地面接合工具总成的制作方法
【技术领域】
[0001]本发明通常涉及一种地面接合工具，更具体地说，涉及铲斗、刮铲和其他用于采矿和施工机械的作业工具上的地面接合工具。
【背景技术】
[0002]不同类型的采矿和施工机械(例如挖土机、轮式装载机、液压矿铲、电缆铲、斗轮以及拉铲挖土机)通常采用铲斗来挖掘并且移除正被作业的土壤或者正在开凿或装载的材料。铲斗常常经历来自加载力和操作期间遇到的高耐磨性材料的极端磨损。采矿和施工机械中使用的大铲斗和其他器具的更换可为非常昂贵和费力的。
[0003]铲斗可以配备地面接合工具(GET)或者一组GET来帮助保护铲斗以及其他土壤作业工具免于磨损。通常，GET可以是齿、护边器、尖端或其他可移除组件的形式，所述可移除组件可以附接到铲斗或者发生最具破坏性并且反复磨损和冲击的其他工具的区域。例如，护边器形式的GET可以包围铲斗的切削刃从而保护其免于过度磨损。
[0004]在这样的应用中，可移除GET可能经受来自磨损和反复冲击的损耗，同时有助于保护铲斗和安装有GET的其他器具。当GET通过使用磨损时，其可被移除并且在合理的成本下用新的GET更换，以允许继续使用同一个铲斗。通过保护带有GET的器具以及以适当的间隔更换旧的GET，显著的成本和时间节省是可能的。
[0005]GET可以具有多种形式。例如，于2010年7月27日授权给Smith等人的用于“Ground Engaging Tool System(地面接合工具系统)”的美国专利案第7，762，015号涉及一种带有地面接合工具(例如尖端、安装到作业工具或为作业工具的一部分上的适配器以及旋转锁定构件)的地面接合工具系统。地面接合工具可以附接到适配器上，且所述适配器的杆部滑入提供在锁定构件上的狭槽。锁定构件可以旋转以便狭槽的入口可以被封锁并且杆不能滑出狭槽。在这个位置，锁定构件可以在锁定位置，并且杆保留在锁定构件的狭槽中将地面接合工具保持到适配器。
[0006]使用GET来保护大型机械器具所获得的成本和时间的节省可以通过增加GET的寿命来进一步增强。因此，更耐用的GET系统可导致更少的因为零件更换的作业停止，从而产生更高的作业效率。在所属领域中对于改进的GET系统的需求正在增长，其增加了 GET工具的使用寿命，从而导致更少的更换和生产率增加。
[0007]应理解，此背景描述已经由本发明人创建以帮助读者，且不能视为表明任何上述问题在本领域中都被理解。尽管所描述的原理也可以在一些方面和实施例中减轻在其他系统中的固有的问题，但应理解，创新的保护范围由所附权利要求书来限定，而不是由任何公开特征的用于解决本文所述的任何特定问题的能力来限定。
【发明内容】
[0008]在实施例中，本发明描述了一种地面接合尖端，其包括地面接合部分和沿其纵向轴线与地面接合部分成对置关系的耦合部分。耦合部分包含内表面、侧壁和互锁凸片。内表面限定耦合器凹穴并具有底壁。侧壁和底壁至少部分地限定耦合器凹穴。互锁凸片具有底端和近端。互锁凸片的底端与侧壁邻接，且互锁凸片在基本上远离地面接合部分的方向上从底端延伸到近端。侧壁限定具有中心的保持孔口。沿纵向轴线测量的从保持孔口的中心到内表面的底壁的第一纵向距离与沿纵向轴线测量的从保持孔口的中心到互锁凸片的近端的第二纵向距离的比率为约3:2或更小。
[0009]在其他实施例中，本发明描述一种地面接合工具系统，其包括地面接合尖端，所述地面接合尖端包含地面接合部分和沿其纵向轴线与地面接合部分成对置关系的耦合部分。耦合部分包含内表面、侧壁和互锁凸片。内表面限定具有与内腔连通的开口的耦合器凹穴。内表面具有底壁。侧壁和底壁至少部分地限定耦合器凹穴，且互锁凸片具有底端和近端。互锁凸片的底端与侧壁邻接，所述互锁凸片在基本上远离地面接合部分的方向上从底端延伸到近端。侧壁限定具有中心的保持孔口。沿纵向轴线测量的从保持孔口的中心到底壁的第一纵向距离与沿纵向轴线测量的从保持孔口的中心到互锁凸片的近端的第二纵向距离的比率为约3: 2或更小。地面接合工具系统具有耦合器，所述耦合器具有安装鼻和限定互锁凹槽的互锁套环。耦合器安装到地面接合尖端，以使得耦合器的安装鼻设置在耦合器凹穴内且地面接合尖端的互锁凸片设置在互锁凹槽内。保持机构设置在保持孔口内并适于将地面接合尖端固定到耦合器。
