一种基于碳中和概念的铁路路基动载俘能减振装置

1.一种基于碳中和概念的铁路路基动载俘能减振装置，其特征是，其包括饼状受力钢壳(1)，一级力放大结构(2)，二级力放大结构(3)和压电减振堆叠结构(4)，饼状受力钢壳(1)上开口端设置有顶部盖板，顶部盖板抵压饼状受力钢壳(1)开口端内侧限位并沿开口处位置上下移动，一级力放大结构(2)嵌固于饼状受力钢壳(1)的顶部盖板顶面上，二级力放大结构(3)包括球形传力结构(6)，上盖板(7)，传力板(8)，承压板(9)，支座架(10)，支座架(10)上设置有滑槽，滑槽内的设置有可沿滑槽滑动的承压板(9)，滑槽内承压板(9)的滑动方向上分别对应设置有压电减振堆叠结构(4)，承压板(9)抵靠压电减振堆叠结构(4)设置，承压板(9)滑动压缩压电减振堆叠结构(4)产生电能，上盖板(7)上对应承压板(9)分别设置有传力板(8)，上盖板(7)通过各传力板(8)与相应的承压板(9)铰接，上盖板(7)通过球形传力结构(6)连接顶部盖板，球形传力结构(6)连接于顶部盖板底部；球形传力结构(6)包括底部凸起设置有球面的传动块和顶部对应凹陷设置有球面的传接块，传动块与顶部盖板插接，传接块与上盖板(7)插接；一级力放大结构(2)为由钢材制成的圆盘，圆盘底部设置有环状凸起，嵌固于饼状受力钢壳(1)顶部盖板的凹槽中。
2.根据权利要求1所述的一种基于碳中和概念的铁路路基动载俘能减振装置，其特征是，所述支座架(10)上设置有十字滑槽，十字滑槽内的十字方向分别设置有可沿十字滑槽滑动的承压板(9)，十字滑槽内的十字方向分别对应设置有压电减振堆叠结构(4)，各承压板(9)分别抵靠压电减振堆叠结构(4)设置，上盖板(7)上对应承压板(9)分别设置有传力板(8)，上盖板(7)通过各传力板(8)与相应的承压板(9)铰接。
3.根据权利要求1所述的一种基于碳中和概念的铁路路基动载俘能减振装置，其特征是，所述上盖板(7)上设置有中心连接杆(12)，支座架(10)上对应设置有导向孔，中心连接杆(12)沿导向孔移动。
4.根据权利要求1所述的一种基于碳中和概念的铁路路基动载俘能减振装置，其特征是，所述上盖板(7)内上盖板(7)与球形传力结构(6)间设置有预应力弹簧(11)。
5.根据权利要求1所述的一种基于碳中和概念的铁路路基动载俘能减振装置，其特征是，所述压电减振堆叠结构(4)，由四个形状大小一样的压电振子构成，每个压电振子由两片黄铜金属端帽(13)，两片陶瓷保护层(14)，五片电极层涂料(15)，四片压电陶瓷(16)组成，不同材料的层间通过强力型粘结剂粘结在一起，四片电极层涂料(15)通过导线分别连接到收集电路的两端。
6.根据权利要求1所述的一种基于碳中和概念的铁路路基动载俘能减振装置，其特征是，所述顶部盖板与饼状受力钢壳(1)间设置有环氧树脂(5)。

一种基于碳中和概念的铁路路基动载俘能减振装置\n技术领域\n[0001] 本发明涉及铁路压电转换技术领域，尤其涉及一种基于碳中和概念的铁路路基动载俘能减振装置。\n背景技术\n[0002] 如今压电转换技术不断成熟却少有人将其应用于铁路之中，我国铁路发展迅速，列车运行产生的巨大机械能大都以热能的形式消耗于路基中，能量无法得到较好的利用，产生的热能甚至还会对路基造成损害。\n[0003] 现有也有一些压电装置在铁路上的应用，但现有常规的压发电装置由于需深埋在铁路路基中，装置将承受巨大的压应力，常规的压发电装置在使用的过程中往往在复杂的应力状态下发生损坏，无法长期服役。\n发明内容\n[0004] 为解决上述技术问题，本发明设计了一种基于碳中和概念的铁路路基动载俘能减振装置。