无螺栓的履带板的制作方法

无螺栓的履带板的制作方法
【专利摘要】本发明公开一种无螺栓的履带板。具体地，公开一种用于将履带板连接至链节的方法。该方法可以包括使用电阻焊接联结履带板和链节。还公开用于构造履带总成的方法。该方法可以包括利用电阻焊接将多个链节附接至多个履带板。还公开履带总成。履带总成可以包括链节和经由电阻焊接附接至链节的履带板。
【专利说明】
无螺栓的履带板
技术领域
[0001]本发明整体上涉及履带式底盘，更具体地，涉及用于联结履带板和链节的系统和方法。
【背景技术】
[0002]许多移动式机器具有履带式底盘，其随着机器行进而沿地面运动。具有履带式底盘的移动式机器的例子可以包括但不限于挖掘机、拖拉机、推土机等。通常，履带式底盘包括由两个或更多个轮驱动的无端或连续的履带。机器的重量可以由履带的大表面面积更好地分配，使得连续履带式机器在横穿软土地面时由于下沉而被卡住的可能性较小。除了低的地面压力之外，连续履带可以提供增加的牵引和增强的耐久性。
[0003]典型地，底盘的连续履带由称作履带板的模块式钢板制成。链节组件用作连续履带的挠性支柱。链节组件通常包括成对横向间隔组装的多个链节。每对链节通过螺母和螺栓附接至履带板。更特别地，每个链节包括用于接收螺栓的孔，以及用于接收螺母以固定螺栓的座。为了将履带板紧固至每个链节，履带板靠着链节布置，并且螺栓穿过履带板中的孔和链节中的孔插入。接着，螺母抵靠链节的座紧固在螺栓上。
[0004]随着时间的过去，螺母和螺栓会松动，这可能造成履带板脱落。另外，使用螺栓将履带板附接至链节涉及耗时、复杂的组装程序。此外，螺栓联结要求附加特征和紧密公差，这增加了底盘组装的成本。相应地，存在对提供一种用于履带板和链节的牢固替代附接方法的需要。
[0005]题为“Method of Repairing a Worn Track Link” 的国际专利申请公开N0.WO00/29276中公开了一种修复磨损的履带链节的方法。00/29276公开描述了一种包括提供具有支承表面的实体支承元件的步骤的方法。该方法还包括将支承元件焊接至履带链节以覆盖履带链节的支承表面的步骤。虽然有效，但还期望在履带总成的构造和修复方面进行改进。

【发明内容】

[0006]根据一实施方式，公开一种用于将履带板连接至链节的方法。该方法可以包括利用电阻焊接联结履带板和链节。
[0007]根据另一实施方式，公开一种用于构造履带总成的方法。该方法可以包括利用电阻焊接将多个链节附接至多个履带板。
[0008]根据另一实施方式，公开一种履带总成。履带总成可以包括链节和经由电阻焊接附接至链节的履带板。
[0009]在结合附图阅读以下具体描述时，这些和其它方面和特征将变得更容易理解。另夕卜，虽然针对具体的示例性实施方式公开各种特征，可以理解的是，所述各种特征可以与各种示例性实施方式的任意特征彼此结合，或者单独使用，而不背离本发明的范围。
【附图说明】
[0010]图1是根据本发明的一实施方式的机器的示意图；
[0011]图2是用于图1的机器的履带总成的侧视图；
[0012]图3是图2的履带总成的立体图；
[0013]图4是用于图3的履带总成的链节组件的部分的立体图；
[0014]图5是根据本发明的一实施方式经由电阻焊接(ERW)或摩擦焊接在履带板和链节之间的焊接联结部的剖视图；
[0015]图6是图示根据本发明的一实施方式用于经由ERW将履带板连接至链节的示例过程的流程图；
[0016]图7是根据本发明的一实施方式的具有用于ERW的突出部的链节的立体图；
[0017]图8是根据本发明的一实施方式的具有用于ERW的突出部的履带板的立体图；
[0018]图9是根据本发明的一实施方式的具有用于ERW的整体式突出部的链节的立体图；
[0019]图10是根据本发明的一实施方式的具有用于ERW的连接至履带板和链节的电极的暂时联结部的侧视图；
[0020]图11是对图10的暂时联结部施加的压力的示意图；
[0021]图12是包括连接至图10的暂时联结部的电源的电路的示意图；
