压电式能量采集装置及在浮置板轨道上的应用与方法制造方法及图纸

一种压电式能量采集装置及在浮置板轨道上的应用与方法，压电式能量采集装置包括上盖板和下盖板，所述上、下盖板之间、在中心位置设有中心块，所述上盖板和下盖板之间设有以中心块为中心中心对称布设的多组沿径向布设的压电陶瓷堆，所述压电陶瓷堆的一端支撑在中心块上，另一端支撑在将上、下盖板竖向压力转换为沿径向水平推力的推压装置上，浮置板轨道包括设置在钢弹簧隔振器内的压电式能量采集装置，本发明专利技术包括一种具有高承载能力、高输出功率以及低竖向尺寸的压电式能量采集装置，并且本装置将压电式能量采集装置应用在浮置板轨道上形成一种可提供稳定能量、具有安全保护功能的浮置板轨道，并且本发明专利技术还提供了一种压电式能量采集装置的设计方法。

【技术实现步骤摘要】
压电式能量采集装置及在浮置板轨道上的应用与方法
本专利技术属于结构、轨道健康监测的自供电
，特别是涉及一种压电式能量采集装置及在浮置板轨道上的应用与方法。
技术介绍
近年来，钢弹簧浮板轨道因其明显的减振效果，在城市轨道交通中得到了广泛的应用。但是在运行过程中，其混凝土浮置板会产生较大的竖向位移，从而导致弹簧的疲劳破坏，因此为了铁路运行的安全性，需要建立对浮置板与下部结构的长期健康监测系统，从而对钢弹簧的垂直位移和使用状态进行持续监测。但是这种长期健康监测系统是需要供电，如何实现对这些健康监测系统提供长期的供电是一个挑战。由于铺设电力电缆或使用电池成本相当昂贵，而对于地下轨道又无法利用风能和太阳能。而对于轨道车辆而言，由于轨道车辆运行间隔时间短、运行密度高、连续运行均会产生振动，如何利用这种振动产生能量成为现在研究的一个方向。目前对于振动能量收集的研究主要包括电磁振动能量收集器(EM-VEH)、静电振动能量收集器(ES-VEH)和压电式能量采集装置(PE-VEH)。EM-VEH主要基于电磁转换原理。通过磁铁和线圈之间的相对运动，从而本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种压电式能量采集装置，其特征在于，包括上盖板(1)和下盖板(2)，所述上盖板(1)和下盖板(2)之间、在中心位置设有中心块(4)，所述上盖板(1)和下盖板(2)之间以中心块(4)为中心中心对称布设有多组沿径向布设的压电陶瓷堆(3)，所述上盖板(1)和下盖板(2)之间还设有与压电陶瓷堆(3)位置、数量相匹配的、将上盖板(1)和下盖板(2)竖向压力转换为沿径向水平推力的推压装置，所述压电陶瓷堆(3)的一端支撑在中心块(4)上，另一端支撑在的所述推压装置上。/n

【技术特征摘要】
1.一种压电式能量采集装置，其特征在于，包括上盖板(1)和下盖板(2)，所述上盖板(1)和下盖板(2)之间、在中心位置设有中心块(4)，所述上盖板(1)和下盖板(2)之间以中心块(4)为中心中心对称布设有多组沿径向布设的压电陶瓷堆(3)，所述上盖板(1)和下盖板(2)之间还设有与压电陶瓷堆(3)位置、数量相匹配的、将上盖板(1)和下盖板(2)竖向压力转换为沿径向水平推力的推压装置，所述压电陶瓷堆(3)的一端支撑在中心块(4)上，另一端支撑在的所述推压装置上。


2.根据权利要求1所述的压电式能量采集装置，其特征在于，所述压电陶瓷堆(3)的两端分别与承压板(7)以及中心块(4)通过环氧树脂胶固定连接。


3.根据权利要求1所述的压电式能量采集装置，其特征在于，所述上盖板(1)和下盖板(2)之间安装有连接上、下盖板、并对上、下盖板提供竖向预紧力的预紧螺栓。


4.根据权利要求1所述的压电式能量采集装置，其特征在于，所述压电陶瓷堆(3)由压电陶瓷片(15)水平叠加而成，相邻压电陶瓷片(15)的极化方向相反。


5.根据权利要求1所述的压电式能量采集装置，其特征在于，每组压电陶瓷堆(3)并联之后通过导线将电能向对外输出。


6.根据权利要求1至5任意一项所述的压电式能量采集装置，其特征在于，所述推压装置包括用于固定压电陶瓷堆(3)的承压板(7)以及设置在上、下盖板之间的、以中心块为中心对称布设的多组弯曲板，每组弯曲板包括安装在上盖板(1)上的上弯曲板(1a)和安装在下盖板(2)上的、与上弯曲板(1a)位置对应的下弯曲板(2a)，上、下弯曲板沿径向布设、且上、下弯曲板具有弹性可沿径向弹性形变，所述上、下弯曲板一端为固定端分别固定在上、下盖板(2)上，另一端为活动端分别铰接在承压板(7)外侧面的上下两端上，所述中心块(4)在面向每块承压板(7)所在位置设置有一个用于固定压电陶瓷堆(3)的安装面，所述压电陶瓷堆(3)的两端分别固定在承压板(7)以及中心块(3)4的安装面上。


7.根据权利要求6所述的压电式能量采集装置，其特征在于，所述压电陶瓷堆(3)以中心块(4)为中心中心对称布设六组。


8.一种浮置板轨道，包括权利要求7所述的压电式能量采集装置，其特征在于，包括钢弹簧浮置板道床(11)，所述钢弹簧浮置板道床(11)内设有多个钢弹簧隔振器(8)，所述压电式能量采集装置(12)布置钢弹簧隔振器(8)内、上、下垫板(9)之间。


9.根据权利要求8所述的浮置板轨道，其特征在于，每块所述钢弹簧浮置板(11)在两端的八个钢弹簧隔振器(8)内均设置有压电式能量采集装置(12)。


10.一种将权利要求8或9所述的压电式能量采集装置应用到浮置板轨道中的方法，其特征在于，包括如下步骤：
步骤一：确定布置位置以及压电式能量采集装置所受竖向力大小，
根据浮置板安装位置的承载力情况、浮置板尺寸、列车车速以及钢弹簧隔振器的刚度与布置情况，利用有限元分析软件ANSYS与多体动力学软件SIMPACK建立列车-浮置板-浮置板安装位置的动力学模型，模拟...

【专利技术属性】
技术研发人员：侯文崎，郑勇，袁义华，国巍，郭鹏程，
申请(专利权)人：中南大学，
类型：发明
国别省市：湖南;43