铰接履带系统的制作方法

本发明大体上涉及起落架履带系统，并且涉及一种用于采矿和建筑机械的铰接履带系统。

背景技术：

采矿和建筑机器(诸如液压矿铲、挖掘机、轮式装载机、电缆铲、斗挖掘机轮和拉铲挖掘机)通常采用起落架履带系统。起落架履带系统通常采用由互连的履带垫块形成的履带链组件。履带链组件通常由滚轮引导和支撑。履带垫块与滚轮之间的接触可以产生高的赫兹氏应力，从而可沿着履带垫块的表面、特别是在该机器倾斜且履带垫块与滚轮成角度时产生磨损，诸如剥落和磨蚀。在重载应用中使用的机器的履带滚轮路径在相对适中的铰接角下归因于形成在履带垫块和滚轮的配接表面中的赫兹氏应力而可能易于磨损和剥落。

一直在尝试通过修改滚轮和/或履带垫块结构来延长起落架履带系统的磨损寿命。授予Oertley的美国专利5,752,574例如公开了一种设置，其中第一和第二履带导轮连接至相应的平行滚轮框架组件，其中每个导轮的旋转轴线与纵向延伸中线成基本上非垂直关系，产生导轮的“后束”或“前束”。

本发明旨在克服发明者所发现的一个或多个问题。

技术实现要素：

公开了一种用于机器的铰接履带系统的履带垫块。在一个实施例中，履带垫块包括地面接合部分、主体部分、第一侧轨和第二侧轨。地面接合部分包括在机器的操作期间接合地面的地面接合表面。主体部分在与地面接合表面相反的方向上从地面接合部分延伸。主体部分包括第一端、与第一端相对的第二端以及位于地面接合表面的远端的滚轮接合表面。滚轮接合表面是凸表面。第一侧轨在与主体部分相同的方向上从地面接合部分延伸。第一侧轨与主体部分分开，从而在其间形成第一滚轮边缘间隙。第二侧轨在与主体部分相同的方向上从地面接合部分延伸。第二侧轨定位成与第一侧轨相对并且与主体部分分开，从而在其间形成第二滚轮边缘间隙。

附图说明

图1是包括铰接履带系统的机器的实施例的图示侧视图。

图2是接触滚轮的履带链组件的部分的透视图。

图3是图2中接触滚轮的履带链组件的替代透视图。

图4是图2和图3的履带垫块和滚轮的前视图。

具体实施方式

本文公开的系统包括用于机器的铰接履带系统。在实施例中，铰接履带系统包括具有凸形滚轮接触表面的履带垫块以及具有凹形滚轮表面的滚轮。针对履带垫块与滚轮之间的至少10度铰接，这些凹度可以帮助维持滚轮接触表面与滚轮表面之间100％接触。维持这些表面之间100％接触可以减少这些表面上的磨损和剥落。

图1是包括铰接履带系统100的机器50的实施例的图示侧视图。术语“机器”可以指代执行与诸如采矿或建筑的行业或本领域中已知的任何其它行业相关联的某个类型的操作的任何机器(诸如液压矿铲、挖掘机、轮式装载机、电缆铲、斗轮挖掘机和拉铲挖掘机)。在所说明的实施例中，机器50是液压矿铲。

机器50可以包括主框架62、主体52、悬臂系统56、工具60和起落架结构64。主框架62可以支撑主体52并且可以将主体52连接至起落架结构64。主体52可以包括驾驶室54以容纳机器操作者。控制系统可以容纳在驾驶室54中，该控制系统可适用于允许机器操作者操控并且铰接工具60以用于挖土、挖掘或任何其它合适应用。

悬臂系统56可以在一端处枢转地连接至主体52并且可以在相对远端处支撑工具60。在实施例中，工具60可为任何合适工具，诸如铲斗、抓斗、铲或任何其它类型的合适装置。

起落架结构64可以包括支撑结构66和铰接履带系统100。支撑结构66可以将铰接履带系统100连接至主框架62并且可以支撑铰接履带系统100。

铰接履带系统100可以包括起落架结构64的每一侧上的履带滚轮框架组件110和相关履带链组件140。将明白的是，图1中可仅看见一个履带滚轮框架组件110和一个履带链组件140。

每个履带滚轮框架组件110均可以包括空转轮112、驱动链轮114和滚轮120。空转轮112可以耦合至支撑结构66的一端，而驱动链轮114可以耦合至支撑结构66的相对端。通过机器50的发动机在前进和后退方向上对驱动链轮114提供动力。驱动链轮114驱动履带链组件140以移动机器50。滚轮120可以定位在空转轮112与驱动链轮114之间。空转轮112和滚轮120可以配置成围绕支撑结构66引导履带链组件140。

