CN112343779B - 一种基于液压驱动的交错式减速带发电设备 - Google Patents

Abstract

本发明属于减速带发电设备相关技术领域，其公开了一种基于液压驱动的交错式减速带发电设备，发电设备包括发电设备包括减速带主体及与减速带主体相连通的液压工作站，液压工作站包括第一蓄能器、第一电磁换向阀、第二蓄能器及第二电磁换向阀，第一电磁换向阀与第一蓄能器相连接以组成第一蓄能组件，第二蓄能器与第二电磁换向阀相连接以组成第二蓄能组件，第一蓄能组件与第二蓄能组件并联，第一蓄能器与第二蓄能器交替工作以实现持续充能发电；减速带主体包括减速带、多个液压缸及液压阻尼器，液压缸及液压阻尼器分别连接于减速带，液压缸与液压阻尼器交错设置，且共同用于支撑减速带。本发明提高了能量回收效率及适用性，且结构简单。

Description

一种基于液压驱动的交错式减速带发电设备

技术领域

本发明属于减速带发电设备相关技术领域，更具体地，涉及一种基于液压驱动的交错式减速带发电设备。

背景技术

随着经济发展与生活水平的提高，公路通车里程及道路行驶车辆总数日益增多，如中国公路通车总里程已达485万公里，道路行驶车辆日益增多，截止到2019年底，全国民用汽车保有量达2.615亿辆，同比增加了2122万辆，其中私人汽车保有量2.2635亿辆，增加1905万辆，民用轿车保有量1.4644亿辆，增加1193万辆。

为确保安全行车，在高速公路、收费站、城市道路、隧道等地均需设置大量交通引导及照明设施，由此带来了大量的电能消耗，进一步加剧了日益严峻的能源问题。另一方面，上述交通场所日均车流量巨大，减速带是为了保障行人生命安全而设置的一种交通设施，利用车辆经过减速带时损失的动能可带来的发电量也十分可观，因此，将车辆动能转换为电能以实现交通系统电力的自给自足意义重大，而现有道路减速装置无法在保证行车舒适安全的同时有效利用经过车辆动能。

发明内容

针对现有技术的以上缺陷或改进需求，本发明提供了一种基于液压驱动的交错式减速带发电设备，其基于现有道路减速装置的工作特点，研究及设计了一种更高效、更舒适、更简单的基于液压驱动的交错式减速带发电设备，为车辆动能的高效回收提供了新的可能性。所述发电设备中的减速带采用液压缸与液压阻尼器同时支撑，且同时采用并联的双蓄能器交替充能及放能，实现持续充能发电。同时，所述发电设备的结构简单，在保证行车安全舒适性的同时有效的利用车辆动能，能量回收效率高。

为实现上述目的，按照本发明的一个方面，提供了一种基于液压驱动的交错式减速带发电设备，所述发电设备包括减速带主体及与所述减速带主体相连通的液压工作站，所述液压工作站包括第一蓄能器、第一电磁换向阀、第二蓄能器及第二电磁换向阀，所述第一电磁换向阀与所述第一蓄能器相连接以组成第一蓄能组件，所述第二蓄能器与所述第二电磁换向阀相连接以组成第二蓄能组件，所述第一蓄能组件与所述第二蓄能组件并联，所述第一蓄能器与所述第二蓄能器交替工作以实现持续充能发电；

所述减速带主体包括减速带、多个液压缸及液压阻尼器，所述液压缸及所述液压阻尼器分别连接于所述减速带，所述液压缸与所述液压阻尼器交错设置，且共同用于支撑所述减速带。

进一步地，采用所述液压阻尼器的闭锁特性来实现选择性减速，所述液压阻尼器为所述减速带提供刚性支撑作用或者缓冲作用。

进一步地，两个所述液压缸为一组，每组所述液压缸呈V字型交错分布；两个所述液压阻尼器为一组，每组内的所述液压阻尼器呈V字型交错分布，且与所述液压缸同向。

进一步地，所述减速带主体还包括支撑钢板、底面固定架及复位弹簧，所述底面固定架设置在地面凹槽内，所述液压缸及所述液压阻尼器设置在所述底面支撑架内，所述减速带位于所述底面支撑架上方；所述支撑钢板固定连接于所述减速带，所述液压缸的两端分别活动地连接于所述支撑钢板及所述底面固定架；所述液压阻尼器连接于所述支撑钢板；所述复位弹簧设置在所述液压阻尼器邻近所述支撑钢板的一端上。

