CN110422191A - 一种振动能量转换装置及运用该转换装置的转向架 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种振动能量转换装置及运用该转换装置的转向架，包括安装座和设置在安装座上的第一单向离合器，所述第一单向离合器包括第一内圈座和第一外圈座，所述第一内圈座转动地设在安装座上，所述第一外圈座设有抵触板，所述安装座上固设有支座，所述支座转动地设有杠杆，所述杠杆远离第一单向离合器的一端为振动受力端，另一端抵接在抵触板上，杠杆受力转动后带动第一内圈座和第一外圈座一起转动，所述安装座设有用于复位第一外圈座的复位弹簧，所述复位弹簧一端固定在安装座上，另外一端固定在第一外圈座上。该振动能量转换装置可以将振动产生的能量转换成转动的动能，实现振动能量的合理转换利用。
Description
技术领域
本发明涉及轨道车辆技术领域，尤其是涉及一种振动能量转换装置及运用该转换装置的转向架。
背景技术
振动现象广泛存在各类的机械系统中，比如火车在铁轨上行驶的过程中，由于车辆运行的速度、载重量和轨道不平顺等因素会激励和诱发车辆会发生振动，尤其是载货的火车，一节车厢大概80吨，在发生振动的过程中产生的能量是非常大的，现有的车辆都没有很好地利用这部分的能量，这大部分的能量都被车体、轨道、轨枕及地基所吸收并消耗，造成能源的浪费，故现在急需要一种可以利用振动产生的能量的装置。
发明内容
针对现有技术存在的不足，本发明的目的在于提供一种振动能量转换装置，该振动能量转换装置可以将振动产生的能量转换成转动的动能，实现振动能量的合理转换利用。
本发明的上述发明目的是通过以下技术方案得以实现的：
一种振动能量转换装置，包括安装座和设置在安装座上的第一单向离合器，所述第一单向离合器包括第一内圈座和第一外圈座，所述第一内圈座转动地设在安装座上，所述第一外圈座设有抵触板，所述安装座上固设有支座，所述支座转动地设有杠杆，所述杠杆远离第一单向离合器的一端为振动受力端，另一端抵接在抵触板上，杠杆受力转动后带动第一内圈座和第一外圈座一起转动，所述安装座设有用于复位第一外圈座的复位弹簧，所述复位弹簧一端固定在安装座上，另外一端固定在第一外圈座上。
通过采用上述技术方案，机器在发生不断振动过程中，会有往下压的力作用在杠杆的振动受力端，使杠杆的振动受力端往下转动，使杠杆转动起来，杠杆转动起来后会推动抵触板使第一单向离合器的第一内圈座和第一外圈座一起转动；机器往下移动一定距离后会往上移动，杠杆的振动受力端失去作用力，第一外圈座在复位弹簧的作用下反向转动恢复到原来的位置（第一单向离合器的第一外圈座在反向转动的时候不会带动第一内圈座转动，同时第一外圈座转动也会带动杠杆反转恢复到原来的位置，之后机器又会往下移动带动杠杆转动，再带动整个单向离合器一起正向转动，从而机器的振动可以使单向离合器的第一内圈座可以一直朝着正向转动，可以将机器振动产生的能量转换成第一内圈座转动的动能，第一内圈座转动的动能又可以作用在其他的设备上，比如驱动发电机运转产生电能，或者直接作用在车子的转轴上，使车子产生往前的动能等等，实现振动能量的合理转换利用。
本发明进一步设置为：所述安装座上设有减速箱，所述减速箱包括输入轴和输出轴，所述减速箱的输出轴与第一内圈座固定连接。
通过采用上述技术方案，通过反接的方法，第一内圈座与减速箱的输出轴连接，使得第一内圈座带动减速箱转动后，输入轴的转速会快于第一内圈座的转动速度，起到加速的效果，从而所产生的动能会更大。
本发明进一步设置为：所述减速箱输入轴设有第二单向离合器，所述第二单向离合器包括固设在减速箱输入轴上的第二内圈座和与其他设备轴杆连接带动其轴杆转动的第二外圈座。
对于振动能量转换装置与本身可以转动的设备连接，如果直接将减速箱的输入轴与其他设备的轴杆连接的话，当杠杆没有驱动减速箱转动的时候，其他的设备就会带动减速箱转动，这样就会存在不必要的耗能，通过采用上述技术方案，第二单向离合器的设置，使减速箱输入轴的转动可以带动其他设备轴杆一起转动，但其他设备轴杆的转动不会带动减速箱输入轴的转动，这样一方面可以减少减速箱的磨损，另外一方面可以减少不必要的耗能。
本发明进一步设置为：所述杠杆的转动中心到振动受力端的距离小于杠杆的转动中心到相对于振动受力端另外一端的距离。
