CN203812482U - 一种压电路面电能研究设备 - Google Patents
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Abstract
本实用新型公开了一种压电路面电能研究设备，包括底座、支架、液压系统、碾压轮、液压顶、传动杆、支撑杆、压电元件、采集装置、固定于底座上的路面模拟箱、以及驱动碾压轮在路面模拟箱上运动的动力系统；所述支架包括横向钢梁及两个竖向钢梁，两个竖向钢梁的下端均固定于底座上，两个竖向钢梁的上端分别与横向钢梁的两端相连接，液压顶固定于横向钢梁上，液压顶的顶杠通过支撑杆与碾压轮相连接，液压系统的出油口与液压顶的入油口相连通，动力系统的输出轴通过传动杆与碾压轮相连接，压电元件设置于路面模拟箱内，压电元件的输出端与采集装置的输入端相连接。本实用新型可以实现压电元件的电性能研究。
Description
技术领域
本实用新型属于道路工程技术领域，具体设计一种压电路面电能研究设备。
背景技术
随着国民经济的发展，我国生产生活所需能源逐年增加，而我国能源资源有限，能源对外依赖度较高，能源危机已初见端倪。与此同时，我国道路工程建设逐步完善，到2012年底我国公路总里程已达423万公里。从开放交通到寿命终结，路面将承受几十万次甚至几百万次的车辆荷载，车辆荷载冲击、震动路面将会产生非常可观的机械能，若将能量转化为电能，将带来巨大的经济与社会效益。
利用压电材料作为发电介质来回收车辆荷载产生的机械能已经有人做过研究，申请号为02243602.2的中国专利公开了一种路面压电式无污染发电装置，这个专利在压电装置布设方面提出了大胆的设想，然而压电元件发电量的大小与荷载作用次数、频率、大小，压电元件埋设方式、路面结构等诸多因素有关，此专利并没有对这些影响压电元件发电量的关键因素进行探讨，其他研究者也未对这些关键因素开展研究，究其原因，目前关于压电元件电性能研究的试验设备缺乏。
实用新型内容
本实用新型的目的在于克服上述现有技术的缺点，提供了一种压电路面电能研究设备，该研究设备可以实现压电元件的电性能研究。
为达到上述目的，一种压电路面电能研究设备，其特征在于，包括底座、支架、液压系统、碾压轮、液压顶、传动杆、支撑杆、压电元件、采集装置、固定于底座上的路面模拟箱、以及驱动碾压轮在路面模拟箱上运动的动力系统；
所述支架包括横向钢梁及两个竖向钢梁，两个竖向钢梁的下端均固定于底座上，两个竖向钢梁的上端分别与横向钢梁的两端相连接，液压顶固定于横向钢梁上，液压顶的顶杠通过支撑杆与碾压轮相连接，液压系统的出油口与液压顶的入油口相连通，动力系统的输出轴通过传动杆与碾压轮相连接，压电元件设置于路面模拟箱内，压电元件的输出端与采集装置的输入端相连接。
所述底座的上部开设有卡槽，路面模拟箱通过螺丝固定于所述卡槽内。
所述底座上设有用于打开或关闭液压系统的液压开关、以及通过液压系统控制碾压轮向路面模拟箱内压电元件所施加压力的压力控制器，压力控制器的输出端与液压系统的控制端相连接。
所述底座上设有用于打开或关闭动力系统的动力开关、以及用于调节动力系统的输出轴转速的调速器，调速器的输出端与动力系统的控制端相连接。
所述底座上设有用于打开或关闭所述压电路面电能研究设备的总开关。
所述路面模拟箱包括上封层及承接层，上封层的底部与承接层的上部相连接，压电元件位于上封层与承接层之间。
所述上封层由铁板或强力橡胶垫制作而成；
所述承接层由铁板或强力橡胶垫制作而成。
所述碾压轮及路面模拟箱的数量均为两个。
所述液压系统的出油口与液压顶的入油口通过油管相连通。
所述液压顶的顶杠与支撑杆通过万象连接器相连接；
所述液压顶通过固定栓固定于横向钢梁上；
所述液压系统及动力系统均设于底座内。
本实用新型具有以下有益效果：