进一步地，所述减速带主体还包括油路，所述油路连接所述液压缸及所述液压工作站。

进一步地，所述液压工作站还包括单向阀、油箱、溢流阀、液压马达、交流发电机及流量控制阀；所述单向阀的入口连接于所述油箱，其出口通过一个单向阀连接于所述溢流阀的入口；所述溢流阀的出口连接于所述油箱；所述第一蓄能组件的两端分别连接于所述溢流阀的入口及所述流量控制阀的入口；所述流量控制阀的出口连接于所述液压马达的入口，所述液压马达的出口连接于油箱，所述液压发电机连接于所述液压马达。

进一步地，两个单向阀之间的管路与所述油路相连通。

进一步地，所述第一蓄能器的容量大于所述第二蓄能器的容量。

进一步地，所述发电设备还包括电路系统，所述电路系统连接于所述液压工作站。

进一步地，所述电路系统包括连接于所述液压工作站的稳压电路、逆变电路及变压器，所述变压器连接所述稳压电及所述逆变电路。

总体而言，通过本发明所构思的以上技术方案与现有技术相比，本发明提供的基于液压驱动的交错式减速带发电设备主要具有以下有益效果：

1.所述液压缸与所述液压阻尼器交错设置，且共同用于支撑所述减速带，且所述第一蓄能器与所述第二蓄能器交替工作以实现持续充能发电，如此使得所述发电设备可退让性强，在保证车辆行驶舒适性的同时，实现了单车轮驶过减速带可连续、多次发电，有效地提高了能量回收率。

2.采用所述液压阻尼器的闭锁特性来实现选择性减速，所述液压阻尼器为所述减速带提供刚性支撑作用或者缓冲作用，当车辆高速通过时，液压阻尼器阻力增大，减速带无法下降退让，起到保护设备元件的同时，有效的实现让高速车辆减速，保证行车安全；当车辆低速通过时，液压阻尼器阻力很小，减速带可退让性强，保证行车舒适性的同时实现液压发电，有效的利用了车辆的行驶动能。

3.采用双蓄能器交替充能的形式，解决了单蓄能器在放能时无法回收能量的问题，保证了任意时刻驶过减速带的车辆均可以减速发电，进一步提高了能量回收率。

4.设计了一种可用于将间歇交流电转换为稳定直流电充入蓄电池并进而转换为220V，50Hz交流电驱动路灯等负载的电路系统，增加了能量的可直接使用性，利于装置的广泛应用，且本发明结构简单可靠，工作场景相对固定，安装简单，设备维护成本低，工作稳定性强，易于实现工业生产与大规模应用。

附图说明

图1是本发明提供的基于液压驱动的交错式减速带发电设备的示意图；

图2是图1中的基于液压驱动的交错式减速带发电设备的液压工作站的原理示意图；

图3是图2中的液压工作站的局部结构示意图；

图4是图1中的基于液压驱动的交错式减速带发电设备的减速带主体的结构示意图；

图5是图4中的减速带主体的剖视图；

图6是图4中的减速带主体的另一个剖视图；

图7是图1中的基于液压驱动的交错式减速带发电设备的电路系统的原理示意图。

在所有附图中，相同的附图标记用来表示相同的元件或结构，其中：1-液压工作站，2-减速带主体，101-单向阀，102-油箱，103-溢流阀，104-液压马达，105-交流发电机，106-流量控制阀，107-第一电磁换向阀，108-第一蓄能器，109-第二蓄能器，110-第二电磁换向阀，201-减速带，202-支撑钢板，203-双耳座，204-螺栓，205-液压缸，206-阻尼器顶部接触头，207-复位弹簧，208-液压阻尼器，209-底面固定架，210-油路，301-稳压电路，302-变压器，303-逆变电路。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。此外，下面所描述的本发明各个实施方式中所涉及到的技术特征只要彼此之间未构成冲突就可以相互组合。

请参阅图1、图2及图3，本发明提供的基于液压驱动的交错式减速带发电设备，所述发电设备包括减速带主体2、液压工作站1及电路系统，所述减速带主体2连接于所述液压工作站1，所述电路系统连接于所述液压工作站1。

