CN204961675U - 气动交换压电形变列车减震器 - Google Patents

Abstract

一种气动交换压电形变列车减震器，由长方形箱体、高压储气腔、压电形变发电机构和多个压力储能减震机构构成，该装置即可以实现地铁列车运行中的减震功能，又可将列车运行中的震动动能转化为电能为列车车厢照明提供电能，可用来取代现有的城市地铁列车减震装置。

Description

气动交换压电形变列车减震器

技术领域：

本实用新型涉及一种地铁列车减震发电应用技术，特别是一种气动交换压电形变列车减震器，该装置通过气体储能机电转换将城市地铁列车运行中的机械能转换为电能，为城市地铁列车车箱内照明提供电能，可降低城市地铁列车运营成本，节能环保。

背景技术：

城市地铁是城市交通中重要的基础设施，是社会经济正常运行的必要基础，是缓解交通拥堵、满足社会经济发展和居民出行需求的重要手段。

随着国民经济的快速发展以及城市居民出行需求的日益增长，各大城市都加快了公共交通的发展速度。但是由于地铁运量大，其耗电总量十分巨大，并且电力是地铁消耗的最主要能源，地铁供电通常来自城市电网，通过地铁供电系统实现变换和传输。其电力能耗主要分为列车运行牵引电能和车厢照明设备所消耗的电能两部分。

在当前我国建设节约型社会的大背景下，如何建设节能型轨道交通系统已经成为轨道交通系统规划设计与建设管理中的一个重要研究课题。也是行业发展的方向和追求的目标。

由于城市地铁是在地下运行，车厢的照明设备需要24小时不间断供电，如果能将地铁列车运行中多余的动能转换为电能，为车厢的照明设备提供电能，将为国家节约大量的电能，即节能环保，又可降低城市地铁运营成本。

实用新型内容:

为了节约能源和降低地铁运营耗电量和运营成本，建设节能型轨道交通系统,本实用新型针对城市地铁列车现有减震技术存在的不足，对现有减震技术进行了改进,提出了一种气动交换压电形变列车减震器，它即可以实现地铁列车运行中的减震功能，又可将列车运行中的震动动能转化为电能为列车车厢照明提供电能。

本实用新型解决其技术问题所采用的技术方案是：在一个长方形箱体的上部安装了多个压力储能减震机构，在长方形箱体的中部安装有一个长方形的高压储气腔，在长方形箱体的下部安装有一个压电形变发电机构，各压力储能减震机构整齐排列在长方形箱体内，在长方形箱体的外侧设置有一个长方形上承压板和一个长方形下承压板，在上承压板和下承压板之间安装有多个主减震弹簧，

各压力储能减震机构都由一个气缸、一个气缸活塞、一个单向通气阀门、一个辅减震弹簧和一个行程变换机构构成，辅减震弹簧和气缸活塞设置在气缸内，辅减震弹簧安装在气缸的底部和气缸活塞之间，气缸的底部通过单向通气阀与高压储气腔相通，

各压力储能减震机构的单向通气阀门都由一个阀门壳体、一个橡胶塞和一个压力弹簧构成，阀门壳体的上部设置有一个阀门进气孔，阀门壳体的下部设置有一个阀门出气孔，压力弹簧和橡胶塞设置在阀门壳体内部，压力弹簧安装在阀门壳体的底部与橡胶塞之间，在气缸内的气体作用下通过压力弹簧和橡胶塞可打开和关闭阀门进气孔，

各压力储能减震机构的行程变换机构都由一个主驱动杆、一个辅驱动杆、一个驱动连接杆和一个活塞连接杆构成，主驱动杆的一端与上承压板相连接，主驱动杆的中部通过第一连接轴与设置在长方形箱体上部的第一支撑柱相连接，主驱动杆的另一端通过第二连接轴与驱动连接杆的上端相连接，驱动连接杆的下端通过第三连接轴与辅驱动杆的一端相连接，辅驱动杆的中部通过第四连接轴与安装在长方形箱体上部的第二支撑柱相连接，辅驱动杆的另一端通过第五连接轴与活塞连接杆的上端相连接，活塞连接杆的下端通过第六连接轴与气缸活塞相连接，