本实用新型所述的压电路面电能研究设备包括液压系统、碾压轮、压电元件、采集装置及动力系统，在研究的过程中，通过动力系统使碾压轮从压电元件上通过，同时通过液压系统使碾压轮对压电元件施加预设的压力，当碾压轮经过压电元件时，压电元件产生相应的电能变化，采集装置采集压电元件产生的电能变化，用户即可通过采集装置来获取压电元件所产生电能变化的情况，从而实现对压电元件电性能的研究，结构简单、安全性高、使用方便、便于维修，可以充分的模拟车辆荷载对路面产生的作用力，以及车辆在运动过程中对路面的作用，保证室内试验与实际工程相统一。
附图说明
图1为实用新型的正视图；
图2为本实用新型的侧视图；
图3为本实用新型中路面模拟箱13的结构示意图。
其中，1为底座、2为竖向钢梁、3为横向钢梁、4为固定栓、5为万象连接器、6为液压顶、7为支撑杆、8为碾压轮、9为传动杆、10为油管、11为液压系统、12为动力系统、13为路面模拟箱、14为卡槽、15为总开关、16为液压开关、17为压力控制器、18为调速器、19为动力开关、20为上封层、21为承接层、22为压电元件。
具体实施方式
下面结合附图对本实用新型做进一步详细描述：
参考图1、图2及图3，本实用新型所述的压电路面电能研究设备包括底座1、支架、液压系统11、碾压轮8、液压顶6、传动杆9、支撑杆7、压电元件22、采集装置、固定于底座1上的路面模拟箱13、以及驱动碾压轮8在路面模拟箱13上运动的动力系统12，碾压轮8及路面模拟箱13的数量均为两个。
所述支架包括横向钢梁3及两个竖向钢梁2，两个竖向钢梁2的下端均固定于底座1上，两个竖向钢梁2的上端分别与横向钢梁3的两端相连接，液压顶6固定于横向钢梁3上，液压顶6的顶杠通过支撑杆7与碾压轮8相连接，液压系统11的出油口与液压顶6的入油口相连通，动力系统12的输出轴通过传动杆9与碾压轮8相连接，压电元件22设置于路面模拟箱13内，压电元件22的输出端与采集装置的输入端相连接，液压系统11及动力系统12均设于底座1内。需要说明的是，底座1的上部开设有卡槽14，路面模拟箱13通过螺丝固定于所述卡槽14内，液压系统11的出油口与液压顶6的入油口通过油管10相连通，液压顶6的顶杠与支撑杆7通过万象连接器5相连接，液压顶6通过固定栓4固定于横向钢梁3上。
所述底座1上设有用于打开或关闭液压系统11的液压开关16、以及通过液压系统11控制碾压轮8向路面模拟箱13内压电元件22所施加压力的压力控制器17，压力控制器17的输出端与液压系统11的控制端相连接；底座1上设有用于打开或关闭动力系统12的动力开关19、以及用于调节动力系统12的输出轴转速的调速器18，调速器18的输出端与动力系统12的控制端相连接；底座1上设有用于打开或关闭所述压电路面电能研究设备的总开关15。
所述路面模拟箱13包括上封层20及承接层21，上封层20的底部与承接层21的上部相连接，压电元件22位于上封层20与承接层21之间，上封层20由铁板或强力橡胶垫制作而成，承接层21由铁板或强力橡胶垫制作而成。
本实用新型的具体工作过程为：
打开总开关15，使本实用新型所述的压电路面电能研究设备正常工作，然后打开液压开关16使液压系统11正常工作，液压系统11驱使油进入到液压顶6中，液压顶6的顶杠通过万象连接器5及支撑杆7使碾压轮8产生向下的作用力，然后打开动力开关19，使动力系统12正常工作，动力系统12通过传动杆9带动碾压轮8经过路面模拟箱13，从而使压电元件22产生电能变化，采集装置即可采集到压电元件22产生的电能变化，从而实现对压电元件22的电性能研究，同时可以通过压力控制器17来调整碾压轮8对压电元件22所产生的作用力，还可以通过调速器18来调整碾压轮8经过压电元件22时的速度。
实施例一
