一种矿用无轨胶轮运人车用制动器的制作方法

本发明涉及矿用车辆制动器领域，具体涉及一种矿用无轨胶轮运人车用制动器。

背景技术：

1、随着矿山井下作业装备的发展，矿山井下运输车辆通常需要在高粉尘、高湿、泥水以及路况较差的环境中运行，例如矿用无轨胶轮车是一种使用广泛的现代矿下运输车辆，由于矿下环境相对恶劣、空间局促，所以对无轨胶轮车的各个系统安全性、可靠性要求很高，尤其是行车制动系统/制动系统的安全性。为提高制动系统在恶劣环境下的可靠性，井下车辆通常采用湿式制动器，使制动摩擦部件处于相对封闭的工作环境中，并通过内部冷却介质进行润滑和散热。

2、然而，湿式制动器虽然能够降低外界粉尘对其内部摩擦部件的直接影响，其位于轮端的外部壳体仍暴露于外部环境中。在井下高含尘环境中，煤尘、矿尘容易在上述区域附着，并在积水、喷雾降尘或油污作用下形成泥尘附着层甚至板结层，从而使轮端外围的通风、散热及排污条件逐渐恶化。

3、尤其对于矿用无轨胶轮运人车，其在井下作业过程中通常存在低速行驶、频繁启停、坡道行驶以及反复制动等工况。此类工况下，车辆制动使用频率较高，而低速状态下轮端区域受到的自然气流冲刷作用较弱，使已经附着的粉尘和泥尘难以及时脱落，长期积聚还可能增加制动器外围清理和维护的难度。

4、现有技术通常通过设置防护罩、导风结构或人工定期清理等方式改善轮端污染问题，但普通防护结构自身也容易形成积尘区域，持续供风或附加动力清理结构又会增加车辆系统的能耗、管路及维护负担。

5、针对上述的现有技术存在的问题设计一种矿用无轨胶轮运人车用制动器是本发明研究的目的。

技术实现思路

1、针对上述现有技术存在的问题，本发明在于提供一种矿用无轨胶轮运人车用制动器，能够有效解决上述现有技术存在的至少一个问题。

2、本发明提供一种矿用无轨胶轮运人车用制动器，包括用于与车轮轮毂同步转动的转子以及相对于驱动桥静止的定子；

3、所述转子连接有随其同步转动的旋转外壳，所述旋转外壳朝向定子的一侧延伸；

4、所述旋转外壳内同轴设置有惯性环，所述惯性环与旋转外壳之间可在预定角度范围内相对周向转动，以使车轮减速时所述惯性环基于转动惯量相对于旋转外壳产生周向相对位移；

5、所述旋转外壳与惯性环之间设置有压气组件，所述压气组件包括固定于旋转外壳且容积可变的压气腔以及设置于惯性环的挤压件，所述挤压件用于在惯性环相对于旋转外壳转动时挤压压气腔；

6、所述压气组件连通有脉冲喷气组件，所述脉冲喷气组件具有喷气口，所述喷气口用于在压缩气体达到预定释放条件后，使压缩气体经所述喷气口短时释放而形成空气脉冲；

7、所述定子的外围设置有相对于定子固定的防护导流件，所述防护导流件至少部分伸入旋转外壳内，并与所述旋转外壳之间形成非接触的环形清灰空间；

8、所述喷气口随旋转外壳转动并延伸至环形清灰空间，且朝向防护导流件位于环形清灰空间外的外侧工作面，以通过车轮减速产生的周向相对位移驱动压气组件产生空气脉冲，对所述外侧工作面进行清灰。

9、进一步地，所述旋转外壳的内侧设置有环形外凸部，所述惯性环通过沿轴向间隔设置的两个衬套转动连接于旋转外壳内，两个所述衬套分别位于所述环形外凸部沿轴向的两侧，两个所述衬套、所述环形外凸部以及所述惯性环共同围合形成相对封闭的环形容纳腔。

