齿轮、下锥齿轮和右锥齿轮不起作用，单向轴承Ⅱ锁死，传动轴带动轴套反向转动，电机的转轴仍然往相同的方向旋转，输出电能。发电机转轴单向转动，发出的是直流电，方便整流，提高发电效率。

优选的，所述传动轴与滚珠丝杠通过联轴器连接。

采用该技术方案后，能够减少传动轴与滚珠丝杠之间的振动，降低冲击尖峰载荷,并且联轴器还具有一定的缓冲作用。

优选的，所述左锥齿轮连接有齿轮销钉，齿轮销钉与固定装置过盈连接，所述右锥齿轮连接有齿轮销钉，齿轮销钉与固定装置过盈连接，所述单向轴承Ⅲ与下锥齿轮过盈连接。

采用该技术方案后，减速顶连接结构更简单，定心精度好，可承受扭矩、轴向力或两者复合的载荷，并且承载能力高，在冲击振动载荷下也能可靠的工作。

优选的，所述轴套与发电机的转轴通过联轴器连接。

采用该技术方案后，能够减少轴套与发电机的转轴之间的振动，降低冲击尖峰载荷,并且联轴器还具有一定的缓冲作用，防止发电机损坏。

优选的，所述固定装置包括卸力下部件、滚子轴承和卸力下桶，卸力下桶连接于顶座内侧，所述卸力下部件与卸力下桶固定连接，卸力下部件上端固定连接有卸力上部件，滚子轴承安装于卸力下部件中且与卸力下部件固定连接。

采用该技术方案后，固定装置能够拆卸，方便检修与更换零件，节约成本。

优选的，所述传动轴与滚子轴承连接部位为阶梯轴，所述滚子轴承由上端面滚子轴承和下端面滚子轴承组成，上端面滚子轴承的平面尺寸大于下端面滚子轴承，所述上端面滚子轴承的内圈和下端面滚子轴承的内圈分别与阶梯轴配合。

采用该技术方案后，滚子轴承有两个面承受来自传动轴的压力，能够更好的卸力。

优选的，还包括顶座支撑，所述卸力下桶下端与顶座支撑连接，顶座支撑与顶座固定连接。

采用该技术方案后，卸力下桶的底部强度更高，不容易被破坏。

优选的，所述滚珠丝杠顶部设置有螺母防脱销，所述螺母防脱销的形状为柱状，并且与滚珠丝杠的轴线垂直。

采用该技术方案后，螺母防脱销能够限制螺母的位置，防止螺母从滚珠丝杠上脱落，装置更加稳定。

优选的，所述固定装置上设置有距离传感器，所述储能装置通过导线向距离传感器供电。

随着我国铁路的高速发展，减速顶作为铁路编组站调速装置，其检修作业越发的繁重。目前，对铁路减速顶进行检测维修基本都是采用人工室外巡视检查，这样检修费时费力，而且人工巡视检查仅仅靠工作人员经验来判断一个减速定的好坏，这样检测没有相应的标准，且效率低下，检测结果也不准确。采用该技术方案后，通过距离传感器对螺母与固定装置之间的距离的感应，能够检测车轮压过减速顶时是否会做功，这样就可以及时的发现损坏的减速顶，方便工作人员进行更换维修。

综上所述，由于采用了上述技术方案，本发明的有益效果是：

1.减速顶中设置发电储电装置和滚珠丝杠，列车经过时，顶被向下压，带动螺母向下运动，从而使滚珠丝杠转动，同时弹簧被压缩，滚珠丝杠带动发电机的转轴转动发电，然后将电能储存到储能装置中，实现能量的回收。储存的电能可以为其他设备供电。列车经过后，弹簧伸长，在弹簧的作用力下螺栓向上运动回到原位。

2.减速顶中设置换向装置，列车经过时，顶带动螺母向下运动，螺母带动滚珠丝杠旋转，再带动与之相连的传动轴往一个方向转动，上锥齿轮与传动轴转动方向相同。通过左锥齿轮和右锥齿轮的配合，下锥齿轮向相反的方向旋转，此时单向轴承Ⅰ与单向轴承Ⅲ锁死，而单向轴承Ⅱ自由转动，下锥齿轮带动轴套反向转动，电机的转轴往一个方向旋转，输出电能。列车通过后，弹簧使螺母向上运动，螺母带动滚珠丝杠反转，再带动与之相连的传动轴往一个方向转动。此时单向轴承Ⅰ和单向轴承Ⅲ自由转动，上锥齿轮、左锥齿轮、下锥齿轮和右锥齿轮不起作用，单向轴承Ⅱ锁死，传动轴带动轴套反向转动，电机的转轴仍然往相同的方向旋转，输出电能。发电机转轴单向转动，发出的是直流电，方便整流，提高发电效率。