压电形变发电机构由往复驱动机构一、往复驱动机构二、一个压电连接杆和两组压电陶瓷片构成，

往复驱动机构一由第一往复驱动气缸、第一往复驱动活塞、第一换气塞、第一换气驱动连杆构成，第一往复驱动活塞设置在第一往复驱动气缸内，第一往复驱动活塞和第一往复驱动气缸轴线相互重合，并且第一往复驱动活塞可以在第一往复驱动气缸内沿着第一往复驱动气缸轴线方向移动，第一换气驱动连杆的中部沿轴线开有一个长方形换气驱动孔，第一换气塞的中部穿过该换气驱动孔与第一换气驱动连杆相连接，并且第一换气塞的中部可沿着该长方形换气驱动孔移动，第一换气驱动连杆与第一往复驱动活塞轴线相互重合的连接在一起，在第一往复驱动气缸的上部开有一个进气孔，第一往复驱动气缸的上部通过该进气孔与高压储气腔相通，在第一往复驱动气缸的下部开有一个出气孔，第一往复驱动气缸的下部通过该出气孔与第一往复驱动气缸外部相通，

往复驱动机构二由第二往复驱动气缸、第二往复驱动活塞、第二换气塞、第二换气驱动连杆构成，第二往复驱动活塞设置在第二往复驱动气缸内，第二往复驱动活塞和第二往复驱动气缸轴线相互重合，并且第二往复驱动活塞可以在第二往复驱动气缸内沿着第二往复驱动气缸轴线方向移动，第二换气驱动连杆的中部沿轴线开有一个长方形换气驱动孔，第二换气塞的中部穿过该换气驱动孔与第二换气驱动连杆相连接，并且第二换气塞的中部可沿着该长方形换气驱动孔移动，第二换气驱动连杆与第二往复驱动活塞轴线相互重合的连接在一起，在第二往复驱动气缸的上部开有一个进气孔，第二往复驱动气缸的上部通过该进气孔与高压储气腔相通，在第二往复驱动气缸的下部开有一个出气孔，第二往复驱动气缸的下部通过该出气孔与第二往复驱动气缸外部相通，

压电连接杆的两端分别与第一往复驱动活塞和第二往复驱动活塞相连接，压电连接杆与第一往复驱动活塞和第二往复驱动活塞的轴线相互重合，两组压电陶瓷片的两边被安装在长方形箱体上，两组压电陶瓷片的中部被等距离的安装在压电连接杆上，压电连接杆可带动两组压电陶瓷片的中部同时同向的沿压电连接杆的轴线移动，

当地铁列车的振动施加在上承压板时，列车的一部分压力通过上承压板传递到主减震弹簧上，列车的另一部分压力通过各压力储能减震机构的行程变换机构的主驱动杆、驱动连接杆、辅驱动杆、活塞连接杆和气缸活塞传递到各压力储能减震机构的辅减震弹簧和气缸内的空气上，上承压板的上下移动通过行程变换机构的行程幅度放大，带动各压力储能减震机构的气缸活塞压缩各压力储能减震机构的气缸内的空气，并通过各压力储能减震机构气缸底部的单向通气阀与将高压气体压入高压储气腔内，通过上述过程将地铁列车的振动动能转化为高压气体内能存储在高压储气腔内，

当第一往复驱动气缸上部的进气孔和第二往复驱动气缸下部的出气孔打开时，第一往复驱动气缸下部的出气孔和第二往复驱动气缸上部的进气孔处于关闭状态，高压储气腔内气体充入第一往复驱动气缸，推动第一换气驱动连杆、第一往复驱动活塞、压电连接杆、第二往复驱动活塞和第二换气驱动连杆一起向右运动，并通过压电连接杆带动两组压电陶瓷片的中部向右运动，

当第二换气驱动连杆推动第二换气塞关闭第二往复驱动气缸下部的出气孔打开第二往复驱动气缸上部的进气孔时，第一换气驱动连杆也同时推动第一换气塞关闭了第一往复驱动气缸上部的进气孔打开了第一往复驱动气缸下部的出气孔，高压储气腔内气体充入第二往复驱动气缸，推动第一换气驱动连杆、第一往复驱动活塞、压电连接杆、第二往复驱动活塞和第二换气驱动连杆一起向左运动，并通过压电连接杆带动两组压电陶瓷片的中部向左运动，

在高压储气腔内的高压气体推动下，上述往复运动不断进行下去，并通过压电连接杆带动两组压电陶瓷片的中部按照往复运动的频率震动，两组压电陶瓷片的两个电极不断的输出交变电流，

本实用新型的有益效果是：通过主减震弹簧、辅减震弹簧和多个气缸内气体的反作用力构成了地铁列车的三级减震机构，同时通过行程变换机构、高压储气腔和压电形变发电机构可将地铁列车的振动动能转化电能，构成了地铁列车的自发电系统，即节约了能源又降低了地铁运营成本。