10、进一步地，所述环形容纳腔内设置有离心锁止机构，所述离心锁止机构包括离心锁止件以及作用于离心锁止件的回位弹性件；

11、当所述旋转外壳的转速达到锁止转速时，所述离心锁止件在离心力作用下朝锁止位置运动并使惯性环与旋转外壳相对锁定；

12、当所述旋转外壳的转速降低至解锁转速时，所述离心锁止件在回位弹性件作用下退出锁止位置，以允许所述惯性环相对于旋转外壳进行周向转动。

13、进一步地，所述离心锁止机构还包括导向轴，所述导向轴的一端固定于所述惯性环，另一端沿所述惯性环的径向朝向所述环形外凸部的内壁延伸；

14、所述离心锁止件为滑动套设于导向轴上的锁止套筒，所述锁止套筒沿导向轴轴向滑动设置，且所述锁止套筒远离惯性环的一端形成用于与环形外凸部的内壁抵接的锁止部；

15、所述导向轴远离惯性环的一端设置有限位盘，所述锁止套筒内设置有与限位盘滑动配合的导向滑槽；

16、所述回位弹性件为设置于导向轴与锁止套筒之间的复位弹簧，所述复位弹簧作用于锁止套筒，以使所述锁止套筒具有朝向惯性环运动的复位趋势。

17、进一步地，所述旋转外壳与惯性环之间设置有周向复位组件；

18、所述周向复位组件包括沿惯性环周向设置的弧形弹性件，所述惯性环设置有第一压片，所述旋转外壳设置有第二压片，所述第一压片和第二压片分别作用于弧形弹性件的两端，以通过所述弧形弹性件对惯性环施加使其朝向初始位置运动的弹性作用力。

19、进一步地，所述周向复位组件设置有两组，两组所述周向复位组件沿惯性环的周向间隔布置，且两组所述周向复位组件对惯性环产生的弹力作用方向沿惯性环的圆周方向相反，以使所述惯性环具有保持在初始位置以及在发生周向相对转动后恢复至初始位置的运动趋势。

20、进一步地，所述压气腔为沿所述惯性环周向延伸的弧形压气囊，所述旋转外壳的内侧设置有与弧形压气囊相适配的弧形安装槽，所述弧形压气囊设置于弧形安装槽内；

21、所述弧形压气囊沿其压缩方向的两端分别设置有固定背板和导压板，所述固定背板与弧形安装槽固定连接，所述导压板沿弧形安装槽的延伸方向相对于固定背板活动设置；

22、所述弧形安装槽朝向惯性环的一侧形成供挤压件进入的开口，以使所述挤压件随所述惯性环相对于旋转外壳转动时进入弧形安装槽并作用于导压板，推动所述导压板朝向固定背板移动而压缩弧形压气囊。

23、进一步地，所述弧形压气囊至少设置有两个，并沿所述惯性环的周向相对布置，各所述弧形压气囊分别对应设置有所述挤压件；

24、各所述弧形压气囊的进气端分别通过第一单向阀与外部进气通道连通，所述第一单向阀用于允许外部气体向弧形压气囊内单向流动；各所述弧形压气囊的出气端分别与脉冲喷气组件连通。

25、进一步地，所述弧形压气囊包括沿其延伸方向依次连接的若干可压缩的柔性单元，相邻所述柔性单元的内部相互连通，并共同围合形成能够随所述弧形压气囊压缩而缩小容积的储气腔。

26、进一步地，所述脉冲喷气组件包括瞬开阀以及与瞬开阀连通的喷嘴，所述瞬开阀的进口与储气腔连通；

27、所述瞬开阀为压力触发式气阀，用于在所述储气腔内的气体压力达到预定开启压力时快速开启，使所述储气腔内的压缩气体经喷嘴短时释放而形成空气脉冲。

28、因此，本发明的有益效果如下：

29、湿式制动器虽然能够通过内部冷却介质对摩擦部件进行润滑和散热，但其轮端外围壳体仍长期暴露于井下高粉尘、高湿环境中，煤尘、矿尘容易附着于外部表面，并在水分、喷雾以及油污作用下形成泥尘附着层甚至板结层，进而影响轮端外围的通风、散热及排污条件。对此，本发明在定子的外围设置相对于定子固定的防护导流件，并使防护导流件至少部分伸入旋转外壳内部，在旋转外壳与防护导流件之间形成非接触的环形清灰空间，同时设置喷气口朝向防护导流件外侧工作面的脉冲喷气组件。通过上述结构，能够将容易受到粉尘附着影响的区域限定于防护导流件外侧工作面，并利用空气脉冲对该工作面进行清理，从而减少粉尘和泥尘长期覆盖制动器外围结构的情况，改善轮端外围的通风、散热及排污环境。

30、矿用无轨胶轮运人车在井下运行过程中，通常存在低速行驶、频繁启停以及反复制动等工况，而低速状态下轮端受到的自然气流冲刷作用较弱，使附着于制动器外围的粉尘难以及时脱落。对此，本发明在旋转外壳内设置惯性环，并使惯性环能够在预定角度范围内相对于旋转外壳进行周向转动。当车辆发生制动减速时，旋转外壳随转子同步减速，而惯性环基于自身转动惯量产生相对于旋转外壳的周向相对位移；利用该相对位移驱动压气组件动作，使压气腔产生压缩气体。通过上述结构，将车辆制动过程中的惯性能量直接转化为清灰所需的压缩空气能，使清灰动作能够随车辆制动工况自动触发，无需额外配置持续供气设备，从而降低车辆系统能耗以及附加管路、动力装置的布置负担。