3.传动轴与滚珠丝杠通过联轴器连接，能够减少传动轴与滚珠丝杠之间的振动，降低冲击尖峰载荷,并且联轴器还具有一定的缓冲作用。

4.采用过盈连接，减速顶的结构更简单，定心精度好，可承受扭矩、轴向力或两者复合的载荷，并且承载能力高，在冲击振动载荷下也能可靠的工作。

5.轴套与发电机转轴通过联轴器连接，能够减少轴套与发电机的转轴之间的振动，降低冲击尖峰载荷,并且联轴器还具有一定的缓冲作用，防止发电机损坏。

6.固定装置能够拆卸，方便检修与更换零件，节约成本。

7.滚子轴承有两个面承受来自传动轴的压力，能够更好的卸力。

8.设置顶座支撑，卸力下桶的底部强度更高，不容易被破坏。

9.设置螺母防脱销能够限制螺母的位置，防止螺母从滚珠丝杠上脱落，装置更加稳定。

10.通过距离传感器对螺母与固定装置之间的距离的感应，能够检测车轮压过减速顶时是否会做功，这样就可以及时的发现损坏的减速顶，方便工作人员进行更换维修。

附图说明

本发明将通过例子并参照附图的方式说明，其中：

图1是本发明的外部结构示意图；

图2是本发明的正视图；

图3是本发明的内部结构示意图；

图4是换向装置结构示意图。

其中，1-顶，2-滚珠丝杠，3-螺母顶连接器，4-顶座，5-螺母，6-螺母防脱销，7-弹簧，8-卸力上盖，9-卸力下盖，10-上端面滚子轴承，11-下端面滚子轴承，12-传动轴，13-单向轴承Ⅰ，14-上锥齿轮，15-下锥齿轮，16-左锥齿轮，17-右锥齿轮，18-普通轴承，19-齿轮销钉，20-轴套，21-联轴器，22-下桶，23-发电机，24-螺栓Ⅰ，25-螺栓Ⅱ，26-螺栓Ⅲ，27-螺栓Ⅳ，28-固定架，29-单向轴承Ⅱ，30-单向轴承Ⅲ，31-顶座支撑，32-卸力部件固定销。

具体实施方式

本说明书中公开的所有特征，或公开的所有方法或过程中的步骤，除了互相排斥的特征和/或步骤以外，均可以以任何方式组合。

下面结合图1～图4对本发明作详细说明。

一种货运列车自储能量减速顶，包括顶1、顶座4和固定装置，还包括发电储电装置和滚珠丝杠2。所述滚珠丝杠2上配套设置有螺母5，螺母5与滚珠丝杠2配合能够将螺母5的线性运动转换为滚珠丝杠2的旋转运动。顶1与螺母顶连接器3焊接连接，螺母顶连接器3与螺母5通过螺栓Ⅰ连接，滚珠丝杠2上套有弹簧7，所述弹簧7位于螺母5与固定装置之间，弹簧7的直径比螺母5的直径小。所述发电储电装置包括发电机23和储能装置，所述发电机固定于顶座4的底部，所述储能装置可以选用超级电容、电池等具有储电功能的装置，所述固定装置是一块固定板，所述固定板与顶座4固定连接，固定板上设置有轴承，所述轴承与滚珠丝杠2下端连接，使滚珠丝杠2能够在固定板上转动。滚珠丝杠2下端还与发电机23的转轴连接。当列车压在顶1上时，顶1推动螺母5向下运动，螺母5的竖直运动带动滚珠丝杠2转动，同时弹簧7被压缩，列车经过后，弹簧7伸长，将螺母5向上顶，螺母5带动顶1回到初始位置。如果列车的运行速度慢，顶1与列车的相对速度小，因此顶1对列车的阻碍作用小，列车几乎不减速。如果列车运行速度快，则顶1与列车的相对速度大，因此对列车的阻碍作用大，列车减速。减速顶通过固定架28进行安装固定。

