一种新型滤震减速带 |
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| 申请号 | CN201710366842.2 | 申请日 | 2017-05-22 | 公开(公告)号 | CN106988975A | 公开(公告)日 | 2017-07-28 |
| 申请人 | 哈尔滨工业大学; 哈尔滨沃华智能发电设备有限公司; | 发明人 | 周国文; 姚坤; 万雷波; 顾鹏; 杨磊; 张雷; 杨孝勇; 徐聪聪; | ||||
| 摘要 | 一种新型滤震 减速带 ，它涉及一种减速带，具体涉及一种新型滤震减速带。本 发明 为了减小减速带对 汽车 造成的损伤，减轻对路面形成的集中压 力 而导致的道路破坏，降低汽车通过减速带时产生的噪音，回收汽车对减速带所产生的冲击 能量 。本发明包括 底板 、顶部压杆、顶盖、缓冲 弹簧 、主动 齿轮 、两个 轴承 座、从动齿轮、 联轴器 、单向轴承、发 电机 、 主轴 和稳压 电路 ，所述主轴通过两个轴承座安装在底板的上表面上，顶盖通过缓冲弹簧与底板的上表面连接，顶盖的下表面通过顶部压杆与所述主轴连接，主动齿轮套装在所述主轴上，发电机设置在底板的上表面上，发电机的转动轴通过联轴器与从动齿轮连接，单向轴承安装在联轴器上，主动齿轮与从动齿轮 啮合 ，发电机与所述稳压电路连接。本发明属于交通运输领域。 | ||||||
| 权利要求 | 1.一种新型滤震减速带，其特征在于：所述一种新型滤震减速带包括底板(1)、顶部压杆(3)、顶盖(4)、缓冲弹簧(5)、主动齿轮(6)、两个轴承座(7)、从动齿轮(8)、联轴器(9)、单向轴承(10)、发电机(11)、主轴和稳压电路，所述主轴通过两个轴承座(7)安装在底板(1)的上表面上，顶盖(4)通过缓冲弹簧(5)与底板(1)的上表面连接，顶盖(4)的下表面通过顶部压杆(3)与所述主轴连接，主动齿轮(6)套装在所述主轴上，发电机(11)设置在底板(1)的上表面上，发电机(11)的转动轴通过联轴器(9)与从动齿轮(8)连接，单向轴承(10)安装在联轴器(9)上，主动齿轮(6)与从动齿轮(8)啮合，发电机(11)与所述稳压电路连接。 |
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| 说明书全文 | 一种新型滤震减速带技术领域[0001] 本发明涉及一种减速带，具体涉及一种新型滤震减速带，属于交通运输领域。 背景技术[0002] 随着我国经济的发展，无论是公路通车里程还是车流量都是非常可观的，现代居民购车数量越来越多。为了保障安全，必须控制车辆的行驶速度，因此在小区、学校、市区公路、收费关口等地方安装了许多减速装置(以减速带为主)。但这也带来了一些不利因素:在有效降低行车速度的同时，也产生了振动和噪音等问题，汽车在减速带上对路面的集中压力也会加剧路面的破坏，在这个过程中有巨大的能量被浪费了。若能将这些能量收集起来用于路灯等用电器的供电将有很大的经济与社会效益。 [0003] 由于橡胶减速带的高度远远大于道路的粗糙度，所以汽车在经过减速带时会引发跳车现象，由跳车现象产生的震动和垂直压力对车体以及路面的伤害极大，所以减速带的减震设计将会对汽车的保护以及路面的保护起到重要作用。 [0004] 近几年，利用道路资源进行发电的研究工作开始起步，但要投入实践还有很长的一段路要走，交通运输作为国家能源消费和温室气体排放的重点行业之一，是国家推进节能减排工作的重要领域，新型产能滤震减速带该装置从道路出发，将传统的减速带进行改进，连接发电装置，安装于汽车需要减速的地段，通过汽车的重力势能转换为电能，既不影响汽车的正常行驶，也不额外消耗能量，在帮助汽车减速的同时产生电能，符合低碳环保的新理念。 [0005] 国外对于路面发电装置的研究起步较早，研究成果较多，国外的的研究主要集中在以下几个方面： [0006] 第一、利用液体为能量转换媒介进行发电：在公路路面铺设多块稍高出地面的金属板，每块金属板下有一个盛有水的橡皮袋。当汽车在金属板上行驶时，汽车重量产生的压力降橡皮袋内的水高速挤出，经过管道进入发电机房驱动水轮机发电。这种发电方式能量转换效率高，但发电装置比较复杂。 [0007] 第二、在路面铺设特殊的压电转换元器件进行发电：在路面的下铺设了微型压电晶体材料，在路面受到车辆的碾压时会发生变形，铺设在路面下的压电晶体也随之发生变形。压电晶体发生变形时在两级产生等量的正负电荷，从而出现了电压。 [0008] 第三、在路面铺设某种机械装置进行发电：这种路面发电装置是由一种与路面平齐的垫板构成的，在垫板的里面则设有一系列类似于感应嵌板的东西。当有车辆经过车辆路面时，车辆的重力导致路面下活动的嵌齿受力从而会使嵌板做上下运动，这时的嵌板系统就像一个小型发动机一样源源不断的进行着能量转换。 [0009] 国外对于路面发电装置的研究较深入，已经有相应的实验产品在运行。 [0010] 据国外媒体报道，一种新的交通节能方式正在伦敦试行，通过马路上行驶过往的车辆来为路灯及各种交通标示供应电能。一种号称“绿色节能”的路面减速装置将出现在英国的行车道路上，在车辆行驶过减速路障时便可以达到发电的效果。这种高科技的“夜间交警”在帮助车辆减速的同时还能为路灯，红绿灯以及交通标示起到供能的作用。虽然减速路障对司机或乘客来说或许很难忍受，但这种减速路障却可以收集行驶车辆的动能从而达到节能的目的。据悉，这种新技术将在伦敦试行，并且有望在全国大面积推广。 [0011] 意大利米兰的一家科技公司研制的智能减速带除了有辅助车辆减速的功能外，还可以将车辆在减速过程中损失的动能转化成电能。如果将这种减速带铺设在车流密集的路段，它就可以变成源源不断的电力来源。让汽车这个环境污染的罪魁祸首反过来造福于城市。科技公司的首席执行官安德烈亚·皮里西表示减速带其实就是一个能量转换器。据了解，这种减速带长约9米，采用一种特殊的橡胶制成，其内部装备液压系统、气压系统以及电力系统以便吸收车辆减速时损失的能量。安德烈亚·皮里西表示智能减速带和我们熟知的太阳能光伏发电有着相似之处。这种智能减速带可以铺设到斑马线、公路收费口、停车场等任何需要减速的地方，每条减速带预计每年可产生10万千瓦时的电能，这相当于3个网球场大小的太阳能板产生的能量。 [0012] 随着国内的汽车业的极具发展，国内汽车总数就跟吹气球一样一发不可收拾，车变多了，道路行驶的安全性就变得让大家十分关心，起先交管部门会在事故高发路段设置警示牌，譬如“前方高发路段，请减速行驶”，“前方有学校，请减速行驶”但是这些招数，对于司机们并不管用，有时候看见标牌直接一脚油就走了，丝毫没有停的意思，后来这些地方又竖起了新的警示牌如“电子摄像路段”但是不买账的也大有人在，无奈之下“减速带”就这么应运而生了。 [0014] 虽然减速带在国内推广的时间不长，但是发展速度却是跟汽车数量成正比的，随着减速带的大量应用，一些问题逐渐凸显出来，最严重的就是对车子造成的损伤，还有产生的噪音等等。这些问题已经广为人关注，但是到目前为止还是没有得到有效的解决。 