【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于道路工程领域，涉及压电发电技术，具体涉及一种增荷-限载型道路压电发电装置。
技术介绍
1、道路上的车辆与路面作用会损耗大量机械能，如若能将其利用转化为电能，则有利于交通基础设施绿色节能发展。道路压电能量采集技术可以将耗散的机械能转化为电能，其主要实施途径是将一定结构的压电装置埋设在路面结构中。当车辆轮载作用于路面引起压电装置振动，从而实现能量收集。压电装置内部的堆叠式压电换能器具有较高的承载能力，然而现有交通荷载使堆叠式压电换能器的能量转化较弱。因此可通过改善装置内部结构，采用具有传荷放大功能的承载构件，将压电装置内部的传递荷载放大，以提高堆叠式压电换能器能量转换性能，进而提升道路压电发电装置的发电量。
技术实现思路
1、针对现有技术存在的不足，本专利技术的目的在于，提供一种增荷-限载型道路压电发电装置，以解决现有技术中常规交通荷载致使得压电发电装置能量转化效率不足的技术问题。
2、为了解决上述技术问题，本专利技术采用如下技术方案予以实现：
3、一种增荷-限载型道路压电发电装置，包括从下至上依次可拆卸式安装的底板、侧框、弹性密封圈和上盖板，上盖板能够相对于底板在竖向上下活动。
4、所述的底板上开设有一个或一个以上的中间液压增荷传力单元安装腔，每个中间液压增荷传力单元安装腔的底部向下开设有底部压电发电安装腔，底部压电发电安装腔的底部封闭，底部压电发电安装腔的内径小于中间液压增荷传力单元安装腔的内径；每个中间液压增荷传力单元安装腔的侧壁
5、所述的中间液压增荷传力单元安装腔内安装有中间液压增荷传力单元，中间液压增荷传力单元的侧壁上安装有多个囊式增荷压电发电单元，每个囊式增荷压电发电单元对应安装在一个所述的侧部压电发电安装槽中，囊式增荷压电发电单元中设置有侧部压电换能器；所述的底部压电发电安装腔内安装有多个底部压电换能器。
6、所述的上盖板通过带有承力台的传力杆与中间液压增荷传力单元的顶部相连并传递载荷，中间液压增荷传力单元通过内部的液压油分别为囊式增荷压电发电单元以及底部压电换能器传递载荷，底部压电换能器和侧部压电换能器在载荷作用下实现压电发电。
7、所述的底部压电发电安装腔内设置有第一传动活塞限位环。
8、所述的中间液压增荷传力单元内设置有限位杆。
9、所述的囊式增荷压电发电单元内设置有第二传动活塞限位环。
10、本专利技术还具有如下技术特征：
11、所述的中间液压增荷传力单元包括液压壳体，液压壳体的顶部设置有两端开放的传力杆安装头，传力杆安装头内安装有传力杆，传力杆安装头下方的液压壳体内安装有限位杆，限位杆对传力杆的行程下限进行限位；所述的液压壳体的侧壁上设置有多个两端开放的液压油管安装孔，液压油管安装孔内安装有所述的囊式增荷压电发电单元的液压油管；所述的液压壳体的底部从上至下依次安装有第一承压活塞和第一传动活塞，第一传动活塞位于所述的第一传动活塞限位环的上方，第一传动活塞为底部压电换能器传递载荷；第一承压活塞通过多个第一传力弹簧与第一传动活塞相连；第一承压活塞与传力杆之间的液压壳体内部的空间为第一液压油腔，第一液压油腔内设置有液压油。
12、所述的第一液压油腔通过液压呼吸阀与超载储油缸相连。
13、所述的囊式增荷压电发电单元包括囊式壳体，囊式壳体的外侧设置有可拆卸的封盖，封盖上固定安装有侧部压电换能器，侧部压电换能器通过第二传动活塞传递载荷，第二传动活塞通过外侧的第二传动活塞限位环进行限位，第二传动活塞限位环设置在囊式壳体的内壁上；所述的第二传动活塞通过第二传力弹簧与第二承压活塞相连，第二承压活塞与囊式壳体的内侧侧壁之间的腔体为第二液压油腔，第二液压油腔内设置有液压油，第二液压油腔通过液压油管与所述的中间液压增荷传力单元的液压管安装头相连。