优选的，还包括换向装置，所述换向装置由上锥齿轮14、左锥齿轮16、下锥齿轮15和右锥齿轮17组成，所述上锥齿轮14中心设置有单向轴承Ⅰ25，下锥齿轮15中心设置有单向轴承Ⅱ29，单向轴承Ⅱ29外侧连接有轴套20，轴套20外侧连接有单向轴承Ⅲ30，所述单向轴承Ⅰ25与单向轴承Ⅲ30的锁止方向相同，所述单向轴承Ⅰ25与单向轴承Ⅱ29的锁止方向相反，左锥齿轮16和右锥齿轮17与固定装置通过普通轴承18转动连接，上锥齿轮14与左锥齿轮16和右锥齿轮17配合，下锥齿轮15与左锥齿轮16和右锥齿轮17配合，滚珠丝杠2下部连接有传动轴12，传动轴12与单向轴承Ⅰ25和单向轴承Ⅱ29连接，轴套20与发电机23的转轴固定连接。首先规定螺栓5向下运动时滚珠丝杠2的旋转方向为正向，当列车将顶1向下压时，滚珠丝杠2带动传动轴12正向转动，(假设单向轴承Ⅰ25正向自由转动，反之亦可)此时上锥齿轮14和下锥齿轮15不工作，单向轴承Ⅱ29正向锁死，传动轴12带动单向轴承Ⅱ29正向转动，单向轴承Ⅱ29带动轴套20正向转动，轴套20通过联轴器21带动发电机23的转轴正向转动，发电机发电。当列车经过后，弹簧7将螺栓5往上推，滚珠丝杠2反向旋转，滚珠丝杠2带动传动轴12反向旋转，此时单向轴承Ⅰ25和单向轴承Ⅲ30锁死，单向轴承Ⅱ29自由转动，传动轴12带动上锥齿轮14反向转动，经过左锥齿轮16和右锥齿轮17的传动后，下锥齿轮15正向转动，下锥齿轮15带动轴套20正向转动，带动发电机23的转轴在轴套20的带动下仍然正向转动。

优选的，所述传动轴12与滚珠丝杠2通过联轴器连接。

优选的，所述左锥齿轮16连接有齿轮销钉19，齿轮销钉19与固定装置过盈连接，所述右锥齿轮17连接有齿轮销钉19，齿轮销钉19与固定装置过盈连接，所述单向轴承Ⅲ30与下锥齿轮15过盈连接。

优选的，所述轴套20与发电机23的转轴通过联轴器21连接。

优选的，所述固定装置包括卸力下部件9、滚子轴承和卸力下桶22，卸力下桶22设置于顶座4内侧，所述卸力下部件9与卸力下桶22通过卸力部件固定销32固定连接，卸力下部件9上端通过螺栓Ⅳ27连接有卸力上部件8，滚子轴承安装于卸力下部件9中且与卸力下部件9过盈连接。

优选的，所述传动轴12与滚子轴承连接部位为阶梯轴，所述滚子轴承由上端面滚子轴承10和下端面滚子轴承11组成，上端面滚子轴承10的平面尺寸大于下端面滚子轴承11，所述上端面滚子轴承10的内圈和下端面滚子轴承11的内圈分别与阶梯轴配合。这样设置滚子轴承有两个面承受来自传动轴12的压力，能够更好的卸力。

优选的，还包括顶座支撑31，所述卸力下桶22下端与顶座支撑31通过螺栓Ⅰ24连接，顶座支撑31与顶座4通过螺栓Ⅱ25连接。

进一步优选的，所述滚珠丝杠2顶部设置有螺母防脱销6，所述螺母防脱销4的具体结构为横向插入滚珠丝杠2顶部的一根销棒，这样在螺母5运动到滚珠丝杠2顶部后能够被阻挡限位，从而防止螺母5与滚珠丝杠2脱离。

进一步优选的，所述固定装置上设置有距离传感器，所述储能装置通过导线向距离传感器供电。

目前，对铁路减速顶进行检测维修基本都是采用人工室外巡视检查，这样检修费时费力，而且人工巡视检查仅仅靠工作人员经验来判断一个减速定的好坏，这样检测没有相应的标准，且效率低下，检测结果也不准确。

这样设置，通过对螺母与固定装置之间的距离的感应，可以检测车轮压过减速顶时是否会做功，这样就可以及时的发现损坏的减速顶，方便工作人员进行更换维修。利用减速顶在与车辆作用过程中的做功过程实现能量回收并储存，能够为距离感应器进行供电，不需要外接电源。