\n[0005] 本发明采用如下技术方案：\n[0006] 一种基于碳中和概念的铁路路基动载俘能减振装置，包括饼状受力钢壳，一级力放大结构，二级力放大结构和压电减振堆叠结构，饼状受力钢壳上开口端设置有顶部盖板，顶部盖板抵压饼状受力钢壳开口端内侧限位并沿开口处位置上下移动，一级力放大结构嵌固于饼状受力钢壳的顶部盖板顶面上，二级力放大结构包括球形传力结构，上盖板，传力板，承压板，支座架，支座架上设置有滑槽，滑槽内的设置有可沿滑槽滑动的承压板，滑槽内承压板的滑动方向上分别对应设置有压电减振堆叠结构，承压板抵靠压电减振堆叠结构设置，承压板滑动压缩压电减振堆叠结构产生电能，上盖板上对应承压板分别设置有传力板，上盖板通过各传力板与相应的承压板铰接，上盖板通过球形传力结构连接顶部盖板，球形传力结构(6)连接于顶部盖板底部。\n[0007] 作为优选，所述支座架上设置有十字滑槽，十字滑槽内的十字方向分别设置有可沿十字滑槽滑动的承压板，十字滑槽内的十字方向分别对应设置有压电减振堆叠结构，各承压板分别抵靠压电减振堆叠结构设置，上盖板上对应承压板分别设置有传力板，上盖板通过各传力板与相应的承压板铰接。\n[0008] 作为优选，所述上盖板上设置有中心连接杆，支座架上对应设置有导向孔，中心连接杆沿导向孔移动。\n[0009] 作为优选，所述上盖板内上盖板与球形传力结构间设置有预应力弹簧。\n[0010] 作为优选，所述球形传力结构包括底部凸起设置有球面的传动块和顶部对应凹陷设置有球面的传接块，传动块与顶部盖板插接，传接块与上盖板插接。\n[0011] 作为优选，所述一级力放大结构为由钢材制成的圆盘，圆盘底部设置有环状凸起，嵌固于饼状受力钢壳顶部盖板的凹槽中。\n[0012] 作为优选，所述压电减振堆叠结构，由四个形状大小一样的压电振子构成，每个压电振子由两片黄铜金属端帽，两片陶瓷保护层，五片电极层涂料，四片压电陶瓷组成，不同材料的层间通过强力型粘结剂粘结在一起，四片电极层涂料通过导线分别连接到收集电路的两端。\n[0013] 作为优选，所述顶部盖板与饼状受力钢壳间设置有环氧树脂。\n[0014] 本发明的有益效果是：(1)、本发明利用压电效应，高效地将列车运行产生的机械能转化为电能储存起来，为给铁路沿线设备供电，特别是对低功率的传感器供电，进而解决偏远山区电线很难架设等问题；(2)、本发明通过预应力弹簧压紧压电减振堆叠结构，防止其脱落；(3)、本发明利用球形传力结构使上部荷载均匀传递至下部结构，防止其受力不均结构破坏；(4)、本发明通过在装置中加入力放大结构与多层PEH堆叠结构，提高压发电效率；(5)、本发明装置采用环氧树脂密封，内部设置了球形传力结构，在铁路路基复杂的应力环境中也不易发生损坏，使用寿命长。\n附图说明\n[0015] 图1是本发明的一种正剖面图；\n[0016] 图2是本发明装置顶部的一种局部放大图；\n[0017] 图3是本发明的一种内部结构俯视图；\n[0018] 图4是本发明中顶部盖板的一种结构示意图；\n[0019] 图5是本发明中顶部盖板另一角度的一种结构示意图；\n[0020] 图6是本发明中一级力放大结构的一种结构示意图；\n[0021] 图7是本发明中一级力放大结构与顶部盖板嵌固后的一种效果图；\n[0022] 图8是本发明中二级立放大结构的一种结构示意图；\n[0023] 图9是本发明中支座架的一种正剖面图；\n[0024] 图10是本发明中支座架的一种俯视图；\n[0025] 图11是本发明中上盖板的一种仰视图；\n[0026] 