一种用于器具的磨损构件保持系统的制作方法

一种用于器具的磨损构件保持系统
1.本技术是申请日为2017年6月19日、国际申请号为：pct/us2017/038168、国家申请号为：201780038622.5、名称为“一种用于器具的磨损构件保持系统”的进入中国国家阶段的国际申请的分案申请。
技术领域
2.本发明整体涉及磨损构件保持，更具体地涉及一种用于器具的磨损构件保持系统。


背景技术：

3.诸如轮式装载机、电缆挖掘机、拉铲挖掘机、电动绳索挖掘机、开凿机和正铲挖掘机之类的土方挖掘机械包括通常用于挖掘、劈开或以其他方式移动泥土、岩石、碎片或其他材料的器具。这种器具通常是各种类型的铲斗，其形状和尺寸取决于铲斗的类型和采用特定铲斗的机器的尺寸。这些器具因受到磨耗和冲击而磨损。为了延长这些器具的使用寿命，可以在被磨损区域将各种护罩或磨损构件连接到土方和挖掘器具上。这些磨损构件能够使用保持系统连接到器具上，当磨损构件磨损到应该更换的程度时，保持系统允许更换磨损构件。
4.一些具有磨损构件的器具要求将一个或多个部件焊接到器具上，以便使磨损构件保持在器具上的适当位置。其他器具采用了各种多部件保持系统，其中部件中的一个或多个必须被锤打到位以将磨损构件保持在器具上的适当位置。由于极端磨损条件，焊接部件可能需要频繁更换，而使用这些焊接部件就可能会有问题，特别是在必须在工作现场进行维护的情况下。使用需要锤击到位的保持系统也可能存在问题并且难以放置到位和移除。一种既无焊接又无锤击的护罩/磨损构件保持系统，也就是说，一种既不需要将保持部件焊接到器具上，也不需要必须锤击到位的护罩/磨损构件保持系统将是有益的，也是合乎需要的。此外，组装好的护罩/磨损构件保持系统应该具有协作部件，这些配合部件布置为避免过早失效。
5.1998年2月3日授予ruvang的美国专利第5713145号(
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145专利”)中公开了一种用于磨损构件的保持装置。具体而言，
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145专利公开了一种铲斗，其包括用于护罩或磨损构件的附接系统，该附接系统包括
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145专利表征为保持器的部件，保持器被焊接或以其他方式紧固到器具唇缘。
′
145专利公开了一种j形螺栓，该螺栓可插入穿过磨损构件后部垂直形成的开口，并旋转直到螺栓的螺纹端水平。当磨损构件安装在铲斗的唇缘部分上时，j形螺栓然后可被容纳在
′
145专利的保持器的通道中。随后，则可将垫圈、压缩构件(例如弹簧)和螺母安装在j形螺栓的螺纹端上，并抵靠保持器，以将磨损构件朝向铲斗的唇缘偏置。
6.尽管对于一些应用来说是可接受的，但是
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145专利的磨损构件保持装置可能没有广泛的适用性。尤其是
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145专利的磨损构件保持装置可能不够坚固，不能承受大型重型机器中的极端使用条件。例如，
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145专利的j形螺栓本身就处于张力之下。将j形螺栓拧紧到足以将磨损构件固定到器具上可能会导致金属疲劳和螺栓失效，引起磨损构件移位和器具损
坏，特别是在大型机器中重载使用时。此外，
