用于推土铲刀、服务包装件的切割器及方法
【专利摘要】一种用于推土铲刀(12)的切割器包括中间节段、第一节段和第二节段(44，46，48)，每个均限定用于接收螺栓(64)的多个螺栓孔(62)，以在服务配置中将切割器(30)安装在推土铲刀(12)上。第一节段和第二节段(46，48)每个均限定在挖掘面和安装面(68，70，72)之间的较大面角，该面角为大约20°或更小，并且中间节段(44)限定在挖掘面和安装面(68，70，72)之间的较小面角。切割器(30)可设在服务包装件(298)中以供安装来代替推土铲刀(12)中使用过的切割器。
【专利说明】用于推土铲刀、服务包装件的切割器及方法
【技术领域】
[0001]本公开一般涉及用于推土铲刀的切割器，并且更具体地涉及针对最优化的推土效率的多件切割器配置。
【背景技术】
[0002]配备有推土刀片的牵引机用于许多不同目的。大多数人将熟悉的应用包括推动松散材料诸如填埋物垃圾、建筑碎片和工地周围的泥土。此类推土活动是林业、废物处理、建筑物结构以及轻中等土木工程不可缺少的。小到中等尺寸的牵引机通常用在这些工业中。
[0003]推土也是大规模活动诸如采矿和主要的土木工程项目不可分割的部分。在这些范围中，不同于推动松散材料横跨表面，配备有推土铲刀的牵引机通常用于从基材挖掘材料。在露天矿中通常会遇到的多岩石地形情况下，或在基材材料另外具有高结构完整性的情况下，通常需要配备有坚固推土铲刀的相当大型且功能强的机器。这些活动以及类似活动一般称为“生产推土”。在生产推土中，配备有重型推土铲刀的牵引机通常驱动横跨和穿过基材，使得推土铲刀的切割边缘向下或向前穿透穿过基材材料，克服了材料的结构完整性并且导致其故障。在大规模地表采矿活动中，通常配备有地面接合履带的牵引机可以连续横穿材料待被移除的区域，在每次通过中在基材中形成狭槽。由于恶劣的环境，设备的频繁修理、更换以及维修通常是必要的。此外，为了最大化生产率，通常期望雇佣技术精湛的机器操作员。通常观察到技术不精的操作员试图在基材中形成狭槽时操纵推土铲刀或换句话书操作牵引机使得牵引机停转。在其他实例中，不是使牵引机停转，操作员有时可切割比理论上可能的更浅小的狭槽，或甚至在至少一部分给定的通过内使推土?产刀掠过(skimming)横跨基材表面而不松散任何大量的材料。使机器停转或移除太少的材料可理解地影响效率。对于这些和其他原因，在相关工业中，对高级设备涉及和操作以及操作员技术存在高度重视。
[0004]D.E.Cobb等人的美国专利N0.3，238，648涉及具有插入刀头(stinger bit)的推土机，为了能够合理地深切割穿过坚硬材料的明显目的而不会过度占用牵引机发动机和牵引能力。这些目标明显是通过使刀头可调节或可伸缩实现的，使得其可用于减轻初始穿透。该设计将明显能够正常使用铲刀的全部宽度以及其中刀头延伸的替代使用。虽然Cobb等人可能已经提供相较于那时现有技术的优势，但是仍然有很大的改进空间。此外，启用刀头的功能性所必须的特征结构诸如液压致动器等可使机器添加较重大的费用、复杂性和维修要求。
【发明内容】
[0005]在一方面，用于牵引机的机具系统中的推土铲刀的切割器包括具有中间主体节段与第一外主体节段和第二外主体节段的细长多件主体，每个节段均包括近侧边缘和远侧切割边缘。中间主体节段、第一主体节段和第二主体节段每个均还包括前挖掘面、后安装面并且限定在挖掘面和安装面之间连通的多个螺栓孔。螺栓孔经配置接收在服务配置中用于将细长多件主体安装在推土铲刀的安装表面上的螺栓，其中安装表面定位在第一平面内并且远侧切割边缘定位在横向于第一平面的第二平面内。第一主体节段和第二主体节段每个均限定在其挖掘面和安装面之间的较大面角，该面角为20°或更小，并且中间主体节段限定在其挖掘面和安装面之间的较小面角，使得在服务配置中，中间主体节段的挖掘面比第一主体节段和第二主体节段的挖掘面较小陡斜地倾向第一平面并且较大陡斜地倾向第二平面。
[0006]在另一个方面，推土铲刀服务包装件包括替换切割器以供安装来代替牵引机中机具系统的推土铲刀中使用过的切割器。替换切割器包括具有中间主体节段与第一外主体节段和第二外主体节段的细长多件主体，每个节段均包括近侧边缘和远侧切割边缘。中间主体节段、第一主体节段和第二主体节段每个均还包括在近侧边缘和远侧边缘之间延伸的前挖掘面、后安装面，并且限定在挖掘面和安装面之间连通的多个螺栓孔。多个螺栓孔经配置接收用于将用于服务的细长多件主体安装在倾斜于水平地表面取向的推土铲刀的安装表面上的螺栓，使得安装面平行于安装表面取向，并且远侧切割边缘横向于安装表面取向。第一主体节段和第二主体节段每个均还限定在其挖掘面和安装面之间的较大面角，该面角为大约20°，并且中间主体节段限定在其挖掘面和安装面之间的较小面角，使得当安装用于服务时，中间主体节段的挖掘面比第一主体节段和第二主体节段的挖掘面较小陡斜地倾向安装表面并且较大陡斜地倾向水平地表面。服务包装件还包括将中间主体节段、第一主体节段和第二主体节段固定在固定配置用于装运的包装系统。
