倾斜铲斗轮廓和前部结构的制作方法

本发明涉及一种倾斜铲斗，尤其涉及一种倾斜铲斗轮廓和前部结构。

背景技术：

诸如挖掘机等机械可装备各种类型的铲斗，以便在工作现场进行操作。有时，可以在这种机械上装备倾斜铲斗，以便实现倾斜铲斗可用于实现的操作。例如，这些操作可以包括清沟、倾斜表面、平整和各种类型的精加工工作。由操作员使用挖掘机或带倾斜铲斗的其他机械而实现的性能水平可能至少部分地取决于铲斗和与铲斗相关的倾斜机构的一个或多个参数。使用一个特定铲斗可使性能水平明显不同于使用具有一个或多个不同参数的不同铲斗进行类似操作时实现的性能水平。此外，当铲斗处理材料时，操作员对铲斗的可视度可能明显受到必然与倾斜铲斗相关的特定倾斜机构的影响。

示例性机械铲斗在于2012年6月19日提交的Folkerts的美国专利号No.8,201,350中公开(‘350专利)。具体地，‘350专利描述了一种铲斗，其包括各种参数，这些参数设计成增强铲斗的性能。‘350专利公开了各种角度值和尺寸比值，旨在例如提高操作员的可见度并使材料可以更容易地进入铲斗或从铲斗倒出。

虽然‘350专利的铲斗在一般的应用中表现很好，但仍有改进的空间。例如，‘350专利不能解决使用如下的倾斜铲斗时可能发生的问题：为了进行各种可需要这种铲斗的操作，这种倾斜铲斗设计成可从一侧到另一侧进行枢转或倾斜，虽然与围绕一个轴线的操作而设计的其他铲斗相比，‘350专利的铲斗参数可能存在有优势，但这些参数不能明显增强操作员的可见度，因为与针对围绕一个以上轴线的操作而设计的倾斜铲斗相关的倾斜结构必须安装在铲斗的附近。

本发明的倾斜铲斗轮廓和前部结构解决了上述问题和/或本领域的其他问题中的一个或多个问题。

技术实现要素：

在一个方面，本发明涉及一种倾斜铲斗，其包括具有外表面的前部结构，前部结构包括具有底表面的基板。该倾斜铲斗可以包括底部边缘和在基板和底部边缘之间延伸的弯曲包封部。弯曲包封部和从底部边缘延伸到前部结构的外表面上的切点的第一线之间的最大距离(从第一线基本上垂直地观察)相对于第一线的长度的比值可以为大约0.64至0.70。

在另一方面，本发明涉及一种倾斜铲斗，其包括具有前部结构的顶部。该倾斜铲斗还可以包括底部和中部，底部包括底部边缘，中部包括包封部，包封部在前部结构和底部边缘之间延伸。前部结构可以包括附接到包封部的基板。前部结构还可以包括邻近基板的第一端部的盒状部。前部结构还可以包括附接到盒状部的第一倾斜板；和附接成邻近基板的第二端部的第二倾斜板。

在又一方面，本发明涉及一种包括前部结构的倾斜铲斗，前部结构具有基板并包括盒状部。倾斜铲斗可以包括底部边缘、底部边缘和前部结构之间延伸的弯曲包封部以及附接到前部结构、底部边缘和弯曲包封部的一对侧面。盒状部可以包括附接到基板的弯板。弯曲包封部和从底部边缘延伸到弯板上的切点的第一线之间的最大距离(从第一线基本上垂直地观察)相对于第一线的长度的比值可以为大约0.64至0.70。

