一种收集转向架振动能的发电方法及发电装置与流程

本申请属于铁路货车供电，尤其是涉及一种收集转向架振动能发电方法及发电装置。

背景技术：

1、铁路货车由于其应用工况的特殊性，尚未安装有效的供电装置，致使许多成熟的控制技术，如ecp制动系统、电子防滑器、轴温检测等设备无法在铁路货车上使用；

2、对铁路货车进行供电的方式分为集中供电和单车独立供电两种；

3、由于铁路货车的重编组作业非常频繁，车辆编组随机性很大，采用集中供电的方式会在货车作业中产生巨大的电缆拆接工作量；

4、目前单车独立供电方式有轴驱发电、风力发电，但都会增加机车牵引力损失，而且轴驱发电还会破坏铁路货车轴系的动平衡。

技术实现思路

1、本申请的目的之一是提供一种收集转向架振动能的发电方法，其收集的振动能来源于铁路货车运行过程中转向架的摇枕和侧架之间的振动，此类振动能原本是要被车辆转向架的减振部件吸收，所以不仅不会造成机车牵引力损失，还可以减轻减振结构的减振负荷，而且对车辆其他设备及部件没有影响。

2、为解决现有技术中铁路货车集中供电方式产生巨大的电缆拆接工作量的技术问题，本申请提供一种收集转向架振动能的发电方法，其包括：

3、振动传递步骤，对铁路货车转向架的摇枕与转向架之间的振动进行传递；

4、运动转换步骤，可以接收传递过来的双向振动运动，并将此类运动转化为连续的同方向旋转运动，提升能量收集效率；

5、发电部分限能处理步骤，对偶然出现远大于正常情况的异常冲击振动能直接消耗，避免对整体发电设备造成损坏和影响；

6、增速步骤，利用结构紧凑的增速机构对旋转运动进行增速，以适用发电机工作特性，提高能量收集效率；

7、发电步骤，利用增速后的旋转运动进行发电，将收集的振动能最终转换成电能。

8、本申请的目的之二是提供一种收集转向架振动能的发电装置，其包括摇枕、侧架、齿条和装置外壳，所述摇枕相对于所述侧架振动；

9、所述齿条安装于所述摇枕；

10、所述装置外壳安装于所述侧架，所述装置外壳安装有齿轮轴和发电机，所述齿轮轴外端连接齿轮、内端连接双向转换单元；所述齿轮和所述齿条相互啮合；所述双向转换单元连接所述发电机；其中，所述双向转换单元包括单向轴承一和单向轴承二，所述单向轴承一和所述单向轴承二间隔套设于所述齿轮轴内段，且所述单向轴承一和所述单向轴承二反向安装，所述单向轴承一外周套设伞齿一，所述单向轴承二外周套设伞齿二，还包括伞齿三，所述伞齿一和所述伞齿三相互啮合，所述伞齿二和所述伞齿三相互啮合，所述伞齿三套设于传动轴上端，所述传动轴下端连接于所述发电机。

11、进一步的，本申请提供的一种收集转向架振动能的发电装置，其中，还包括限矩器，所述限矩器安装于所述传动轴和所述发电机输入轴之间；伞齿三通过连轴结构和限矩器连接，当前端出现远大于正常情况的冲击振动时，可以通过限矩器结构消耗多余的振动冲击能量，避免损坏整个发电设备，保持后端发电设备力矩在合适的范围内。

12、进一步的，本申请提供的一种收集转向架振动能的发电装置，其中，还包括行星变速箱，所述行星变速箱安装于所述限矩器和所述发电机输入轴之间；限矩器通过连轴结构将旋转运动传递到行星变速箱，利用结构紧凑行星齿轮结构对旋转运动进行增速，使输出的旋转转速在发电机利用效率较高区段内，提升能量收集效率。

13、本申请与现有技术相比具有以下优点：本发明中收集的振动能来源于铁路货车运行过程中转向架的摇枕与侧架之间的振动，此类振动能原本是要被车辆转向架的减振部件吸收，所以不仅不会造成机车牵引力损失，还可以减轻减振结构的减振负荷，而且对车辆其他原有设备及部件没有影响；

14、本发明可以灵活地应用在每个独立的铁路货车车辆上，属于单车独立供电方式，不会像集中供电方式那样，在货车作业中产生巨大的电缆拆接工作量；

15、在本发明的运动转换步骤中，利用一根齿轮轴上正、反两个单向轴承和伞齿一、伞齿二，不仅可以将直线运动转换为旋转运动，而且还具有将上、下不同方向的振动转化为同一个方向的连续旋转运动的功能，具有结构简单、能量利用效率高等优点；在振动作用下，转向架的摇枕相对于侧架上、下运动，向下运动时带动单向轴承一齿轮传递能量，向上运动时变成右侧单向轴承二齿轮传递能量，并且最终通过伞齿三转化成同一方向输出的连续旋转运动，采用这种方法不仅可以提高振动转化效率，还可以降低运动转换过程中的冲击振动和机件损伤；

16、在本发明的限能步骤中，利用限矩器将偶然出现远大于正常情况的异常冲击振动能直接消耗，避免对后端发电结构及整个设备造成损坏和影响；

17、在本发明的增速步骤中，采用结构紧凑的增速机构，不仅可以减少占用空间，还能更好地适应发电机的工作特性，提高发电效率。

技术特征：

1.一种收集转向架振动能的发电方法，其特征在于，包括：

2.一种收集转向架振动能的发电装置，包括摇枕和侧架，所述摇枕相对于所述侧架振动，其特征在于，还包括齿条和装置外壳；

3.根据权利要求2所述的收集转向架振动能的发电装置，其特征在于，还包括限矩器，所述限矩器安装于所述传动轴和所述发电机输入轴之间。

4.根据权利要求3所述的收集转向架振动能的发电装置，其特征在于，还包括行星变速箱，所述行星变速箱安装于所述限矩器和所述发电机输入轴之间。

技术总结本发明公开了一种收集转向架振动能的发电方法及其发电装置，包括对铁路货车转向架的摇枕与转向架之间的振动进行传递；接收传递过来的双向振动运动，并将此类运动转化为连续的同方向旋转运动；对偶然出现远大于正常情况的异常冲击振动能直接消耗，避免对整体发电设备造成损坏和影响；利用增速机构对旋转运动进行增速，以适用发电机工作特性，提高能量收集效率；利用旋转运动进行发电，将收集的振动能最终转换成电能；收集的振动能来源于铁路货车运行过程中转向架的摇枕和侧架之间的振动，此类振动能原本是要被车辆转向架的减振部件吸收，所以不仅不会造成机车牵引力损失，还可以减轻减振结构的减振负荷，而且对车辆其他设备及部件没有影响。技术研发人员：周汉国,王水明,吴杰,王伟,杨菁菁受保护的技术使用者：上海全路通铁道装备有限公司技术研发日：技术公布日：2024/9/9