用于挖掘设备的磨耗构件及磨耗组件的制造方法与工艺

用于挖掘设备的磨耗构件及磨耗组件本申请为爱斯科公司于2007年3月28日申请的题为“将磨耗构件附接至基底的锁、磨耗构件及其运送方法”的申请号为201310106615.8的中国专利申请的分案申请。技术领域本发明涉及用以将一磨耗构件固接至挖掘设备的磨耗组件。

背景技术：
磨耗部分常附接至诸如挖斗或切头等挖掘设备，以保护设备不受磨耗及增强挖凿操作。磨耗部分可包括挖齿、罩套等。这种磨耗部分通常包括一基底、一磨耗构件、及一锁以将磨耗构件可释放地固持至基底。对于挖齿而言，基底包括一用以支撑磨耗构件的往前突起的鼻。基底可形成为挖凿边缘的一整主体分或可形成为通过焊接或机械附接被固定至挖凿边缘的一或多个转接器。磨耗构件是配合于鼻上方的一尖端(point)。该尖端缩窄至前挖凿边缘以穿透及破开地面。经组装的鼻及尖端合作地界定一开口，该开口内可接收所述锁，以将该尖端可释放地固持至鼻。这种磨耗构件常经受恶劣状况及沉重负载。为此，磨耗构件经过一段时间被磨损而需要更换。已经开发出许多设计以致力增强这种磨耗构件的强度、稳定度、耐久度、穿透、安全性、及/或更换容易性，并获得不同程度的成功。

技术实现要素：
本发明涉及一经改良用以将磨耗构件固接至挖掘设备的磨耗组件，其具有改善了的稳定度、强度、耐久度、穿透、安全性及更换容易性。根据本发明的一个方面，鼻及插槽各设有偏移的上及下稳定表面以提供一稳定但流线形设计，其与传统的齿相比强度更高，穿透更强，并且材料向挖掘机内的流动得到改善。根据本发明的另一方面，鼻及插槽的前及后稳定表面各自倾斜以抵抗作用在磨耗构件上的具有垂直分量(此处称为垂直负载)及侧向分量(此处称为侧向负载)的负载。此外，这种倾斜式表面可更好地抵抗移转的负载，其中鼻及插槽之间的相对移动较小，从而稳定度更高且磨耗更小。一优选构造中，鼻及插槽具有V形后稳定表面及倒V形前稳定表面。根据本发明的另一方面，与磨耗构件的主体一体地形成的稳定台肩支承在鼻的互补性支撑件上，以提高组件的稳定度及强度。台肩基本上平行于鼻的纵轴线以形成一抵抗垂直施加在磨耗构件上的负载的高度稳定的结构。不同于自磨耗构件的主体往后突起的耳，台肩被磨耗构件的主体所支持，所以强度更高。此外，与耳相比，使用台肩需要的材料更少。根据本发明的另一方面，鼻及插槽各包括位于前端的一第一刻面形状，该第一刻面形状转变成一第二增加刻面形状，且优选进一步转变成位于后端的一第三增加刻面形状。一优选示例中，鼻及插槽的前端各大致形成为一三角形，其转变成一六边形，该六边形转而转变成位于后端的一八边形。利用这种形状变化的结构，可以获得一瘦长磨耗组件，从而实现良好的穿透，同时维持高强度特性及侧向稳定度。根据本发明的另一方面，鼻的主体及插槽的互补性主部分各包括上部分及下部分。上部分及下部分各具有一中央刻面以及各自延伸出以倾斜至对应的中央刻面的一对侧刻面。为了达成所想要的稳定、强度及较细长轮廓，上部分及下部分是不对称的，以使上中央刻面具有往后扩张的宽度，而下中央刻面具有往后缩窄的宽度。根据本发明的另一方面，鼻及插槽的前端各形成有在往上方向上往内倾斜的侧壁，以最小化上角的侧向突起。在前端处采用这种倾斜侧壁可减小组件的外轮廓，从而更良好地穿透地面。通过将上角往内移动，还降低了破损(即形成穿过插槽的孔)的风险，因此延长磨耗构件的使用寿命。沿着侧壁采用倾斜的稳定表面可进一步降低磨耗，因为相同的表面同时抵抗垂直负载及侧向负载两者。一优选实施例中，鼻及插槽各包括一大致三角形的前稳定端。一示例中，三角形稳定端由一大致水平的下表面及一倒V形上表面形成。如上文所讨论，此构造增强了穿透，通过最小化破损风险而增加了磨耗构件的使用寿命，并以相同表面来抵抗侧向及垂直负载两者。