CN115288964B - 一种应用于货运列车自供电传感器的车钩缓冲发电装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及能量收集装置技术领域，尤其涉及一种应用于货运列车自供电传感器的车钩缓冲发电装置，包括缓冲输入装置、动能传递装置和能量转化装置；所述缓冲输入装置的输出端与动能传递装置的输入端传动连接，所述动能传递装置的输出端与所述能量转化装置的输入端传动连接；所述缓冲输入装置用于接收车钩振动的动能，所述动能传递装置用于传递所述缓冲输入装置输入的动能，所述能量转化装置用于将所述动能传递装置传递的动能转化为电能，本装置结构简单，解决了现有的重载货运列车没有供电系统，不能提供稳定电能的问题。

Description

一种应用于货运列车自供电传感器的车钩缓冲发电装置

技术领域

本发明涉及能量收集装置技术领域，尤其涉及一种应用于货运列车自供电传感器的车钩缓冲发电装置。

背景技术

在重载货运铁路线路中，一些监测设备只能安装在铁路沿线定点位置，而这些定点位置通常相距三十公里以上，存在着监控不及时的问题，并且由于散布整条铁路沿线，维护检修难度大，维护成本高，而且由于部分地段环境恶劣，使得人工检修变得更难以进行。

重载货运列车车厢上并无供电系统，存在着难以布置电气管线的难题，难以将监测设备移植到车厢上面进行实时监控，因此如果要将监测设备移植到车厢上面就要构建车厢的供电系统，然而如果采用电池作为供电系统供电，需要频繁更换电池，或者定期为电池充电，这会产生高额的维护费用和电力费用，并且电池的稳定性并不良好，难以适应恶劣环境。

重载货运列车在轨道上运行时，车钩间并不是紧紧贴合的，它会产生强烈的振动，列车允许一定强度的振动，当振动幅度过大时会由缓冲器进行缓冲吸收，因此对列车间运行是没有危害的，在现有技术中，并没有将这些振动能量进行收集，造成了能量的浪费，因此设计一种吸收利用车钩间振动机械能并将其转化成电能，并且能从一定程度上起到缓冲作用，减少车钩间的机械损耗，以此作为电源构建出重载货运列车的供电系统，为传感器车载化提供了可能性，并且该装置不同于太阳能发电或者风力发电等方式会因环境不同而导致发电效率不同，相对来讲该装置是一种稳定且有效的供电方式。

综上所述，目前亟需一种应用于货运列车自供电传感器的车钩缓冲发电装置，能够有效利用列车的振动，为重载货运列车提供稳定的电能。

发明内容

本发明的目的在于：针对现有的重载货运列车没有供电系统，不能提供稳定电能的问题，提供一种应用于货运列车自供电传感器的车钩缓冲发电装置。

为实现上述目的，本发明采用的技术方案为：

一种应用于货运列车自供电传感器的车钩缓冲发电装置，包括缓冲输入装置、动能传递装置和能量转化装置；所述缓冲输入装置的输出端与动能传递装置的输入端传动连接，所述动能传递装置的输出端与所述能量转化装置的输入端传动连接；所述缓冲输入装置用于接收车钩振动的动能，所述动能传递装置用于传递所述缓冲输入装置输入的动能，所述能量转化装置用于将所述动能传递装置传递的动能转化为电能。

缓冲输入装置与车钩连接，车钩振动过程中产生动能，缓冲输入装置接收车钩的振动动能，缓冲输入装置的输出端与动能传递装置的输入端传动连接，动能传递装置的输出端与所述能量转化装置的输入端传动连接，动能传递装置能够将缓冲输入装置接收的动能传递至能量转化装置，通过能量转化装置将动能传递装置传递的动能转化为电能，用于为重载货运列车提供电能，本装置结构简单，解决了现有的重载货运列车没有供电系统，不能提供稳定电能的问题。