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145专利中公开的系统专门用于器具唇缘上的焊接或以其他方式固定的保持器。而当这种保持器需要修理和/或更换时，尤其是在现场操作时，这可能会有问题。
7.所公开的磨损构件保持系统旨在克服上述一个或多个问题。


技术实现要素：

8.根据一个示例性方面，本发明涉及一种用于器具的磨损构件保持系统的凸耳构件。凸耳构件包括具有长度尺寸的细长本体。凸耳构件还包括朝向细长本体的远端延伸的磨损构件接合部分。凸耳构件还包括邻近细长本体近端的压缩螺栓组件接合部分，其中压缩螺栓组件接合部分限定至少一个孔，该孔被配置成容纳压缩螺栓。
9.根据另一个示例性方面，本发明涉及一种磨损构件保持系统。磨损构件保持系统包括凸台，其被配置成将开孔接合在器具内。磨损构件保持系统还包括凸耳构件，其被配置成接合磨损构件开孔和凸台并包括压缩螺栓组件接合部分。磨损构件保持系统还包括压缩螺栓组件，该压缩螺栓组件在凸台的一部分和凸耳构件的压缩螺栓组件接合部分之间延伸并且被配置成使凸耳构件的压缩螺栓组件接合部分远离凸台的该部分。
10.根据还一个示例性方面，本发明涉及一种铲斗上磨损构件的保持系统。该系统包括铲斗，其包括容器部分和唇缘部分并斗限定了邻近唇缘分的开孔，该开孔从铲斗的内表面延伸到铲斗的外表面。该系统还包括凸台，其包括头部元件、从头部元件沿第一方向延伸的引导元件以及从头部元件沿第二方向延伸的腿部元件，其中腿部元件被配置成延伸到铲斗的开孔中。该系统还包括凸耳构件，其包括被配置成接合磨损构件的开孔的磨损构件接合部分、被配置成接合引导元件和头部元件的凸台接合部分，以及压缩螺栓组件接合部分。该系统还包括压缩螺栓组件，其包括位于头部元件和凸耳构件的压缩螺栓组件接合部分之间的两个压缩螺栓并且被配置成使凸耳构件的压缩螺栓组件接合部分远离头部元件。
附图说明
11.图1示出了铲斗形式的示例性器具；
12.图2示出了根据所公开的实施例的磨损构件、器具的一部分和磨损构件保持系统的部件的分解图；
13.图3示出了根据所公开的实施例的磨损构件保持系统的部件的分解图；
14.图4示出了根据所公开的实施例的凸耳构件；
15.图5示出了根据公开实施例的凸台和凸耳构件安装在器具上并保持磨损构件的截面图；
16.图6示出了根据所公开的实施例的磨损构件保持系统的平面图；
17.图7示出了根据所公开的实施例的磨损构件保持系统安装在器具上的过程；
18.图8示出了根据所公开的实施例的磨损构件保持系统的各方面的透视图；和
19.图9示出了根据所公开的实施例的磨损构件保持系统的各方面的透视图。
具体实施方式
20.图1示出了铲斗12形式的器具10。根据所公开的实施例，铲斗12可包括一个或多个
磨损构件14和磨损构件保持系统。虽然器具10在图1中示出并被描述为铲斗12，但是应当理解，所公开的磨损构件保持系统的实施例可以与铲斗以外的器具结合使用。例如，根据所公开的实施例的磨损构件保持系统可用于单独的地面接合边缘或唇缘构件，然后可将该地面接合边缘或唇缘构件附接到铲斗、铲子或其它挖掘器具或材料处理器具。铲斗12可以是各种机器中采用的类型，例如，电动绳索挖掘机(如图1所示)、拉铲挖掘机、液压挖掘机、反铲挖掘机、履带式或轮式装载机等，并且铲斗12根据使用其的机器的类型，形状可能有些不同。一些铲斗或其它器具可包括一个或多个开孔，这些孔可容纳旨在将各种类型的可更换磨损构件固定到其上的各种紧固件或保持构件。这种现有的开孔可方便地与磨损构件保持系统的所公开的实施例结合使用。
21.铲斗12可包括唇缘部分16，有时称为挖掘刃、切割刃、刃构件等，以及限定材料容器部分17的一个或多个壁构件。例如，铲斗12的容器部分17可包括可用作底部和背部的主壁构件18以及两个侧壁构件20和22。根据可以在其上使用铲斗的机器的类型，可以设想其它铲斗形式。唇缘部分16可设有多个齿组件24和多个磨损构件14。例如，磨损构件14可设置在每对相邻齿组件24之间。唇缘部分16可从铲斗12上拆卸下来，例如通过螺栓或其他紧固件固定，或者它可以是铲斗12的固定部件，例如焊接到主壁构件18上。
