CN103758968A - 飞轮储能装置及包括该飞轮储能装置的有轨小车运行机构 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种飞轮储能装置，包括传动机构、飞轮机构和离合器；所述传动机构包括齿轮轴、输出轴、3个锥齿轮和接合套，其中2个锥齿轮空套安装在齿轮轴上，并且分别与另外1个锥齿轮相啮合，另外1个锥齿轮固定安装在输出轴上，所述接合套固定安装在齿轮轴上且与所述2个锥齿轮可控连接；所述飞轮机构包括飞轮轴、飞轮和真空室，所述飞轮设置在真空室内，且固定安装在飞轮轴上，所述飞轮轴伸出真空室外的一端通过离合器与传动机构的输出轴连接。本发明能将外界运行机构在制动阶段的动能储存起来作为下一阶段的驱动能源，实现能量的回收和利用，达到储能、节能的效果。

Description

飞轮储能装置及包括该飞轮储能装置的有轨小车运行机构
技术领域
本发明涉及节能储能技术领域，具体涉及一种飞轮储能装置及包括该飞轮储能装置的有轨小车运行机构。
背景技术
一般桥式起重机的小车运行机构在工作过程中都会经历加速、减速等几个过程，而在小车减速时都是利用各种制动器直接将小车运行的动能转化为热能而耗散掉，没有考虑能量的回收和再利用，造成资源的浪费。
发明内容
本发明要解决的技术问题在于提供一种飞轮储能装置及包括该飞轮储能装置的有轨小车运行机构，它能将外界运行机构在制动阶段的动能储存起来作为下一阶段的驱动能源，实现能量的回收和利用，达到储能、节能的效果。
本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：
飞轮储能装置，包括传动机构、飞轮机构和离合器；所述传动机构包括齿轮轴、输出轴、3个锥齿轮和接合套，其中2个锥齿轮空套安装在齿轮轴上，并且分别与另外1个锥齿轮相啮合，另外1个锥齿轮固定安装在输出轴上，所述接合套固定安装在齿轮轴上且与所述2个锥齿轮可控连接；所述飞轮机构包括飞轮轴、飞轮和真空室，所述飞轮设置在真空室内，且固定安装在飞轮轴上，所述飞轮轴伸出真空室外的一端通过离合器与传动机构的输出轴连接。
按上述技术方案，所述飞轮的个数为2个。
按上述技术方案，所述飞轮机构还包括磁悬浮轴承、轴承和密封装置，所述磁悬浮轴承安装在所述飞轮轴位于真空室内的一端，所述轴承和密封装置均安装在所述飞轮轴与真空室接触处，所述密封装置位于轴承与飞轮之间。
按上述技术方案，2个所述密封装置安装在飞轮轴上，所述2个密封装置之间设置定位套筒。
按上述技术方案，所述飞轮机构还包括毛毡，所述毛毡安装在飞轮轴上且位于密封装置与轴承之间。
本发明相应的提供一种包括该飞轮储能装置的有轨小车运行机构，包括飞轮储能装置、直齿圆柱齿轮、齿条、轨道和车架，所述飞轮储能装置固定设置在车架上，其齿轮轴的一端套装所述直齿圆柱齿轮，所述直齿圆柱齿轮与所述齿条相啮合并在齿条上做往复运动，所述齿条固定铺设在所述轨道旁边。
按上述技术方案，所述车架的前方和后方对称设置一对所述飞轮储能装置，每对飞轮储能装置共用一个齿轮轴。
本发明产生的有益效果是：飞轮储能装置能将外界运行机构在制动阶段的动能储存起来作为下一阶段的驱动能源，实现能量的回收和利用，达到储能、节能的效果。
具体的，当进行能量储存时，接合套与安装在齿轮轴上的一个锥齿轮相接合，从而使该锥齿轮与齿轮轴连接，同时通过离合器将输出轴与飞轮轴连接，此时齿轮轴受到外界运行机构力的作用发生运动，然后通过该锥齿轮将动力传给安装在输出轴上的锥齿轮，进而通过输出轴将动力传给飞轮轴，带动安装在飞轮轴上飞轮转动，开始储能，储能完成后断开接合套和离合器，使飞轮机构与传动机构断开，传动机构与外界运行机构断开，可实现较长时间的能量保存。当进行能量释放时，接合套与安装在齿轮轴上的另一个锥齿轮相接合，实现传动方向的改变，然后将离合器接合，实现能量的释放，将动力传给外界运行机构，驱动外界运行机构运行，能量释放的路径与能量储存的路径相反。