优选的，还包括第一外壳和第二外壳，所述第一外壳和所述第二外壳之间设置有安装板；所述动能传递装置和所述能量转化装置分别设置于所述安装板的两个侧面上。

优选的，所述缓冲输入装置的一端设置有连接板，所述缓冲输入装置的另一端与所述第二外壳连接。

优选的，所述缓冲输入装置包括传动机构和缓冲机构；所述传动机构的一端与所述连接板固定连接，所述传动机构的另一端与所述缓冲机构的一端连接，所述缓冲机构的另一端与所述第二外壳固定连接。传动机构的一端与所述连接板固定连接，车钩与连接板的另一端连接，车钩在振动过程中产生的动能通过传动机构传递至缓冲机构，缓冲机构能够有效降低车钩的振动。

优选的，所述传动机构包括齿条和正齿轮，所述齿条的背侧设有背板；所述安装板上设有通孔，所述安装板上设有滑槽，所述齿条和所述背板均贯穿所述通孔，且所述背板与所述滑槽滑动连接；所述安装板上设有一组支架，所述正齿轮的两端与所述支架采用轴承连接；所述正齿轮与所述齿条啮合，所述正齿轮的输出端设有第一圆锥齿轮。车钩振动带动齿条往复移动，齿条与正齿轮啮合，齿条往复移动过程中，使正齿轮转动，正齿轮的输出端设有第一圆锥齿轮，通过第一圆锥齿轮输出动能，本装置结构简单，通过齿轮啮合，实现了振动动能输出的目的。

优选的，所述缓冲机构包括第一卡套和第二卡套，所述第一卡套设置于第二卡套的内侧，所述第一卡套内设有底板，所述第二卡套内设有弹性件，所述底板与所述弹性件抵接，所述第一卡套与所述齿条连接，所述第二卡套与所述第二外壳连接。

优选的，所述动能传递装置包括传动轴，所述传动轴上分别设有第二圆锥齿轮和第三圆锥齿轮，所述第一圆锥齿轮能够与所述第二圆锥齿轮或所述第三圆锥齿轮啮合。第一圆齿轮转动，通过第一圆锥齿轮能够与所述第二圆锥齿轮或所述第三圆锥齿轮啮合，向动能装置传递动能。

优选的，所述动能传递装置还包括架体，所述架体设置于所述安装板上，所述传动轴贯穿所述安装板，所述传动轴的一端与所述架体采用轴承连接，所述传动轴的另一端与所述安装板采用轴承连接，所述传动轴与所述能量转化装置传动连接。第二圆锥齿轮和第三圆锥齿轮转动带动传动轴旋转，传动轴与所述能量转化装置传动连接，传动轴旋转过程中将动能传递至能量转化装置。

优选的，所述能量转化装置包括发电机，所述发电机与所述传动轴采用联轴器连接。

与现有技术相比，本发明的优点在于：本发明一种应用于货运列车自供电，车钩振动过程中产生动能，缓冲输入装置接收车钩的振动动能，动能传递装置能够将缓冲输入装置接收的动能传递至能量转化装置，通过能量转化装置将动能传递装置传递的动能转化为电能，用于为重载货运列车提供电能，本装置结构简单，解决了现有的重载货运列车没有供电系统，不能提供稳定电能的问题。

本申请其他实施方式的有益效果是：

1.传动机构的一端与所述连接板固定连接，车钩与连接板的另一端连接，车钩在振动过程中产生的动能通过传动机构传递至缓冲机构，缓冲机构能够有效降低车钩的振动。

2.车钩振动带动齿条往复移动，齿条与正齿轮啮合，齿条往复移动过程中，使正齿轮转动，正齿轮的输出端设有第一圆锥齿轮，通过第一圆锥齿轮输出动能，本装置结构简单，通过齿轮啮合，实现了振动动能输出的目的。

附图说明

图1为本发明一种应用于货运列车自供电传感器的车钩缓冲发电装置的结构示意图。

图2为本发明内部结构示意图。

图3为本发明的外形结构示意图。

附图标记

1-缓冲输入装置、1a-传动机构、1a1-齿条、1a2-正齿轮、1a3-背板、1a4-支架、1a5-第一圆锥齿轮、1a6-滑槽、1b-缓冲机构、1b1-第一卡套、1b2-第二卡套、1b3-底板、1b4-弹性件、2-动能传递装置、2a-传动轴、2b-第二圆锥齿轮、2c-第三圆锥齿轮、2d-架体、3-能量转化装置、3a-发电机、3b-联轴器、4-第一外壳、5-第二外壳、6-安装板、7-连接板。