图12是本发明中上盖板的一种正剖面图；\n[0027] 图13是本发明中承压板的一种结构示意图；\n[0028] 图14是图13的一种俯视图；\n[0029] 图15是本发明中传力板的一种结构示意图；\n[0030] 图16是图15的一种俯视图；\n[0031] 图17是本发明中压电减振堆叠结构的一种结构示意图；\n[0032] 图中：1、饼状受力钢壳，2、一级力放大结构，3、二级力放大结构，4、压电减振堆叠结构，5、环氧树脂，6、球形传力结构，7、上盖板，8、传力板，9、承压板，10、支座架，11、预应力弹簧，12、中心连接杆，13、黄铜金属端帽，14、陶瓷保护层，15、电极层涂料，16、压电陶瓷。\n具体实施方式\n[0033] 下面通过具体实施例，并结合附图，对本发明的技术方案作进一步的具体描述：\n[0034] 实施例：如图1‑图17所示，一种基于碳中和概念的铁路路基动载俘能减振装置，包括饼状受力钢壳1，一级力放大结构2，二级力放大结构3和压电减振堆叠结构4，饼状受力钢壳上开口端设置有顶部盖板，顶部盖板抵压饼状受力钢壳开口端内侧限位并沿开口处位置上下移动，一级力放大结构嵌固于饼状受力钢壳的顶部盖板顶面上，二级力放大结构包括球形传力结构6，上盖板7，传力板8，承压板9，支座架10，支座架上设置有十字滑槽，十字滑槽内的十字方向分别设置有可沿十字滑槽滑动的承压板，十字滑槽内的十字方向分别对应设置有压电减振堆叠结构，各承压板分别抵靠压电减振堆叠结构设置，上盖板上对应承压板分别设置有传力板，上盖板通过各传力板与相应的承压板铰接。各个部分单独生产最后拼装成体，容易实现规模化生产和施工。\n[0035] 饼状受力钢壳可以较好的控制装置的厚度，减小对铁路路基本身的影响，并且饼状结构能较好调节由于加工导致的堆叠结构受力不均的情况，促使压电堆叠结构协同工作。在外部环境复杂荷载与内部压电堆叠结构传导的荷载作用下，饼状结构可以均匀承受各项荷载，防止应力集中导致结构本身开裂。\n[0036] 上盖板上设置有中心连接杆12，支座架上对应设置有导向孔，中心连接杆沿导向孔移动。支座架与中心连接杆保证结构各部件在荷载作用下不会发生较大偏移，提高稳定性。\n[0037] 上盖板内上盖板与球形传力结构间设置有预应力弹簧11。在装置不受力的情况下压电减振堆叠结构不受承压板的压力容易发生脱落，加入预应力弹簧使承压板在初始状态下即对压电减振堆叠结构有一定的压力。\n[0038] 球形传力结构包括底部凸起设置有球面的传动块和顶部对应凹陷设置有球面的传接块，传动块与顶部盖板插接，传接块与上盖板插接。饼状受力钢壳受到的上部荷载通过球形传力结构均匀地将力传递至上盖板。\n[0039] 一级力放大结构为由钢材制成的圆盘，圆盘底部设置有环状凸起，嵌固于饼状受力钢壳顶部盖板的凹槽中。列车行驶通过后路基内部的冲击荷载较为分散，一级力放大结构通过扩大收集面积来使结构获取更大的力。\n[0040] 压电减振堆叠结构，由四个形状大小一样的压电振子构成，每个压电振子由两片黄铜金属端帽13，两片陶瓷保护层14，五片电极层涂料15，四片压电陶瓷16组成，不同材料的层间通过强力型粘结剂粘结在一起，四片电极层涂料通过导线分别连接到收集电路的两端。\n[0041] 顶部盖板与饼状受力钢壳间设置有环氧树脂5。防止雨水等外部物质进入结构内部损坏结构影响发电效率，使其能在雨季稳定工作，提高使用寿命。\n[0042] 以上所述的实施例只是本发明的一种较佳的方案，并非对本发明作任何形式上的限制，在不超出权利要求所记载的技术方案的前提下还有其它的变体及改型。