根据本发明的另一方面，鼻包括一上会聚壁及一下会聚壁，以具有常见楔形，从而实现强度与穿透之间的折衷。然而，不同于先前的构造，所述上壁经由前端继续向下壁会聚，以具有增强的穿透，同时继续提供所想要的稳定。根据本发明的另一方面，锁一体地固接至磨耗构件，以便作为单个整体部件被运送及储存。锁被保持在锁开口内，而无论鼻是否插入腔穴内，从而降低运送成本、储存需求、及库存要求。根据本发明的另一方面，在固持位置及释放位置上，锁可被可释放地固接于磨耗构件中的锁开口中，从而降低了装设期间锁掉落或遗失的风险。这样的组件涉及较少的独立部件，且装设过程较容易。根据本发明的另一方面，锁及磨耗构件可通过一可方便地移动的系统在运送、储存、装设及使用期间保持为单个整体部件，而不仰赖螺纹式构件。这种配置使得可以改善零件管理，便于磨耗构件的装设，而锁遗失的风险较小。根据本发明的另一方面，锁沿一大致纵向延伸的轴线作摇摆，以实现使用便利性及稳定度。固持位置中，锁配合在鼻的一侧壁中所界定的一腔穴内，这避开了传统的通孔，增加了鼻的强度。此外，锁的侧部形成一稳固且稳定的锁固配置，而在锁的铰链或闩锁部分并无大的负载。此外，锁不需要锤具即可操作，便于使用及提高安全性。根据本发明的另一方面，锁形成有一枢转支撑件及一偏压构件，使得锁不仅可在固持与释放位置之间作枢转运动，还可以移位运动以准许闩锁于固持位置及/或释放位置中。本发明的一优选实施例中，锁主体界定至少一撬槽，由此撬挖工具可稳固地接合该锁，从而将锁移位及枢转以方便装设及移除。根据本发明的另一方面，锁设有一闩锁结构，该闩锁结构包括一中央位置结构，用于从锁位置释放所述锁。附图说明图1为根据本发明的磨耗组件的透视图；图2为磨耗组件的侧视图；图3为沿着纵轴线垂直地截取的磨耗组件的剖视图；图4为磨耗组件的基底的上侧透视图；图5为基底的鼻的下侧透视图；图6为鼻的俯视图；图7为基底的侧视图；图8为鼻的侧视图；图9为基底的正视图；图10为沿着图9的剖线10-10截取的基底的剖视图；图11为沿着图8的剖线11-11截取的基底的剖视图；图12为磨耗组件的磨耗构件的透视图；图13为图12的圆圈c内的磨耗构件的一部分的放大图；图14为磨耗构件的后视图；图15为磨耗构件的侧视图；图16为沿着图14的剖线16-16截取的剖视图；图17为沿着图14的剖线17-17截取的剖视图；图18及19各为一用于磨耗组件的锁的透视图；图20为锁的正视图；图21为锁的侧视图；图22为沿着图21的线22-22截取的剖视图；图23、24和25为显示利用撬挖工具将锁逐渐装设至磨耗组件内的横向剖视图；图26、27、28和29为显示利用撬挖工具将锁自磨耗组件逐渐移除的横向剖视图；图30为磨耗组件的放大横向剖视图，其中锁位于组件中的固持位置中；图30a为结合有位于固持位置的锁的磨耗构件的放大横向剖视图；图31为磨耗构件与位于释放位置的锁的透视图；图32为位于释放位置的锁的放大横向剖视图；图33为根据本发明的一磨耗组件的第二实施例的透视图；图34为第二实施例的分解透视图；图35为第二实施例的鼻的侧视图；图36为第二实施例的磨耗构件的后视图；图37为沿着纵轴线垂直地截取的部分剖视图。具体实施方式本发明涉及用以将一磨耗构件12可释放地附接至挖掘设备(未图示)的磨耗组件10。此申请中，根据被附接至挖斗的唇缘的挖齿的一尖端来描述磨耗构件12。然而，磨耗构件可为其他种类的磨耗部分(譬如，罩套)的形式或附接至其他挖掘设备(譬如，挖浚(dredge)切头)。并且，诸如前、后、上、下、水平或垂直等相对用语的使用是为了便于参照图1中组件的定向进行说明；其它定向也是可能的。