[0010]在又另一实施例中，本发明描述一种地面接合尖端，其包括至少部分地限定耦合器凹穴的底壁和侧壁。互锁凸片在基本上远离底壁的方向上从侧壁延伸到近端。侧壁限定保持孔口，所述保持孔口基本上纵向地设置在互锁凸片的近端与底壁之间的中部。
[0011]将从以下详细描述以及附图中理解所公开原理的另外的及替代方面和特征。如将理解的，本文所公开的与GET总成相关的原理能够在其他和不同的实施例中进行，并且能够在各个方面进行修改。因此，应该理解的是，前文一般描述和以下详细描述都仅仅是示例性的和说明性的，且并不会限制所附权利要求书的范围。
【附图说明】
[0012]图1是包含器具实施例的机器实施例的示意性侧视图，器具实施例具有根据本发明的原理构造的GET总成的实施例。
[0013]图2是图1的器具的放大侧视图。
[0014]图3是图1的器具的正铲斗组件的透视图。
[0015]图4是图3的正铲斗组件的另一个透视图。
[0016]图5是根据本发明的原理构造的GET总成的实施例的透视图。
[0017]图6是图5的GET总成的地面接合尖端的前透视图。
[0018]图7是图6的地面接合尖端的后透视图。
[0019]图8是图6的地面接合尖端的侧视图。
[0020]图9是图6的地面接合尖端的俯视图。
[0021]图10是图6的地面接合尖端沿图9中的线X-X截取的截面图。
[0022]图11是图6的地面接合尖端沿图8中线X1-XI截取的截面图。
[0023]图12是如由矩形XII所指示的取自图11的放大细节图。
[0024]图13是图5的GET总成的耦合器的前透视图。
[0025]图14是图13的耦合器的后透视图。
[0026]图15是图13的耦合器的俯视图。
[0027]图16是图13的耦合器的侧视图。
[0028]图17是图13的耦合器的局部放大侧视图，示出了其尖端安装部分。
[0029]图18是图13的耦合器沿图16中的线XVII1-XVIII截取的截面图。
[0030]图19是如由矩形XIX所指示的取自图18的放大细节图。
[0031]图20是图13的耦合器沿图15中的线XX-XX截取的截面图。
[0032]图21是图5的GET总成的器具安装鼻的前透视图。
[0033]图22是图21的器具安装鼻的侧视图。
[0034]图23是图21的器具安装鼻的俯视图。
[0035]图24是图5的GET总成沿图31中的线XXIV-XXIV截取的截面图。
[0036]图25是图5的GET总成的截面侧视图。
[0037]图26是如由矩形XXVI所指示的取自图24的放大细节图，示出了图5的GET总成处于标称位置。
[0038]图27是如图26的视图，但示出了图5的GET总成处于最大侧旋转位置。
[0039]图28是如由矩形XXVIII所指示的取自图25的放大细节图。
[0040]图29是如由矩形XXIX所指示的取自图24的放大细节图，示出了图5的GET总成处于标称位置。
[0041]图30是如图29的视图，但示出了图5的GET总成处于最大侧旋转位置。
[0042]图31是图5的GET总成的侧视图。
[0043]图32是图5的GET总成的局部放大侧视图，示出了地面接合尖端处于最大旋转间距位置。
[0044]图33是如图32的视图，但是经部分剖开以示出设置在由地面接合尖端限定的耦合器凹穴中的耦合器的尖端安装部分处于标称位置。
[0045]图34是根据本发明构造的锁的前透视图。
【具体实施方式】
[0046]本发明涉及用于各种类型的采矿和施工机械的GET总成和系统。图1展示呈液压挖土机的形式的机器50的实施例，其可以包含根据本发明的原理构造的GET总成70的实施例。在其他使用中，液压挖土机可以用于在各种表面采矿应用的采矿过程中将表土和矿石装载到拖运卡车上。