[0007]在另一个方面，制备用于服务的牵引机的机具系统的推土铲刀的方法包括将切割器的第一外节段和第二外节段分别定位在推土铲刀的安装表面上的第一外侧位置和第二外侧位置。该方法还包括将切割器的中间节段定位在安装表面上的第一外侧位置和第二外侧位置之间的中间位置。该方法还包括在服务配置中将切割器经由定位步骤在推土铲刀上取向，使得中间节段的前挖掘面比第一节段和第二节段的前挖掘面较大陡斜地倾向水平地表面。该方法还包括在服务配置中将切割器附接至推土铲刀。
【专利附图】
【附图说明】
[0008]图1是根据一个实施例的具有切割器的推土铲刀组件的图解视图；
[0009]图2是图1的推土铲刀组件的顶视图；
[0010]图3是根据另一个实施例的切割器的顶视图；
[0011]图4是根据一个实施例的在推土铲刀服务包装件中制备用于装运的切割器的图解视图；
[0012]图5是图4的切割器的两个节段的端视图；
[0013]图6是根据另一个实施例的切割器的两个节段的端视图；
[0014]图7是根据另一个实施例的切割器的两个节段的端视图；
[0015]图8是根据一个实施例的安装在推土铲刀上的切割器的侧图解视图；
[0016]图9是根据一个实施例的处于推土过程的一个阶段的牵引机的侧图解视图；
[0017]图10是处于推土过程的另一个阶段的图9的牵引机的一部分的侧图解视图；
[0018]图11是与其他设计相比示出根据本公开的推土铲刀组件的某些推土参数的柱状图；以及
[0019]图12是与在实验室条件和现场条件下已知的切割器设计的载荷增长曲线相比根据本公开的切割边缘的载荷增长曲线的图。
【具体实施方式】
[0020]参考图1，其示出根据一个实施例的用于牵引机中的机具系统的推土铲刀组件10。组件10可包括具有正面13、背面19、第一外侧翼14和第二外侧翼16的推土铲刀12。位于前面的推板18在第一外侧翼14和第二外侧翼16之间延伸。铲刀12还包括定位在翼14和16的外侧并且与其联接的第一侧板15和第二侧板17。位于后面的多个推臂支座20定位在背面19，用于将组件10与牵引机的推臂联接，图中示意性地示出了多个推臂支座20中的一个。多个倾斜致动器连接件21同样地以常规方式定位在背面19。铲刀12还包括上边缘22和下边缘24。材料模塑表面26部分位于推板18上以及部分位于翼14和16的每个上，并且从侧板15延伸到侧板17。材料模塑表面26具有在上边缘22和下边缘24之间延伸的凹形垂直轮廓以及凹形水平轮廓。铲刀12还可包括位于其上、在侧板15和17内或邻近侧板15和17、靠近背面19的第一吊眼31和第二吊眼33，用于以常规方式将铲刀12与牵引机联接。多个提升致动器连接件27沿上边缘22定位。虽然预期组件10当与牵引机联接时可经配置用于升降、倾斜和可能枢转，但是本公开并不局限于此。铲刀12限定位于连接件27之间正中的大体垂直轴线28。从以下描述中将进一步显而易见，组件10唯一地经配置用于使组件10穿透基材材料的相对容易性与组件10可被向前推动穿过基材的容易性平衡，以使推土效率最优化。
[0021]为此，组件10还可包括切割器30，该切割器30安装至铲刀12并且具有邻近材料模塑表面26定位的后或近侧切割边缘32和前或远侧边缘34。切割器30还可包括在近侧边缘32和远侧边缘34之间延伸的复合挖掘面36。挖掘面36包括以相对于水平面(例如图1中纸页的与轴线28大致正交的平面)的陡斜角度取向的中心区段38。挖掘面36还可包括邻接中心区段38的第一外区段40和第二外区段42。区段40和42中的每个可以相对于水平面的浅小(shallow)角度取向。不同取向的挖掘面或挖掘面区段使组件10穿过基材材料的向下穿透性与向前推动性平衡。术语“陡斜”和“浅小”在本文中使用以彼此进行比较。水平面可由组件10基于其服务取向自我限定。如果组件10以正面13或背面19搁置在地面上，“水平”面将大体垂直延伸并且横向于地表面。搁置何处大致如图1所示，该水平面与由其上搁置有组件10的底层基材限定的水平面基本上相同。参考描述表面26的凹形轮廓的垂直和水平术语也可以理解水平和垂直方向或取向。
[0022]切割器30可包括具有中间主体节段44、第一外主体节段46和第二外主体节段48的细长多件主体43。中间主体节段44可具有位于其上的挖掘面36的中心区段38，而第一外主体节段46和第二外主体节段48可分别具有位于其上的挖掘面36的第一外区段40和第二外区段42。虽然区段38、40和42也可独立理解为“挖掘面”，但是在本文中为了便于描述称为区段。切割器30还可包括分别与第一外侧翼14和第二外侧翼16对准的第一端板84和第二端板86。中间主体节段44和外主体节段46和48可在第一端板84和第二端板86之间延伸并且与推板18对准。在某些实施例中，端板84和86可具有端“刀头”的形式，其包括具有不同于简单板的形状的铸件或锻件。本公开不限于任何特定的端板或刀头配置，并且不同类型可适合不同推土应用。