附图说明

图1是所公开的示例性倾斜铲斗的透视图；

图2是图1的倾斜铲斗的一部分的侧视图；

图3是图1的倾斜铲斗的一部分的细节图；以及

图4是图1的倾斜铲斗的顶视图。

具体实施方式

图1至图4示出了所公开的示例性倾斜铲斗10。倾斜铲斗10可以是机械(未示出)的一个部件。机械可以体现为移动式机械，例如挖掘机或任何其他机械，该移动式机械可以进行与工业相关的操作，包括例如采矿、建筑、耕作或运输。机械可以包括联接到倾斜铲斗10的连杆组件(未示出)，其包括一个或多个支撑构件和用于移动倾斜铲斗10以执行操作的致动件，这些操作包括接合、挖取、举升、运输、下降和倾卸材料。通常，倾斜铲斗10可以相对于连杆组件围绕第一轴线枢转，第一轴线在大体上横向于连杆和铲斗的方向上延伸。另外，倾斜铲斗10可以包括相关倾斜结构，其构造成和设置成使铲斗围绕第二轴线从一侧倾斜到另一侧，第二轴线在大体上垂直于第一轴线的方向上延伸。

参照图1，例如，倾斜铲斗10可以包括顶部12、中部14和底部16。顶部12可以包括前部结构18。前部结构18可以包括第一倾斜板20和第二倾斜板22。可以通过第一凸台26和第二凸台28(图1中不可见，但图3中可见)将倾斜销24安装到第一倾斜板20和第二倾斜板22。倾斜铲斗10还可以包括构造成附接到机械的连杆机构的结构。为了这个目的，第一铰接板30和第二铰接板32以间隔关系联接到支撑构件34。第一铰接板30可以包括前销孔36和后销孔38，其构造成接纳机械的连杆组件的第一销和第二销(未示出)，从而将铲斗10可操作地联接到机械。第二铰接板32可以包括相似的前销孔36’和后销孔38’。支撑构件34可以包括附属倾斜板40、42(见图2)，附属倾斜板包括适合用于接纳用于合适的致动件41、43(图1中不可见，但图4中可见)的倾斜销24和汽缸销25的孔。致动件41、43(例如液压汽缸)可以容纳在前部结构18内，并可例如由保护构件44、46覆盖。

参照图2，以侧视图和部分截面图示出了倾斜铲斗10。中部14可以包括具有第一端50的弯曲包封部48、基本上平坦的上部52、基本上平坦的下部54、第二端56以及在上部52和下部54之间延伸的弯曲跟部58。下部54可以联接到底部16的底部边缘60。例如，底部边缘60可以焊接到弯曲包封部48的第二端56。底部边缘60可以构造成接合和穿透材料。底部16还可以包括一个或多个地面接合工具(未示出)，例如，可更换地面作业接合边缘构件等。

倾斜铲斗10还可以包括第一侧62和第二侧63。第一侧62在图1和图4中可见，但只有第二侧63在图2中可见，因为为了示出倾斜铲斗10的内部特征，第一侧62已从图2中移除。第一侧62可以联接到前部结构18的第一边缘、弯曲包封部48和底部边缘60，而第二侧63可以联接到前部结构18的第二边缘、弯曲包封部48和底部边缘60。第二边缘可以定位成与第一边缘相对。如图2所示，第二侧63可以包括侧板66和侧杆68。第一侧62还可以包括侧板70和侧杆72(见图1和图4)，其与第二侧63的侧板66和侧杆68相似。前部结构18、弯曲包封部48、底部边缘60、第一侧62和第二侧63可以共同限定构造成接纳材料的容器74。

图3示出了前部结构18的细节。前部结构18可以包括基板80。如图2所示，基板80可以附接到包封部48的基本上平坦的上部52的表面。前部结构18还可以包括在基板80的第一端部94附近形成的盒状部82。盒状部82可以包括附接到基板80的弯板84。弯板84可以包括第一端85、第一部分86、第二端87和第二部分88。第一部分86可以通过弯曲部分90连接到第二部分88，并且第一部分86可基本上垂直于第二部分88。支撑板92可以在基板80和弯板84的第二部分88之间延伸。

