液压蓄能器的制造方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种用于地铁制动能量回收的液压蓄能系统，更准确的说，涉及一种通过液压蓄能的方法实现地铁制动能量回收与再利用的液压控制系统。
【背景技术】
[0002]城市地铁作为一种越来越重要的交通工具，在未来的中国的各个城市都将会成为主流的交通工具。然而地铁不同于高铁动车，由于其站间距较短，列车启动、制动频繁；因而从能量互换的角度看，制动能量相当可观，如不考虑将制动能回收再利用，必将造成能源的巨大浪费。
[0003]基于此，越来越多的工程技术人员开始研宄如何实现地铁制动能量的回收与再利用。到目前为止，地铁制动能量回收的方案一般有以下几种方式:(1)电阻耗能型，这一方案是将电能转换为热能形式耗散，没有再利用过程，因而造成能源不必要的浪费，而且电阻散热会导致环境温度升高，因此需要增加相应的通风、制冷设备，这又增加了相应的电能消耗。(2)电容储能型，该方法是将制动能转化为电能储存在超级电容中，当列车启动或运行中有需要时，再释放出来。其主要缺点是能量密度低，因此，相同的能量就需要设置体积更加庞大的电容器组，且电容因频繁处于充放电状态而导致使用寿命短；(3)飞轮储能型，其基本原理和电容储能型的原理一样，但由于飞轮长时间处于高速旋转状态且飞轮质量也很大，故摩擦耗能问题严重，飞轮工作寿命短。(4)逆变回馈型，该方法是将制动产生的直流电逆变为工频交流电直接回馈至电网，但该技术复杂，设备投资很大，相关技术正处于研宄阶段，并未成熟。
[0004]由于上述各种制动能回收方法都需要将制动能转化为电能进行回收，再利用过程中又将电能转化为列车运动的机械能，这些能量转化及传动过程造成了很大的能量损失，因此这些方法的能量回收效率并不高。
[0005]除了上述储能方法，另外一种蓄能方法就是将制动能直接转化为可控性较强的液压能，当需要再利用时，直接将液压能转化为机械能驱动列车行驶，如此便简化了能量转化过程，提高了能量利用效率。利用液压蓄能的方式进行制动能量回收在城市公交车上已经有了多的应用，但由于地铁体积重量大，制动能非常大，公交车液压蓄能方案并不适用于地铁这种大能量的回收场合。基于上述背景，本发明提出了一种应用于地铁制动能回收与再利用的液压蓄能系统。
【发明内容】
[0006]本发明提出了一种利用凸轮环和多个液压柱塞组合的装置来收集地铁制动能量的方案。
[0007]本发明包含凸轮环、液压柱塞、吸油阀、排油阀和离合器，所述的凸轮环一侧设置有离合器，凸轮环内部有若干液压柱塞，液压柱塞中的柱塞顶部装有滚轮，滚轮设置在凸轮环内部的环形波浪状轨道内，凸轮环的转动形成柱塞的往复运动，在液压柱塞上开有吸油口和排油口 ；当柱塞向上运动时，液压缸内形成负压，油箱里的液压油通过吸油阀后经吸油口进入柱塞腔内，当柱塞向下运动时，将柱塞腔内液压油经排油口后通过排油阀压入蓄能器中
本发明的基本原理是在制动时通过将凸轮环和车轴同步，将凸轮环的旋转运动转化成液压活塞的往复运动，并通过吸油阀和排油阀的控制，将液压柱塞的往复运动转化为高压液压油储存在蓄能器中。在列车启动时，将这部分液压能用于驱动液压马达，带动车轮转动，从而实现地铁制动能量的回收再利用本发明主要有以下几个优点:
1.利用液压形式进行储能，制动能量并没有转换到电能，而只是储存成液压能，效率要比现有的储能方式高。
[0008]2.液压形式能量密度高，利用液压储能，系统体积可以做的很小。
[0009]3.该方案可以通过离合器实现储能过程的开始和结束，避免不必要的空转。
