本发明属于轨道交通技术领域，具体涉及一种铁路轨道能量采集装置。
背景技术：
轨道交通是运营车辆需要在特定轨道上行驶的一类交通工具或运输系统。最典型的轨道交通就是由传统火车和标准铁路所组成的铁路系统。近年来国家全面启动铁路规划建设。高寒地区、偏远地区铁路建成后运营中会遇到供电困难的问题，使得对维护铁路轨道用的各类电子系统、监控检测系统运用无可供低压电源。
技术实现要素：
针对高寒地区铁路轨道用的电子系统的检查和管理非常不便的问题，本发明提供一种铁路轨道能量采集装置，其目的在于：通过对铁路轨道进行能量采集，将轨道的振动转换为电能进行采集、储存。通过铁路自供电系统为其配套的监控设备、轨旁设备等进行供电,可在一定程度上解决偏远地区铁路运营中供电困难的问题,同时还具有低碳环保、节能减排的特点和效果。
本发明采用的技术方案如下：
一种铁路轨道能量采集装置，包括受力板、传动组件、转动组件、发电组件和储能组件，传动组件包括第一传动组件和第二传动组件，转动组件包括锥形齿轮组和主轴，锥形齿轮组与主轴的一端连接，第一传动组件与第二传动组件分别通过锥形齿轮组与主轴连接，锥形齿轮组设置有单向轴承，单向轴承配合第一传动组件和第二传动组件实现主轴的持续单向转动，锥形齿轮组设置有单向轴承，单向轴承配合第一传动组件和第二传动组件实现主轴的持续单向转动。第一传动组件与第二传动组件均与受力板连接，转动组件与发电组件连接，发电组件与储能组件连接。
本发明所提供的轨道振动能量采集装置通过受力板与轨道连接，用于采集轨道的振动所产生的能量，然后通过第一传动组件和第二传动组件将轨道的上下振动转换为旋转运动再带动转动组件，转动组件转动带动发电组件，从而实现轨道的振动转换为电能，进而进行采集，通过储能组件对电能进行储存。通过铁路自供电系统为其配套的监控设备、轨旁设备等进行供电,在一定程度上解决高寒地区铁路建设、运营中供电困难的问题,同时还具有低碳环保、节能减排的特点和效果。
优选的，第一传动组件包括第一传动杆、第一轴承座、第二轴承座和第一驱动组件。受力板通过第一传动杆与第一驱动组件连接，第一轴承座和第二轴承座分别设置于第一驱动组件的两端。
优选的，第一驱动组件包括第一驱动轴、第一螺母和第一螺母套。第一驱动轴和第一螺母丝杠连接，第一螺母与第一螺母套连接，第一螺母套与第一传动杆连接。第一螺母和第一螺母套能够沿第一驱动轴的长度方向做往复运动。
优选的，第二传动组件包括第二传动杆、第三轴承座、第四轴承座和第二驱动组件，受力板通过第二传动杆与第二驱动组件连接，第三轴承座和第四轴承座分别设置于第二驱动组件的两端。
优选的，第二驱动组件包括第二驱动轴、第二螺母和第二螺母套，第二驱动轴和第二螺母丝杠连接，第二螺母与第二螺母套连接，第二螺母套与第二传动杆连接。第二螺母和所述第二螺母套能够沿第二驱动轴的长度方向做往复运动。
优选的，锥形齿轮组包括第一齿轮、第二齿轮和第三齿轮，第一齿轮与第二齿轮均套设安装有单向轴承，第一齿轮通过单向轴承与第一驱动轴相连，第三齿轮通过单向轴承与第二驱动轴相连，第三齿轮与主轴的一端相连，第一齿轮和第三齿轮通过第二齿轮连接。
优选的，第二轴承座和第三轴承座设置有固定杆。
优选的，锥形齿轮组还设置有第四齿轮，第四齿轮安装于固定杆，第一齿轮和第三齿轮通过第四齿轮连接。
优选的，主轴远离第二齿轮的一端设置有增速器，主轴通过增速器与发电组件相连。
优选的，轨道振动能量采集装置还包括底板，底板用于固定第一轴承座、第二轴承座、第三轴承座、第四轴承座和发电组件。
综上所述，由于采用了上述技术方案，本发明的有益效果是：
