增强了紧缩的联接组件的制作方法
【专利说明】增强了紧缩的联接组件
[0001]本申请是申请日为2011年4月15日、国际申请号为PCT/US2011/032634、国家申请号为201180028911.X、名称为“增强了紧缩的联接组件”的进入中国国家阶段的国际申请的分案申请。
[0002]本申请要求于2010年4月20日提交的题为“Pivoting and Re leasableWedge-Type Coupling Assemblies”的美国临时专利申请N0.61/326，155的优先权。该在先优先申请通过参考被整体包含于本文。
技术领域
[0003]本发明涉及用于将可分离零件可拆卸地固定在一起、特别是用于将挖掘设备等的磨损组件的部件固定在一起的联接组件。本发明的一般领域与例如俄勒网州波特兰市的ESC0公司所拥有的美国专利N0.7，174，661和7，730, 652中所描述的那些相同或相似。这些在先ESC0专利通过参考被整体包含于本文。
【背景技术】
[0004]挖掘设备通常包括各种磨损件，以保护下面的产品不受过早磨损。该磨损件可简单地用作保护器(例如，磨损帽)，或者可具有另外的功能(例如，挖掘齿，用于破坏铲斗前面的地面以及保护下面的挖掘边缘)。在任一情形下，都期望将磨损件牢固地保持在挖掘设备上，以防止使用期间遗失，并且在磨损时能够被拆除和更换。为了最小化设备停机时间，期望能够在现场方便快速地更换磨损了的磨损件。磨损件通常由三个(或更多)部件形成，以努力最小化由于磨损而必须要更换的材料量。由此，磨损件通常包括固定至挖掘设备的支撑结构、安装至该支撑结构的磨损构件、以及将该磨损构件保持至支撑结构的锁件。
[0005]例如，挖掘齿包括作为支撑结构的接合器、作为磨损构件的齿尖或齿梢、以及将所述齿尖保持至所述接合器的锁件或保持件。所述接合器被固定至挖掘铲斗的前挖掘边缘，并包括向前突起以限定用于所述齿尖的安装件的鼻部。所述接合器可为单一整体构件，或者可由组装在一起的多个部件组成。所述齿尖包括前挖掘端和接收接合器鼻部的向后敞开插口。所述锁件插入该组件，以可拆卸地将所述齿尖保持至所述接合器。
[0006]用于挖掘齿的锁件通常为细长销构件，其配合进由接合器和齿尖共同限定的开孔中。该开孔可沿着接合器鼻部的侧部限定，如美国专利N0.5，469，648中那样，或者被限定通过鼻部，如美国专利N0.5，068，986中那样。在任一情形下，通过使用锤子插入和拆卸所述锁件。锁件的这种锤击是辛苦的工作，并且具有伤害操作者的风险。
[0007]所述锁件通常被紧密地接收在通道中，以努力防止使用期间锁件的射出和相伴的齿尖的遗失。这种紧密配合会受齿尖和接合器中限定用于锁件的开孔的部分未对齐的孔、所述开孔或销中所含的橡胶构件、和/或锁件与所述开孔之间紧密尺寸的影响。然而，如所清楚的，所述开孔中接收锁件的紧密度的提升加重了将锁件锤进和锤出所述组件相关的难度和风险。
[0008]所述锁件还常常缺少将所述齿尖充分地紧固至接合器的能力。尽管已经在先前的锁紧系统中设置橡胶构件以提供将磨损构件一定程度地紧固至支撑结构，但是由于使用期间当所述齿在负载下时所述橡胶缺少确保紧密配合所需的强度，其具有仅提供有限效果的趋势。大多锁件还无法提供随着零件变磨损重新紧固的任何能力。由此，随着零件磨损和紧密度降低，齿中使用的许多锁件容易遗失。提供紧缩或被重新紧固能力的现有锁件往往依赖于螺纹或楔块，这常常受到拆卸困难和/或安全问题的困扰。