[0023]现在参考图2，其示出组件10的顶视图，其部分切开，其中主体节段42、端板86和主体节段44的一部分未示出，并且示出铲刀12的平面安装表面66。所示另一个平面安装表面(未标号)邻近表面66，用于安装端板86。图2中由切割器30遮盖的铲刀12的部分与那些可见部分类似地配置。在将推土铲刀12制备用于服务时，第一节段46和第二节段48可定位在安装表面66上的第一外侧位置和第二外侧位置，并且中间节段44可定位第一夕卜侧位置和第二外侧位置之间的安装表面66上的中间位置。定位节段44，46和48因此使其相应的挖掘面区段以本文中进一步讨论的期望方式取向。图2中还示出延伸穿过多个螺栓孔62的多个螺栓64。在实际实施策略中，中间主体节段44与第一外主体节段46和第二外主体节段48中的每个可限定在前挖掘面节段38，40和42与图2中不可见而在下文中描述的后安装表面之间连通的多个螺栓孔62。螺栓孔62经配置接收在服务配置中用于将主体43安装在安装表面66上的螺栓64，具体地接收在铲刀12中的配准螺栓孔中以在服务配置中将切割器30附接至铲刀12。端板84和86可类似地限定用于相似目的的多个螺栓孔。从图1和图2中可注意到，节段44，46和48的近侧边缘32在由安装表面66限定的第一平面内共同具有连续的线性轮廓，而远侧切割边缘34在横向于第一平面的第二平面内具有不连续的锯齿状轮廓，其在所示实例中是由其上搁置有组件10的地表面限定的水平面并且与图1和图2中纸页的平面相同。
[0024]现在参考图3，其示出根据另一个实施例的切割器130并且具有中间主体节段144、外主体节段146和148以及端板184和186。主体节段中的每个可以是细长多件主体143的一部分，该细长多件主体143类似于细长主体43，但是就相应主体节段的相对长度而论不同。应当注意的是，中间主体节段144相对于节段146和148的长度相对小于中间主体节段44相对于节段46和48的长度。因此，根据本公开的切割器的中间节段可以长于或短于对应外节段。预期根据本公开的许多实施例可经配置为改装套件或服务包装件，其中各个主体节段与代替常规设计的切割器的推土铲刀的安装表面联接。
[0025]现在再参考图4，其示出包括在包装系统299中拆卸和包装的切割器30的推土铲刀服务包装件298，包装系统299具有包装件基座300或托盘以及固定索带302等。服务包装件298显示出包装系统299将主体节段44，46和48固定在固定配置中用于装运。切割器30可用作替换切割器以供安装来代替牵引机中机具系统的推土铲刀中的使用过的切割器，其中使用过的切割器具有类似配置，或其中使用过的切割器经常规配置使得切割器30为某些基材提供升级的或现场修改。预期多个替换切割器服务包装件可以保持在手边，每个均具有可根据现场条件交换现有切割器的不同配置的切割器。例如，当生产推土使用第一切割器移除负重时，可遇到由第二类型切割器更好地处理的不同基材材料。例如，砂质基材可覆盖在岩石基材上。不同配置的切割器主体节段也可被包括在每个服务包装件中，从而根据需要允许零部件混合或匹配。
[0026]如上所述，切割器30的某些部件的长度和本文中预期的其他实施例可不同于图1-3的实施例中所示的相对长度和长宽比。在图4中，标识号50指示在第一外侧边缘45和第二外侧边缘47之间延伸的中间主体节段44的长度，中间主体节段44具有大体平行的边缘32和34。外主体节段46和48在外侧边缘之间具有相似限定的长度。标识号54指示外主体节段48的长度。在至少大多数实施例中，外主体节段46和48在长度和宽度上可彼此相等。中间主体节段44的宽度用标识号56指示，而外主体节段48的宽度用于标识号60指示。宽度56和60中的每个可限定为在正交于对应长度的方向上的相应挖掘面区段的宽度，并且在对应近侧边缘和远侧边缘之间延伸。如图4所示，挖掘面38，40和42中的每个可以是平面的和矩形的，并且具有与对应主体节段相等的长度和宽度。在实际实施策略中，长度50可以是长度50，54和主体46的对应长度的总和的1/3至2/3。总和可以是2英尺至14英尺，但是本公开不局限于此。宽度56可小于宽度60，并且在某些实施例中长度50可比宽度56大4倍或更大。宽度56和60通常会小于2英尺。