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用以解释本发明，并不用于限定本发明。

实施例1

如图1、图2和图3所示，本实施例一种应用于货运列车自供电传感器的车钩缓冲发电装置,包括缓冲输入装置1、动能传递装置2和能量转化装置3；所述缓冲输入装置1的输出端与动能传递装置2的输入端传动连接，所述动能传递装置2的输出端与所述能量转化装置3的输入端传动连接；所述缓冲输入装置1用于接收车钩振动的动能，所述动能传递装置2用于传递所述缓冲输入装置1输入的动能，所述能量转化装置3用于将所述动能传递装置2传递的动能转化为电能，缓冲输入装置1与车钩连接，车钩振动过程中产生动能，缓冲输入装置1接收车钩的振动动能，缓冲输入装置1的输出端与动能传递装置2的输入端传动连接，动能传递装置2的输出端与能量转化装置3的输入端传动连接，动能传递装置2能够将缓冲输入装置1接收的动能传递至能量转化装置3，通过能量转化装置3将动能传递装置2传递的动能转化为电能，用于为重载货运列车提供电能，本装置结构简单，解决了现有的重载货运列车没有供电系统，不能提供稳定电能的问题。

实施例2

如图1、图2和图3所示，本实施例中，本装置还包括第一外壳4和第二外壳5，所述第一外壳4和所述第二外壳5之间设置有安装板6；所述动能传递装置2和所述能量转化装置3分别设置于所述安装板6的两个侧面上，所述缓冲输入装置1的一端设置有连接板7，所述缓冲输入装置1的另一端与所述第二外壳5连接，安装板6为动能传递装置2和所述能量转化装置3提供了支撑条件，为该装置内部结构提供了支撑和安装的环境，设置一个球副结构，使球副结构的一端与本装置的连接板7相连接固定，球副结构的另一端与车钩相连接固定，车钩的振动通过球头结构传递至本装置，球副结构具有良好的动能传递作用。

实施例3

如图1、图2和图3所示，本实施例中，缓冲输入装置1包括传动机构1a和缓冲机构1b；所述传动机构1a的一端与所述连接板7固定连接，所述传动机构1a的另一端与所述缓冲机构1b的一端连接，所述缓冲机构1b的另一端与所述第二外壳5固定连接，传动机构1a的一端与所述连接板7固定连接，车钩与连接板7的另一端连接，车钩在振动过程中产生的动能通过传动机构1a传递至缓冲机构1b，缓冲机构1b能够有效降低车钩之间的振动。

传动机构1a包括齿条1a1和正齿轮1a2，所述齿条1a1的背侧设有背板1a3；所述安装板6上设有通孔，所述安装板6上设有滑槽1a6，所述齿条1a1和所述背板1a2均贯穿所述通孔，且所述背板1a3与所述滑槽1a6滑动连接；所述安装板6上设有一组支架1a4，所述正齿轮1a2的两端与所述支架1a4采用轴承连接；所述正齿轮1a2与所述齿条1a1啮合，所述正齿轮1a2的输出端设有第一圆锥齿轮1a5，车钩振动通过连接板7带动齿条1a1往复移动，齿条1a1与正齿轮1a2啮合，齿条1a1往复移动过程中啮合使正齿轮1a2转动，正齿轮1a2的输出端设有第一圆锥齿轮1a5，通过第一圆锥齿轮1a5输出动能，本装置结构简单，通过齿条移动，齿条1a1与正齿轮1a2的啮合过程，实现了振动动能的输出。