[0009]锁紧布置的缺点并非全然局限于将尖物安装在接合器上。在另一实例中，接合器为安装在挖掘铲斗的限定了接合器支撑结构的唇部上的磨损构件。尽管所述尖物经历系统中的大多磨损，但是接合器也会磨损，随着时间需要更换。接合器一般机械地连接至铲斗唇部，以便允许使用更硬的钢材，和适应现场更换。一种常用的方法是使用Whisler型接合器，例如美国专利N0.3，121,289中所公开的(见图8)。在传统的Whisler系统中，接合器形成有跨越铲斗唇部的双叉腿。接合器腿和铲斗唇部形成有对齐以便接收锁件的开孔。处于该环境的锁件包括通常为C形的卷盘和楔块。卷盘的臂叠在接合器腿后端的斜面上。腿上的斜面和臂的内表面各自向后倾斜并远离所述唇部。然后将楔块锤入对齐的开孔，以强制所述卷盘向后。卷盘的该向后移动引起所述臂将接合器腿紧紧地夹在所述唇部上，防止使用期间接合器的移动或松开。
[0010]然而，Whisler型锁件中楔块进出开孔的锤击往往困难并具有潜在的危险。由于铲斗通常必须翻起以提供用来将楔块移出组件的通道，所以拆卸特别困难。在铲斗的该取向下，工人必须从铲斗下方接近开孔，使用大锤将楔块向上驱动。在大型铲斗情形下，其风险尤其明显。并且，因为楔块在维护期间会弹出，所以通常将楔块点焊到其相应的卷盘上，这排除了所有的重新紧固，使得楔块的拆卸更加困难。
[0011]在许多组件中，其它因素进一步增加了在需要更换磨损构件时移除和插入锁件的困难。例如，相邻部件的接近，例如横向插入的锁件(参见例如美国专利N0.4，326，348)中的，会制造将锁件锤入或锤出组件的困难。粉尘也会在接收锁件的开孔中变得压紧，使得接近和拆卸所述锁件困难。
[0012]已经进行了一些努力以生产用在挖掘设备中的非锤击性锁件。例如，美国专利N0.5，784，813和5，868，518公开了用于将尖物固定至接合器的螺钉驱动楔块式锁件，美国专利N0.4，433，496和5，964，547公开了用于将接合器固定至铲斗的螺钉驱动式楔块。尽管这些装置消除了对锤击的需要，但是它们每个都需要许多零件，因此增加了锁件的复杂度和成本。由于粉尘增加了与螺纹连接的摩擦和干涉，所以粉尘的进入也使得拆卸困难。此夕卜，在使用标准螺纹时，粉尘会逐渐积聚，变得“胶结”在螺纹周围，由于会腐蚀和损坏螺纹，所以使得螺栓的旋转和零件的松开极度困难。
[0013]美国专利N0.6，986，216、美国专利N0.7，174，661和美国专利N0.7，730，652公开了用于磨损组件的依靠螺纹楔块的锁件布置，所述螺纹楔块接合卷盘或磨损构件上的螺纹构造，并被旋转以将楔块驱进或驱出开孔。这些系统需要最低限度的部件，消除了锤击，并减轻与现有系统相关的拆卸问题。但是，它们缺少提供充分的紧缩以确保与所述唇部或其它支撑结构紧密配合、或者在发生磨损之后有效重新紧固的能力。
[0014]通常，在采矿作业中，大多土方机械(例如大型索铲或吊斗铲)可具有专用于机械的多达三个铲斗。这些铲斗包括活跃地用在机械上的一个铲斗、已经从机械上卸下并处于改造厂的一个铲斗(例如，以拆下多个磨损构件且使用新的磨损构件更换，并改造用于齿基和护罩配合区域的唇部)、以及一个“备用”铲斗。备用铲斗为新的或者已经通过改造程序并准备返回工作的铲斗。因为铲斗改造需要月余时间完成，所以需要备用铲斗。其可用在预定的维护循环中，如在机械上的铲斗出现重大故障时会发生的。因为改造过程耗时很长，所以采矿无法承担在紧急情况下没有可用来安装在机械上的铲斗。停机及相关的经济损失是巨大的。