如图3所示，前部结构18的盒状部82可以由弯板84，支撑板92和基板80的端部94形成。此外，支撑板92可以基本上平行于弯板84的第一部分86，并且基板80可以基本上平行于弯板80的第二部分88。第一倾斜板20可以附接到盒状部82并可以从弯板84延伸。例如，第一倾斜板20可以基本上垂直地从弯板84的第二部分88延伸，并且可以基本上平行于支撑板92和弯板84的第一部分86而延伸。此外，第一倾斜板20可以从支撑板92偏移。第二倾斜板22可以附接成邻近基板80的第二端部96，并且可以从基板80基本上垂直地且基本上平行于第一倾斜板20延伸。第一倾斜板20可以包括第一凸台26，并且第二倾斜板22可以包括第二凸台28，其构造成接收倾斜销24(见图1和图2)。

形成前部结构18，特别是盒状部84可能是有利的，以便符合某些参数。例如，这些参数可以根据其上可使用前部结构18的铲斗的类型和尺寸有所变化。例如，盒状部82的宽度W可以是大约65毫米或更大，并且盒状部82的高度H可以是大约107毫米或更大。第一倾斜板20可以从支撑板92偏移15毫米或更大的距离。例如，第一倾斜板20可以从支撑板92偏移15毫米和25毫米之间的距离。

在前部结构18的第一示例中，盒状部82的宽度W可以是大约51毫米，并且盒状部82的高度H可以是大约67毫米。从第一倾斜板20到支撑板92的偏移距离d₁可以是大约15毫米。从基板80到弯板84的第一端85的距离d₂可以是大约20毫米。从支撑板92到弯板84的第二端87的距离d₃可以是大约10毫米。

在前部结构18的第二示例中，盒状部82的宽度W可以是大约65毫米，并且盒状部82的高度H可以是大约107毫米。从第一倾斜板20到支撑板92的偏移距离d₁可以是大约17毫米。从基板80到弯板84的第一端85的距离d₂可以是大约20毫米。从支撑板92到弯板84的第二端87的距离d₃可以是大约10毫米。

在前部结构18的示例性实施例中，宽度W与高度H的比值可以在大约0.5至大约1.0之间变化。从第一倾斜板20到支撑板92的距离d₁有利地可以大于15毫米。从基板80到弯板84的第一端85的距离d₂可以是大约20毫米。从支撑板92到弯板84的第二端87的距离d₃可以是大约10毫米。要重申的是，这些参数可以根据与前部结构18相关的铲斗的形状和尺寸而有所变化。

图2中标示了多个铲斗参数。这些铲斗参数可包括，例如，边缘半径R_E、边缘向前角θ₁、深度D、深度D’、长度L、长度L’、下包封部半径R₁、上包封部半径R₂、基板角θ_T、侧杆角θ₂和销角θ₃。

如图2所示，边缘半径R_E(也称为尖端半径)可以是上销孔36的中心与底部16的边缘之间的距离。底部16的边缘可包括底部边缘60上距离前销孔36最远的点。

边缘向前角θ₁可以是边缘向前线61和线65之间形成的角度。边缘向前线61可以从前销孔36的中心延伸到底部16的边缘，例如底部边缘60的最向前点。线65可以从弯曲包封部48的下部54基本上垂直地延伸，并通过前销孔36的中心。应指出的是，术语“平面”可用来代替有关用于限定倾斜铲斗10的参数的任何线的术语“线”。

第一喉线67可以在底部边缘60的最向前点与前部结构18的弯板84的外表面上的切点之间延伸。通过绘制从底部边缘60的最向前点向前部结构18的弯板84延伸的线，可以找到第一喉线67的位置，并且该线基本上相切于弯板84的外表面并终止于弯板84的弯曲部90上的切点。长度L可以是第一喉线67的长度。深度D可以是从第一喉线67基本上垂直地延伸到弯曲包封部48的最长线的长度，即，在弯曲包封部48与第一喉线67之间的最大距离。

第二喉线69可以在底部边缘60的最向前点与弯板84的一部分之间延伸，在弯板84的这个部分，基板80将与弯板84的前部相交。弯板84的这个部分可以是一个点，限定基板80的下表面的线与弯板84的外表面在这个点相交。长度L’可以是第二喉线69的长度。深度D’可以是从第二喉线69基本上垂直地延伸到弯曲包封部48的最长线的长度。