通过采用上述技术方案，使得杠杆靠近第一单向离合器一端的转动角度大于振动受力端的转动角度，从而使第一单向离合器的第一外圈座可以转动更大的角度，所产生的动力会更大。
本发明进一步设置为：所述杠杆靠近抵触板的一端转动地设有滑轮，所述滑轮滚动设置在抵触板上。
通过采用上述技术方案，滑落的设置使得滑动摩擦变成滚动摩擦，减少杠杆与抵触板之间的磨损。
本发明进一步设置为：所述抵触板上设有供滑轮滚动的滑轨。
通过采用上述技术方案，滑轨的设置使得滑落运行起来更为平稳。
本发明进一步设置为：所述第一外圈座的径向外壁开设有安装槽，所述抵触板固定设置在安装槽内。
通过采用上述技术方案，使得抵触板与第一外圈座连接地更为稳定，在长期的使用过程中不易损坏。
一种转向架，包括两侧的侧架，两个侧架之间上下滑移连接有摇枕，所述摇枕与侧架之间均设有减震弹簧，两个侧架之间转动地设有两个转轴，两个转轴的两端分别设置有滚轮，两个侧架之间设有安装板，所述安装板安装有上述的振动能量转换装置，所述第二单向换向器上固定套设有齿圈，所述转轴固定设有与齿圈啮合的齿轮，所述摇枕的上下振动作用于杠杆的振动受力端上。
通过采用上述技术方案，摇枕承受火车车厢的重量会发生上下振动，这部分的振动会作用到振动能量转换装置上，从而可以转换成转轴转动的动能，推动火车不断前行。
本发明进一步设置为：两个侧架之间固设有安装板，所述振动能量转换装置固定设置在安装板上。
通过采用上述技术方案，安装板的设置使得更容易安装振动能量转换装置。
本发明进一步设置为：所述振动能量转换装置上的杠杆振动受力端铰接有连接杆，所述连接杆铰接在摇枕上。
通过采用上述技术方案，连接杆的设置使得杠杆在持续不断地上下摆动的过程中更为稳定。
综上所述，本发明的有益技术效果为：
1.可以将机器发生振动所产生的能量转换成转动的动能，再将转动的动能运用到其他的设备上，实现振动能量的合理转换利用。
附图说明
图1是本发明实施例一的立体结构示意图。
图2是图1中除去减速箱壳体后的结构示意图。
图3是本发明实施例一中杠杆与第一单向离合器之间的结构示意图。
图4是本发明实施例一中的第二单向离合器的结构示意图。
图5是本发明实施例二的立体结构示意图。
图6是本发明实施例二中除去一侧侧板后的局部正视图。
图中，1、安装座；2、第一单向离合器；21、第一内圈座；22、第一外圈座；23、第一卡齿；24、第一齿爪；25、第一弹片；3、抵触板；4、支座；5、杠杆；6、振动受力端；7、复位弹簧；8、减速箱；81、输入轴；82、输出轴；83、壳体；84、转动轴；85、大齿轮；86、小齿轮；9、第二单向离合器；91、第二内圈座；92、第二外圈座；93、第二卡齿；94、第二齿爪；95、第二弹片；10、滑轮；11、滑轨；12、安装槽；13、减震弹簧；14、侧架；15、振动能量转换装置；16、齿圈；17、齿轮；18、安装板；19、连接杆；20、转轴；201、滚轮；202、摇枕；203、传动齿轮。
具体实施方式
以下结合附图对本发明作进一步详细说明。
本具体实施方式的实施例均为本发明的较佳实施例，并非依此限制本发明的保护范围，故：凡依本发明的结构、形状、原理所做的等效变化，均应涵盖于本发明的保护范围之内。
实施例一
参照图1，为本发明公开的一种振动能量转换装置，包括安装座1和减速箱8，安装座1与减速箱8通过螺栓固定，在安装座1的侧壁上设有第一单向离合器2，第一单向离合器2包括第一内圈座21和第一外圈座22，第一内圈座21通过转动杆转动地设置在安装座1侧壁上，在第一外圈座22的径向外壁上设有抵触板3，在安装座1上设有支座4，在支座4上竖直方向转动地设有杠杆5，杠杆5的一端抵触在抵触板3的下表面，另一端为振动受力端6，在抵触板3的下表面设有对杠杆5进行左右限位的滑轨11，杠杆5的振动受力端6在受到其他设备振动的力往下转动后，杠杆5的另一端会推动第一离合器的第一内圈座21和第一外圈座22一起转动，在安装座1上安装有复位弹簧7，复位弹簧7的一端固定在安装座1上，另外一端固定在第一外圈座22上，第一离合器在杠杆5的作用发生转动后，第一外圈座22在复位弹簧7的作用下会反向转动复位到原来的位置，而第一内圈座21不会发生反向转动；