[0015]尽管更大型的采矿作业(例如包括多个索铲和/或吊斗铲机)可能不具有专用于各机械的三个铲斗，但是如果需要，该作业仍通常具有足量的可用备用铲斗，以防止过多的停机时间(即，避免在等待铲斗改造工作完成时具有无法操作的机械)。对大量备用铲斗的需求表示了采矿作业的巨大成本。
[0016]因为唇部改造往往为铲斗改造程序的最耗时部分，通过延长改造之间的时间来降低改造数量会是巨大的节约。这种对铲斗的唇部或其它部分的改造的数量或频率的降低会节省终端用户执行这些改造所需的金钱和时间，并避免因将挖掘铲斗从机械卸下或在移动材料中不可用相关的停机。就更少库存的更换铲斗、做这些改造需要更少的焊接机、以及更方便操作且在更方便操作时可变化的更宽容的系统而言，减少唇部改造的数量会造成巨大的节约。
[0017]由于使用期间铲斗唇部经受相当的滥用并处于相当大的载荷下，所以需要保持其强度和完整性以避免失效。当唇部上的焊接将唇部的导缘改造成其原始形式时，如果未正确地进行也会对唇部造成风险。唇部必须预热，必须非常仔细地接着焊接程序，以避免产生裂缝。裂缝的唇部需要将铲斗从机械拆下并维修。然而，如果不经常需要焊接维修唇部，那么就减少或限制了一种可能的失效模式，从而最小化了唇部裂缝或失效的机会。
[0018]影响需要维修或改造铲斗上的唇部的一个因素与用于将磨损构件联接至唇部的系统是否能够将零件牢固地接合在一起有关。该联接系统必须能够将磨损构件相对于唇部移动足够的距离，以将磨损构件座落至唇部上。该移动量称为“紧缩(take up)”(例如，联接系统必须将磨损构件相对于唇部移动充足的距离，以“紧缩”磨损构件与唇部之间的任何间隙或距离)。如果联接系统仅能将磨损构件相对于唇部移动一小段距离，那么联接系统具有小的紧缩能力，在这种系统中，采矿操作员被迫更加频繁地改造唇部(以确保联接系统将具有充足的紧缩，以移动磨损构件，并将其牢固地保持在唇部上)。对于具有小量可用紧缩的联接系统，唇部改造也必须相对精确，以确保联接系统能够移动磨损构件并将其固定在唇部上。具有不被牢固保持在支撑结构上的磨损构件的系统往往会遭受更大的磨损，更易遗失磨损构件。尽管唇部的过早磨损是主要问题，但是其它支撑结构如接合器的过早磨损也会因更频繁更换增加停机时间和成本。
[0019]因此，在采矿和建筑行业中，对用于将磨损构件固定至铲斗的挖掘边缘的可拆联接系统的改进是受欢迎的。仍需要安装和拆卸方便安全、使用可靠、能够充分地紧缩、铲斗改造之间允许更长的时间周期、在各种零件的制造过程中允许更大范围的尺寸公差、以及导致更少的机械停机时间的联接系统。这种改进通过降低对备用铲斗的需求和与改造铲斗挖掘边缘相关的花费而使得成本降低。
【发明内容】
[0020]本发明涉及改进的组件，其中可分开的零件以牢固、方便和可靠的方式被可拆卸地保持在一起。本发明对于将磨损构件固定至与挖掘设备和挖掘操作相关的支撑结构上特别有用。本发明的联接组件易于使用、可重复使用、被牢固地保持在磨损组件中，并操作成将磨损构件有效地紧固在支撑结构上。