所述液压工作站1包括单向阀101、油箱102、溢流阀103、液压马达104、交流发电机105、流量控制阀106、第一电磁换向阀107、第一蓄能器108、第二蓄能器109及第二电磁换向阀110。所述单向阀101的入口连接于所述油箱102，其出口通过一个单向阀连接于所述溢流阀103的入口，所述溢流阀103的出口连接于所述油箱。所述第一电磁换向阀107与所述第一蓄能器108相连接以组成第一蓄能组件，所述第二蓄能器109与所述第二电磁换向阀110相连接以组成第二蓄能组件，所述第一蓄能组件与所述第二蓄能组件并联，且其两端分别连接于所述溢流阀103的入口及所述流量控制阀106的入口，所述流量控制阀106的出口连接于所述液压马达104的入口，所述液压马达104的出口连接于油箱，所述液压发电机105连接于所述液压马达104。本实施方式中，两个单向阀之间的管路与所述减速带主体2相连接。

其中，所述单向阀101与所述油箱102组成的回路为吸油回路；所述溢流阀103、所述液压马达104、所述交流发电机105、所述流量控制阀106、所述第一电磁换向阀107、所述第一蓄能器108、所述第二蓄能器109及所述第二电磁换向阀110组成的回路为压油回路。所述第一蓄能器108的容量大于所述第二蓄能器109的容量，所述第一电磁换向阀107与所述第二电磁换向阀110相同。

所述液压工作站1工作时，初始时，所述第二电磁换向阀110通电，所述第一电磁换向阀107断电，车辆通过减速带主体2的减速带201时，所述减速带201受压下降，所述减速带主体2的液压缸205中的油液通过所述第一电磁换向阀107被优先压入所述第一蓄能器108；当车辆驶离所述减速带201时，所述液压缸205在复位弹簧207作用下回升吸油，所述减速带201恢复初始状态。单辆车辆通过所述减速带201时，所述液压工作站1工作两次，蓄能器内的压力也随之升高。当所述第一蓄能器108中的压力达到临界值时，所述第一电磁换向阀107通电，所述第二电磁换向阀110断电，所述第一蓄能器108内的高压油液经由所述第一电磁换向阀107流过所述液压马达104，所述液压马达104输出的转矩经调速装置传递给所述交流发电机105进行发电，所述第二蓄能器109接替所述第一蓄能器108继续接受所述液压缸205压入的油液。当所述第二蓄能器109的压力达到临界值时，所述第一电磁换向阀107和所述第二电磁换向阀110通断电状态再次转变，所述第二蓄能器109进行放能，所述第一蓄能器108接替所述第二蓄能器109的位置继续接收所述液压缸205压入的油液，以此交替进行，可以保证车辆经过减速带损失的能量每时每刻都被吸收，出于经济性考虑，所述第二蓄能器109的充能时间只要大于所述第一蓄能器108的放能时间即可，设置所述第二蓄能器109的容量较小。

请参阅图4、图5及图6，所述减速带主体2包括减速带201、支撑钢板202、双耳座203、螺栓204、液压缸205、阻尼器顶部接触头206、复位弹簧207、液压阻尼器208、底面固定架209及油路210。

所述减速带主体2通过所述油路210与所述液压工作台1相连通。所述底面固定架209安装于地面凹槽中，其内设置有四个所述液压缸205及四个所述液压阻尼器208。两个所述液压缸205为一组，每组所述液压缸205呈V字型交错分布，所述液压缸205的底部通过所述双耳座203安装在所述底面固定架209上，所述双耳座205与所述底面固定架209之间采用螺钉连接，所述双耳座205与所述液压缸205底部之间采用螺栓204连接。所述液压缸205的顶部通过所述双耳座203与所述支撑钢板202连接，所述液压缸205的顶部与所述双耳座203之间通过所述螺栓204连接，所述支撑钢板202与所述双耳座203通过螺钉连接。其中，两组所述液压缸205对称分布在所述底面固定架209相背的两端。本实施方式中，所述底面固定架209的侧壁与所述液压阻尼器208相连接的区域设置有加强筋，以提高整体强度。

两个所述液压阻尼器208为一组，每组内的所述液压阻尼器208呈V字型交错分布，与所述液压缸205同向。所述液压阻尼器208邻近所述支撑钢板202的一端设置有复位弹簧207，所述液压阻尼器208的阻尼器顶部接触头206与所述支撑钢板202接触，所述支撑钢板202位于所述底面固定架209的上方。所述液压阻尼器208的主体通过螺钉安装固定在所述底面固定架209的侧壁上，两组所述液压阻尼器208对称分布在所述底面固定架209的两端，且位于两组所述液压缸205之间。所述支撑钢板202的底部做磨平处理，其通过螺钉安装固定有黑黄相间的减速带201，所述减速带201的表面轮廓呈弧形，高度为50mm，宽度为380mm。