22.图2是示出了磨损构件14、铲斗12的唇缘部分16和包括将详细描述的配合部件的磨损构件保持系统26的分解图。磨损构件14可被设计成保护唇缘部分16免受铲斗12可能接触的磨料的直接冲击和直接接触。磨损构件14可包括延伸到铲斗12中的内支腿28和铲斗12外部的外支腿30。内支腿28和外支腿30可结合形成大致与铲斗12的唇缘部分16的表面一致的弯曲部29。磨损构件14可包括吊耳32，以帮助操纵磨损构件14，例如在安装和从铲斗12移除时。磨损构件14还可包括由磨损构件14限定的开孔34，该开孔34延伸穿过磨损构件14，例如穿过磨损构件14的内支腿28上的成型部分27，并从第一表面33延伸到第二表面35。根据所公开的实施例，开孔34可用于在磨损构件保持系统26使用时使用。铲斗12可在唇缘部分16附近或之上限定开孔36，并从铲斗12的内表面38延伸到铲斗12的外表面40。磨损构件保持系统26可包括凸台42、凸耳构件44和压缩螺栓组件46，所有这些将在后面更详细地描述。
23.图3是示出了磨损构件保持系统26的部件的分解图，包括凸台42、凸耳构件44和压缩螺栓组件46。凸台42可包括头部元件48、腿部元件50和引导元件52。凸台42的引导元件52可从头部元件48沿第一方向a延伸，并可被配置成与磨损构件14的可与铲斗12一起使用的部分配合。引导元件52通常可从头部元件48的远端49到引导元件52的远端53延伸例如大约197mm，或者在例如190mm和210mm之间。凸台42的腿部元件50可从头部元件48沿第二方向b延伸，并可被配置成插入铲斗12的开孔36中。凸台42的头部元件48可被表征为腿部元件50和引导元件52的接合区域，并且与引导元件52一起，可被配置成与凸耳元件44和压缩螺栓组件46配合。
24.凸耳构件44可包括具有长度尺寸l的细长本体54。凸耳构件44可包括朝向细长本体54的远端58延伸的磨损构件接合部分56。磨损构件接合突起60可从邻近远端58的磨损构件接合部分56延伸。磨损构件接合突起60可成形为具有大致截头圆锥形轮廓。另选地，磨损构件接合突起60可具有其它轮廓，诸如圆柱形、椭圆形、多边形等。凸耳构件44还可包括邻近细长本体54的近端64的压缩螺栓组件接合部分62。
25.压缩螺栓组件46可包括至少一个压缩螺栓66。例如，在一个实施例中，压缩螺栓组
件46可包括两个压缩螺栓66，并且每个压缩螺栓66可基本上彼此相同。压缩螺栓66可包括头部68，例如六角头和螺纹轴70。螺纹轴70可沿其整个长度螺纹连接，或者可以仅沿其长度部分螺纹连接。压缩螺栓组件46还可包括用于每个压缩螺栓66的翼形螺母72和锁紧螺母74。压缩螺栓组件46还可包括一个或多个定位在例如头部68和锁紧螺母74之间的间隔件75。
26.凸台42的一部分76，例如头部元件48的一部分，可包括至少一个被配置成容纳压缩螺栓66的头部68的凹部78。每个压缩螺栓66的凹部78可成形为接合压缩螺栓66的头部68，以防止压缩螺栓66相对于凸台42旋转。例如，在螺栓66包括六角头的情况下，凹部78可被成形为至少部分六边形，以便紧密接合六角头并防止压缩螺栓66旋转。另选地，在螺栓66包括方形头的情况下，凹部78可成形为紧密接合方形头并防止压缩螺栓66旋转。凹部78可以是头部元件48内的六边形、正方形或其它形状的盲孔，或者它可以是通向头部元件48的表面77的槽并且具有能够限制压缩螺栓66的头部68旋转的侧面。凸耳构件44的压缩螺栓组件接合部分62可限定至少一个孔80，该孔80被配置成容纳压缩螺栓66的螺纹轴70。孔80可以大致平行于细长本体54的长度尺寸l延伸。在图3所示的实施例中，第一和第二孔80可包括在压缩螺栓组件接合部分62中。