1.本发明所提供的轨道振动能量采集装置，能够将轨道的上下振动通过受力板进行采集并传送给传动组件，传动组件将轨道的上下振动转换为传动组件的水平运动，进一步的传动组件带动转动组件运动，转动组件将传动组件的水平运动转换成转动组件的竖直运动，进而带动发电组件，发电组件产生的电能通过储能组件储存起来，再通过铁路自供电系统为其配套的监控设备、轨旁设备等进行供电,可在一定程度上解决高寒地区铁路建设、运营中供电困难的问题,同时还具有低碳环保、节能减排的特点和效果。
2.受力板通过第一传动杆将轨道产生的振动传送给第一驱动组件。第一轴承座和第二轴承座用于支撑、固定第一驱动组件，同时还减小了支撑座与第一驱动组件之间的摩擦力，减小了能量传送过程中的消耗。
3.当受力板向下运动时，第一螺母会沿第一驱动轴从靠近转动组件的一端向远离转动组件的一端运动，使第一驱动轴转动，从而带动转动组件运动。能够将轨道的上下振动转换为第一驱动轴的旋转运动。
4.第三轴承座和第四轴承座用于支撑、固定第二驱动组件，保证第二驱动组件的稳定转动。
5.当受力板向上运动时，第二螺母会沿第二驱动轴从远离转动组件的一端向靠近转动组件的一端运动，使第二驱动轴转动，从而带动转动组件运动。能够将轨道的上下振动转换为第二驱动轴的旋转运动。
6.当受力板向下运动时，第一齿轮转动内的单向轴承会卡死，第一驱动轴会带动第一齿轮转动，从而带动第二齿轮转动，实现将第一驱动轴的旋转运动转换成主轴的竖直运动。当受力板向上运动时，第三齿轮转动内的单向轴承会卡死，第二驱动轴会带动第一齿轮转动，从而带动第二齿轮转动，实现将第一驱动轴的旋转运动转换成主轴的竖直运动。保证了主轴的持续运动。
7固定杆可以使第二轴承座和第三轴承座稳定连接，避免第二轴承座与第三轴承座之间的距离增大导致第一齿轮或者第三齿轮与第二齿轮脱离。
8.进一步的提高转动组件的稳定性，使第一齿轮或者第三齿轮不易与第二齿轮脱离。
9.增速器可以加快电机转动，避免主轴转速较小，发电不稳定的情况。
10.底板能够使轨道振动能量采集装置稳定放置。
附图说明
本发明将通过例子并参照附图的方式说明，其中：
图1是本发明实施例中所提供的一种铁路轨道能量采集装置的结构示意图；
图2是本发明实施例中所提供的一种铁路轨道能量采集装置的立体结构示意图；
图3是本发明实施例中所提供的第一传动组件的结构示意图；
图4是本发明实施例中所提供的第二转动组件的结构示意图；
图5是本发明实施例中所提供的i的放大结构示意图。
其中：100-轨道振动能量采集装置；110-受力板；130-第一传动组件；150-第二传动组件；170-转动组件；190-发电组件；220-底板；131-第一传动杆；135-第一轴承座；137-第二轴承座；139-第一驱动组件；141-第一驱动轴；143-第一螺母；145-第一螺母套；147-铰链；151-第二传动杆；153-第三轴承座；155-第四轴承座；157-第二驱动组件；159-第二驱动轴；161-第二螺母；163-第二螺母套；171-锥形齿轮组；173-主轴；175-单向轴承；177-第一齿轮；179-第二齿轮；181-第三齿轮；183-固定杆；185-第四齿轮；187-增速器。
具体实施方式
本说明书中公开的所有特征，或公开的所有方法或过程中的步骤，除了互相排斥的特征和/或步骤以外，均可以以任何方式组合。
下面结合图1至图5对本发明作详细说明。
实施例1
请参考图1和图2，图1所示为一种铁路轨道能量采集装置的结构示意图，图2所示为一种铁路轨道能量采集装置的立体结构示意图。一种铁路轨道能量采集装置100，包括受力板110、第一传动组件130、第二传动组件150、转动组件170、发电组件190和储能组件(图中未画出)。转动组件170包括锥形齿轮组171和主轴173。锥形齿轮组171与主轴173的一端可以为卡槽连接。第一传动组件130与第二传动组件150通过锥形齿轮组171连接，锥形齿轮组171设置有单向轴承175，单向轴承175配合第一传动组件130和第二传动组件150实现主轴173的持续单向转动。