包括飞轮储能装置的有轨小车运行机构，它可以将小车在减速过程中的动能储存起来，作为小车下一阶段的驱动能源。
具体的，因为现有的某些有轨小车运行机构的动力装置安装在运行部分之外（如牵引式起重机的小车运行机构是靠钢丝绳牵引来拖动小车运行的），所以方便在原有结构上添加飞轮储能装置。在小车运行的轨道旁铺设两条相互平行的齿条并与轨道固定，每个齿条与两个直齿圆柱齿轮啮合，直齿圆柱齿轮套装在飞轮储能装置的齿轮轴上，飞轮储能装置固定安装在车架上随着小车一起运动，在小车前进的过程中需要减速时，通过接合套使齿轮轴与安装于其上的一个锥齿轮连接，同时接合离合器使输出轴与飞轮轴连接，实现将小车的动能存储到飞轮机构中，当能量储存到一定程度时，断开离合器，完成对存储能量的保存。当小车需要返回时，通过接合套使齿轮轴与安装于其上的另一个锥齿轮连接，再接合离合器，将飞轮机构作为能量源向小车供能。该有轨小车运行机构结构简单，维护方便，既可以实现小车的正常制动，又可将制动时小车的部分动能存储起来并再利用，而且没有破坏小车运行机构的原有组成，便于推广和利用。
进一步的，通过在车架的前方和后方分别设置一对飞轮储能装置，前方的一对工作，后方的一对不工作，可以实现小车的前轮制动与后轮驱动；前方的一对不工作，后方的一对工作，可以实现小车的后轮制动与前轮驱动；前方的一对和后方的一对同时工作，可以实现小车的四轮同时制动与驱动。
附图说明
下面将结合附图及实施例对本发明作进一步说明，附图中：
图1是飞轮储能装置实施例的结构示意图；
图2是飞轮机构的结构示意图；
图3是包括飞轮储能装置的有轨小车运行机构的结构示意图。
图中：1-车架，2-飞轮储能装置，3-齿条，4-齿轮轴，5-直齿圆柱齿轮，6-锥齿轮，7-接合套，8-飞轮机构，9-飞轮轴，10-离合器，11-输出轴，12-传动机构，13-上端盖，14-圆筒，15-下端盖，16-密封装置，17-轴承，18-定位套筒，19-毛毡，20-轴承盖，21-磁悬浮轴承，22-飞轮，23-真空室。
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
如图1、图2所示，飞轮储能装置，包括传动机构12、飞轮机构8和离合器10；传动机构12包括齿轮轴4、输出轴11、3个锥齿轮6和接合套7，其中2个锥齿轮6空套安装在齿轮轴4上，并且分别与另外1个锥齿轮6相啮合，另外1个锥齿轮6固定安装在输出轴11上，接合套7固定安装在齿轮轴4上且与2个锥齿轮6可控连接；飞轮机构8包括飞轮轴9、飞轮22和真空室23，为了减少空气阻力和能量损耗，飞轮22设置在真空室23内，且固定安装在飞轮轴9上，飞轮轴9伸出真空室23外的一端通过离合器10与传动机构12的输出轴11连接，本实施例中，采用双飞轮结构，即飞轮22的个数为2个。当外界运行机构需要刹车制动时将接合套与左边的锥齿轮接合，使其与齿轮轴连接，通过锥齿轮传动，将动力传给输出轴，通过离合器将输出轴与飞轮轴连接，将动力传给飞轮机构开始储能，储存完之后断开离合器与接合套，使飞轮机构与传动机构断开，可实现能量较长时间的保存；当外界运行机构需要原路返回时，先将接合套与右边锥齿轮接合，实现传动方向的改变，再将离合器接通，实现飞轮机构能量的释放，驱动外界运行机构返回。
如图2所示，飞轮机构8还包括磁悬浮轴承21、轴承17和密封装置16，磁悬浮轴承21安装在飞轮轴9位于真空室23内的一端，轴承17和密封装置16均安装在飞轮轴9与真空室23接触处，密封装置16位于轴承17与飞轮22之间，为保证真空室内有足够的真空度，本实施例采用双密封装置的构造，即2个密封装置16安装在飞轮轴9上，2个密封装置16之间设置定位套筒18，轴承17为普通的轴承，以方便维护与更换，轴承17的外端设有轴承盖20。飞轮机构8还包括毛毡19，防止轴承的润滑油脂或外界杂物进入而损坏内部的密封装置，毛毡19安装在飞轮轴9上且位于密封装置16与轴承17之间。真空室23由上端盖13，下端盖15和圆筒14组成，上端盖13是封盖，下端盖15上开设有通孔，密封装置16、定位套筒18、毛毡19、轴承17均设置在该通孔内，轴承盖20固设在下端盖15上。