附图说明：

下面结合附图和实施例对本实用新型进一步说明。

图1是本实用新型的整体结构侧视图。

图2是本实用新型的整体结构俯视图。

图3是本实用新型的A-A剖视图。

图4是本实用新型的B-B剖视图。

图5是本实用新型的单向通气阀门结构剖视图。

图6是本实用新型的C-C剖视图。

图7是本实用新型的D-D剖视图。

图8是本实用新型的E-E剖视图。

具体实施方式：

在图1、图2、图3和图4中，在长方形箱体9的上部安装了7个压力储能减震机构，在长方形箱体9的中部安装有长方形的高压储气腔12，在长方形箱体9的下部安装有一个压电形变发电机构，各压力储能减震机构整齐排列在长方形箱体9内，在长方形箱体9的外侧设置有长方形上承压板10和长方形下承压板11，在上承压板10和下承压板11之间安装有主减震弹簧8-1、主减震弹簧8-2、主减震弹簧8-3和主减震弹簧8-4，

在图1、图3和图8中，第一个压力储能减震机构由气缸活塞1-13、气缸1-14、辅减震弹簧1-15、单向通气阀门1-16和一个行程变换机构构成，辅减震弹簧1-15和气缸活塞1-13设置在气缸1-14内，辅减震弹簧1-15安装在气缸1-14的底部和气缸活塞1-13之间，气缸1-14的底部通过单向通气阀1-16与高压储气腔12相通，

在图5中，第一个压力储能减震机构的单向通气阀门1-16由阀门壳体1-16-1、橡胶塞1-16-2和压力弹簧1-16-3构成，阀门壳体1-16-1的上部设置有阀门进气孔1-16-4，阀门壳体1-16-1的下部设置有阀门出气孔1-16-5，在气缸1-14内的气体作用下，通过压力弹簧1-16-3和橡胶塞1-16-2可打开和关闭阀门进气孔1-16-4，各压力储能减震机构单向通气阀门的结构与单向通气阀门1-16相同，

在图1、图2、图3和图8中，第一行程变换机构由主驱动杆1-1、辅驱动杆1-7、驱动连接杆1-5和活塞连接杆1-11构成，主驱动杆1-1的一端与上承压板10相连接，主驱动杆1-1的中部通过第一连接轴1-2与设置在长方形箱体9上部的第一支撑柱1-3相连接，主驱动杆1-1的另一端通过第二连接轴1-4与驱动连接杆1-5的上端相连接，驱动连接杆1-5的下端通过第三连接轴1-6与辅驱动杆1-7的一端相连接，辅驱动杆1-7的中部通过第四连接轴1-8与安装在长方形箱体9上部的第二支撑柱1-9相连接，辅驱动杆1-7的另一端通过第五连接轴1-10与活塞连接杆1-11的上端相连接，活塞连接杆1-11的下端通过第六连接轴1-12与气缸活塞1-13相连接，

各压力储能减震机构的行程变换机构的结构与上述相同，

各压力储能减震机构的结构、各项尺寸和工作过程与第一压力储能减震机构相同，

在图3、图6和图7中，压电形变发电机构由往复驱动机构一、往复驱动机构二、压电连接杆15、第一组压电陶瓷片和第二组压电陶瓷片构成，

第一组压电陶瓷片由压电陶瓷片17-1、压电陶瓷片17-2、压电陶瓷片17-3、压电陶瓷片17-4、压电陶瓷片17-5、压电陶瓷片17-6、压电陶瓷片17-7构成，

第二组压电陶瓷片由压电陶瓷片17-8、压电陶瓷片17-9、压电陶瓷片17-10、压电陶瓷片17-11、压电陶瓷片17-12、压电陶瓷片17-13、压电陶瓷片17-14构成，

在图3和图6中，往复驱动机构一由第一往复驱动气缸13-1、第一往复驱动活塞13-2、第一换气塞13-4、第一换气驱动连杆13-3构成，第一往复驱动活塞13-2设置在第一往复驱动气缸13-1内，第一往复驱动活塞13-2与第一往复驱动气缸13-1轴线相互重合，并且第一往复驱动活塞13-2可以在第一往复驱动气缸13-1内沿着第一往复驱动气缸13-1的轴线方向移动，第一换气驱动连杆13-3的中部沿轴线开有长方形换气驱动孔13-5，第一换气塞13-4的中部穿过换气驱动孔13-5与第一换气驱动连杆13-3相连接，并且第一换气塞13-4的中部可沿着长方形换气驱动孔13-5滑动，第一换气驱动连杆13-3与第一往复驱动活塞13-2轴线相互重合的连接在一起，在第一往复驱动气缸13-1的上部开有一个进气孔13-6，第一往复驱动气缸13-1通过进气孔13-6与高压储气腔12相通，在第一往复驱动气缸13-1的下部开有出气孔13-7，第一往复驱动气缸13-1通过出气孔13-7与第一往复驱动气缸13-1的外部相通，