发明内容[0017] 本发明为减小减速带对汽车造成的损伤，减轻对路面形成的集中压力而导致的道路破坏，降低汽车通过减速带时产生的噪音，回收汽车对减速带所产生的冲击能量，进而提出一种新型滤震减速带。 [0018] 本发明为解决上述问题采取的技术方案是：本发明包括底板、顶部压杆、顶盖、缓冲弹簧、主动齿轮、两个轴承座、从动齿轮、联轴器、单向轴承、发电机、主轴和稳压电路，所述主轴通过两个轴承座安装在底板的上表面上，顶盖通过缓冲弹簧与底板的上表面连接，顶盖的下表面通过顶部压杆与所述主轴连接，主动齿轮套装在所述主轴上，发电机设置在底板的上表面上，发电机的转动轴通过联轴器与从动齿轮连接，单向轴承安装在联轴器上，主动齿轮与从动齿轮啮合，发电机与所述稳压电路连接。 [0019] 本发明的有益效果是：1、与传统的减速带相比，新型产能滤震减速带具有发电的功能。能够将汽车通过减速带时的产生的冲击及碾压能量转化为电能，实现能量回收；2、与传统的减速带相比，新型产能滤震减速带由于汽车在通过减速带时能够有足够的时间与减速带接触，并通过减速带的弹簧压缩做功对其进行缓冲，在一定程度上减少跳车现象的产生，有较好的滤震效果，对车体及其悬挂系统都有很好的保护作用；3、与国外的减速带相比，新型产能滤震减速带的设计将产能及缓冲装置与减速带有机融合，实现模块化，安装铺设方便快捷，不会对路面造成破坏及影响；4、与国外现有的发电减速带相比，该设计结构简单、便于实现产业化，具有良好的推广价值和市场前景。附图说明 [0020] 图1是本发明的整体结构示意图； [0021] 图2是发电机的工作原理示意图； [0022] 图3是稳压电路的原理图。 具体实施方式[0023] 具体实施方式一：结合图1至图3说明本实施方式，本实施方式所述一种新型滤震减速带包括底板1、顶部压杆3、顶盖4、缓冲弹簧5、主动齿轮6、两个轴承座7、从动齿轮8、联轴器9、单向轴承10、发电机11、主轴和稳压电路，所述主轴通过两个轴承座7安装在底板1的上表面上，顶盖4通过缓冲弹簧5与底板1的上表面连接，顶盖4的下表面通过顶部压杆3与所述主轴连接，主动齿轮6套装在所述主轴上，发电机11设置在底板1的上表面上，发电机11的转动轴通过联轴器9与从动齿轮8连接，单向轴承10安装在联轴器9上，主动齿轮6与从动齿轮8啮合，发电机11与所述稳压电路连接。 [0024] 如图3所示稳压电路的工作原理如下： [0025] 1.小型直流发电机从减速带获取功率后，直流电输入降压板P1端。 [0026] 2.经整流桥及电容储能后，经过LM7812降压成为稳定的12V电压。从P2口输出。稳定的12V电压。 [0027] 3.压经LM7805降压后成为稳定的5V电压。从P4口输出。 [0028] 4.电路中含有一个LED作为测试用用电器，在P3短接后可以正常工作。但由于消耗功率，在不使用时可以断开。 [0029] 5.在5V输出端还并联有标准USB母头，可以方便括展其它元件设备。 [0030] 按照以上结构设计进行加工和组装，按照以上电路设计进行电路板制作，本发明的试验件材料采用的是铝板，齿轮采用的是标准件。将材料按照设计尺寸进行切割，车和铣等加工，然后通过螺栓固定最后装配成试验件。 [0032] 当线圈的ab边在N极下、cd边在S极下时，电枢绕组中的电流沿a-b-c-d的方向流动。电枢电流与磁场相互作用产生电磁力f，其方向可用左手定则来判断。由此电磁力所形成的电磁转矩，使电机逆时针方向旋转。