31、矿用无轨胶轮运人车轮端安装空间有限，同时长期受到煤尘、泥水以及振动冲击影响，清灰结构需要兼顾空间利用率和运行可靠性。对此，本发明将压气组件设置于旋转外壳与惯性环之间，并采用沿惯性环周向延伸的弧形压气囊作为压气腔，使弧形压气囊固定于旋转外壳上的弧形安装槽内；同时，通过惯性环上的挤压件随惯性环相对转动而作用于弧形压气囊，使其产生容积变化。通过上述结构，使压气组件能够充分利用旋转外壳内部空间进行布置，并减少外部动力机构和供气结构的设置，有利于提高轮端结构集成程度，同时降低井下粉尘、泥水环境对外部复杂传动结构的不利影响。

32、矿用无轨胶轮运人车在高速运行过程中，轮端旋转部件长期处于高速转动状态，如果惯性机构持续产生相对运动，容易造成不必要的动作和部件磨损。对此，本发明在惯性环与旋转外壳之间设置离心锁止机构，当旋转外壳转速达到锁止转速时，离心锁止件在离心力作用下运动至锁止位置，使惯性环与旋转外壳保持相对固定；当车辆速度降低至解锁转速时，离心锁止件在回位弹性件作用下退出锁止位置，使惯性环恢复相对转动能力。通过上述结构，使清灰机构能够根据车辆运行速度自动切换工作状态，在高速运行阶段减少无效动作，而在低速制动阶段恢复清灰能力，提高装置运行过程中的稳定性和可靠性。

33、车辆在井下运行过程中需要频繁制动，如果惯性环在一次制动动作后不能恢复至初始位置，会影响后续制动过程中压气组件的有效压缩行程。对此，本发明在旋转外壳与惯性环之间设置周向复位组件，并利用沿周向设置的弧形弹性件对惯性环施加回复作用力，使惯性环在制动产生相对转动后能够恢复至初始位置。通过上述结构，能够限制惯性环长期偏离初始状态，使后续制动过程中惯性环仍能够保持稳定的相对运动范围，提高压气组件重复动作的一致性。

34、井下环境中的粉尘容易与水分、油污结合形成附着性较强的泥尘层，单纯依靠持续低强度气流难以有效清除。对此，本发明在压气组件后端设置脉冲喷气组件，并设置瞬开阀，使压气腔内气体压力达到预定开启压力后，瞬开阀快速开启，使压缩空气经喷嘴短时间释放形成空气脉冲。通过上述结构，使压缩空气能够先进行压力积累，再以瞬时高强度气流形式作用于防护导流件外侧工作面，从而增强对附着粉尘和泥尘的冲击剥离作用，提高轮端外围清灰效果。

35、防护导流件相对于定子保持固定，而旋转外壳、脉冲喷气组件以及喷气口随车轮同步转动。对此，本发明使脉冲喷气组件的喷气口随旋转外壳转动，并朝向防护导流件外侧工作面喷射空气脉冲。通过上述结构，在车辆运行及制动过程中，喷气口能够相对于固定的防护导流件产生周向变化，使不同制动动作产生的空气脉冲作用于防护导流件不同区域，从而形成对外侧工作面的逐步覆盖清理效果，避免需要设置大量固定喷嘴和复杂供气管路。

36、现有轮端防护结构在长期运行过程中容易形成积尘区域，而清理过程中脱落的粉尘若缺少合理导流，也可能重新进入轮端间隙。对此，本发明在防护导流件靠近旋转外壳的一侧设置倾斜导流面，并通过止挡沿与第一限位沿形成环形清灰空间，使防护导流件与旋转外壳之间保持非接触状态。通过上述结构，一方面能够减少外部粉尘直接进入环形清灰空间的可能，另一方面能够利用倾斜导流面对部分回流的吹落粉尘进行引导，使其沿倾斜导流面的延伸方向向轮端下方移动，从而降低部分粉尘重新进入环形清灰空间的可能。

37、综上，本发明针对矿用无轨胶轮运人车在井下高粉尘、高湿环境中运行时，湿式制动器轮端外围容易积尘、泥尘板结，低速频繁制动状态下自然清洁能力不足，以及附加清理设备增加能耗和维护负担的问题，通过旋转外壳、惯性环、离心锁止机构、周向复位组件、弧形压气囊、脉冲喷气组件以及防护导流件的协同设置，形成一种利用车辆制动过程自身取能的机械式脉冲清灰结构。该结构能够在高速运行阶段保持稳定状态，在低速制动阶段利用惯性相对位移产生压缩空气，并通过压力触发方式形成空气脉冲，对定子外围防护导流件进行主动清理，从而减少轮端外围粉尘、泥尘积累，改善制动器外围通风、散热及排污条件，降低人工维护频率和附加动力需求，提高矿用无轨胶轮运人车制动系统在复杂井下环境中的可靠性和适应能力。