如图1和图2所示，减速箱8包括壳体83，在壳体83上转动地设置有输入轴81和输出轴82，输出轴82穿过安装座1侧壁与第一内圈座21固定连接，输出轴82与安装座1转动连接，在输入轴81上设有第二单向离合器9，第二单向离合器9包括第二内圈座91和第二外圈座92，第二内圈座91固定套设在输入轴81上，第二外圈座92与其他设备的轴杆连接，用于驱动其他设备的轴杆转动，其他设备的轴杆转动不会带动输入轴81转动；在减速箱8内还转动地设有三个齿轮17组，每个齿轮17组均包括转动轴84，在转动轴84上安装有大齿轮85和小齿轮86，在输出轴82上安装有与转动轴84上的大齿轮85尺寸大小一样的大齿轮85，在输入轴81上安装有与转动轴84上的小齿轮86尺寸大小一样的小齿轮86，从左往右，输出轴82上的大齿轮85与第一个齿轮17组上的小齿轮86啮合，第一个齿轮17组上的大齿轮85与第二个齿轮17组上的小齿轮86啮合，第二个齿轮17组上的大齿轮85与第三个齿轮17组上的小齿轮86啮合，第三个齿轮17组上的大齿轮85与输入轴81上的小齿轮86啮合，这样的结构使减速机反接，使输入轴81输出的转速会更快。
如图1和图3所示，在第一外圈座22径向的外壁上设有安装槽12，抵触板3固定设置在安装槽12内，且抵触板3的外端延伸出安装槽12；杠杆5的转动中心到振动受力端6的距离小于杠杆5的转动中心到相对于振动受力端6另外一端的距离，杠杆5靠近第一单向离合器2的一端转动地设有滑轮10，滑轮10滚动设置在抵触板3的下表面，且滑轮10在滑轨11内滚动；机器在振动过程中，往下运动的距离是有限的，故滑轮10在抵触板3上滚动的过程中不会脱离抵触板3；第一内圈座21和第一外圈座22转动连接，在第一外圈座22的内孔壁上设有一圈第一卡齿23，在第一内圈上转动设有第一齿爪24，第一齿爪24活动卡接在第一卡齿23上，第一齿爪24通过第一弹片25压紧在第一卡齿23上；当第一内圈座21不动时，第一外圈座22可以逆时针转动，在转动的过程中，第一齿爪24在第一卡齿23表面滑动，第一弹片25会发生变形，但第一外圈在顺时针转动的时候，第一齿爪24会卡接在第一卡齿23内，导致第一外圈不能顺时针转动。
如图4所示，第二离合器与第一离合器的结构相同，第二内圈座91和第二外圈座92转动连接，在第二外圈座92的内孔壁上设有一圈第二卡齿93，在第二内圈上转动设有第二齿爪94，第二齿爪94活动卡接在第二卡齿93上，第二齿爪94通过第二弹片95压紧在第二卡齿93上；当第二内圈座91不动时，第二外圈座92可以逆时针转动，在转动的过程中，第二齿爪94在第二卡齿93表面滑动，第二弹片95会发生变形，但第二外圈在顺时针转动的时候，第二齿爪94会卡接在第二卡齿93内，导致第二外圈不能顺时针转动。
上述实施例的实施原理为：机器在发生不断振动过程中，会有往下压的力作用在杠杆5的振动受力端6，使杠杆5的振动受力端6往下转动，使杠杆5转动起来，杠杆5转动起来后会推动抵触板3，使第一单向离合器2的第一内圈座21和第一外圈座22一起转动，第一单向离合器2转动可以带动整个减速箱8转动起来，减速箱8的转动就可以带动其他设备轴杆的运转，由于减速箱8是反接的可以起到加速的效果；机器往下移动一定距离后会往上移动，杠杆5的振动受力端6失去作用力，第一外圈座22在复位弹簧7的作用下反向转动恢复到原来的位置，而第一外圈座22在反向转动的时候不会带动第一内圈座21转动，同时第一外圈座22转动也会带动杠杆5反转恢复到原来的位置，之后机器又会往下移动带动杠杆5转动，再带动整个单向离合器一起正向转动，从而机器的振动可以使单向离合器的第一内圈座21可以一直朝着正向转动，可以将机器振动产生的能量转换成第一内圈座21转动的动能，第一内圈座21转动的动能又可以作用在其他的设备上，实现振动能量的合理转换利用。
实施例二