以上所述实施例仅表达了本申请的具体实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对本申请保护范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本申请技术方案构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本申请的保护范围。

Claims (10)

1.一种货运列车自储能量减速顶，包括顶(1)、顶座(4)和固定装置，其特征在于：还包括滚珠丝杠(2)和发电储电装置，所述滚珠丝杠(2)上配套设置有螺母(5)，顶(1)与螺母(5)固定连接，滚珠丝杠(2)上套有弹簧(7)，所述弹簧(7)位于螺母(5)与固定装置之间，所述发电储电装置包括发电机(23)和储能装置，所述固定装置与顶座(4)连接，所述滚珠丝杠(2)下端与固定装置旋转连接，滚珠丝杠(2)下端与发电机(23)的转轴连接。

2.如权利要求1所述的一种货运列车自储能量减速顶，其特征在于，还包括换向装置，所述换向装置由相互啮合的上锥齿轮(14)、左锥齿轮(16)、下锥齿轮(15)和右锥齿轮(17)组成，所述上锥齿轮(14)中心设置有单向轴承Ⅰ(25)，下锥齿轮(15)中心设置有单向轴承Ⅱ(29)，单向轴承Ⅱ(29)外侧连接有轴套(20)，轴套(20)外侧连接有单向轴承Ⅲ(30)，所述单向轴承Ⅰ(25)与单向轴承Ⅲ(30)的锁止方向相同，所述单向轴承Ⅰ(25)与单向轴承Ⅱ(29)的锁止方向相反，左锥齿轮(16)和右锥齿轮(17)与固定装置转动连接，上锥齿轮(14)与左锥齿轮(16)和右锥齿轮(17)配合，下锥齿轮(15)与左锥齿轮(16)和右锥齿轮(17)配合，滚珠丝杠(2)下部连接有传动轴(12)，传动轴(12)与单向轴承Ⅰ(25)和单向轴承Ⅱ(29)连接，轴套(20)与发电机(23)的转轴固定连接。

3.如权利要求2所述的一种货运列车自储能量减速顶，其特征在于，所述传动轴(12)与滚珠丝杠(2)通过联轴器连接。

4.如权利要求2所述的一种货运列车自储能量减速顶，其特征在于，所述左锥齿轮(16)连接有齿轮销钉(19)，齿轮销钉(19)与固定装置过盈连接，所述右锥齿轮(17)连接有齿轮销钉(19)，齿轮销钉(19)与固定装置过盈连接，所述单向轴承Ⅲ(30)与下锥齿轮(15)过盈连接。

5.如权利要求2所述的一种货运列车自储能量减速顶，其特征在于，所述轴套(20)与发电机(23)的转轴通过联轴器(21)连接。

6.如权利要求2所述的一种货运列车自储能量减速顶，其特征在于，所述固定装置包括卸力下部件(9)、滚子轴承和卸力下桶(22)，卸力下桶(22)连接于顶座(4)内侧，所述卸力下部件(9)与卸力下桶(22)固定连接，卸力下部件(9)上端固定连接有卸力上部件(8)，滚子轴承安装于卸力下部件(9)中且与卸力下部件(9)固定连接。

7.如权利要求6所述的一种货运列车自储能量减速顶，其特征在于，所述传动轴(12)与滚子轴承连接部位为阶梯轴，所述滚子轴承由上端面滚子轴承(10)和下端面滚子轴承(11)组成，上端面滚子轴承(10)的平面尺寸大于下端面滚子轴承(11)，所述上端面滚子轴承(10)的内圈和下端面滚子轴承(11)的内圈分别与阶梯轴配合。

8.如权利要求6所述的一种货运列车自储能量减速顶，其特征在于，还包括顶座支撑(31)，所述卸力下桶(22)下端与顶座支撑(31)连接，顶座支撑(31)与顶座(4)固定连接。

9.如权利要求1所述的一种货运列车自储能量减速顶，其特征在于，所述滚珠丝杠(2)顶部设置有螺母防脱销(6)，所述螺母防脱销(6)的形状为柱状，并且与滚珠丝杠(2)的轴线垂直。

10.如权利要求1所述的一种货运列车自储能量减速顶，其特征在于，所述固定装置上设置有距离传感器，所述储能装置通过导线向距离传感器供电。