在图3和图6中，往复驱动机构二由第二往复驱动气缸14-1、第二往复驱动活塞14-2、第二换气塞14-4、第二换气驱动连杆14-3构成，第二往复驱动活塞14-2设置在第二往复驱动气缸14-1内，第二往复驱动活塞14-2和第二往复驱动气缸14-1轴线相互重合，并且第二往复驱动活塞14-2可以在第二往复驱动气缸14-1内沿着第二往复驱动气缸14-1轴线方向移动，第二换气驱动连杆14-3的中部沿轴线开有长方形换气驱动孔14-5，第二换气塞14-4的中部穿过该换气驱动孔14-5与第二换气驱动连杆14-3相连接，并且第二换气塞14-4的中部可沿着该长方形换气驱动孔14-5滑动，第二换气驱动连杆14-3与第二往复驱动活塞14-2轴线相互重合的连接在一起，在第二往复驱动气缸14-1的上部开有一个进气孔14-6，第二往复驱动气缸14-1的上部通过该进气孔14-6与高压储气腔12相通，在第二往复驱动气缸14-1的下部开有一个出气孔14-7，第二往复驱动气缸14-1的下部通过出气孔14-7与第二往复驱动气缸14-1的外部相通，

在图3中，压电连接杆15的两端分别与第一往复驱动活塞13-2和第二往复驱动活塞14-2相连接，压电连接杆15与第一往复驱动活塞13-2和第二往复驱动活塞14-2的轴线相互重合，第一组压电陶瓷片和第二组压电陶瓷片的两端都被安装在长方形箱体上,第一组压电陶瓷片和第二组压电陶瓷片的中部被等距离的安装在压电连接杆15上，压电连接杆15可带动第一组压电陶瓷片和第二组压电陶瓷片的中部同时同向的沿压电连接杆15的轴线移动，

当地铁列车的振动施加在上承压板10时，列车的一部分压力通过上承压板10传递到主减震弹簧8-1、主减震弹簧8-2、主减震弹簧8-3和主减震弹簧8-4上，列车的另一部分压力通过各压力储能减震机构的行程变换机构的主驱动杆、驱动连接杆、辅驱动杆、活塞连接杆和气缸活塞传递到各压力储能减震机构的辅减震弹簧和气缸内的空气上，上承压板10的上下移动通过各压力储能减震机构的行程变换机构的行程幅度放大，带动各压力储能减震机构的气缸活塞压缩各压力储能减震机构的气缸内的空气，并通过各压力储能减震机构气缸底部的单向通气阀与将高压气体压入高压储气腔12内，通过上述过程将地铁列车的振动动能转化为高压气体内能并存储在高压储气腔12内，

当进气孔13-6和出气孔14-7打开时，进气孔14-6和出气孔13-7处于关闭状态，高压储气腔12内气体充入第一往复驱动气缸13-1内，推动第一换气驱动连杆13-3、第一往复驱动活塞13-2、压电连接杆15、第二往复驱动活塞14-2和第二换气驱动连杆14-3一起向右运动，并通过压电连接杆15带动第一组压电陶瓷片和第二组压电陶瓷片向右运动，

当第二换气驱动连杆14-3推动第二换气塞14-4关闭出气孔14-7打开进气孔14-6时，第一换气驱动连杆13-3也同时推动第一换气塞13-4关闭了进气孔13-6打开了出气孔13-7，高压储气腔12内气体充入第二往复驱动气缸14-1内，推动第一换气驱动连杆13-3、第一往复驱动活塞13-2、压电连接杆15、第二往复驱动活塞14-2和第二换气驱动连杆14-3一起向左运动，并通过压电连接杆15带动第一组压电陶瓷片和第二组压电陶瓷片向左运动，

在高压储气腔12内的高压气体推动下，上述往复运动不断进行下去，通过压电连接杆15带动第一组压电陶瓷片和第二组压电陶瓷片按照往复运动的频率震动，第一组压电陶瓷片和第二组压电陶瓷片的两个电极不断的输出交变电流。

Claims (1)