14、所述的底板和封盖上均设置有出线孔。
15、所述的底部压电发电安装腔内安装有基板，基板上均匀开设有多个轴向贯通的安装孔，每个安装孔内安装有一个底部压电换能器。
16、所述的侧部压电发电安装槽内靠近径向外端的位置设置有横梁，横梁与所述的囊式增荷压电发电单元的径向外端接触限位。
17、所述的侧框的内壁上设置有突出限位板，突出限位板与所述的中间液压增荷传力单元接触限位。
18、所述的侧框上设置有肋条。
19、所述的上盖板上设置有防滑槽。
20、本专利技术与现有技术相比，具有如下技术效果：
21、(ⅰ)本专利技术的传力杆向下作用，位于侧部的囊式增荷压电发电单元中的第二承压活塞压缩第二传力弹簧，第二传力弹簧作用第二传动活塞，第二传动活塞将放大后的荷载施加在侧部压电换能器的表面，同时中间液压增荷传力单元下部的第一传动活塞将放大的荷载施加在底部压电换能器上，实现了放大荷载的多向传递，侧部及底部的压电换能器在大荷载作用下换能效率得到提升。
22、(ⅱ)本专利技术提出的囊式增荷压电发电单元从侧部插入中间液压增荷传力单元，改变了原有荷载的竖向施加方向，其内部的双活塞及传力弹簧结构保证了侧向作动的灵活性，同时也便于荷载施加完毕后，承压活塞恢复到初始位置，确保囊式增荷压电发电单元内部在荷载施加下的反复作动。
23、(ⅲ)本专利技术的中间液压增荷传力单元的第一传动活塞及侧部囊式增荷压电发电单元的第二传动活塞在轮载作用下具有同时响应特性，有利于压电换能器的电学输出同步性，便于电能采集及存储。
24、(ⅳ)本专利技术的压电换能器基板提升了底部压电换能器的整体性，可以使放大结构中间液压增荷传力单元下部的传动活塞作用在底部压电换能器上部，多个压电换能器具有相同位移，也防止压电换能器平面运动，从而保证装置底部换能模块的平稳性。
25、(ⅴ)本专利技术提出的增荷-限载型道路压电发电装置在常规交通荷载条件下提升了压电装置发电量，其内部结构在行车荷载作用下作动稳定，保证了良好的行车条件与行车舒适性。
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1.一种增荷-限载型道路压电发电装置，包括从下至上依次可拆卸式安装的底板(1)、侧框(2)、弹性密封圈(3)和上盖板(4)，上盖板(4)能够相对于底板(1)在竖向上下活动；其特征在于：
2.如权利要求1所述的增荷-限载型道路压电发电装置，其特征在于，所述的中间液压增荷传力单元(8)包括液压壳体(801)，液压壳体(801)的顶部设置有两端开放的传力杆安装头(802)，传力杆安装头(802)内安装有传力杆(12)，传力杆安装头(802)下方的液压壳体(801)内安装有限位杆(803)，限位杆(803)对传力杆(12)的行程下限进行限位；所述的液压壳体(801)的侧壁上设置有多个两端开放的液压油管安装孔(804)，液压油管安装孔(804)内安装有所述的囊式增荷压电发电单元(9)的液压油管(908)；所述的液压壳体(801)的底部从上至下依次安装有第一承压活塞(805)和第一传动活塞(806)，第一传动活塞(806)位于所述的第一传动活塞限位环(13)的上方，第一传动活塞(806)为底部压电换能器(11)传递载荷；第一承压活塞(805)通过多个第一传力弹簧(807)与第一传
3.如权利要求2所述的增荷-限载型道路压电发电装置，其特征在于，所述的第一液压油腔(808)通过液压呼吸阀(809)与超载储油缸(810)相连。