一实施例(图1至32)中，磨耗构件或尖端12适于配合在鼻14上。鼻是被固定至一斗(未图示)或其他设备的一基底15的前部部分。基底15的后安装部分19可以数种常见方式被固定至斗。在图示示例中，基底15包括一对向后的支脚21(图1至3)，所述支脚21延伸于斗的唇缘上且焊接至所述唇缘。然而，基底可只包括一个支脚，该支脚被铸造成唇缘的一部分，或诸如通过一惠思乐(Whisler)型锁被机械固定至斗唇缘。当基底通过焊接或锁定机构固接至唇缘时，基底通常称为一转接器。基底亦可由多个互连的转接器所构成。磨耗构件12由一锁17可释放地固接至鼻14。鼻14包括一主体18及一前端20(图3至11)。前端20优选具有大致三角形的形状，带有一水平的下表面22及一对朝上且朝外的倾斜状表面24，上述表面共同界定一倒V形。下表面及上表面22、24为基本上平行于鼻的纵轴线26的前稳定表面。“基本上平行”用语意图包括平行表面及基于制造或其他目的而以一小角度(譬如约1至7度)自轴线26往后发散的表面。小的发散还便于自鼻移除磨耗构件。一优选实施例中，各稳定表面22、24以相对轴线26不大于约5度且优选约2至3度的一角度往后发散。挖凿操作中时通常迫使齿往前及往上穿过地面。因此，装载挖齿的主方向通常是往后及往下。鼻14的正面27抵靠插槽16中的前表面29以主要抵抗往后的负载。上稳定表面24基本上平行于轴线26，以对向下施加在磨耗构件12前端的垂直负载提供稳定的抵抗。此外，由于地面的不规则性、石块及其他阻碍，齿还可能受到侧向负载及移转的负载。上稳定表面24倾斜以抵抗往下垂直负载及侧向负载两者。在垂直及侧向负载之间移转的负载也通过相同的上表面24受到较好的抵抗，从而降低磨耗构件12在鼻14上的移位，且因此降低组件的磨耗。与下表面22相比，由斜角状的两个上表面24所提供的较大表面积还有利于抵抗预期较大的往下的负载。因为垂直负载通常大于侧向负载，所以上表面24优选更为水平而不是更为垂直，即处于相对于下表面22呈0至45度间的一角度θ、且优选处于约40度的一角度θ(图9)。然而，也可能具有位于优选范围外的倾斜，特别是轻任务操作或其中会发生高侧向负载的环境中。提供下表面22以抵抗往上的垂直负载。一三角形前端(连同鼻的其它部分)还可确保磨耗构件12被妥当地安装在鼻上，即，磨耗构件无法以错误方式安装在鼻上。并且，因为磨耗构件不受到可逆式安装，所以鼻及插槽可形成为具有对于一给定应用的最优形状。作为示例，鼻是可形成有一用于较大穿透的轮廓、一可降低磨耗构件上的磨耗率的形状、及一特别适应在所希望的挖凿操作中预期的负载及磨耗型式的有效构造。为了稳定磨耗构件的安装，已知的一种方法是将插槽及鼻的前端形成为具有矩形稳定表面的匹配的平行六面体。有时，磨耗构件会薄到造成高应力，该高应力可能导致失效或磨穿磨耗构件而在角部处露出鼻，两种情况下需要在钻锥(bit)部分28被磨除之前更换磨耗构件。因为往下的负载通常大于往上的负载且由于泥土材料流入斗内，所以这种破损通常沿着磨耗构件顶部发生。对于鼻14的往上指向的三角形前稳定端，上表面24沿侧向往下倾斜，以将稳定端的上前角移至一中央位置(图4、5及9)。这样减小了其侧向端处的轮廓，从而与习知的齿相比，降低了鼻及插槽的上侧向端上的磨耗及应力。由此，增加了磨耗构件及鼻的使用寿命。此外，鼻14的三角形前端20界定一较小轮廓，从而更有利于穿透至地面中。在上角处采用倾斜状表面可容许磨耗构件定形为可取得更大表面积来将泥土材料携载至斗内。虽然前稳定端20优选具有上表面及下表面22、24所形成的一三角形形状，但是也可采用具有倾斜状侧表面的其他构造来减小上前角的侧向突起。在这样的构造中，倾斜状侧壁可界定一大致梯形的形状。作为另一示例，上角可被截角以使上角向内移。