[0022]图13是图示根据本发明的一实施方式的用于经由摩擦焊接将履带板连接至链节的示例过程的流程图；
[0023]图14是根据本发明的一实施方式的在摩擦焊接过程中的履带板和链节的侧视图；
[0024]图15是根据本发明的一实施方式的在摩擦焊接之后的履带板和链节的焊接部的侧视图；
[0025]图16是图示根据本发明的一实施方式的用于构造履带总成的示例过程的流程图；
[0026]图17是图示根据本发明的一实施方式的用于构造履带总成的另一示例过程的流程图；以及
[0027]图18是根据本发明的实施方式的链节组件的部分的立体图。
[0028]虽然本发明容许各种修改和替代构造，但以下详细示出并描述其某些示例性实施方式。本发明不限于所公开的【具体实施方式】，而是包括其所有修改、替代构造和等效。
【具体实施方式】
[0029]本发明提供用于将履带板连接至链节的方法。一种公开的方法包括利用电阻焊接联结履带板和链节。另一种公开的方法包括利用摩擦焊接联结履带板和链节。通过这样做，本发明的方法提供无螺栓的履带板。通过取消使用螺母和螺栓来附接履带板和链节，本发明的方法提供更牢固的履带总成，以及更有效的组装程序。
[0030]现在将详细参照【具体实施方式】或特征，其例子在附图中被图示。通常，在整个附图中将使用相应的附图标记来指代相同或相应的部件。
[0031]图1图示根据本发明的某些实施方式的包括具有履带总成24的底盘系统22的机器
20。可以理解的是，虽然机器20被图示为挖掘机，机器20可以是包括履带式底盘系统22的任何其它类型。如这里使用的，术语“机器”是指执行涉及与诸如运土、建筑、景观美化、林业、农业等特定产业相关的物理运动的从动操作的移动式机器。
[0032]机器的非限制性例子包括商业和产业机器，诸如运土车辆、挖掘机、拖拉机、推土机、装载机、反铲挖土机、农业设备、材料处理设备、和在作业环境中操作的其它类型机器。可以理解的是，机器20主要是以示例性目的示出的以辅助公开各种实施方式的特征，并且图1并未描绘机器的所有部件。
[0033]底盘系统22可以被构造为支撑机器20并且使机器20沿着地面、道路和其它类型的地形运动。如图2和3所示，底盘系统22的履带总成24可以包括履带滚轮架26、连接至履带滚轮架26的各种引导部件、以及接合引导部件的无端履带28。引导部件可以引导履带28并且包括驱动链轮30、惰轮32、滚轮34、履带引导件36、和承载架38，虽然可以使用其它部件。
[0034]履带28可以包括链节组件40，其具有紧固至其上的多个板件42。链节组件40可以形成履带28的挠性支柱，并且板件42可以提供在各种类型地形上的牵引。链节组件40可以围绕驱动链轮30、滚轮34、惰轮32和承载架38以无端链的形式延伸。更特别地，链节组件40可以包括在枢转联结部46处彼此连接的多个链节44 ο如图4所示，链节44可以成对横向间隔地布置。安装在衬套50中的销48可以在枢转联结部46处连接彼此相邻的链节44，以及将链节44以横向间隔关系彼此固定。
[0035]可以理解的是，除了图4中所示的链节组件的构造之外，可以使用其它构造的链节组件40。例如，图4中的链节组件40描绘具有直链节的直的或直列式链节组件。但是，在另一实施方式中，链节组件40可以是如图18中所示的具有偏置链节152的偏置链节组件150。此夕卜，链节组件40的链节44可以是任意类型的。例如，链节44可以如图7中所示具有窗140，或者链节44可以如图9中所示不具有窗。
[0036]再参照图2和3，履带板42可以紧固至链节组件40的周界。例如，一个板件42可以附接至每对横向间隔的链节44。履带板42可以经由各种焊接方法连接至链节44 ο例如，如图5中所示，每个履带板42的接合表面52和每个链节44的接合表面54可以焊接在一起。但是，除了图5中所示之外，履带板42和链节44的其它表面可以用作接合表面。