27.每个压缩螺栓66的翼形螺母72可被配置成在使用压缩螺栓组件46时用手指拧紧。每个翼形螺母72可包括滚花表面82，以便于在没有工具的情况下转动。可能有助于手指拧紧的除滚花之外的表面纹理或轮廓也可采用并已被考虑。另选地或除此之外，每个翼形螺母72可被配置成容纳用于转动的工具。例如，每个翼形螺母72可包括一个或多个开孔84，该开孔84适于容纳用于施加杠杆以转动翼形螺母72的工具。每个压缩螺栓66的锁紧螺母74可被配置成用工具拧紧。锁紧螺母74可以是例如六角螺母，并且可以抵靠翼形螺母72拧紧以防止翼形螺母72松动。
28.凹部86可由凸台42限定，例如邻近腿部元件50和头部元件48的接合处，并且第三孔88可由凸耳元件44的细长本体54限定。第三孔88可横向于压缩螺栓组件接合部分62中的第一和第二孔80延伸，并且可横向相对于细长本体54的长度尺寸l沿第二方向b延伸。保持螺栓90可延伸穿过第三孔88并与螺母92配合。当凸耳构件44与凸台42组装在一起时，保持螺栓90可具有足够的长度以延伸穿过第三孔88并进入凹部86。当凸耳构件44与凸台42和压缩螺栓组件46组装时，保持螺栓90可拧入螺母92中，并且保持螺栓90可延伸到凹部86中，以便在运输过程中或者当被操纵以接合铲斗12和磨损构件14时防止组装的部件分离。
29.仍然参照图3，凸台42可包括提升手柄94，以助于单独操作凸台42或者与凸耳构件44和压缩螺栓组件46一起操作凸台42，其中凸耳构件44和压缩螺栓组件46与凸台42组装在一起。提升手柄94可采用各种适合于与提升装置配合的形状。例如，提升手柄94可以是具有线性构件96的低轮廓环，线性构件96通过两个短腿98连接到凸台42的头部元件48。应当理解，在本公开的范围内，提升手柄94可以是t形的，成形为弯曲的环状，或者采用其他形状。
30.图4示出了分开并放大的凸耳构件44的透视图，以更好地示出某些方面。压缩螺栓组件接合部分62包括大致垂直于细长本体54的长度尺寸l延伸的横向构件100。横向构件100包括从凸耳构件44的第一侧面104延伸第一距离的第一侧臂102和从凸耳构件44的第二侧面108延伸第二距离的第二侧臂106。第一距离通常可以等于第二距离。另选地，第一侧臂102和第二侧臂106可从凸耳构件44的相应侧面104和108延伸不同的距离。第一孔80可由第
一侧壁102中的压缩螺栓组件接合部分62限定，第二孔80可由第二侧臂106中的压缩螺栓组件接合部分62限定。
31.横向构件100可具有沿第一方向a延伸的厚度尺寸，用于细长本体54的长度尺寸l的一部分。横向构件100可包括从横向构件延伸的拉回凸缘110。拉回凸缘110还可包括在第一方向a上延伸的厚度尺寸，用于细长本体54的长度尺寸l的一部分。拉回凸缘110的厚度尺寸可小于横向构件100的厚度尺寸。
32.凸耳构件44可包括构造成接合凸台42的表面的凸台接合表面112。凸台接合表面112可大致是平面的。凸耳构件44还可包括与凸台接合表面112相对的成型表面114。成型表面114可包括限定凸耳构件44特征的表面部分，这些特征使得磨损构件保持系统26能够与凸台42和压缩螺栓组件46配合将磨损构件14有效地保持在铲斗12上。例如，成型表面114可包括限定压缩螺栓组件接合部分62的表面部分、用于延伸穿过凸台开孔116(图3)的部分以及限定磨损构件接合突起60的部分。