[0021]本发明的一方面涉及一种用于将磨损构件固定至支撑结构的锁件，包括楔块和卷盘，其中所述卷盘绕所述支撑结构上的支点枢转或旋转，以在所述楔块被驱进所述组件中时，紧固并牢固地保持所述磨损构件到所述支撑结构上。与现有技术中卷盘的向后平移不同，所述卷盘的枢转提供了增强的紧缩，从而甚至在下方支撑结构的相当大的磨损之后也确保紧密配合。本发明允许磨损构件的有效重新紧固，并允许在接合零件之间使用更大的制造公差。该增强的紧缩允许唇部前缘以及所有其它部件在需要改造之前具有更长的寿命，从而因降低了与经济损失相关的铲斗存货、劳动力成本和/或设备停机而导致成本降低。此外，优选在无锤锁件中实现改进的紧缩，以增强安全性。
[0022]本发明的其它方面涉及联接组件，其中在比较紧凑和内含锁件中(S卩，所述锁件可完全或基本上内含在设于要联接在一起的部件中的开孔内)可用大量的紧缩。因为各零件可相对松弛地配合在一起直到完成紧固，并且可以在楔块被放松时变得相对松弛(使得拆卸容易和快速)，所以该大量可用紧缩还帮助联接的组装和拆卸。另外，该锁件的紧凑允许大部分或全部锁件含在设于磨损构件和/或支撑结构中的开孔内，从而保护锁件及其零件不受材料流的影响(例如，在使用期间保护所述卷盘和楔块不因与石头或其它材料接触而损坏)。
[0023]在本发明的一个实施例中，一种用于将磨损构件固定至支撑结构的锁件包括卷盘和楔块。所述卷盘形成有轴向凸出接合表面，其中接合所述楔块。该凸出表面引起所述卷盘绕所述支撑结构上的支点枢转或旋转，以增强紧缩。
[0024]在本发明的另一方面，一种用于将磨损构件固定至支撑结构的锁件包括楔块、卷盘和插件，楔块、卷盘和插件都相对于彼此移动，以实现所述卷盘绕所述支撑结构上的支点的枢转或旋转，从而增强紧缩。可动插件的使用增加了紧缩量，在某些情形下，大到现有楔块和卷盘系统中可用的紧缩量的三至四倍。
[0025]在本发明的一个实施例中，所述插件被可动地固定至所述卷盘以接合所述楔块。当所述楔块被驱进和驱出所述组件时，所述插件与所述楔块和卷盘两者的接合引起所述卷盘旋转，以紧固所述磨损构件在所述支撑结构上的配合。
[0026]在本发明的另一方面，所述插件和卷盘在相对侧上接合所述楔块，并固定至所述支撑结构，使得在所述楔块被驱进和驱出所述组件时，所述插件和卷盘每个都枢转或旋转。
[0027]本发明的另一方面涉及在所述楔块和插件之间提供弹性紧固的联接组件。该特征有助于在使用期间保持所述插件与所述楔块之间的牢固接触、没有楔块就将所述插件固定至所述卷盘(例如在船运、安装和拆卸期间)、以及通过弹性紧缩提供有限的紧固益处。
[0028]在本发明的另一方面，所述磨损构件的一部分重叠在所述支撑结构上，并包括孔。所述孔具有沿第一方向完全延伸通过所述重叠部分以接收楔块和卷盘锁紧组件的第一部分，和在所述第一部分横向外侧且由于所述突出部分的存在仅部分地延伸通过所述重叠部分的第二部分。所述卷盘的支承部分在所述突出部分上延伸，以防止所述磨损构件移动远离所述支撑结构，从而无需在所述孔中的楔块就将所述卷盘保持在适当位置，并且在使用期间不施加沿与所述第一方向成横向的方向推所述卷盘的力。
[0029]在本发明的一个实施例中，所述突出部分完全延伸过所述孔的后端。在另一实施例中，所述突出部分仅设在所述孔的第一部分的横向。在任一情形下