缓冲机构1b包括第一卡套1b1和第二卡套1b2，所述第一卡套1b1设置于第二卡套1b2的内侧，所述第一卡套1b1内设有底板1b3，所述第二卡套1b2内设有弹性件1b4，所述底板1b3与所述弹性件1b4抵接，所述第一卡套1b1与所述齿条1a1连接，所述第二卡套1b2与所述第二外壳5连接，在货运列车禁止的状态下，底板1b3与所述弹性件1b4抵接，货运列车运动过程中，车钩振动输出动能使齿条1a1移动，齿条1a1通过第一卡套1b1内设有底板1b3推抵弹性件1b4，弹性件1b4吸收车钩的振动后发生弹性形变，弹性件1b4在恢复形变的作用力下推动齿条1a1反方向移动，在弹性件1b4的弹性作用力和车钩振动的双重作用下，能够使齿条1a1往复运动，往复运动的齿条1a1与和正齿轮1a2啮合，并通过第一圆锥齿轮1a5输出动能，实现了振动动能的输出。

本装置中，齿条1a1和背板1a3会随着连接板7线性往复运动而产生线性运动，背板1a3与所述滑槽1a6滑动连接，减少了摩擦，使得线性运动效率更高，并且减少了机械磨损，所述弹性件1b4上部与底板1b3抵接，当线性位移在合理范围内时弹性件1b4传递给背板1a3的力较小，当背板1a3线性位移过量时，弹性件1b4传递给背板1a3的反向作用力会急剧增大，实现对车钩之间过大相互作用力的缓冲。

实施例4

如图1、图2和图3所示，本实施例中，所述动能传递装置2包括传动轴2a，所述传动轴2a上分别设有第二圆锥齿轮2b和第三圆锥齿轮2c，所述第二圆锥齿轮2b与所述第一圆锥齿轮1a5啮合，所述第三圆锥齿轮2c与所述第一圆锥齿轮1a5啮合，动能传递装置2还包括架体2d，所述架体2d设置于所述安装板6上，所述传动轴2a贯穿所述安装板6，所述传动轴2a的一端与所述架体2d采用轴承连接，所述传动轴2a的另一端与所述安装板6采用轴承连接，所述传动轴2a与所述能量转化装置3传动连接，第二圆锥齿轮2b和第三圆锥齿轮2c通过传动轴2a与联轴器的输入部位连接，所述能量转化装置3包括发电机3a，所述发电机3a与所述传动轴2a采用联轴器3b连接，发电机3a主轴与联轴器3b输出部位连接，使得不同大小的两个轴能够相互连接，保持相同的角速度转动，发电机3a将第二圆锥齿轮2b和第三圆锥齿轮2c的转动能量转换为电能，通过内置增速器的增速后，使发电机3a的输入轴转速增加，提高了发电效率，实现振动能量的回收利用。

具体原理为：本装置的连接板7附加一个球副结构，球副结构的一端与本装置相连接固定，球副结构的另一端与车钩相连接固定，本装置的第二外壳5与车厢固定连接，列车运动时，车钩间产生振动，车钩与车厢会产生相对位移，连接板7会带动齿条1a1线性往复运动，与齿条1a1啮合的正齿轮1a2会将该线性往复运动转化为自身的旋转，并且通过转轴传递给第一圆锥齿轮1a5，第一圆锥齿轮1a5，第二圆锥齿轮2b和第三圆锥齿轮2c位于第一圆锥齿轮1a5的两侧，当第一圆锥齿轮1a5顺时针运动时，带动第二圆锥齿轮2b顺时针旋转，从而带动传动轴2a顺时针运动，进而带动能量转化装置3主轴顺时针旋转发电，当第一圆锥齿轮1a5逆时针运动时，带动第三圆锥齿轮2c顺时针旋转，从而带动传动轴2a顺时针运动，进而带动能量转化装置3主轴顺时针旋转发电，第一圆锥齿轮1a5的顺时针旋转和逆时针旋转均能转换为传动轴2a的顺时针旋转，进而使能量转化装置3能持续发电，通过第二圆锥齿轮2b和第三圆锥齿轮2c的转动，提高了发电效率，避免了反向旋转的能量被浪费，将振动能量转化为电能，用于向车厢上的监测设备供电，为监测设备车载化提供了电力来源，解决了车厢无供电系统的问题，并且本装置实现了振动能量的回收与利用，避免了车钩间振动能量的浪费，缓冲了振动，减少了车钩间的机械损耗。