如图3所示，弯曲跟部58的下跟部部分71可以在弯曲包封部48的下部54与弯曲跟部58的上跟部部分73之间延伸。下跟部部分71可以近似于半径为R₁(本文中称为下包封部半径R₁)的圆的一部分。上跟部部分73可以在下跟部部分71和包封部48的上部52之间延伸。上跟部部分73可以近似于半径为R₂(本文中称为上包封部半径R₂)的圆的一部分。

如所公开的，弯曲包封部48包括第一端50、基本上平坦的上部52、基本上平坦的下部54、第二端56以及在上部52与下部54之间延伸的弯曲跟部58，弯曲跟部58包括具有下包封部半径R₁的下跟部部分71和具有上包封部半径R₂的上跟部部分73。应当理解的是，弯曲包封部48的若干区域可以从一个平滑地过渡到另一个。换言之，当基本上平坦的上部52过渡到上跟部部分73时，它可开始略微弯曲，并且在靠近该位置处，上跟部部分73的半径可以略微大于R₂。类似地，当基本上平坦的下部54过渡到下跟部部分71时，它可开始略微弯曲，并且在靠近该位置处，下跟部部分71的半径可以略微大于R₁。此外，下跟部部分71和上跟部部分73可从一个逐渐过渡到另一个，同时下跟部部分的半径逐渐减小，而上跟部部分的半径在靠近过渡位置处逐渐增大。

参照图2，基板角θ_T(也称为主体角)可以是底部边缘60的顶表面与基板80的底表面之间的角度。另外地或替代地，基板角θ_T可以是弯曲包封部48的基本上笔直的上部52和下部54之间的角度。

图2还示出了侧杆角θ₂。侧杆角θ₂可以是下部54的表面与侧杆68的下边缘部分68’之间的角度。销角θ₃可以是前销孔36和后销孔38之间延伸的线与平行于弯曲包封部48的基本上平坦的下部54的线之间形成的角度。

在第一示例中，倾斜铲斗10可以具有大约为1092毫米的边缘半径R_E、大约为29.3°的边缘向前角、大约为495.5毫米的深度D、大约为704.4毫米的长度L、大约为0.70的D/L比、大约为488.4毫米的深度D’、大约为643.1毫米的长度L’、大约为0.759的D’/L’比、大约为360毫米的下包封部半径R₁、大约为80毫米的上包封部半径R₂、大约为0.22的R₂/R₁半径比、大约为25°的基板角θ_T和大约为47.5°的侧杆角θ₂。

在第二示例中，铲斗10可以具有大约为1145毫米的边缘半径R_E、大约为29.3°的边缘向前角θ₁、大约为515.7毫米的深度D、大约为756.9毫米的长度L、大约为0.68的D/L比、大约为509.4毫米的深度D’、大约为695.9毫米的长度L’、大约为0.732的D’/L’比、大约为350毫米的下包封部半径R₁、大约为80毫米的上包封部半径R₂、大约为0.23的R₂/R₁半径比、大约为25°的铰接支撑板角θ_T和大约为47.5°的侧杆角θ₂。

在第三示例中，铲斗10可以具有大约为1260毫米的边缘半径RE、大约为29.5°的边缘向前角θ₁、大约为558.5毫米的深度D、大约为825.5毫米的长度L、大约为0.68的D/L比、大约为546.8毫米的深度D’、大约为725.6毫米的长度L’、大约为0.753的D’/L’比、大约为350毫米的下包封部半径R₁、大约为80毫米的上包封部半径R₂、大约为0.23的R₂/R₁半径比、大约为25°的基板角θ_T和大约为47.5°的侧杆角θ₂。

工业实用性

所公开的倾斜铲斗可以提高机械性能，特别是在倾斜铲斗通常用于的那些操作中。由所公开的倾斜铲斗实现的性能提高可能归因于铲斗的与倾斜机构相关的前部结构和上部，也归因于若干倾斜铲斗参数。