[0027]如上所述，推土铲刀12可包括平面安装表面66，该平面安装表面66沿下边缘24在翼14和16之间延伸并且倾斜于水平地表面取向。中间主体节段44、第一主体节段46和第二主体节段48中的每个可分别包括平面后安装面68，70和72，当切割器30如图1所示在服务配置中组装在铲刀12上时，平面后安装面接触安装表面66。在图4中，包装件基座300具有限定平面的上表面301，并且主体节段44，46和48固定到包装件基座300，使得安装面68，70和72接触上表面301并且是共面的。在图4所示的已包装的配置中，挖掘面38比挖掘面40和42较少陡斜地向由表面301限定的平面倾斜。切割器30当在其服务配置中安装时，其特征也是明显的，除了参考安装表面66的平面和水平地表面可理解相对倾斜度的情况外。从图4中可注意到，主体节段44，46和48中的每个可限定大体多边形横截面，端板84和86也是一样。在所示的实施例中，例如，主体节段44与端板84和86每个均可由扁平轧制钢件形成，而外节段46和48可被铸造或锻造。在图4的实施例中，端板84和86具有平行前挖掘面和后安装面。图4中还示出螺栓孔62。可以注意到，螺栓孔62可以限定沿主体节段44，46和48中的每个延伸切割器30的大体平行的边缘32和34的直线的模式布置。螺栓孔62相较于远侧边缘34可位于相对更靠近近侧边缘32，但是本公开不局限于此。在端板84和86中形成的螺栓孔62可以类似模式布置。
[0028]现在转向图5，其示出主体节段44和主体节段46的端视图，当后安装面68和70定位在公用平面内时，诸如当搁置在基座300或水平地表面上时，主体节段44或主体节段46可出现。虽然主体节段48在图6中未示出，但是由于其与主体节段46或其镜像基本上相同，因而本说明书可被理解为类似应用。主体节段44可限定挖掘面36的中心区段38和后安装面68之间的第一面角74，该面角位于正交于长度50的平面内。主体节段46可限定在挖掘面36的外区段40和后安装面70之间的第二面角76，该面角在相似平面内。在图5的实施例中，第二面角76为较大面角，而第一面角74为较小面角。第二面角76和第一面角74之间的差可以为大约20 °或更小，并且在一个实际实施策略中，第一面角74可以为大约0°，而第二面角76可以为大约20°或更小。在图5的实施例中，节段44上的挖掘面36和安装面70的相应区段平行。在其他实施例中，平行挖掘面区段和安装面区段相反位于外主体节段上，并且中间主体节段可包括不平行的挖掘面和安装面，如下所述。
[0029]再参考图6，其示出根据本公开的切割器430的另一个实施例。切割器430包括中间主体节段444和外主体节段446，并且将被理解为包括图6中未示出的另一个外主体节段。在切割器430中，中间主体节段444限定第一面角474，而外主体节段446限定第二面角476。可以注意到，在切割器30中，如图5所示，中间主体节段44是平坦的并且具有平行挖掘面38和安装面68，使得角74为大约0°。在图6的实施例中，相似限定的第一面角474可大于0°，并且第二面角476可为大约0°。图7示出另一个切割器530，其中中间节段544和外节段546都不限定0°面角。相反，由中间节段544限定的第一面角574可具有第一尺寸，并且第二面角576可具有在面角574的值和面角574加大约20°之间的第二较大尺寸。
[0030]现在参考图8，其示出在在安装表面66上其服务配置中安装在推土铲刀12上的切割器30。如上所述，安装表面66可以是平面的。主体节段44和46的安装面68和70在服务配置中取向成平行于安装表面66，并且在所示的实例中定位在由安装表面66限定的第一平面内。主体节段48的安装面也将定位在第一平面内，但是被图8插图中的视图遮盖。在服务配置中，主体节段46的远侧切割边缘34和主体节段44的远侧切割边缘34取向成横向于安装表面66并且定位在横向于第一平面的第二平面内，在所示的实例中第二平面是由基材101限定的水平面。如上所述，主体节段46限定在其挖掘面40和安装面70之间的较大面角76，该面角为大约20°或更小，并且主体节段44限定在其挖掘面38和安装面68之间的较小面角74。因此，在服务配置中，挖掘面38比主体节段46的挖掘面68较少陡斜地向安装表面66和第一平面倾斜，该平面由安装表面66限定，并且较多陡斜地向水平地表面和第二平面倾斜，该平面由基材101限定。图8中还示出主体节段46上的基准面80，其邻接远侧切割边缘34并且在挖掘面40和安装面70之间延伸。主体节段46中以及相似地主体节段48中的挖掘面40、安装面70和基准面80限定三角形横截面形状。
[0031]如下进一步所讨论，本公开的某些有利特性涉及用于推土铲刀组件的切割器的不同节段相对于地面取向陡斜的程度。由于推土铲刀本身可具有变化的几何结构，因而本文中讨论的各种面角值可变化。虽然本文中预期面角之间相对小的差，但是应当注意的是，由制造公差内的变化引起的中间主体节段和外主体节段的面角之间的差将不满足“陡斜”对“浅小”的预先理解。通常，中间主体节段44或外主体节段46两者将是平坦的，使得为了制造经济的目的，对应面角为大约0°，但是如图7所示，预期了替代方案。除了在推土铲刀安装表面是为特定目的建造的以用在服务中的平坦的切割器板获得不同有效的面角，或使用一些其他修改诸如楔形垫片的情况下，主体节段44，46，48将不会全是平坦的并且限定0°面角。
[0032]产业上的可利用性