第一传动组件130与第二传动组件150均与受力板110连接，转动组件170与发电组件190连接，发电组件190与储能组件(图中未画出)连接。受力板110固定安装在轨道的下方，当火车经过时，轨道会上下振动带动受力板110上下运动。第一传动组件130与第二传动组件150均与受力板110铰接，受力板110上下运动带动第一传动组件130与第二传动组件150水平运动。第一传动组件130与第二传动组件150与锥形齿轮组170传动连接，进一步的，锥形齿轮组170将第一传动组件130与第二传动组件150的水平旋转运动转换成主轴173竖直旋转运动。进而主轴173带动发电组件190转动并产生电能。发电组件190与储能组件通过导线连接，电能通过导线进入储能组件进行储存或者通过铁路自供电系统为其配套的监控设备、轨旁设备等进行供电,在一定程度上解决高寒地区铁路建设、运营中供电困难的问题。
请参考图3，图3所示为第一传动组件的结构示意图。第一传动组件130包括第一传动杆131、第一轴承座135、第二轴承座137和第一驱动组件139。受力板110通过第一传动杆131与第一驱动组件139连接，当受力板110上下运动时，第一传动杆131与第一驱动组件139铰接，实现第一驱动组件139的水平运动。第一轴承座135和第二轴承座137分别设置于第一驱动组件139的两端，使第一驱动组件139不会因较大的外力作用而断裂，同时还能够减小第一驱动组件139的摩擦力，使其更加稳定的运行。第一驱动组件139包括第一驱动轴141、第一螺母143和第一螺母套145。第一驱动轴141和第一螺母143丝杠连接。第一螺母143与第一螺母套145螺栓连接，第一螺母套145远离第一螺母143的一端与第一驱动轴141丝杠连接。第一螺母套145与第一传动杆131铰接，第一螺母套145顶部设置有铰链147，第一螺母套145与第一传动杆131通过铰链147连接。第一螺母143和第一螺母套145能够沿第一驱动轴141的长度方向做往复运动。当第一传动杆131受到受力板110向下的作用力时，第一螺母143和第一螺母套145会从第一驱动轴141的右端向左端移动，同时第一驱动轴141逆时针旋转；当第一传动杆131受到受力板110向上的作用力时，第一螺母143和第一螺母套145会从第一驱动轴141的左端向右端移动，同时第一驱动轴141顺时针旋转。
请参考图4，图4所示为第二传动组件的结构示意图。第二传动组件150包括第二传动杆151、第三轴承座153、第四轴承座155和第二驱动组件157。受力板110通过第二传动杆151与第二驱动组件157铰接。第三轴承座153和第四轴承座155分别设置于第二驱动组件157的两端，使第二驱动组件157不会因较大的外力作用而断裂，同时还能够减小第二驱动组件157的摩擦力，使其更加稳定的运行。第二驱动组件157包括第二驱动轴159、第二螺母161和第二螺母套163，第二驱动轴159和第二螺母161丝杠连接，第二螺母161与第二螺母套163螺栓连接。第二螺母套163的顶部也设置有铰接147，第二螺母套163与第二传动杆151铰接。第二螺母161和第二螺母套163能够沿第二驱动轴157的长度方向做往复运动。第二传动组件150与第一传动组件的工作原理相同。当第二传动杆151受到受力板110向下的作用力时，第二螺母161和第二螺母套163会从第二驱动轴157的左端向右端移动，同时，第二驱动轴157逆时针旋转；当第二传动杆151受到受力板110向上的作用力时，第二螺母161和第二螺母套163会从第二驱动轴157的右端向左端移动，同时，第二驱动轴157顺时针旋转。