[0037]在一种实施方式中，电阻焊接(ERW)可以用于将履带板42永久地联结至链节44。在ERW中，将履带板42和链节44的接合表面52、54焊接在一起所需的热量可以由在电流通过履带板42和链节44时使用的材料的电阻产生。例如，履带板42和链节44可以由钢构成，虽然可以使用其它材料。履带板42可以由与链节44的钢的等级不同等级的钢构成。但是，履带板42和链节44也可以由相同等级的钢构成。
[0038]现在在继续参照图1-5的基础上参照图6，图6示出图示根据本发明的实施方式用于经由ERW将履带板42连接至链节44的示例过程60的流程图。该过程60可以包括在链节44的接合表面54和/或履带板42的接合表面52上形成至少一个突出部80(图7和8)(框62)。如图7和8的例子中所示，突出部80可以从链节44和/或履带板42向外延伸，并且可以包括在链节44和履带板42之间的电接触点，在ERW过程中电流流过该电接触点。
[0039]突出部80可以经由锻造、机加工、激光切割或任何其它适当的工艺形成。例如，突出部80的形状可以为矩形。但是，突出部也可以是立方体、锥体、柱体、三角形横截面、半圆形横截面、和任何其它几何形状。虽然图7中示出两个突出部80且图8中示出四个突出部80，但可以提供任意数量的突出部。例如，在链节44和/或履带板42上可以提供突出部80的阵列。在另一例子中，如图9中所示，锻造飞边(forge flash)可以用于薄且长的整体式突出部180。
[0040 ] 再参照图7中所示的例子，突出部80的尺寸D1、D2中的每个可以在0.5_和15_的含括范围之间，虽然可以使用突出部80的尺寸D^D2的其它长度。此外，尺寸0工可以或可以不等于尺寸D2。在例子中，突出部80的厚度T可以在0.1mm和2mm的含括范围之间。但是，可以使用突出部80的厚度T的其它尺寸。此外，突出部80的尺寸D^D2和厚度T可以取决于链节44和/或履带板42的尺寸，以及期望的电阻的量。可以理解的是，这里公开的针对尺ID^D2和厚度T的数值范围仅用于示例目的并且各种尺寸可以用于突出部80。
[0041 ]再参照图6，可以制备链节44的接合表面54和/或履带板42的接合表面52(框64)，以利于其间的电接触和熔接。例如，接合表面52、54可以被平滑化和清洁以去除表面52、54上的表面污染物或氧化层。可以利用打磨、喷砂处理、钢丝刷清理、或任何其它适当工艺。
[0042]电极82、84(图10)可以连接至履带板42和链节44(框66)。如图10中所示，第一电极82可以被设置为在接近履带板42的接合表面52处与履带板42接触，且第二电极84可以被设置为在接近链节44的接合表面54处与链节44接触。例如，电极82、84可以由铜或铜合金构成。但是，其它导电材料可以用于电极82、84。
[0043]第一电极82可以被定制成形以与履带板42交接，且第二电极84可以被定制成形以与链节44交接。此外，在例子中，第一电极82和第二电极84可以与每个突出部80的中央轴线对准。更特别地，第一电极82和第二电极84可以分别定位在履带板42和链节44上，使得形成经过链节44的接合表面54中的突出部80并且经过接触突出部80的履带板42的接合表面52的直接电路径。
[0044]虽然图10中示出两个第一电极82和两个第二电极84，可以使用任意数量的电极。另外，第一电极82和第二电极84的位置可以与图10中所示的不同。在一个例子中，如果链节44不具有窗140，第二电极84可以替代地定位在链节44的表面142上。
[0045]另外，突出部80和电极82、84可以根据电阻率定尺寸。如这里使用的，电阻率可以被限定为突出部80的接触面积与第一电极82的接触面积之比。突出部80的接触面积可以是链节44上的突出部80的与履带板42的接合表面52接触的表面面积。第一电极82的接触面积可以是第一电极82的与履带板42接触的表面面积。在例子中，电阻率可以在0.05至I和0.5至I的含括范围之间。第二电极84可以具有与第一电极82相同的尺寸。但是，在其它实施方式中，第二电极84可以具有与第一电极82不同的尺寸。