当车辆驶过所述减速带201时，所述减速带201下降，所述液压缸205受压缩，高压油传输至所述蓄能器中，车辆驶过减速带后，所述减速带201在所述复位弹簧207的作用下恢复原状，此时所述液压缸205从所述油箱102中吸入低压油。

通过所述液压阻尼器208的闭锁特性可以实现选择性减速，具体为：当车辆高速通过所述减速带201时，冲击力大，所述液压阻尼器208为刚性支撑，此状态下所述减速带201不下降，对高速车辆实现有效减速；当车辆低速通过所述减速带201时，所述液压阻尼器208起缓冲作用，此状态下所述减速带201下降，实现压油，有效地保证了行车舒适性并减小减速带对车辆的冲击损伤。

请参阅图7，所述电路系统包括连接于所述液压工作站1的稳压电路301、逆变电路303及变压器302，所述变压器302连接所述稳压电路301及所述逆变电路303。所述稳压电路301采用带有运算放大器的串联型稳压电路，首先对获取的不稳定交流信号进行整流，然后在运算放大器部分放大，检测输出电压波形并将电压输出至所述变压器302的一次侧。所述逆变电路303由555多谐振荡器、D触发器、晶体管和变压器等组成。通过逆变电路303，输入的直流电信号转化为稳定的交流信号。

本领域的技术人员容易理解，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、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (6)

1.一种基于液压驱动的交错式减速带发电设备，其特征在于：

所述发电设备包括减速带主体及与所述减速带主体相连通的液压工作站，所述液压工作站包括第一蓄能器、第一电磁换向阀、第二蓄能器及第二电磁换向阀，所述第一电磁换向阀与所述第一蓄能器相连接以组成第一蓄能组件，所述第二蓄能器与所述第二电磁换向阀相连接以组成第二蓄能组件，所述第一蓄能组件与所述第二蓄能组件并联，所述第一蓄能器与所述第二蓄能器交替工作以实现持续充能发电；

所述减速带主体包括减速带、多个液压缸及液压阻尼器，所述液压缸及所述液压阻尼器分别连接于所述减速带，所述液压缸与所述液压阻尼器交错设置，且共同用于支撑所述减速带；

两个所述液压缸为一组，每组所述液压缸呈V字型交错分布；两个所述液压阻尼器为一组，每组内的所述液压阻尼器呈V字型交错分布，且与所述液压缸同向，从而在保证车辆行驶舒适性的同时，实现单车轮驶过减速带的多次发电；采用所述液压阻尼器的闭锁特性来实现选择性减速，所述液压阻尼器为所述减速带提供刚性支撑作用或者缓冲作用；

所述减速带主体还包括支撑钢板、底面固定架及复位弹簧，所述底面固定架设置在地面凹槽内，所述液压缸及所述液压阻尼器设置在所述底面支撑架内，所述减速带位于所述底面支撑架上方；所述支撑钢板固定连接于所述减速带，所述液压缸的两端分别活动地连接于所述支撑钢板及所述底面固定架；所述液压阻尼器连接于所述支撑钢板；所述复位弹簧设置在所述液压阻尼器邻近所述支撑钢板的一端上；

所述液压工作站还包括单向阀、油箱、溢流阀、液压马达、交流发电机及流量控制阀；所述单向阀的入口连接于所述油箱，其出口通过一个单向阀连接于所述溢流阀的入口；所述溢流阀的出口连接于所述油箱；所述第一蓄能组件的两端分别连接于所述溢流阀的入口及所述流量控制阀的入口；所述流量控制阀的出口连接于所述液压马达的入口，所述液压马达的出口连接于油箱，所述液压发电机连接于所述液压马达。

2.如权利要求1所述的基于液压驱动的交错式减速带发电设备，其特征在于：所述减速带主体还包括油路，所述油路连接所述液压缸及所述液压工作站。

3.如权利要求2所述的基于液压驱动的交错式减速带发电设备，其特征在于：两个单向阀之间的管路与所述油路相连通。

4.如权利要求1所述的基于液压驱动的交错式减速带发电设备，其特征在于：所述第一蓄能器的容量大于所述第二蓄能器的容量。

5.如权利要求1所述的基于液压驱动的交错式减速带发电设备，其特征在于：所述发电设备还包括电路系统，所述电路系统连接于所述液压工作站。

6.如权利要求5所述的基于液压驱动的交错式减速带发电设备，其特征在于：所述电路系统包括连接于所述液压工作站的稳压电路、逆变电路及变压器，所述变压器连接所述稳压电及所述逆变电路。

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