如图5和图6所示，一种转向架，包括左右两侧的侧架14，两个侧架14之间上下滑移连接有摇枕202，在摇枕202与侧架14之间设有减震弹簧13，火车的车厢是设置在摇枕202上的，在发生振动的过程中，车厢会带动摇枕202上下振动，两个侧架14之间转动地设有两个转轴20，两个转轴20的两端分别设置有滚轮201，两个侧架14之间设有安装板18，在安装板18上安装有两个实施例一所述的振动能量转换装置15，其中一个振动能量转换装置15靠近左后滚轮201设置，另外一个振动能量转换装置15靠近右前滚轮201设置，这样的结构使得整个转向架更为平稳，同时受力比较均匀；振动能量转换装置15的杠杆5振动受力端6上均铰接有连接杆19，连接杆19均铰接在摇枕202的底部，在第二单向离合器9上均固定套设有齿圈16，在两根转轴20上分别固定地套设有齿轮17，靠近左后滚轮201的齿轮17与相邻的齿圈16直接啮合，靠近右前滚轮201的减速箱8上还转动地设有传动齿轮203，传动齿轮203分别与相邻的齿轮17和齿圈16相互啮合，这样的结构使得两个振动能量转换装置15推动相邻的转轴20转动后，两根转轴20的转向相同，火车可以朝一个方向前进；通过减速箱8反接和杠杆5的设置，使得摇枕202在下压的瞬间，带动输入轴81的转速会大于转轴20的转速，输入轴81可以带动转轴20加速转动（第二单向离合器9的设置，转轴20不会带动输入轴81转动），从而通过振动能量转换装置15可以将摇枕202上下振动产生的能量转换成转轴20转动的动能，当然也可以将振动能量转换装置15直接带动火车上的发电机运转产生电能，运用到火车的各个设备上。
Claims (10)
1.一种振动能量转换装置，其特征在于：包括安装座(1)和设置在安装座(1)上的第一单向离合器(2)，所述第一单向离合器(2)包括第一内圈座(21)和第一外圈座(22)，所述第一内圈座(21)转动地设在安装座(1)上，所述第一外圈座(22)设有抵触板(3)，所述安装座(1)上固设有支座(4)，所述支座(4)转动地设有杠杆(5)，所述杠杆(5)远离第一单向离合器(2)的一端为振动受力端(6)，另一端抵接在抵触板(3)上，杠杆(5)受力转动后带动第一内圈座(21)和第一外圈座(22)一起转动，所述安装座(1)设有用于复位第一外圈座(22)的复位弹簧(7)，所述复位弹簧(7)一端固定在安装座(1)上，另外一端固定在第一外圈座(22)上。
2.根据权利要求1所述的一种振动能量转换装置，其特征在于：所述安装座(1)上设有减速箱(8)，所述减速箱(8)包括输入轴(81)和输出轴(82)，所述减速箱(8)的输出轴(82)与第一内圈座(21)固定连接。
3.根据权利要求2所述的一种振动能量转换装置，其特征在于：所述减速箱(8)输入轴(81)设有第二单向离合器(9)，所述第二单向离合器(9)包括固设在减速箱(8)输入轴(81)上的第二内圈座(91)和与其他设备轴杆连接带动其轴杆转动的第二外圈座(92)。
4.根据权利要求3所述的一种振动能量转换装置，其特征在于：所述杠杆(5)的转动中心到振动受力端(6)的距离小于杠杆(5)的转动中心到相对于振动受力端(6)另外一端的距离。
5.根据权利要求1所述的一种振动能量转换装置，其特征在于：所述杠杆(5)靠近抵触板(3)的一端转动地设有滑轮(10)，所述滑轮(10)滚动设置在抵触板(3)上。
6.根据权利要求5所述的一种振动能量转换装置，其特征在于：所述抵触板(3)上设有供滑轮(10)滚动的滑轨(11)。
7.根据权利要求1所述的一种振动能量转换装置，其特征在于：所述第一外圈座(22)的径向外壁开设有安装槽(12)，所述抵触板(3)固定设置在安装槽(12)内。
8.一种转向架，包括两侧的侧架(14)，两个侧架(14)之间上下滑移连接有摇枕(202)，所述摇枕(202)与侧架(14)之间均设有减震弹簧(13)，两个侧架(14)之间转动地设有两个转轴(20)，两个转轴(20)的两端分别设置有滚轮(201)，其特征在于：两个侧架(14)之间设有安装板(18)，所述安装板(18)安装有如权利要求4所述的振动能量转换装置(15)，所述第二单向换向器上固定套设有齿圈(16)，所述转轴(20)固定设有与齿圈(16)啮合的齿轮(17)，所述摇枕(202)的上下振动作用于杠杆(5)的振动受力端(6)上。
9.根据权利要求8所述的转向架，其特征在于：两个侧架(14)之间固设有安装板(18)，所述振动能量转换装置(15)固定设置在安装板(18)上。
10.根据权利要求8所述的转向架，其特征在于：所述振动能量转换装置(15)上的杠杆(5)振动受力端(6)铰接有连接杆(19)，所述连接杆(19)铰接在摇枕(202)上。
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