在路面模拟箱13内，将压电元件22置于上封层20与承接层21之间，其中上封层20采用2cm厚强力橡胶垫，承接层21采用3cm厚铁板；压电元件22布设完成后，将路面模拟箱13置于卡槽14内，并通过螺丝固定，将压力控制器17调制到0.7MPa，调速器18调制到14HZ，开启液压系统11和动力系统12，以研究在采用复合式路面结构时，压电元件22在标准轴载作用下的放电情况。
实施例二
在路面模拟箱13内，将压电元件22置于上封层20与承接层21之间，其中上封层20采用2cm厚强力橡胶垫，承接层21采用3cm厚强力橡胶垫；压电元件22布设完成后，将路面模拟箱13置于卡槽14内，并通过螺丝固定，将压力控制器17调制到0.7MPa，调速器18调制到14HZ，开启液压系统11和动力系统12，以研究在采用柔性路面结构时，压电元件22在标准轴载作用下的放电情况。
实施例三
在路面模拟箱13内，将压电元件22置于上封层20与承接层21之间，其中上封层20采用2cm厚铁板，承接层21采用3cm厚铁板；压电元件22布设完成后，将路面模拟箱13置于卡槽14内，并通过螺丝固定，将压力控制器17调制到0.7MPa，调速器18调制到14HZ，开启液压系统11和动力系统12，以研究在采用刚性路面结构时，压电元件22在标准轴载作用下的放电情况。
实施例四
在路面模拟箱13内，将压电元件22置于上封层20与承接层21之间，其中上封层20采用3cm厚强力橡胶垫，承接层21采用3cm厚铁板；压电元件22布设完成后，将路面模拟箱13置于卡槽14内，并通过螺丝固定，将压力控制器17调制至0.7MPa，调速器18调制至14HZ，开启液压系统11和动力系统12，与实施例1相对比，以研究在相同路面结构时，压电元件22埋设深度不同时，在标准轴载作用下的放电情况。
实施例五
在路面模拟箱13内，将压电元件22置于上封层20与承接层21之间，其中上封层20采用2cm厚强力橡胶垫，承接层21采用3cm厚铁板；压电元件22布设完成后，将路面模拟箱13置于卡槽14内，并通过螺丝固定，将压力控制器17调制至1.0MPa，调速器18调制至14HZ，开启液压系统11和动力系统12，与实施例1相对比，以研究在相同路面结构时，不同荷载作用下的放电情况。
实施例六
在路面模拟箱13内，将压电元件22置于上封层20与承接层21之间，其中上封层20采用2cm厚强力橡胶垫，承接层21采用3cm厚铁板；压电元件22布设完成后，将路面模拟箱13置于卡槽14内，并通过螺丝固定，将压力控制器17调制到0.7MPa，调速器18调制到21HZ，开启液压系统11和动力系统12，与实施例一相对比，以研究在相同路面结构时，不同频率荷载作用下的放电情况。
实施例七
在路面模拟箱13内，将压电元件22置于上封层20与承接层21之间，其中上封层20采用3cm厚铁板，承接层21采用3cm厚铁板；压电元件22布设完成后，将路面模拟箱13置于卡槽14内，并通过螺丝固定，将液压力控制器17调制到0.7MPa，调速器18调制到14HZ，开启液压系统11和动力系统12，与实施例三相对比，以研究在相同路面结构时，压电元件22埋设深度不同时，在标准轴载作用下的放电情况。
以上所述仅是本实用新型的典型实施例，并非对本实用新型做任何限制，凡是根据实用新型技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、变更以及等效结构变化，均仍属于本实用新型技术方案的保护范围内。
Claims (10)
1.一种压电路面电能研究设备，其特征在于，包括底座(1)、支架、液压系统(11)、碾压轮(8)、液压顶(6)、传动杆(9)、支撑杆(7)、压电元件(22)、采集装置、固定于底座(1)上的路面模拟箱(13)、以及驱动碾压轮(8)在路面模拟箱(13)上运动的动力系统(12)；