[0046]在图6中，可以施加压力以在暂时联结部88(图10)中将第一电极82、履带板42、链节44、和第二电极84保持在一起(框68)。更特别地，可以利用链节44的接合表面54上的抵接履带板42的接合表面52的突出部80，将第一电极82、履带板42、链节44、和第二电极84压在一起就位。例如，外部力可以经由夹钳、弹簧加载机构、液压机、气动工业设备、和任何其它适当机构施加至联结部88。施加至联结部88的力的大小可以在1kN和10kN的含括范围之间，虽然可以使用其它的力大小。如图11中所示，除了施加至第一电极82和第二电极84的压力98之外，附加压力114可以在表面116处施加至链节44和/或在表面118处施加至履带板42，以便将链节144熔接至履带板42。
[0047]再参照图6，电流可以通过联结部88，以便将履带板42联结至链节44(框70)。例如，电源90(图12)可以用于产生脉冲电流通过第一电极82、履带板42、链节44和第二电极84。电源90可以包括电池、电容器组合、柱焊电源、或任何其它适当的电流源。在一个例子中，电源90的正极端子92可以连接至第一电极82，并且电源90的负极端子94可以连接至第二电极84。但是，可以使用其它构造。
[0048]此外，用于将电源90连接至电极82、84的电缆96可以包括低电感电缆连接。例如，电缆96可以尽可能短，以便最大化产生的通过联结部88的脉冲电流量。在例子中，电源90可以被构造为向联结部88施加在900安培和20000安培的含括范围之间的电流。在另一例子中，电源90可以被构造为向联结部88施加在900安培和12000安培的含括范围之间的电流。但是，可以使用其它的电流量。电源90还可以被构造为以0.05秒和0.6秒的含括范围之间的时间段施加电流，虽然可以使用其它时间段。
[0049]电流被供应以经由ERW将履带板42联结至链节44的电流量和时间长度可以取决于履带板42和链节44的物理尺寸。此外，在电流脉冲经过暂时联结部88之后，履带板42和链节44可以以冶金结合熔接在一起。接着，电缆96可以与电极82、84断开连接，并且电极82、84可以从履带板42和链节44分离。
[0050]在另一实施方式中，摩擦焊接可以用于将履带板42永久地联结至链节44ο在摩擦焊接中，将履带板42和链节44的接合表面52、54焊接在一起所需的热量可以通过履带板42和链节44之间的机械摩擦产生。更特别地，摩擦热可以形成于履带板42的接合表面52和链节44的接合表面54之间，同时侧向力或扰动可以使履带板42移位并且恪接至链节44。
[0051]现在在继续参照图1-12的基础上转向图13，图13示出图示根据本发明的实施方式用于经由摩擦焊接将履带板42连接至链节44的示例过程100的流程图。过程100可以包括将链节44紧固在固定位置(框102)。例如，链节44可以被紧固在设计用于保持链节44的特定形状的定制夹具中。但是，链节44也可以使用夹钳或任何其它适当机构紧固。
[0052]履带板42可以靠着链节44振动或摆动，以便在履带板42的接合表面52和链节44的接合表面54之间产生摩擦热(框104)。例如，履带板42和链节44可以经由线性或轨道摩擦焊接联结，其中履带板42在线性或轨道方向上来回摆动。例如，从图14中所示的视角，履带板42可以靠着链节44进出页面地摆动。但是，履带板42也可以参照图14中所示的视角左右来回摆动。
[0053]在一个例子中，履带板42可以在每个方向上靠着链节44线性或轨道滑动大约Imm至2.5mm。履带板42的摆动幅度可以在2mm和5mm的含括范围之间。但是，可以使用履带板42的其它长度和摆动幅度。另外，履带板42可以在1Hz和10Hz的含括范围之间摆动，虽然可以使用履带板42的其它摆动频率。
[0054]在履带板42靠着链节44摆动的同时，可以施加力以使履带板42移位并熔接至链节44(框106)。向履带板42施加的力可以随着履带板42被推抵链节44而增大。更特别地，在履带板42线性或轨道滑动经过链节44在接合表面52、54之间产生摩擦热的同时，可以施加轴向负荷110(图14)以将履带板42和链节44压在一起，由此将履带板42熔接至链节44。施加在履带板42和链节44上的轴向负荷可以在20吨和120吨的含括范围之间，虽然可以使用其它负荷。