[0033]现在再参考图9和图10，其示出具有与机架106联接的履带102和机具系统105的履带式牵引机。类似于图1和图2的组件10的推土铲刀组件10与牵引机100的一组推臂104和倾斜致动器108联接。未示出提升或枢转致动器，但是牵引机100可如此配备。在图9中，以剖视图示出推土铲刀组件10，其显示出剖面在大致水平中心点处垂直穿过组件10，使得切割器30的中间主体节段44在基材101中形成的狭槽103内是可见的。在图10中，示出组件10的剖面，其显示出剖面垂直穿过组件10，使得外主体节段46是可见的。中间主体节段44的挖掘面区段38以相对于水平面的陡斜切割角75取向，例如大约40°至55°。外主体节段46的挖掘面区段40相对于水平面以角77更浅小地取向，其为大约25°至大约45。ο
[0034]可以回想到，面角74和76可不同于彼此大约20°或更小。虽然所公开的角77和75的范围重叠，并且在其极限值处可导致面角之间大于20°的差，但是本领域的技术人员将理解，鉴于本文中其他教导，仍可选择面角74和76，使得面角之间的差为大约20°或更小。术语“大约”在本文中用于常规四舍五入到有效数字的一致数值的上下文中。因此，“大约20。”意味着从15。到24。，“大约O。”意味着O。加0.4。或减0.5。等。
[0035]可以回想到，挖掘面区段38对挖掘面区段40和42的不同取向可使切割器30的向下穿透性与向前推动性平衡，并且因此推土铲刀组件10穿过基材材料。主体节段44可相对容易地垂直推压穿过基材101材料，但是相对较难地水平推压穿过材料。相比之下，节段46可相对较难地在垂直方向上推压，但是相对较容易地在水平方向上推压。当牵引机100在大体向前方向上移动时，图9和图10中从左到右，通过诱发基材101故障，狭槽103可在基材101中形成，并且使得经由诱发故障松开的材料在大体向上方向上流动横跨推土伊^刀的材料模塑表面，并且最终经由牵引机100的移动在向前方向上推动。这一般会基于切割器30的不同取向的挖掘面区段发生，并且对组件10的倾斜角没有任何调节，使得使推土铲刀和/或牵引机停转或掠过的可能性降低。在形成狭槽103时，相比于其他挖掘技术诸如刮除，其中材料带被切下，经由破碎可诱发基材101的故障。如上所述，切割角75可以为大约40°到大约55°，并且切割角77可以为大约25°到大约45°。在进一步实际实施策略中，角75可以等于大约50°，并且角77可以等于大约30°，并且更具体地，角75可以等于大约52°，并且角77等于大约31°。在后一个特定实施例中，中间节段44的面角可以为大约0°，而外节段46的面角可以为大约20°。在其他示例实施例中，角75可以等于大约52°，角77等于大约38°，中间节段44的面角等于大约0°，并且外节段46的面角等于大约16°。在另一个示例中，角75为大约52°，角77为大约45°，中间节段44的面角为大约0°，并且外节段66的面角为大约7°。
[0036]现在参考图11，其示出经由柱状图反应第一推土铲刀组件1、第二推土铲刀组件2和第三推土铲刀组件3的有效载荷、比能量和总能量的数据。图11中的数据是源自比例模型实验室试验的实比数据。推土铲刀组件I和2表示具有带有不同于本公开的设计的设计的切割器的推土铲刀，并且具体地具有并未不同取向的中间主体节段和外主体节段，换句话说，直线延伸横跨推土铲刀组件的前部并且具有在公用平面内的挖掘面。组件3表示期望用具有本公开的不同取向的挖掘面区段(即，陡斜中间区段和浅小外区段)的推土铲刀获得的数据。组件1，2和3中的每个穿过具有缩小比例的泥土特性的材料，直到获得最大有效载荷量。图11左侧上所示的单位表示材料以千克为单位的有效载荷。可以注意到，具有推土铲刀组件I的有效载荷稍微大于10，000千克，而具有推土铲刀组件2的有效载荷稍微多于11，000千克。使用推土铲刀组件3的有效载荷为约15，000千克，表示相较于其他设计有效载荷增加至少25%。具有推土铲刀组件3的总能量大体小于具有推土铲刀组件I和2中任一个的总能量。关于比能量，其包括所移动的每单位材料消耗的能量数量，诸如每千克千焦，并且可能是生产推土效率最有用的度量，可以注意到，推土铲刀组件3具有如图11右侧上所示的大约0.225的比能量，而推土铲刀组件I和2每个均具有大于每单位质量材料的0.3单位能量的比能量，表示本设计的至少25%的效率优势，并且其期望在某些例子中为至少30%。
[0037]现在参考图12，其示出对于多个不同切割器配置使Y轴有效载荷与X轴时间相关的图。曲线602表示切割器的基线实验室试验数据，该切割器具有相对于底层基材的一致倾斜的挖掘面，挖掘面的倾斜度为大约50°。曲线604表示类似配置的切割器的现场数据。可以注意到，基线数据和现场数据表明随时间推移的类似载荷增长。曲线606表示示出切割器的载荷增长的实验室试验数据，其中中间节段具有相对底层基材以大约44°取向的挖掘面，并且外节段具有以大约30°取向的挖掘面。曲线608表示示出切割器的载荷增加的实验室试验数据，其中中间节段具有以大约50°取向的挖掘面，并且外节段相对于底层基材以大约38°取向，而曲线610表示示出切割器的载荷增长的实验室试验数据，其中中间节段具有以大约39°取向的挖掘面，并且外节段相对于底层基材具有以大约24°取向的挖掘面。