如图3所示，包括飞轮储能装置的有轨小车运行机构，包括飞轮储能装置2、直齿圆柱齿轮5、齿条3、轨道和车架1，飞轮储能装置2固定设置在车架1上随着小车一起运动，其齿轮轴4的一端套装直齿圆柱齿轮5，直齿圆柱齿轮5与齿条3相啮合并在齿条3上做往复运动，齿条3固定铺设在轨道旁边，齿条3不随小车一起运动，飞轮储能装置2的数量可以随实际需要而定，本实施例采用两对，在车架1的前方和后方对称设置一对飞轮储能装置2，每对飞轮储能装置2共用一个齿轮轴4。当小车前进的过程中需要刹车制动时，先接通后方的一对飞轮储能装置，断开前方的一对飞轮储能装置，通过传动机构带动前方的飞轮机构开始储能，当飞轮转速达到一定值时再断开；当小车需要原路返回的时候再接通前方的飞轮储能装置，开始释放能量，这样可以实现小车的后轮制动与前轮驱动。如果让前方的一对飞轮储能装置工作，后方的一对不工作，可以实现小车的前轮制动与后轮驱动。如果让两对飞轮储能装置2同时工作，可以实现四轮同时制动与驱动。
应当理解的是，对本领域普通技术人员来说，可以根据上述说明加以改进或变换，而所有这些改进和变换都应属于本发明所附权利要求的保护范围。

Claims (7)

1.一种飞轮储能装置，其特征在于：包括传动机构（12）、飞轮机构（8）和离合器（10）；所述传动机构（12）包括齿轮轴（4）、输出轴（11）、3个锥齿轮（6）和接合套(7)，其中2个锥齿轮（6）空套安装在齿轮轴（4）上，并且分别与另外1个锥齿轮（6）相啮合，另外1个锥齿轮（6）固定安装在输出轴（11）上，所述接合套(7)固定安装在齿轮轴（4）上且与所述2个锥齿轮（6）可控连接；所述飞轮机构（8）包括飞轮轴（9）、飞轮（22）和真空室（23），所述飞轮（22）设置在真空室（23）内，且固定安装在飞轮轴（9）上，所述飞轮轴（9）伸出真空室（23）外的一端通过离合器（10）与传动机构（12）的输出轴（11）连接。
2.根据权利要求1所述的飞轮储能装置，其特征在于：所述飞轮（22）的个数为2个。
3.根据权利要求1所述的飞轮储能装置，其特征在于：所述飞轮机构（8）还包括磁悬浮轴承（21）、轴承（17）和密封装置（16），所述磁悬浮轴承（21）安装在所述飞轮轴（9）位于真空室（23）内的一端，所述轴承（17）和密封装置（16）均安装在所述飞轮轴（9）与真空室（23）接触处，所述密封装置（16）位于轴承（17）与飞轮之间。
4.根据权利要求3所述的飞轮储能装置，其特征在于：2个所述密封装置（16）安装在飞轮轴（9）上，所述2个密封装置（16）之间设置定位套筒（18）。
5.根据权利要求3所述的飞轮储能装置，其特征在于：所述飞轮机构（8）还包括毛毡（19），所述毛毡（19）安装在飞轮轴（9）上且位于密封装置（16）与轴承（17）之间。
6.一种包括以上任一权利要求所述的飞轮储能装置的有轨小车运行机构，其特征在于：包括飞轮储能装置（2）、直齿圆柱齿轮（5）、齿条（3）、轨道和车架（1），所述飞轮储能装置（2）固定设置在车架（1）上，其齿轮轴（4）的一端套装所述直齿圆柱齿轮（5），所述直齿圆柱齿轮（5）与所述齿条（3）相啮合并在齿条（3）上做往复运动，所述齿条（3）固定铺设在所述轨道旁边。
7.根据权利要求6所述的有轨小车运行机构，其特征在于：所述车架（1）的前方和后方对称设置一对所述飞轮储能装置（2），每对飞轮储能装置（2）共用一个齿轮轴（4）。
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