请参考图5，图5所示为i的放大结构示意图。转动组件170包括锥形齿轮组171和主轴173。锥形齿轮组171与主轴173的一端固定连接。锥形齿轮组171包括单向轴承175、第一齿轮177、第二齿轮179和第三齿轮181，第一齿轮177与第三齿轮181均套设安装有单向轴承175，第一齿轮177通过单向轴承175与第一驱动轴141相连，第三齿轮181通过单向轴承175与第二驱动轴157相连，第三齿轮181与主轴173的一端固定连接，第一齿轮177和第三齿轮181通过第二齿轮179传动连接。当受力板110向下运动时，第一驱动轴141和第二驱动轴157均逆时针旋转，此时，安装在第一驱动轴141上的单向轴承175锁死，第一驱动轴141带动第一齿轮177做逆时针运动，第一齿轮141与第二齿轮179传动连接，使得与第二齿轮179固定连接的主轴173逆时针转动。第二驱动轴157上的单向轴承175处于非锁死状态，第二驱动轴157自由转动，不会对第三齿轮181产生影响；当受力板110向上运动时，第一驱动轴141和第二驱动轴157均顺时针旋转，此时，安装在第二驱动轴157上的单向轴承175锁死，第二驱动轴157带动第三齿轮181做顺时针运动，第三齿轮181与第二齿轮179传动连接，使得与第二齿轮179固定连接的主轴173逆时针转动。第一驱动轴141上的单向轴承175处于非锁死状态，第一驱动轴141自由转动，不会对第一齿轮141产生影响。
即单向轴承175的设置使得不论受力板110向下运动还是向上运动，主轴173都会持续做单向运动。
此外，第二轴承座137和第三轴承座153设置有固定杆183，可以使第二轴承座137和第三轴承座153稳定连接，避免第二轴承座137与第三轴承座153之间的距离增大导致第一齿轮141或者第三齿轮181与第二齿轮179脱离。锥形齿轮组171还设置有第四齿轮185，第四齿轮185安装于固定杆183，第一齿轮141和第三齿轮181通过第四齿轮185传动连接。进一步的提高转动组件170的稳定性，使第一齿轮141或者第三齿轮181不易与第二齿轮179脱离。
主轴173远离第二齿轮179的一端设置有增速器187，主轴173通过增速器187与发电组件190相连。因为铁轨振动幅度较小，主轴173的转速也会较小，为了保证发电组件190能够持续工作，所以需要在主轴173和发电组件190之间设置增速器187。
轨道振动能量采集装置100还包括底板220，第一轴承座135、第二轴承座137、第三轴承座153、第四轴承座155和发电组件190与底板220均通过螺栓连接，能够使轨道振动能量采集装置稳定放置。
需要说明的是，在此实施例中，发电组件190为直流发电机，储能组件可以为超级电容，直流发电机和储能组件通过导线连接。直流电机转化的电能可以直接储存在超级电容中。
以上所述实施例仅表达了本申请的具体实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对本申请保护范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本申请技术方案构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本申请的保护范围。
1.一种铁路轨道能量采集装置，包括受力板(110)、传动组件、转动组件(170)、发电组件(190)和储能组件，其特征在于，所述传动组件包括第一传动组件(130)和第二传动组件(150)，所述转动组件(170)包括锥形齿轮组(171)和主轴(173)，所述锥形齿轮组(171)与所述主轴(173)的一端连接，所述第一传动组件(130)与所述第二传动组件(150)分别通过所述锥形齿轮组(171)与所述主轴(173)连接，所述锥形齿轮组(171)设置有单向轴承(175)，所述单向轴承(175)配合所述第一传动组件(130)和所述第二传动组件(150)实现主轴(173)的持续单向转动，所述第一传动组件(130)与所述第二传动组件(150)均与所述受力板(110)连接，所述转动组件(170)与所述发电组件(190)连接，所述发电组件(190)与所述储能组件连接。