[0038]从图12中可注意到，在生成曲线606，608和610的数据中使用的切割器赋予初始较陡斜的并且因此大体较高的载荷增长曲线。据信，该差异是由于本文中预期的切割器的不同节段上的不同取向的挖掘面的使用，其使推土铲刀组件在给定的时间增量中能够比已知配置切割更多的材料。使用一致的泥土类型和一致的试验条件收集图12中所表示的数据，当然除了仍非常接近地匹配配对物基线数据的现场数据之外。在选择将被最优化以用于宽广范围的基材材料类型的切割器配置时，可以使用具有中心节段和外节段的切割器，该中心节段具有与在生成曲线606的数据中使用的切割器类似的倾斜挖掘面，但该外节段具有靠近在生成经由曲线608所示的数据中使用的切割器的挖掘面取向的挖掘面。换句话说，最优化的型式可包括具有以与水平呈大约30°取向的挖掘面的中心节段以及以与水平呈大约50°取向的外节段。据信虽然此类配置能够穿透相对较硬的基材材料，但是总体上对基材材料类型较不敏感，尽管潜在地比在某些例子中可理论获得的更具适度性能。
[0039]如上所讨论，在之前的策略中，生产通常受推土铲刀组件的切割器向下穿透进基材材料的过大倾向限制，最终使推土铲刀和牵引机停转，或受向下穿透相对较难并且向前推动性相对较容易限制，有时导致使推土铲刀组件掠过或以太浅小深度切割。在任一种情况下，执行大量材料的移除传递、倒车并当牵引机失速时重复传递或仅仅接收总生产推土过程的相对低效率通常是必要的。虽然操作员能够在推土期间操纵铲刀以降低这些问题的可能性，但是不是所有的操作人员都足够熟练做到这一点，也不是所有的推土铲刀和牵引机都经配备允许此类技术。
[0040]本公开因此反应了这样的见解，即切割器可垂直地推压穿过材料对水平地推压穿过材料的相对容易性可得到平衡，使得穿透性和推动性最优化，继而又最优化生产。这是无需如上所讨论的可调节的以及相对复杂的系统诸如Cobb而实现的。虽然某些其他已知策略要求通过专门的铲刀和/或推板配置来实现增加的生产推土效率，但是本公开通过切割器的特征结构实现增加的效率，并且因此适用于许多不同类型的铲刀。
[0041]从前面的描述中，将进一步理解的是，切割器主体节段几何结构的许多组合可产生具有期望特点的用于推土铲刀组件的切割器。所选择的特定几何结构诸如相应主体节段的面角的大小可经调控以适合待安装切割器的推土铲刀上的安装面的几何结构。基于预先的服务应用也可调控切割器的各种参数。对于非常坚韧的基材诸如岩石，切割器的中间节段可经设计使得挖掘面的中心节段既相对于底层基材相对陡斜又相对长。对于非常软的基材诸如某些沙土，中间节段可经设计使得挖掘面的中心区段既相对浅小又相对短。对于中等韧性的基材，中心区段的倾斜度可以是中等的，其长度也是一样。
[0042]还应该理解的是，主体节段和挖掘面倾斜度是可以独立变化的因素。因此，对于给定的中心挖掘面区段的陡斜度，中间主体节段的相对较长长度可以产生较大穿透性和较小推动性，而相对较短的长度可以产生较小穿透性和较大推动性。如上所述，是中间主体节段和外主体节段的长度的总和的1/3至2/3的中间主体节段的长度可足以使切割器与基材材料的相互作用由中间主体节段和外主体节段两者确定。概括地说，中间主体节段相对其他主体节段不应如此之短，使得其仅对切割器的推土行为仅具有最小影响，也不应如此之长使得中间主体节段压倒性地确定切割器的行为。关于中间主体节段上的挖掘面的变化的陡斜度，如果比本文所公开的大体范围更陡斜，则减小的推动性可能会出现问题，而如果过于浅小，则切割器不能穿透。至于服务配置中的相应挖掘面区段之间的倾斜度的差异，如果过大，则切割器可具有太多对移动穿过基材的总体抵抗，并且因此既不具有最佳推动性也不具有最佳穿透性。
[0043]本说明书仅用于说明目的，而不应被解释为以任何方式限制本发明的范围。因此，本领域的技术人员将理解，在不脱离本公开的全部和合理范围和精神的情况下，可以对本文公开的实施例作出各种修改。其他方面、特征和优点通过研宄附图和所附权利要求将是显而易见的。
【权利要求】
1.一种用于牵引机(100)的机具系统(105)中的推土铲刀(12)的切割器(30，130，230，430，530)，包括: 细长多件主体(43)，其具有中间主体节段(44，144，244，444，544)以及第一外主体节段和第二外主体节段(46，48，146，148，246，248，446，546)，每个节段均包括近侧边缘(32)和远侧切割边缘(34)； 所述中间主体节段、所述第一主体节段和所述第二主体节段(44，144，244，444，544)每个均还包括前挖掘面(36)、后安装面(68，70，72)，并且限定在所述挖掘面(36)和所述安装面(68，70，72)之间连通的多个螺栓孔(62)； 所述螺栓孔￠2)经配置接收螺栓(64)，用于在服务配置中将所述细长多件主体(43)安装在所述推土铲刀(12)的安装表面(66)，其中所述安装面(68，70，72)定位在第一平面内并且所述远侧切割边缘(34)定位在横向于所述第一平面的第二平面内；以及 