倾斜铲斗10的前部结构18被设计成处理通过倾斜铲斗的主负载路径的应力，以确保机械稳定，可以承受倾斜铲斗使用过程中固有的力。紧凑的盒状部82的尺寸设计成当其整体开放式框架在铲斗的上部处提供足够的空间来容纳致动器、软管和与倾斜机构一起使用的其它部件时确保有足够加固。前部结构18的紧凑性是节省空间的设置，不会对倾斜铲斗前部的操作员可见度造成妨碍。它还使得倾斜铲斗的边缘半径(尖端半径)减到最小。这样做可以明显增加掘起力。

倾斜铲斗10的性能增强可能归因于它的各种参数值。例如，所公开的D/L比可以是约0.64到0.70之间。这个比值可以使倾斜铲斗10具有浅轮廓。这可以使材料加载到容量并倾倒的操作变得更容易、提高粘性材料的释放并改善操作员可见度。

所公开的R₂/R₁半径比可以为约0.10至0.50。这个比值可以有助于确保倾斜铲斗10具有带上述浅轮廓的形状，这个浅轮廓使得倾斜铲斗10的倾倒和填充操作变得更容易，并且还有助于防止材料粘到铲斗10的内表面。

所公开的边缘向前角θ₁的值的范围可以从约28°到30°。这个边缘向前角度θ₁值可以使机械操作员看到倾斜铲斗10的底部16的最向前点，例如倾斜铲斗10的底部边缘60的最向前点。当机械操作员用倾斜铲斗10移动材料时，借助于这种视线，机械操作员能够准确地移动和放置倾斜铲斗10。因此，可避免不必要的铲斗移动。因而，可以更快速地执行操作，并且可以增加每单位燃料所移动的材料量，从而节约成本。

此外，所公开的边缘向前角θ₁可使机械操作员看到倾斜铲斗10的容器74的至少一部分。这样，在填充过程中，机械操作员能够在视觉上判定倾斜铲斗10是否填满了材料或是否还有额外的材料容量。因此，机械操作员可避免浪费时间来试图用额外的材料填满铲斗或者避免用只有部分填充的铲斗进行操作。这还可以提高可见度，并帮助操作员提供平坦的边缘进行平整和清理操作。

所公开的基板角θ_T可以是大约25°。这个基板角θ_T可能影响到它的容量。如果倾斜铲斗的基板角θ_T小于所公开的值，那么铲斗可能太深，这将会增加循环时间，同时增加材料进入和退出倾斜铲斗的行程时间。如果倾斜铲斗的基板角θ_T大于所公开的值，那么铰接强度可能会受到影响，从而减少铲斗的寿命。所公开的基板角θ_T可以增加铲斗的外翻度以便实现更出色的材料容纳能力，并且可以增加架后角，使挖掘和清理操作更容易。

所公开的侧杆角θ₂可以是大约47.5°。使侧杆角θ₂为大约47.5°可能有助于提高机械操作员的可见度，同时确保倾斜铲斗10穿透材料的能力。例如，如果侧杆角θ₂过小，那么倾斜铲斗可能不能充分地穿透材料。另一方面，如果侧杆角θ₂过大，那么它可能影响操作员的可见度，这可能会降低效率。

对于本领域技术人员而言显而易见的是，在不偏离本发明的范围的情况下，可以对所公开的倾斜铲斗作出各种修改和变型。如所公开的各种示例所证明的，可以想到倾斜铲斗参数(包括前部结构参数)值的一些变化。例如，这些值可以根据倾斜铲斗10(包括前部结构18)的期望整体尺寸和/或与用于将倾斜铲斗10联接到机械的连杆组件相关的参数而发生变化。另外，对于本领域技术人员而言，所公开的倾斜铲斗的其他实施例将从说明书的描述中变得显而易见。说明书和示例被认为仅是示例性的，本发明的真实范围由以下权利要求书及其等同物指出。