[0047]如图1所示，机器50可以包含主体52，其具有容纳机器操作员的驾驶室54。机器还可以包含臂架系统56，其在一端处枢转连接至主体52，且在另一相对远端处支撑器具60。在实施例中，器具60可以是任何合适的器具，如铲斗、翻盖挖斗、刀片或可以与GET —起使用的任何其他类型的合适装置。控制系统可以容纳在驾驶室54中，其可适于允许机器操作者操纵并铰接耦合器具60以用于挖掘、开凿或任何其他合适的应用。
[0048]图2至图4展示器具60的实施例。参照图2，器具60可包含切削刃62，其可适于与地面或其他挖掘表面接合。切削刃62可具有多个GET总成70。GET总成70可布置在切削刃62上，以使得GET总成70以切削刃62相对GET总成70的尖端偏移的方式接触作业材料。如图3至图4所示，护罩64可与GET总成70交替布置，以进一步保护切削刃62未被GET总成70覆盖的部分。经过反复使用，GET总成70可能经受磨损并最终被更换以允许器具60的进一步使用。
[0049]尽管图1至图4示出了根据本发明的原理以液压挖掘机的铲斗构造的GET总成的使用，但许多其他类型的器具及采矿和施工机械均可受益于使用如本文所描述的GET总成。应理解，在其他实施例中，根据本发明原理构造的GET总成可用于多种其他器具和/或机器中。
[0050]参照图5，示出的GET总成70可包含地面接合尖端100、耦合器200和器具安装鼻300。器具安装鼻300可经焊接或以其他方式连接至铲斗或可附接GET总成70的其他机器器具。可使用第一对保持机构208或其他合适的附接装置将耦合器200枢转地连接到或以其他方式安装到器具安装鼻300。第一对保持机构208可分别设置在GET总成70的相对侧上。可使用相似的保持机构(如第二对保持机构108)或另一合适的附接装置将地面接合尖端100枢转地连接到或以其他方式安装到耦合器200。第二对保持机构108可分别设置在GET总成70的相对侧上。
[0051 ] 在一些实施例中，第一对保持机构108和第二对保持机构208可与图34示出的锁400的实施例相似。锁400可包括狭槽410。狭槽410可形成在锁400的C形部分420中。C形部分420可包含后支腿421、顶部支腿422和底部支腿423。狭槽410可插入在顶部支腿422和底部支腿423之间。头部部分430可在C形部分420的顶部上。头部部分430可包含形成于其中的两个棘爪431,432,和位于两个棘爪431、432之间的环形表面433。止动凸片434也可形成在头部部分430中。头部部分还可包含工具接口 435。
[0052]第一对保持机构108和第二对保持机构208可使GET总成70的组件相互固定并基本上限制组件相对于彼此的相对移动，以使得GET总成70可在不使用时位于标称位置。当GET总成70的组件受到沿横向轴线75或可垂直于横向轴线75的法线轴80的力时，第一对保持机构108和第二对保持机构208可继续使组件相互固定，但可允许零件响应其所经受的力而围绕横向轴线75和/或法线轴80相对于彼此旋转。GET总成70的相应组件可相对于彼此旋转进入最大旋转位置，在此位置上，零件可在各种点处相互接触，从而限制进一步的相对旋转移动。下文将更详细地论述最大旋转位置上的接触点。
[0053]图6至图12展示地面接合尖端100的实施例。参照图6，示出的地面接合尖端100可包含地面接合部分110和耦合部分112。耦合部分112可沿其纵向轴线85与地面接合部分110成对置关系。纵向轴线85可垂直于法线轴80和横向轴线75，沿地面接合尖端100的长度延伸。尖端侧壁113、115可沿纵向轴线80从地面接合部分110延伸到耦合部分112。示出的地面接合尖端100可大致呈楔形，地面接合部分110可为最窄点并可沿法线轴80在沿纵向轴线85朝耦合部分12移动的两个方向上张开。
[0054]通常，地面接合部分110可为GET总成70首先接触地面或其他作业材料的零件并可经受最大磨损。随着时间的推移及反复使用，地面接合部分110可能磨损。当地面接合部分110被磨损到一定程度时，可更换地面接合尖端100。