以上实施例仅用以说明本发明而并非限制本发明所描述的技术方案，尽管本说明书参照上述的各个实施例对本发明已进行了详细的说明，但本发明不局限于上述具体实施方式，因此任何对本发明进行修改或等同替换；而一切不脱离发明的精神和范围的技术方案及其改进，其均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。

Claims (3)

1.一种应用于货运列车自供电传感器的车钩缓冲发电装置，其特征在于：包括缓冲输入装置（1）、动能传递装置（2）和能量转化装置（3）；所述缓冲输入装置（1）的输出端与动能传递装置（2）的输入端传动连接，所述动能传递装置（2）的输出端与所述能量转化装置（3）的输入端传动连接；所述缓冲输入装置（1）用于接收车钩振动的动能，所述动能传递装置（2）用于传递所述缓冲输入装置（1）输入的动能，所述能量转化装置（3）用于将所述动能传递装置（2）传递的动能转化为电能；

还包括第一外壳（4）和第二外壳（5），所述第一外壳（4）和所述第二外壳（5）之间设置有安装板（6）；所述动能传递装置（2）和所述能量转化装置（3）分别设置于所述安装板（6）的两个侧面上；

所述缓冲输入装置（1）的一端设置有连接板（7），所述缓冲输入装置（1）的另一端与所述第二外壳（5）连接；

所述缓冲输入装置（1）包括传动机构（1a）和缓冲机构（1b）；所述传动机构（1a）的一端与所述连接板（7）固定连接，所述传动机构（1a）的另一端与所述缓冲机构（1b）的一端连接，所述缓冲机构（1b）的另一端与所述第二外壳（5）固定连接；

所述传动机构（1a）包括齿条（1a1）和正齿轮（1a2），所述齿条（1a1）的背侧设有背板（1a3）；所述安装板（6）上设有通孔，所述安装板（6）上设有滑槽（1a6），所述齿条（1a1）和所述背板（1a3）均贯穿所述通孔，且所述背板（1a3）与所述滑槽（1a6）滑动连接；所述安装板（6）上设有一组支架（1a4），所述正齿轮（1a2）的两端与所述支架（1a4）采用轴承连接；所述正齿轮（1a2）与所述齿条（1a1）啮合，所述正齿轮（1a2）的输出端设有第一圆锥齿轮（1a5）；

所述动能传递装置（2）包括传动轴（2a），所述传动轴（2a）上分别设有第二圆锥齿轮（2b）和第三圆锥齿轮（2c），所述第一圆锥齿轮（1a5）能够与所述第二圆锥齿轮（2b）或所述第三圆锥齿轮（2c）啮合；

所述动能传递装置（2）还包括架体（2d），所述架体（2d）设置于所述安装板（6）上，所述传动轴（2a）贯穿所述安装板（6），所述传动轴（2a）的一端与所述架体（2d）采用轴承连接，所述传动轴（2a）的另一端与所述安装板（6）采用轴承连接，所述传动轴（2a）与所述能量转化装置（3）传动连接；

所述连接板（7）附加一个球副结构，球副结构的一端与车钩缓冲发电装置相连接固定，球副结构的另一端与车钩相连接固定。

2.根据权利要求1所述的一种应用于货运列车自供电传感器的车钩缓冲发电装置，其特征在于：所述缓冲机构（1b）包括第一卡套（1b1）和第二卡套（1b2），所述第一卡套（1b1）设置于第二卡套（1b2）的内侧，所述第一卡套（1b1）内设有底板（1b3），所述第二卡套（1b2）内设有弹性件（1b4），所述底板（1b3）与所述弹性件（1b4）抵接，所述第一卡套（1b1）与所述齿条（1a1）连接，所述第二卡套（1b2）与所述第二外壳（5）连接。

3.根据权利要求1所述的一种应用于货运列车自供电传感器的车钩缓冲发电装置，其特征在于：所述能量转化装置（3）包括发电机（3a），所述发电机（3a）与所述传动轴（2a）采用联轴器（3b）连接。

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