33.图5是安装在铲斗12上并保持磨损构件14的组装的磨损构件保持系统26沿方向a延伸的中心线的简化截面图。压缩螺栓组件46在图5中未示出。腿部元件50可包括可安装在开孔36中的第一部分118，和从第一部分118大致沿与第一方向a相反的第三方向c延伸至端面119并进入开孔36的偏置部37的第二部分120。腿部元件50可包括在第一部分118上并从引导元件52延伸的第一曲面部分122。腿部元件50可包括第二曲面部分124，该第二曲面部分124邻接第一曲面部分122，反向从第一曲面部分122弯曲并沿着第一部分118和第二部分120延伸。腿部元件50可包括第三曲面部分126，该第三曲面部分126反向从第一曲面部分122弯曲并且从头部元件48延伸。腿部元件50可包括第四曲面部分128，该第四曲面部分124邻接第三曲面部分126，反向从第三曲面部分126弯曲并沿着第一部分118延伸到大致平面的表面部分130。腿部元件50可包括第五曲面部分132，该第五曲面部分132反向从第四曲面部分128弯曲，并从大致平面的表面部分130延伸到第二部分120。
34.腿部元件50可从引导元件52和头部元件48延伸例如大约160mm。腿部元件50在方向c上从第二曲面部分124到端面119的最大范围可大约为150mm。第一曲面部分122的曲率半径可大约为8.5mm，并且可在例如7mm和10mm之间。第二曲面部分124的曲率半径可大约为120mm，并且可在例如110mm和130mm之间。第三曲面部分126的曲率半径可大约为65mm，并且可在例如60mm和70mm之间。第四曲面部分128的曲率半径可大约为50mm，并且可在例如40mm和60mm之间。第五曲面部分132的曲率半径可大约为20mm，并且可在例如10mm和30mm之间。给定的腿部元件50的尺寸可以是典型的例子，但是它们并非旨在限制，因为尺寸可以基于所公开的磨损构件保持系统26可以应用于其上的机器和/或器具的尺寸，和/或基于例如可与凸台42相关联的开孔36的尺寸和形状而变化。
35.图5还示出了延伸穿过凸耳构件44中的孔88并通过螺母92固定到凸耳构件44的保持螺栓90。螺母92可位于凸耳构件44的凸台接合表面112中形成的空腔93内。保持螺栓90可具有足以延伸到凹部86中的长度。例如，当凸耳构件44和凸台42被组装时，如图5所示，保持螺栓90阻止凸耳构件44和凸台42分离。如图5所示，凹部86相对于保持螺栓90的直径增大，以便在方向a和c上延伸大于保持螺栓90的直径的距离。有利的是，凹部86的扩大既使凸耳构件44能相对于凸台42调节，又使在磨损构件保持系统26使用时能补偿零件随时间的磨损。凹部86的深度和宽度可变化。方向b上的凹部的深度通常可为20mm，它可以在例如15mm
和25mm之间变化。方向a和c上的凹部86的深度通常可为25.4mm，它可以在例如20mm和30mm之间变化。
36.图5还示意性地示出了凸耳构件44、凸台42和磨损构件14的协作关系。凸台42的引导元件52可沿方向a朝铲斗12的唇缘部分16延伸。凸耳构件44可从其近端64延伸通过凸台开孔116，并沿着引导元件52与和引导元件52接合的凸台接合表面112一起延伸到远端58。磨损构件接合突起60可通过突出到开孔34中而与磨损构件14的开孔34配合。固定部件134可从磨损构件14的第一表面33单独插入开孔34中，并接合磨损构件接合突起60，以进一步确保磨损构件14保持在铲斗12的唇缘部分16上。
37.图6是示出了组装布置的凸台42、凸耳构件44和压缩螺栓组件46的横截面平面图。如图6所示，压缩螺栓66的头部68被示出夹持在凹部78内。翼形螺母72被示出在用手指拧紧到螺纹轴70上的后，在该位置与凸耳构件44的压缩螺栓组件接合部分62抵靠接合。锁紧螺母74被示出例如通过合适的紧固工具抵靠接合翼形螺母72，以防止翼形螺母72的非期望的松动。可选的间隔件75(图3)未在图6中示出，但是在需要或期望的情况下，间隔件75将位于头部68和锁紧螺母74之间。螺纹轴70被示出自由穿过压缩螺栓组件接合部分62中的无螺纹孔80。凸耳构件44被示出从近端64延伸到远端58，并穿过凸台42的头部元件48中的凸台开孔116。