每个履带链组件140均包括由履带销142互连并且链结在一起的履带垫块150以形成闭链。图2是接触滚轮120的履带链组件140的部分的透视图。图3是图2中接触滚轮120的履带链组件140的替代透视图。参考图2和图3，履带垫块150可以包括地面接合部分151、主体部分160、第一侧轨180和第二侧轨181。

地面接合部分151可以包括地面接合表面152、第一地面接合延伸部153和第二地面接合延伸部154。地面接合表面152可以是扁平表面并且可以配置成在机器50的操作期间接触并且接合地面。第一地面接合延伸部153可以延伸超出第一侧轨180，而第二地面接合延伸部154可以延伸超出第二侧轨181，从而延伸履带垫块150的宽度198的至少一部分。

第一地面接合延伸部153和第二地面接合延伸部154无法横跨履带垫块150的全长199。然而，它们可以横跨履带垫块150的一半长度199以上。第一地面接合延伸部153和第二地面接合延伸部154可以各自包括第一重叠部分156和第二重叠部分157。履带垫块150的第一重叠部分156和相邻履带垫块150的第二重叠部分157通常配置成重叠且无干扰。在所说明的实施例中，第一重叠部分156在前进方向98上延伸并且远离地面接合表面152，而第二重叠部分157在向后方向99上延伸，从而形成类楔形状。向后方向99还可以称为第一方向，而前进方向98还可以称为第二方向。

第一地面接合延伸部153和第二地面接合延伸部154还可以包括销凹部158。销凹部158可以形成在第一重叠部分156中并且可以配置成允许插入和移除履带销142且无干扰。

主体部分160在与地面接合表面152相反的方向上从地面接合部分151延伸，该方法可以垂直于前进方向98和向后方向99。主体部分160包括滚轮接合表面161。滚轮接合表面161是位于地面接合表面152的远端的凸表面。凸表面可以包括直圆柱体的曲率，该直圆柱体的轴线定向在履带垫块150的长度199的方向上、从第一端162延伸至第二端163。第二端163位于第一端162的远端。

履带垫块150的第一端162可以配置成与相邻履带垫块150的第二端163互锁。第一端162可以包括一个或多个第一主体凸缘164，且第二端163可以包括一个或多个第二主体凸缘165。在所示的实施例中，第一端162包括居中于履带垫块150的宽度198中的一个第一主体凸缘164，且第二端163包括对称地定位并且分开使得第一主体凸缘164可配合在其间的两个第二主体凸缘165。第一端162和第二端163可以各自包括一个或多个主体互锁凹部167。每个主体互锁凹部167可以配置成接纳第一主体凸缘164或第二主体凸缘165并且可以邻接第一主体凸缘164或第二主体凸缘165。第二端163处的主体互锁凹部167可以位于两个第二主体凸缘165之间。

第一端162和第二端163还可以配置有链轮接合凹部166。邻近于相邻履带垫块150的第二端163的第一端162的链轮接合凹部166可以配置成接合驱动链轮114的链轮以将来自驱动链轮114的动力传递至履带链组件140。

第一侧轨180和第二侧轨181在与主体部分160相同的方向上从地面接合部分151延伸。第一侧轨180和第二侧轨181各自沿着宽度198与主体部分160分隔开，从而在其间形成滚轮边缘间隙190。第一侧轨180和第二侧轨181位于主体部分160的相对侧上。

第一侧轨180和第二侧轨181各自包括第一导轨端182和第二导轨端183。第一侧轨180和第二侧轨181可以各自从第一导轨端182横跨履带垫块150的长度199至第二导轨端183。第一导轨端182可以纵向地对准第一端162，且第二导轨端183可以纵向地对准第二端163。第一导轨端182和第二导轨端183可以为互锁端。第一导轨端182可以包括一个或多个第一导轨凸缘184，且第二导轨端183可以包括一个或多个第二导轨凸缘185。第一导轨凸缘184和第二导轨凸缘185可以偏离宽度198，使得履带垫块150的第一导轨凸缘184不会干扰履带链组件140内的相邻履带垫块150的第二导轨凸缘185。

第一导轨凸缘184可以对准一个或多个第一主体凸缘164，使得一个或多个第一导轨凸缘184和一个或多个第一主体凸缘164的轴线可以对准。第二导轨凸缘185可以对准一个或多个第二主体凸缘165，使得一个或多个第二导轨凸缘185和一个或多个第二主体凸缘165的轴线可以对准。凸缘的对准可以允许履带销142可插入并且延伸穿过第一主体凸缘164并且至少部分延伸穿过履带垫块150的第一导轨凸缘184，且穿过履带链组件140内的相邻履带垫块150的第二主体凸缘165和第二导轨凸缘185且不会结合。