当电枢绕组的ab边转到S极下、cd边转到N极下时，通过转向器的作用，原来与电刷A相接触的线圈a端的铜片，现已变成与电刷B接触，因而电枢绕组中的电流变成沿d-c-b-a的方向流动。运用左手定则判断出，电磁力及电磁转矩的方向仍然使电机逆时针旋转。 [0033] 在同一方向的机械转矩作用下，拖动电机转轴沿着与电磁转矩相同的方向旋转，向负载输出电能，发电机完成将机械能转换成电能的功能。 [0034] 与此同时，由于电枢绕组旋转，线圈ab和cd边切割磁场产生了感应电动势。根据右手定则，其方向与电枢电流的方向相反，故称为反电动势，由反电动势会产生电磁转矩。机械转矩只有克服这一电磁转矩才能向负载输出电能 [0035] 具体实施方式二：结合图1说明本实施方式，本实施方式所述一种新型滤震减速带还包括两个支撑板2，两个支撑板2对称设置在底板1的两侧。其它组成及连接关系与具体实施方式一相同。 [0036] 工作原理 [0037] 本发明依靠汽车重力发电，设计为能够依靠将汽车的重力做功转化为其他形式的能量。采用压杆式机构，在顶盖4上装有顶部支座，在支座上装有滚动轴承，在转动的主轴上安装连板，通过滚动轴承下压顶部压杆3使主轴旋转一定角度，主轴旋转通过,主动齿轮6带动从动齿轮8转动，转动齿轮8将转动传递给发电机11，发电机11达到发电效果。在完成一次压缩后，顶盖4通过缓冲弹簧5回复。 [0038] 减速带的做功方式采用压板式机构模型，其工作过程如下： [0039] 1.顶盖4在垂直压力的作用下向下运动，通过顶部压杆3将垂直方向上的运动转化为主轴的转动。 [0040] 2.在主轴上装有一个主动齿轮6，通过一副齿轮传动，将转动传递至发电机11的轴上。 [0041] 3.在从动齿轮8与发电机11之间装有联轴器9，并将单向轴承10装在联轴器9上。由于单向轴承10的作用，减速带在回程的时候发电机11仍然可以持续做功。 [0042] 4.通过发电机11转动产生电能，并经过电路板的稳压使电达到可直接利用，并储存和输出。 [0043] 减速带平铺于道路上，为了便于安装，故设计为模块形式，每个模块相互独立，互不影响。使用者可根据路面的宽度选择安装减速带的模块个数，方便快捷，并且便于减速带的维修与拆卸。 [0044] 减速带的安装为了不对路面造成损伤，设计为对路面无创型。将整个装置置于减速带内部，安装只需将整个减速带固定于路面上，不用破坏路面，简捷环保。 [0045] 整个发电装置需要足够大的速度输出，减速带在有限的行程内只能旋转有限的角度，能够提供的转速不够用于发电，但是有足够的扭矩，所以需要在减速带内设计齿轮变速机构。故采用具有内置增速装置的发电机。 [0047] 图2所示为直流发电机的工作原理示意图。直流电动机定子由永磁体产生恒定磁场。旋转的电枢绕组和旋转的换向器与静止的电刷相连，电机转轴与机械转轴相连。 [0048] 项目使用的小型直流发电机采用行星齿轮变速箱变速，体积小，支持大转矩输入，所产生的30V电压不稳定，加速后瞬间峰值电压可达40V。不能直接供给用电器使用。 [0049] 因此，设计电路使其产生一般标准电压供用电器使用。在实际应用中，可以根据用电器来设计相应的稳压电路，以适应不同的用电需求。 [0050] 为了供本发明测试需求，在此，我们举例设计了12V及5V稳压电路板，如图3所示，为稳压电路原理图。 [0051] 该电路将小型直流发电机从减速带获得的机械能转化为电能输出，得到12V和5V电压源。可供测试及常规小功率用电器供电。 |
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