2.根据权利要求1所述的一种铁路轨道能量采集装置，其特征在于，所述第一传动组件(130)包括第一传动杆(131)、第一轴承座(135)、第二轴承座(137)和第一驱动组件(139)，所述受力板(110)通过所述第一传动杆(131)与所述第一驱动组件(139)连接，所述第一轴承座(135)和所述第二轴承座(137)分别设置于所述第一驱动组件(139)的两端。
3.根据权利要求2所述的一种铁路轨道能量采集装置，其特征在于，所述第一驱动组件(139)包括第一驱动轴(141)、第一螺母(143)和第一螺母套(145)，所述第一驱动轴(141)和所述第一螺母(143)丝杠连接，所述第一螺母(143)与所述第一螺母套(145)连接，所述第一螺母套(145)与所述第一传动杆(131)连接。所述第一螺母(143)和所述第一螺母套(145)能够沿所述第一驱动轴(141)的长度方向做往复运动。
4.根据权利要求3所述的一种铁路轨道能量采集装置，其特征在于，所述第二传动组件(150)包括第二传动杆(151)、第三轴承座(153)、第四轴承座(155)和第二驱动组件(157)，所述受力板(110)通过所述第二传动杆(151)与所述第二驱动组件(157)连接，所述第三轴承座(153)和所述第四轴承座(155)分别设置于所述第二驱动组件(157)的两端。
5.根据权利要求4所述的一种铁路轨道能量采集装置，其特征在于，所述第二驱动组件(150)包括第二驱动轴(159)、第二螺母(161)和第二螺母套(163)，所述第二驱动轴(159)和所述第二螺母(161)丝杠连接，所述第二螺母(161)与所述第二螺母套(163)连接，所述第二螺母套(161)与所述第二传动杆(151)连接。所述第二螺母(161)和所述第二螺母套(163)能够沿所述第二驱动轴(159)的长度方向做往复运动。
6.根据权利要求5所述的一种铁路轨道能量采集装置，其特征在于，所述锥形齿轮组(171)包括第一齿轮(177)、第二齿轮(179)和第三齿轮(163)，所述第一齿轮(177)与所述第三齿轮(181)均套设安装有所述单向轴承(175)，所述第一齿轮(177)通过所述单向轴承(175)与所述第一驱动轴(141)相连，所述第三齿轮(181)通过所述单向轴承(175)与所述第二驱动轴(159)相连，所述第三齿轮(181)与所述主轴(173)的一端相连，所述第一齿轮(177)和所述第三齿轮(181)通过所述第二齿轮(179)连接。
7.根据权利要求6所述的一种铁路轨道能量采集装置，其特征在于，所述第二轴承座(137)和所述第三轴承座(153)设置有固定杆(183)。
8.根据权利要求7所述的一种铁路轨道能量采集装置，其特征在于，所述锥形齿轮组(171)还设置有第四齿轮(185)，所述第四齿轮(185)安装于所述固定杆(183)，所述第一齿轮(177)和所述第三齿轮(181)通过所述第四齿轮(185)连接。
9.根据权利要求所述1-8任一项的一种铁路轨道能量采集装置，其特征在于，所述主轴(173)远离所述第二齿轮(179)的一端设置有增速器(187)，所述主轴(173)通过所述增速器(187)与所述发电组件(190)相连。
10.根据权利要求所述8的一种铁路轨道能量采集装置，其特征在于，还包括底板(220)，所述底板(220)用于固定所述第一轴承座(135)、所述第二轴承座(137)、所述第三轴承座(153)、所述第四轴承座(155)和发电组件(190)。
技术总结