4.如权利要求1所述的增荷-限载型道路压电发电装置，其特征在于，所述的囊式增荷压电发电单元(9)包括囊式壳体(901)，囊式壳体(901)的外侧设置有可拆卸的封盖(902)，封盖(902)上固定安装有侧部压电换能器(10)，侧部压电换能器(10)通过第二传动活塞(903)传递载荷，第二传动活塞(903)通过外侧的第二传动活塞限位环(904)进行限位，第二传动活塞限位环(904)设置在囊式壳体(901)的内壁上；所述的第二传动活塞(904)通过第二传力弹簧(905)与第二承压活塞(906)相连，第二承压活塞(906)与囊式壳体(901)的内侧侧壁之间的腔体为第二液压油腔(907)，第二液压油腔(907)内设置有液压油，第二液压油腔(907)通过液压油管(908)与所述的中间液压增荷传力单元(8)的液压管安装头(804)相连。
5.如权利要求4所述的增荷-限载型道路压电发电装置，其特征在于，所述的底板(1)和封盖(902)上均设置有出线孔(14)。
6.如权利要求1所述的增荷-限载型道路压电发电装置，其特征在于，所述的底部压电发电安装腔(6)内安装有基板(15)，基板(15)上均匀开设有多个轴向贯通的安装孔(16)，每个安装孔(16)内安装有一个底部压电换能器(11)。
7.如权利要求1所述的增荷-限载型道路压电发电装置，其特征在于，所述的侧部压电发电安装槽(7)内靠近径向外端的位置设置有横梁(17)，横梁(17)与所述的囊式增荷压电发电单元(9)的径向外端接触限位。
8.如权利要求1所述的增荷-限载型道路压电发电装置，其特征在于，所述的侧框(2)的内壁上设置有突出限位板(18)，突出限位板(18)与所述的中间液压增荷传力单元(8)接触限位。
9.如权利要求1所述的增荷-限载型道路压电发电装置，其特征在于，所述的侧框(2)上设置有肋条(19)。
10.如权利要求1所述的增荷-限载型道路压电发电装置，其特征在于，所述的上盖板(4)上设置有防滑槽(20)。
...【技术特征摘要】
1.一种增荷-限载型道路压电发电装置，包括从下至上依次可拆卸式安装的底板(1)、侧框(2)、弹性密封圈(3)和上盖板(4)，上盖板(4)能够相对于底板(1)在竖向上下活动；其特征在于：
2.如权利要求1所述的增荷-限载型道路压电发电装置，其特征在于，所述的中间液压增荷传力单元(8)包括液压壳体(801)，液压壳体(801)的顶部设置有两端开放的传力杆安装头(802)，传力杆安装头(802)内安装有传力杆(12)，传力杆安装头(802)下方的液压壳体(801)内安装有限位杆(803)，限位杆(803)对传力杆(12)的行程下限进行限位；所述的液压壳体(801)的侧壁上设置有多个两端开放的液压油管安装孔(804)，液压油管安装孔(804)内安装有所述的囊式增荷压电发电单元(9)的液压油管(908)；所述的液压壳体(801)的底部从上至下依次安装有第一承压活塞(805)和第一传动活塞(806)，第一传动活塞(806)位于所述的第一传动活塞限位环(13)的上方，第一传动活塞(806)为底部压电换能器(11)传递载荷；第一承压活塞(805)通过多个第一传力弹簧(807)与第一传动活塞(806)相连；第一承压活塞(805)与传力杆(12)之间的液压壳体(801)内部的空间为第一液压油腔(808)，第一液压油腔(808)内设置有液压油。
3.如权利要求2所述的增荷-限载型道路压电发电装置，其特征在于，所述的第一液压油腔(808)通过液压呼吸阀(809)与超载储油缸(810)相连。
4.如权利要求1所述的增荷-限载型道路压电发电装置，其特征在于，所述的囊式增荷压电发电单元(9)包括囊式壳体(901)，囊式壳体(901)的外侧设置有可拆卸的封盖(902)，封盖(902)上固定安装有侧部压电换能...
【专利技术属性】
技术研发人员：王朝辉，卢强，顾海荣，王帅，刘吉康，王俊博，陈逸文，
申请(专利权)人：长安大学，
类型：发明
国别省市：
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