1.一种气动交换压电形变列车减震器，由长方形箱体、高压储气腔、压电形变发电机构和多个压力储能减震机构构成，其特征是：在一个长方形箱体的上部安装了多个压力储能减震机构，在长方形箱体的中部安装有一个长方形的高压储气腔，在长方形箱体的下部安装有一个压电形变发电机构，各压力储能减震机构整齐排列在长方形箱体内，在长方形箱体的外侧设置有一个长方形上承压板和一个长方形下承压板，在上承压板和下承压板之间安装有多个主减震弹簧，

各压力储能减震机构都由一个气缸、一个气缸活塞、一个单向通气阀门、一个辅减震弹簧和一个行程变换机构构成，辅减震弹簧和气缸活塞设置在气缸内，辅减震弹簧安装在气缸的底部和气缸活塞之间，气缸的底部通过单向通气阀与高压储气腔相通，

各压力储能减震机构的单向通气阀门都由一个阀门壳体、一个橡胶塞和一个压力弹簧构成，阀门壳体的上部设置有一个阀门进气孔，阀门壳体的下部设置有一个阀门出气孔，压力弹簧和橡胶塞设置在阀门壳体内部，压力弹簧安装在阀门壳体的底部与橡胶塞之间，在气缸内的气体作用下通过压力弹簧和橡胶塞可打开和关闭阀门进气孔，

各压力储能减震机构的行程变换机构都由一个主驱动杆、一个辅驱动杆、一个驱动连接杆和一个活塞连接杆构成，主驱动杆的一端与上承压板相连接，主驱动杆的中部通过第一连接轴与设置在长方形箱体上部的第一支撑柱相连接，主驱动杆的另一端通过第二连接轴与驱动连接杆的上端相连接，驱动连接杆的下端通过第三连接轴与辅驱动杆的一端相连接，辅驱动杆的中部通过第四连接轴与安装在长方形箱体上部的第二支撑柱相连接，辅驱动杆的另一端通过第五连接轴与活塞连接杆的上端相连接，活塞连接杆的下端通过第六连接轴与气缸活塞相连接，

压电形变发电机构由往复驱动机构一、往复驱动机构二、一个压电连接杆和两组压电陶瓷片构成，

往复驱动机构一由第一往复驱动气缸、第一往复驱动活塞、第一换气塞、第一换气驱动连杆构成，第一往复驱动活塞设置在第一往复驱动气缸内，第一往复驱动活塞和第一往复驱动气缸轴线相互重合，并且第一往复驱动活塞可以在第一往复驱动气缸内沿着第一往复驱动气缸轴线方向移动，第一换气驱动连杆的中部沿轴线开有一个长方形换气驱动孔，第一换气塞的中部穿过该换气驱动孔与第一换气驱动连杆相连接，并且第一换气塞的中部可沿着该长方形换气驱动孔移动，第一换气驱动连杆与第一往复驱动活塞轴线相互重合的连接在一起，在第一往复驱动气缸的上部开有一个进气孔，第一往复驱动气缸的上部通过该进气孔与高压储气腔相通，在第一往复驱动气缸的下部开有一个出气孔，第一往复驱动气缸的下部通过该出气孔与第一往复驱动气缸外部相通，

往复驱动机构二由第二往复驱动气缸、第二往复驱动活塞、第二换气塞、第二换气驱动连杆构成，第二往复驱动活塞设置在第二往复驱动气缸内，第二往复驱动活塞和第二往复驱动气缸轴线相互重合，并且第二往复驱动活塞可以在第二往复驱动气缸内沿着第二往复驱动气缸轴线方向移动，第二换气驱动连杆的中部沿轴线开有一个长方形换气驱动孔，第二换气塞的中部穿过该换气驱动孔与第二换气驱动连杆相连接，并且第二换气塞的中部可沿着该长方形换气驱动孔移动，第二换气驱动连杆与第二往复驱动活塞轴线相互重合的连接在一起，在第二往复驱动气缸的上部开有一个进气孔，第二往复驱动气缸的上部通过该进气孔与高压储气腔相通，在第二往复驱动气缸的下部开有一个出气孔，第二往复驱动气缸的下部通过该出气孔与第二往复驱动气缸外部相通，

压电连接杆的两端分别与第一往复驱动活塞和第二往复驱动活塞相连接，压电连接杆与第一往复驱动活塞和第二往复驱动活塞的轴线相互重合，两组压电陶瓷片的两边被安装在长方形箱体上，两组压电陶瓷片的中部被等距离的安装在压电连接杆上，压电连接杆可带动两组压电陶瓷片的中部同时同向的沿压电连接杆的轴线移动。