[0010]4.液压回路的控制可以通过电磁阀实现，易于实现自动化。众多油路可以通过液压集成块集成控制。
[0011]5.液压元件技术成熟，可靠性好。
[0012]6.采用这种液压能量回收装置，可以实现地铁的快速平稳制动，再启动时加速度大，显著提升整车性能。
【附图说明】
[0013]图1是本发明装置的凸轮环的结构图；
图2是液压柱塞的油路；
图3是液压柱塞结构的放大图；
图4是本发明装置在车厢底盘中的布局示意图。
[0014]具体实现方式
下面通过示意图来说明本发明的设计思想。
[0015]本实施例主要由凸轮环、液压柱塞、吸油阀、排油阀、离合器和控制器组成。如图1所示:在凸轮环的外缘部分2开有波浪形的轨迹，凸轮环内部液压柱塞杆端部的滚轮3-1装在波浪形的轨迹内；凸轮环的外缘部分，表面需要经过热处理，硬度达到55-60HRC。当地铁制动时，通过拨叉的动作促使离合器(详见图4)的开关，从而使得将凸轮环与地铁车轮轴同步，凸轮环转动。这样，滚轮就会在凸轮环的波浪形的轨迹里运动，由于相对运动，如图2所示，柱塞5就会进行上下的运动。由于凸轮环转动一周，每个滚轮都会起伏多次，因而形成多作用机制，从而可以将低速大扭矩的运动高效地转换成液压能储存在蓄能器7中。
[0016]在图2所示的液压回路中:当柱塞向上运动时，液压缸内形成负压，将油箱3里的液压油通过吸油阀4吸入柱塞腔内。当柱塞向下运动时，将液压油通过排油阀6压入蓄能器中。
[0017]在液压柱塞放大图图3中，随着柱塞3-4的上下运动，液压油从吸油口 3-3进入油腔，再从排油口 3-5压入图2中的蓄能器7。
[0018]凸轮环中均布着7个小液压柱塞，随着凸轮环的转动，7个液压柱塞各自完成将液压油压入蓄能器7。
[0019]当地铁制动时，图4中的拨叉b推动凸轮环C，使得和凸轮环c相连的离合器d与车轮a同步，也即将车轮a的转动转化成了凸轮环c的转动，从而实现了上述的动作。
[0020]当地铁启动时，蓄能器7就可以带动液压马达，对于低速液压马达，其输出扭矩较大，可达几千到几万Nm，可以满足地铁启动时的扭矩要求。整个过程，制动能不转化成电能，而是直接转化成液压能储存并再利用。
【主权项】
1.液压蓄能器，包含凸轮环、液压柱塞、吸油阀、排油阀和离合器，其特征在于:所述的凸轮环一侧设置有离合器，凸轮环内部有若干液压柱塞，液压柱塞中的柱塞顶部装有滚轮，滚轮设置在凸轮环内部的环形波浪状轨道内，凸轮环的转动形成柱塞的往复运动，在液压柱塞上开有吸油口和排油口 ；当柱塞向上运动时，液压缸内形成负压，油箱里的液压油通过吸油阀后经吸油口进入柱塞腔内，当柱塞向下运动时，将柱塞腔内液压油经排油口后通过排油阀压入蓄能器中。
【专利摘要】本发明公开了一种液压蓄能器。它包括凸轮环、液压柱塞、吸油阀、排油阀和离合器，所述的凸轮环一侧设置有离合器，凸轮环内部有若干液压柱塞，液压柱塞中的柱塞顶部装有滚轮，滚轮设置在凸轮环内部的环形波浪状轨道被，凸轮环的转动形成柱塞的往复运动，在液压柱塞上开有吸油口和排油口；当柱塞向上运动时，液压缸内形成负压，油箱里的液压油通过吸油阀后经吸油口进入柱塞腔内，当柱塞向下运动时，将柱塞腔内液压油经排油口后通过排油阀压入蓄能器中。本发明利用液压形式进行储能，制动能量并没有转换到电能，而只是储存成液压能，效率要比现有的储能方式高。
【IPC分类】F15B1-04
【公开号】CN104595257
【申请号】CN201510003341
【发明人】王林翔, 吴庭, 陈惟峰
【申请人】浙江大学
【公开日】2015年5月6日
【申请日】2015年1月6日