[0055]在一个例子中，摩擦焊接机器或液压致动机可以用于摆动履带板42并且施加力以将履带板42熔接至链节44。但是，可以使用其它类型的设备。通过摩擦焊接机器，施加至履带板42和链节44的负荷量以及施加负荷的时间量可以被预设且预编程到机器的控制器中。机器的控制器可以包括存储器和用于控制摩擦焊接过程的任何类型的处理单元。另外，设计用于保持履带板42的特定形状的定制夹具可以附接至机器。
[0056]此外，可以理解的是，替代链节44紧固在固定位置且履带板42摆动，履带板42可以紧固在固定位置且链节44可以靠着履带板42摆动。另外，履带板42的接合表面52和链节44的接合表面54可以不必在摩擦焊接之前制备。机械摩擦可以在焊接工艺过程中去除污染物和氧化层。但是，接合表面52、54也可以在摩擦焊接之前经由打磨、喷砂处理、钢丝刷清理、或任何其它适当工艺制备。
[0057]在履带板42和链节44经由摩擦焊接以冶金结合熔接在一起之后，可以从履带板42和链节44的焊接周界去除多余的飞边112(图15)(框108)。多余的飞边112可以是当履带板42和链节44在摩擦焊接过程中被推在一起时被迫离开履带板42和链节44的接合表面52、54之间的焊接部的材料。例如，多余的飞边可以被激光切割、被锻压机修剪、或通过任何其它适当工艺去除。
[0058]工业实用性
[0059]通常，前述公开在诸如运土、建筑、景观美化、林业和农业机器的各种产业应用中具有实用性。具体地，本发明的履带总成和方法可以应用于具有履带式底盘的任何机器，诸如运土车辆、挖掘机、拖拉机、推土机、装载机、反铲挖土机、农业设备、材料处理设备等。
[0060]通过将本发明的履带总成和方法应用于机器，能够实现履带板与链节之间的牢固焊接联结。电阻焊接(ERW)和摩擦焊接导致履带板和链节的材料的冶金熔接，由此产生履带板与链节之间强且耐用的联结。此外，ERW和摩擦焊接消除了存在于螺栓联结中的许多制造问题。
[0061]例如，为了在履带板和链节的螺栓联结中获得所需的夹持力，制造商需要考虑针对每个部件的公差、对准和直表面加工，因为螺母和螺栓仅提供履带板与链节之间的机械连接。但是，通过ERW和摩擦焊接，这些问题由于履带板与链节之间形成的冶金结合而变得无关紧要。通过这样做，提供一种用于履带板和链节的牢固且有效的附接方法。
[0062]现在在继续参照图1-15的基础上转向图16，示出图示根据本发明的另一实施方式的用于构造履带总成24的示例过程120的流程图。过程120可以包括利用ERW将多个链节44附接至多个履带板42。例如，第一履带板可以经由ERW联结至第一链节。
[0063]更特别地，与第一履带板接触的第一电极82可以连接至电源90的正极端子92(框122)。与第一链节接触的第二电极84可以连接至电源90的负极端子94(框124)。电源90可以产生脉冲电流通过第一电极82、第一履带板、第一链节、和第二电极84，以便使用ERW在第一履带板和第一链节之间产生焊接联结(框126)。
[0064]针对构造履带总成24的履带28需要的其它链节44和履带板42可以重复相同的过程(框128)。例如，接着，第一履带板可以以类似的方式经由ERW联结至与第一链节横向间隔的第二链节。随后，相邻的履带板可以以类似的方式联结至相邻的横向间隔的成对链节，等等。通过这样做，履带28的所有履带板42可以附接至所有链节44，以便构造履带总成24。也可以使用ERW同时将履带板附接至两个链节，或横向间隔的成对链节。
[0065]现在在继续参照图1-16的基础上转向图17，图17示出图示根据本发明的另一实施方式的用于构造履带总成24的示例过程130的流程图。过程130可以包括利用摩擦焊接将多个链节44附接至多个履带板42。例如，第一履带板可以同时联结至第一链节和第二链节。第一链节和第二链节可以包括链节组件40中的横向间隔的成对链节。