所述支架包括横向钢梁(3)及两个竖向钢梁(2)，两个竖向钢梁(2)的下端均固定于底座(1)上，两个竖向钢梁(2)的上端分别与横向钢梁(3)的两端相连接，液压顶(6)固定于横向钢梁(3)上，液压顶(6)的顶杠通过支撑杆(7)与碾压轮(8)相连接，液压系统(11)的出油口与液压顶(6)的入油口相连通，动力系统(12)的输出轴通过传动杆(9)与碾压轮(8)相连接，压电元件(22)设置于路面模拟箱(13)内，压电元件(22)的输出端与采集装置的输入端相连接。
2.根据权利要求1所述的压电路面电能研究设备，其特征在于，所述底座(1)的上部开设有卡槽(14)，路面模拟箱(13)通过螺丝固定于所述卡槽(14)内。
3.根据权利要求1所述的压电路面电能研究设备，其特征在于，所述底座(1)上设有用于打开或关闭液压系统(11)的液压开关(16)、以及通过液压系统(11)控制碾压轮(8)向路面模拟箱(13)内压电元件(22)所施加压力的压力控制器(17)，压力控制器(17)的输出端与液压系统(11)的控制端相连接。
4.根据权利要求1所述的压电路面电能研究设备，其特征在于，所述底座(1)上设有用于打开或关闭动力系统(12)的动力开关(19)、以及用于调节动力系统(12)的输出轴转速的调速器(18)，调速器(18)的输出端与动力系统(12)的控制端相连接。
5.根据权利要求1所述的压电路面电能研究设备，其特征在于，所述底座(1)上设有用于打开或关闭所述压电路面电能研究设备的总开关(15)。
6.根据权利要求1所述的压电路面电能研究设备，其特征在于，所述路面模拟箱(13)包括上封层(20)及承接层(21)，上封层(20)的底部与承接层(21)的上部相连接，压电元件(22)位于上封层(20)与承接层(21)之间。
7.根据权利要求6所述的压电路面电能研究设备，其特征在于，
所述上封层(20)由铁板或橡胶垫制作而成；
所述承接层(21)由铁板或橡胶垫制作而成。
8.根据权利要求1所述的压电路面电能研究设备，其特征在于，所述碾压轮(8)及路面模拟箱(13)的数量均为两个。
9.根据权利要求1所述的压电路面电能研究设备，其特征在于，所述液压系统(11)的出油口与液压顶(6)的入油口通过油管(10)相连通。
10.根据权利要求1所述的压电路面电能研究设备，其特征在于，
所述液压顶(6)的顶杠与支撑杆(7)通过万象连接器(5)相连接；
所述液压顶(6)通过固定栓(4)固定于横向钢梁(3)上；
所述液压系统(11)及动力系统(12)均设置于底座(1)内。
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| CN201420040040.4U CN203812482U (zh) | 2014-01-22 | 2014-01-22 | 一种压电路面电能研究设备 |
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Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN105784516A (zh) * | 2016-03-15 | 2016-07-20 | 中国科学院寒区旱区环境与工程研究所 | 一种室内模拟车辆荷载振动系统 |
| CN108599618A (zh) * | 2018-03-13 | 2018-09-28 | 长沙紫宸科技开发有限公司 | 一种利用风能和人畜力作功的压电发电装置 |
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| CN108599618A (zh) * | 2018-03-13 | 2018-09-28 | 长沙紫宸科技开发有限公司 | 一种利用风能和人畜力作功的压电发电装置 |
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