第一导轨端182和第二导轨端183还可以包括一个或多个导轨互锁凹部186。第一导轨端182的导轨互锁凹部186可以相对于宽度198对准并且可以配置成接纳第二导轨凸缘185。第二导轨端183的导轨互锁凹部186可以经类似定位。

在所说明的实施例中，每个第一导轨端182均包括一个第一导轨凸缘184和一个邻接导轨互锁凹部186，其中导轨互锁凹部186位于第一侧轨180和第二侧轨181的第一导轨凸缘184之间；且每个第二导轨端183均包括一个第二导轨凸缘185。

滚轮120包括滚轮表面121、第一滚轮侧125、第二滚轮侧126、第一边缘122、第二边缘123和孔124。滚轮表面121是凹表面，诸如延伸在第一滚轮侧125与第二滚轮侧126之间的悬链曲面或双曲面。在所说明的实施例中，滚轮表面121是通过将圆弧围绕轴线回转使得弧线的凹度面向与轴线相反的方向而形成的回转凹表面。滚轮表面121可以从第一边缘122延伸至第二边缘123，第二边缘123位于第一边缘122的远端。第一边缘122和第二边缘123可以是圆形的。第一边缘122和第二边缘123可以是倒圆的。第一滚轮侧125可以是从滚轮表面121径向地向内延伸的环形表面(将第一边缘122限定在其间的相交处)，且第二滚轮侧126可以是从滚轮表面121径向向内延伸且与第一滚轮侧相对的环形表面(将第二边缘123限定在其间的相交处)。

滚轮120可以是通过将由滚轮表面121的圆弧和限定平行于该轴线且位于圆弧与轴线之间的线的孔限定的封闭形状回转而形成的回转体。第一滚轮侧125和第二滚轮侧126可以由从弧线的每一端延伸并且以垂直角度与限定该线的孔相交的直线限定。封闭形状的回转围绕滚轮120外侧形成滚轮表面121并且在其内形成孔124。

履带滚轮框架组件110可以包括用于每个滚轮120的滚轮安装组件130以将每个滚轮120连接至支撑结构66。滚轮安装组件130可以包括第一连接硬件131、第二连接硬件132、滚轮销133和固定销134。第一连接硬件131邻接第一滚轮侧125且第二连接硬件132邻接第二滚轮侧126。在实施例中，孔124包括每一侧处的埋头孔，其中第一连接硬件131和第二连接硬件132延伸至该埋头孔中。滚轮销133通过孔124从第一连接硬件131内延伸至第二连接硬件132内。

固定销134可以延伸穿过滚轮销133的每一端以将滚轮销133固定至第一连接硬件131和第二连接硬件132。固定销134可以配置成防止滚轮销133相对于第一连接硬件131和第二连接硬件132旋转。滚轮安装组件130和滚轮销133可以配置成允许滚轮120相对于滚轮安装组件130和滚轮销133旋转。滚轮安装组件130可以进一步包括轴承组件以辅助滚轮120的相对旋转。

图4是图2和图3的履带垫块150和滚轮120的前视图。如图4中所说明，滚轮表面121的凸形状可以匹配滚轮接合表面161的凹形状。在所示的实施例中，半径170是将滚轮表面121限定为回转表面的弧线的曲率半径以及限定滚轮接合表面161的直圆柱体的部分的曲率半径。

滚轮宽度128(从第一滚轮侧125至第二滚轮侧126的距离)可以宽于主体宽度168(主体宽度168可窄于滚轮宽度128)，且滚轮表面121的弧形长度可以长于滚轮接合表面161的弧形长度(滚轮接合表面161的弧形长度可以短于滚轮表面121的弧形长度)。

如所说明，滚轮接合表面161配置成100％接触滚轮表面121并且配置成针对履带垫块150与滚轮120之间在顺时针或逆时针方向上的至少10度铰接维持该接触，同时滚轮接合表面161接触滚轮表面121。相对旋转可为地面接合表面152与滚轮120的轴线129之间的角度，轴线129是滚轮120的旋转轴线。