可进行截角以消除侧壁及/或顶壁或连接侧壁及顶壁。另一示例中，虽然平面形表面是优选的，但是倾斜状表面也可为弯曲状以譬如界定一大致半球形前端。此外，三角形前端20或具有倾斜状侧壁的其他前端形状可与其它已知的鼻的构造结合使用。仅作为示例，这样的前端可以用作稳定前端，替代美国专利No.5,709,043中的鼻上所公开的稳定前端。此外，对于其中负载及磨耗预期将沿着磨耗组件的底侧而非顶侧的挖凿操作，可将前端倒置。鼻14进一步部分地由上壁31及下壁33界定(图3及10)。上壁及下壁31、33向前止推表面27会聚以形成常见楔形，从而实现强度与穿透能力的折衷。然而，不同于形成有前稳定表面的常见的鼻，上壁31的中央部分34是0继续向下壁33会聚，经由前端2到达止推表面27，从而具有一较细长外轮廓及增强的穿透力而不牺牲稳定度。因为使用倾斜状稳定表面24来提供稳定支撑，所以可以上壁31可以经由前端20继续渐缩并获得相应的细长的鼻。如上文讨论，各自倾斜的上壁31及下壁33远离轴线26往后发散。为了降低阻碍以及促进泥土材料流进斗内，上壁31相对于轴线26具有比下壁33更浅的一倾斜。并且，鼻14由实现高穿透力及稳定度的具有刻面(facet)22、24的相对较小的前端20往后转变成提供强度及支撑的具有增加的刻面的较大的后端(图3至11)。在图示实施例中，鼻从一大致三角形的前端变成一六刻面式主体，继而在其后端处转变成八刻面式主体。一优选构造中，鼻14从前端处的三或四刻面式表面(取决于在前端20中中央刻面34是否维持一显著宽度)转变成主体18内的六刻面式表面以提供强度、稳定度、及细长轮廓。主体18优选包括一上中央刻面34和一对倾斜状侧刻面36以及一下中央刻面38和倾斜状侧刻面40以提供一强固的轮廓。利用中央刻面34、38可减小组件的整体深度，以提供一更瘦长突起，从而获得更好的穿透力。顶中央刻面34优选在横向方向上是平的而具有往后扩张易于使泥土材料流进入斗内的一宽度。下中央刻面38在横向上也大致是平的，但优选在往后方向上具有缩窄的宽度。由于下侧33相较于上侧31具有更大倾斜，所以这特别有利。虽然刻面34、36、38、40优选是平面的，但是也可采用弯曲状刻面。然而，其中鼻从具有一定刻面的相对较小前端转变成具有增加的刻面的较大后端的其他形状及配置也是可能的。下侧刻面40优选基本上平行于轴线26以界定后稳定表面(图5、7、8及9)。如同前稳定表面24，后稳定表面40侧向倾斜以抵抗垂直及侧向负载两者。应该选择稳定表面40的倾斜度，以在使磨耗构件在垂直负载作用下稳定以及为组件提供充分的整体强度之间实现平衡。为此，侧刻面40优选以105至180度间的一角度Φ、且最佳约128度的一角度相对于中央刻面38倾斜(图11)。然而，稳定表面40可在优选范围外倾斜，特别是在轻任务操作或涉及高侧向负载的操作中。中央刻面38的往后缩窄还使得稳定表面40的往后扩张得到最大化，从而提供更大的表面积来抵抗负载，特别在鼻14后方。一优选实施例中，主体25在其后端41处转变成一八刻面式结构(图4、5、7及8)。图示示例中，鼻14进一步包括一对相对且垂直定位的侧表面43来减小鼻轮廓，以实现更好的穿透及提供额外支撑来抵抗侧向负载。利用经过三阶段转变且其中各阶段比先前阶段具有更多刻面(有关锁的表面或脊及沟槽者除外)的一鼻及插槽，可实现强度及瘦长的有利组合，从而改善操作并增强穿透。一优选示例中，第一前阶段包括四刻面，位于前稳定端后方的中阶段包括六刻面，而后阶段界定出锁的后方的八刻面(但其可视需要延伸于锁的前方)。或者，如果刻面34未延伸经过前端20，则第一阶段将具有三刻面。两种情况下，前端20皆视为大致为三角形。基...