所述第一主体节段和所述第二主体节段(46，48，146，148，246，248，446，546)每个均限定在其挖掘面和安装面(36，68，70，72)之间的较大面角，所述面角为大约20°或更小，并且所述中间主体节段(44，144，244，444，544)限定在其挖掘面和安装面(36，68，70，72)之间的较小面角，使得在所述服务配置中，所述中间主体节段(44，144，244，444，544)的所述挖掘面(36)比所述第一主体节段和所述第二主体节段(46，48，146，148，246，248，446，546)的所述挖掘面(36)较小陡斜地倾向所述第一平面并且较大陡斜地倾向所述第二平面。
2.根据权利要求1所述的切割器(30，130，230，430，530)，其中在所述服务配置中，所述近侧边缘(32)在所述第一平面内共同具有连续的线性轮廓，并且所述远侧边缘(34)在所述第二平面内共同具有不连续的锯齿状轮廓。
3.根据权利要求1所述的切割器(30，130，230，430，530)，其中所述中间主体节段、所述第一主体节段和所述第二主体节段(44，144，244，444，544)每个均具有在第一外侧边缘和第二外侧边缘(45，47)之间延伸的长度和在它们的近侧边缘和远侧边缘(32，34)之间延伸的宽度，并且其中所述挖掘面(36)中的每个是平面的和矩形的，并且具有与所述对应主体节段(44，144，244，444，544)相等的长度和宽度。
4.根据权利要求3所述的切割器(30，130，230，430，530)，其中所述第一主体节段和所述第二主体节段(46，48，146，148，246，248，446，546)的所述长度和所述宽度相等，并且其中所述中间主体节段(44，144，244，444，544)的所述长度是所述中间主体节段、所述第一主体节段和所述第二主体节段(46，48，146，148，246，248，446，546，44，144，244，444，544)的所述长度的总和的1/3至2/3，并且所述中间主体节段(44，144，244，444，544)的所述宽度小于所述第一主体节段和所述第二主体节段(46，48，146，148，246，248，446，546)的所述宽度。
5.根据权利要求4所述的切割器(30，130，230，430，530)，其中所述中间主体节段(44，144，244，444，544)的所述挖掘面和所述安装面出8，70，72)平行，使得所述较小面角为大约O。。
6.一种推土铲刀服务包装件(298)，其包括: 替换切割器(30，130，230，430，530)，其以供安装来代替牵引机(100)中的机具系统(105)的推土铲刀(12)中的使用过的切割器，所述替换切割器(30，130，230，430，530)包括具有中间主体节段(44，144，244，444，544)与第一外主体节段和第二外主体节段(46，48，146，148，246，248，446，546)的细长多件主体(43)，每个节段均包括近侧边缘(32)和远侧切割边缘(34)； 所述中间主体节段、所述第一主体节段和所述第二主体节段(44，144，244，444，544，46，48，146，148，246，248，446，546)每个均还包括在所述近侧边缘和所述远侧边缘(32，34)之间延伸的前挖掘面(36)、后安装面(36，68，70，72)，并且限定在所述挖掘面和所述安装面(68，70，72)之间连通的多个螺栓孔(62)； 所述多个螺栓孔￠2)经配置接收螺栓(64)，用于将用于服务的所述细长多件主体(43)安装在倾斜于水平地表面取向的所述推土铲刀(12)的安装表面(66)上，使得所述安装面(68，70，72)平行于所述安装表面(66)取向，并且所述远侧切割边缘(34)横向于所述安装表面(66)取向； 所述第一主体节段和所述第二主体节段(46，48，146，148，246，248，446，546)每个均还限定在其挖掘面和安装面(36，68，70，72)之间的较大面角，所述面角为大约20°或更小，并且所述中间主体节段(44，144，244，444，544)限定在其挖掘面和安装面(36，68，70，72)之间的较小面角，使得当安装用于服务时，所述中间主体节段(46，48，146，148，246，248，446，546，44，144，244，444，544)的所述挖掘面(36)比所述第一主体节段和所述第二主体节段(46，48，146，148，246，248，446，546)的所述挖掘面(36)较小陡斜地倾向所述安装表面￠6)并且较大陡斜地倾向所述水平地表面；和 包装系统(299)，其将所述中间主体节段、所述第一主体节段和所述第二主体节段(46，48，146，148，246，248，446，546，44，144，244，444，544)固定在固定配置中用于装运。