主体部分160可以大体上描述为具有加盖从地面接合部分151延伸的水平圆柱形段的立方体的形状，其中水平圆柱形段是由滚轮接合表面161限定。

当允许履带垫块150与滚轮120之间的旋转时，滚轮表面121和滚轮接合表面161的曲率可以配置成防止履带垫块150与滚轮120之间在轴线129的轴向方向上的横向平移，其中滚轮120横向平移成更接近第一侧轨180或第二侧轨181。水平圆柱形段的段高度169、在垂直于地面接合表面152的方向上从滚轮接合表面161的边缘至滚轮接合表面161的顶端测量的相对距离可以配置成具有横向干扰以防止横向平移，而非包括单独的横向平移防止特征。滚轮接合表面161可以突出至滚轮表面121中以产生横向干扰并且防止/减少此横向平移。

在某些实施例中，可以由段高度169与半径170的比例来限定滚轮接合表面161的突出。在一个实施例中，段高度169与半径170的比例是至少0.05。在另一个实施例中，段高度169与半径170的比例是从0.05至1.0。在又另一个实施例中，段高度169与半径170的比例是至少0.06。

在其它实施例中，通过段高度与水平圆柱形段169和滚轮接合表面161的弦长的比例来限定滚轮接合表面161的突出。主体宽度168可以是水平圆柱形段的弦长。在一个实施例中，圆柱形段169除以弦长为从0.05至0.5。在一个实施例中，圆柱形段169除以弦长为从0.1至0.4。

如图4中所说明，第一地面接合延伸部153和第二地面接合延伸部154可以各自包括延伸表面155。延伸表面155可以从地面接合表面152横向地延伸并且可以相对于地面接合表面152成角度以免当地面接合表面152在扁平地面上时触及地面。

履带垫块150和本文所述的各种特征可以是单个铸造部件。某些特征(诸如各种凸缘和它们的对应孔)可以在铸造之后加工至履带垫块150中。包括滚轮120、履带垫块150、履带销142和滚轮销133的铰接履带系统100的各个部件可以由不同化学性质的钢和其它金属制成。

工业实用性

在建筑和采矿行业中通常使用机器(诸如液压矿铲、挖掘机、轮式装载机、电缆铲、斗轮和拉铲挖掘机)来挖土、挖掘、移动和装载材料，诸如采矿和建筑过程期间的岩石土壤、覆岩层和矿物。在重载应用中，这些机器可重达1,500吨或更重。包括由互连履带垫块形成的一个或多个履带链组件的起落架履带系统通常受到互连履带垫块与滚轮之间的高赫兹氏应力和磨损，因为履带垫块与滚轮之间发生铰接，其可归因于通常在采矿和建筑工地发现的地面不均匀/倾斜而发生。

如本文所公开的铰接履带系统100包括具有凸形滚轮接合表面161的履带垫块150和具有对应滚轮表面121的滚轮120。随着履带垫块150归因于诸如不均匀/倾斜地面和横向力的影响而相对于滚轮120铰接，滚轮接合表面161可以在滚轮表面121内行进并且可以维持100接触滚轮表面121。在某些实施例中，滚轮接合表面161在任一方向上铰接至少多达10度。

维持滚轮接合表面161与滚轮表面121之间的高百分比接触可以使力和应力保持分散在滚轮接合表面161和滚轮表面121上方，从而可以减小应力集中度、减小赫兹氏应力并且可以减少磨损，诸如沿着滚轮接合表面161和滚轮表面121的剥落。磨损减少可以增加磨损寿命并且可以降低履带垫块150和滚轮120的故障，从而导致更少维修、更换和任何相关机器停机时间。此减少可以减少成本和可在机器50正在维修而非操作时发生的其它损耗。

在操作期间，横向力还可导致履带垫块与滚轮之间失准。滚轮表面121和滚轮接合表面161的凹度可以进一步维持履带垫块150与滚轮120之间的对准，而非需要单独特征来维持该对准。当施用相对横向力至履带垫块150时，滚轮表面121可以用作引导器。滚轮接合表面161可以沿着滚轮表面121行进，从而将滚轮接合表面161保持在由滚轮表面121的凹度形成的袋内。此对准相互作用由于每个部件需要更少特征而可以减小滚轮120和履带垫块150的复杂度。

前文详述本质上仅仅是示例性的，并且不旨在限制本发明或本发明的应用和用途。所述数数量不限于结合特定类型的机器使用。因此，虽然本发明为了便于解释而描绘并且描述了特定履带系统，但是将明白的是，根据本发明的履带垫块和滚轮可以各种其它配置实施、可结合各种其它类型的履带系统使用并且可在其它类型的机器中使用。另外，不期望受到前文背景或详述中呈现的任何理论的限定。还应当理解，图示可以包括夸大的尺寸来更好地说明所示出的参照物，并且并不认为是限制性的，除非这样明确地说明。