38.图7示出了磨损构件保持系统26插入例如铲斗12的开孔36中。结合图5所描述，第三弯曲部分126在凸台42的近侧138处有效地在腿部元件50的第一部分118上提供安装凹部136。安装凹部136的凹形弯曲构造可便于磨损构件保持系统26在沿着箭头140的方向移动到位时插入开孔36，直到第二部分120插入偏置部分37。
39.图8和图9是图8的附加视图，示出了当磨损构件接合突起60接合在磨损构件14的开孔34中时，通过例如沿箭头142的方向旋转来用手指拧紧翼形螺母72。当翼形螺母72在螺纹轴70上旋转并抵靠接合压缩螺栓接合部分62时，压缩螺栓66的头部68可牢固地接合抵靠头部元件48内的凹部78(图9)。翼形螺母72以这种方式旋转的结果是，当螺栓66在凸台42的头部元件48和凸耳构件44的压缩螺栓接合部分62之间受到压缩时，磨损构件14能被有效并高效地拉到铲斗12的唇缘部分16上。
40.图9示出了一种情况，其中翼形螺母72已经被手指紧固到抵靠凸耳构件44的压缩螺栓组件接合部分62的需要的位置，使得磨损构件14已被拉回到铲斗12的唇缘部分16上到需要的程度。在该点，锁紧螺母74可由合适的工具144拧紧，以便例如沿箭头146的方向旋转，从而翼形螺母72可锁定在适当位置，防止无意中松开。图8和9还示出了凹部78的替代形式，其中凹部78可向头部元件48的表面77开口。
41.工业实用性
42.所公开的磨损构件保持系统26的实施例可适用于诸如轮式装载机、电缆挖掘机、拉铲挖掘机、电动绳索挖掘机、开凿机和正铲挖掘机之类的各种土方机械，以及包括通常用于挖掘、劈开或以其他方式移动泥土、岩石、碎片或其他材料的工具的其他机械。目前公开的磨损构件保持系统26的实施例无需焊接部件，并且不包括必须通过锤击强制到位的部件。除了无焊接和无锤头之外，目前公开的磨损构件保持系统26的实施例可以与现有磨损构件一起使用，并且可以在铲斗和包括现有唇孔(例如，用于保持各种现有地面接合部件的唇孔)的其它器具上使用，而无需改变。因为所公开的磨损构件保持系统采用压缩螺栓组
件，该压缩螺栓组件包括螺栓，而螺栓不是用张力而是施加和保持压缩力将磨损构件拉回并固定到器具的唇缘上，所以该系统不太容易发生螺栓故障。
43.凸台42可包括支腿元件50，支腿元件50的轮廓便于插入器具开孔和从器具开孔中取出，例如铲斗12的开孔36。例如，凸台42的腿部元件50的第一部分118可包括凸台42的近侧138上的安装凹部136。安装凹部136可包括凹形曲面部分，例如第三曲面部分126，其曲率半径被优化以助于安装凸台42。同时，腿部元件50的尺寸稳固，以提高刚度，从而增强对应力失效的抵抗力。因此，在不减损凸台42的对应力失效的抵抗力的情况下，可以容易地将凸台42的腿部元件50插入开孔36中。
44.凸台42和凸耳构件44的独特形状和协作布置允许使用一个或多个压缩螺栓66来施加向后拉的力，并将磨损构件14保持在器具10的唇缘16上，该器具使螺栓66处于压缩状态而非拉伸状态。因此，螺栓更耐用，不容易失效。有利的是，所公开的压缩螺栓组件46使得有可能使用不需要工具的压缩螺栓66的螺母施加足够的力来拉回和保持磨损构件14。因此，翼形螺母72可用于手动调节磨损构件保持系统26。
45.在本说明书中使用术语“大致”(例如，大致垂直、大致相等、大致平面的等)旨在考虑那些引用的组件和关系可能偏离正常和可接受的行业制造公差的绝对情况。
46.本领域技术人员将会认识到可以对所公开的磨损构件保持系统作出各种修改和变型。在考虑使用所公开的磨损构件保持系统的说明和实现之后，其他实施例对于本领域技术人员来说是显而易见的。本说明书和实例应被认为仅是示范的，而其真正的范围由下面的权利要求书和其等价物予以指明。