7.根据权利要求6所述的服务包装件(298)，其中所述第一主体节段和所述第二主体节段(46，48，146，148，246，248，446，546)每个均还包括在其挖掘面和安装面(36，68，70，72)之间延伸并且邻接所述远侧切割边缘(34)的基准面(80)，并且其中在所述第一主体节段和所述第二主体节段(46，48，146，148，246，248，446，546)的每个中的所述挖掘面、所述安装面和所述基准面(36，68，70，72，80)限定三角形横截面形状；以及 其中所述中间主体节段(44，144，244，444，544)的所述挖掘面和所述安装面(36，68，70，72)平行，使得所述较小面角为大约0°。
8.根据权利要求7所述的服务包装件(298)，其中所述中间主体节段、所述第一主体节段和所述第二主体节段(46，48，146，148，246，248，446，546，44，144，244，444，544)每个均具有在第一外侧边缘和第二外侧边缘(45，47)之间延伸的长度和在所述近侧边缘和所述远侧边缘(32，34)之间延伸的宽度，并且所述第一主体节段和所述第二主体节段(46，48，146，148，246，248，446，546)的所述长度相等，并且所述中间主体节段(44，144，244，444，544)的所述长度是所述中间主体节段、所述第一主体节段和所述第二主体节段(46，48，146，148，246，248，446，546，44，144，244，444，544)的所述长度的总和的 1/3 至 2/3，并且所述中间主体节段(44，144，244，444，544)的所述宽度小于所述第一主体节段和所述第二主体节段(46，48，146，148，246，248，446，546)的所述宽度； 其中所述挖掘面(36)中的每个是平面的和矩形的，并且其中所述包装系统(299)包括具有限定平面的上表面(301)的包装件基座(300)，并且所述中间主体节段、所述第一主体节段和所述第二主体节段(46，48，146，148，246，248，446，546，44，144，244，444，544)固定至所述包装件基座(300)，使得其安装面出8，70，72)接触所述上表面(301);以及 其中所述中间主体节段(44，144，244，444，544)的所述挖掘面(36)比所述第一主体节段和第二主体节段(46，48，146，148，246，248，446，546)的所述挖掘面(36)较小陡斜地倾向所述平面。
9.一种制备用于服务的牵引机(100)的机具系统(105)中的推土铲刀(12)的方法，其包括以下步骤: 将切割器(30，130，230，430，530)的第一外节段和第二外节段(46，48，146，148，246，248，446，546)分别定位在所述推土铲刀(12)的安装表面(66)上的第一外侧位置和第二外侧位置； 将所述切割器(30，130，230，430，530)的中间节段(44，144，244，444，544)定位在所述安装表面(66)上的所述第一外侧位置和所述第二外侧位置之间的中间位置； 在服务配置中将所述切割器(30，130，230，430，530)经由所述定位步骤在所述推土铲刀(12)上取向，使得所述中间节段(44，144，244，444，544)的前挖掘面(36)比所述第一节段和所述第二节段(46，48，146，148，246，248，446，546)的前挖掘面(36)较大陡斜地倾向水平地表面；以及 在所述服务配置中将所述切割器(30，130，230，430，530)附接至所述推土铲刀(12)。
10.根据权利要求15所述的方法，其中: 所述取向步骤还包括使所述切割器(30，130，230，430，530)的所述中间节段(44，144，.244，444，544)取向成使得所述中间节段(44，144，244，444，544)的远侧切割边缘(34)与所述第一外节段和所述第二外节段(46，48，146，148，246，248，446，546)的远侧切割边缘(34) 一起在所述水平地表面的平面内形成锯齿状轮廓；以及 所述第一定位步骤包括定位第一外节段和第二外节段(46，48，146，148，246，248，446，.546)，第一外节段和第二外节段每个均限定在对应挖掘面(36)和接触所述安装表面(66)的后安装面(68，70，72)之间的较大面角，并且所述第二定位步骤包括定位中间节段(44，.144，244，444，544)，所述中间节段(44，144，244，444，544)限定在所述对应挖掘面(36)和其接触所述安装表面(66)的后安装面(68，70，72)之间的较小面角。
【文档编号】E02F3/80GK104520512SQ201380041978
【公开日】2015年4月15日 申请日期:2013年8月8日 优先权日:2012年8月9日
【发明者】T·M·康登, N·W·比格斯, K·L·马丁 申请人:卡特彼勒公司