[0055]参照图7，地面接合尖端100的耦合部分112可包含一对互锁凸片116、117和内表面118。内表面118可限定耦合器凹穴114，其凹入耦合器部分112的内部。耦合器凹穴114可具有与内腔121连通的开口 119。内表面118限定耦合器凹穴114，以使得耦合器凹穴面向基本上远离地面接合部分110的方向。耦合器凹穴114的内表面118可包含底壁120、第一耦合器面壁122、第二耦合器面壁124和一对侧壁126、128。底壁120可大致为平面的且大致平行于耦合器凹穴114的开口 119。底壁120可大致背向地面接合部分110。第一耦合器面壁122、第二耦合器面壁124和一对侧壁126、128可全部邻近且邻接底壁120。第一耦合器面壁122和第二耦合器面壁124可各自具有互锁端178、179，其经设置为沿纵向轴线85与底壁120成对置关系。第一耦合器面壁122可与第二耦合器面壁124成间隔关系且基本上与第二耦合器面壁对称。内表面118可利用光滑后圆角130从底壁120过渡至第一耦合器面壁122和第二耦合器面壁124且过渡至侧壁126、128，所述光滑后圆角130包围底壁120的周界。
[0056]参照图10，第一耦合器面壁122和第二耦合器面壁124从底壁120延伸到耦合器凹穴114的开口 119。第一耦合器面壁122和第二耦合器面壁124可彼此成间隔关系且相对于由纵向轴线85和横向轴线75限定的平面相当大。第一耦合器面壁122和第二耦合器面壁124可在侧壁126、128之间沿纵向轴线85远离地面接合部分110从底壁120朝开口119延伸。第一耦合器面壁122和第二耦合器面壁124可沿法向轴线80在相反方向上彼此远离张开，沿纵向轴线85从耦合器凹穴114的底壁120移动至开口 119。第一耦合器面壁122和第二耦合器面壁124可各自具有邻近底壁120的远端平面部分132、133以及邻近远端平面部分的弯曲部分134、135，使得远端平面部分可设置在底壁和弯曲部分之间。在一些实施例中，远端平面部分132、133可包含配合垫129。配合垫129可向地面接合尖端100提供额外结构支撑并可有助于在地面接合尖端和耦合器200之间提供固定配合。如图7和图10所示，配合垫129还可覆盖底壁120的一部分。
[0057]参照图10，第一耦合器面壁126和第二耦合器面壁128的弯曲部分134、135中的每一者可基本上为S形，且限定具有邻近远端平面部分132、133的第一凸出部分136、137、邻近第一凸出部分的凹入部分138、139和邻近耦合器凹穴114的开口 119的第二凸出部分140、141的双弯曲线，以使得凹入部分138、139可设置在第一凸出部分136、137和第二凸出部分140、141之间。第一耦合器面壁122的远端平面部分132和弯曲部分134限定第一耦合器面壁轮廓外形且第二耦合器面壁124的远端平面部分133和弯曲部分135限定第二耦合器面壁轮廓外形，如例如在图10中沿横向轴线75在截面中所查看。
[0058]第一凸出部分136、137可具有第一凸出曲率半径，第二凸出部分140、141可具有第二凸出曲率半径，且凹入部分138、139可具有凹入曲率半径。远端平面部分132、133的长度A可沿纵向轴线85测量为邻近底壁120和第一凸出部分136、137的后圆角130之间的纵向距离。在一些实施例中，第一凸出曲率半径可大于第二凸出曲率半径。在一些实施例中，第一凸出曲率半径与第二凸出曲率半径的比率可为至少约2: 1，且在特定实施例中可为至少约3: 1或至少约5: 1。在一些实施例中，第一凸出曲率半径可基本上等于相应凹入部分138、139的凹入曲率半径。
[0059]在一些实施例中，相应凹入部分138、139的凹入曲率半径与相应第二凸出部分140、141的第二凸出曲率半径的比率可为约4: 1或小于4: 1。在一些实施例中，凹入曲率半径与第二凸出曲率半径的比率可在约3: 1和约4: 1之间的范围内。在特定实施例中，凹入部分