[0066]更特别地，横向间隔的成对链节可以紧固在固定位置(框132)。第一履带板可以同时靠着横向间隔的成对链节摆动(框134)。可以施加力以将第一履带板同时熔接至横向间隔的成对链节(框136)。随后，邻近的履带板可以以类似的方式同时联结至相邻的横向间隔的成对链节，等等。通过这样做，履带28的所有履带板42可以附接至所有链节44，以便构造履带总成24。也可以利用摩擦焊接将履带板附接至第一链节，并且接着随后利用摩擦焊接将履带板附接至第二链节，替代将履带板同时附接至第一链节和第二链节。
[0067]可以理解的是，图6、13、16和17中的流程图仅作为例子示出并描述，以辅助教导本发明的特征，并且比所示更多或更少的步骤可以被包括在对应于上述各种特征的方法中，而不背离本发明的范围。
[0068]虽然已经针对一些【具体实施方式】给出并提供前述详细说明，可以理解的是，本发明的范围不应被限制为这些实施方式，而是其简单地以用于实现最佳模式的目的提供。本发明的广度和精神比具体地公开且包含在所附权利要求中的实施方式宽。此外，虽然一些特征是结合某些【具体实施方式】描述的，这些特征并不限于仅用于所描述的实施方式，而是可以与结合替代实施方式公开的其它特征一起使用或分开使用。
【主权项】
1.一种用于将履带板连接至链节的方法，所述方法包括: 使用电阻焊接联结履带板和链节。2.根据权利要求1所述的方法，还包括在链节的接合表面上形成突出部。3.根据权利要求2所述的方法，其中，在链节的接合表面上形成突出部的步骤还包括在接合表面上锻造、机加工、或激光切割突出部中的至少一种。4.根据权利要求2所述的方法，还包括提供在接近履带板的接合表面处与履带板接触的第一电极和在接近链节的接合表面处与链节接触的第二电极。5.根据权利要求4所述的方法，还包括提供突出部的接触面积与第一电极的接触面积的在0.05至I和0.5至I的含括范围之间的电阻率。6.根据权利要求5所述的方法，还包括施加压力以将第一电极、履带板、链节和第二电极保持在一起，履带板的接合表面抵接链节的接合表面。7.根据权利要求6所述的方法，还包括使电流通过第一电极、履带板、链节和第二电极。8.根据权利要求7所述的方法，还包括使用电源以提供在900安培和20000安培的含括范围之间的电流。9.根据权利要求1所述的方法，还包括在履带板的接合表面上提供突出部。10.根据权利要求1所述的方法，还包括用与链节的钢的等级不同等级的钢构成履带板。11.根据权利要求1所述的方法，还包括制备链节的接合表面或履带板的接合表面中的至少一种。12.根据权利要求11所述的方法，其中，制备链节的接合表面或履带板的接合表面中的至少一种的步骤还包括以下过程中的至少一种:打磨、喷砂处理或钢丝刷清理链节的接合表面或履带板的接合表面中的至少一种。13.—种用于构造履带总成的方法，所述方法包括: 利用电阻焊接将多个链节附接至多个履带板。14.根据权利要求13所述的方法，还包括经由打磨、喷砂处理或钢丝刷清理中的至少一种制备在多个链节中的每个上的接合表面和在多个履带板中的每个上的接合表面。15.根据权利要求14所述的方法，还包括在每个链节的接合表面上形成至少一个突出部。16.根据权利要求15所述的方法，还包括在每个链节的接合表面上提供厚度在0.1mm和2mm的含括范围之间的至少一个突出部。17.根据权利要求16所述的方法，还包括在每个链节的接合表面上提供尺寸在0.5mm和15mm的含括范围之间的至少一个突出部。18.根据权利要求15所述的方法，还包括向第一铜电极、履带板、链节和第二铜电极施加在1kN和10kN的含括范围之间的力。19.根据权利要求18所述的方法，还包括产生在0.05秒和0.6秒的含括范围之间的脉冲电流通过第一铜电极、履带板、链节和第二铜电极。20.—种履带总成，包括: 链节;和 经由电阻焊接附接至链节的履带板。
【文档编号】B62D55/32GK106043479SQ201610225676
【公开日】2016年10月26日
【申请日】2016年4月12日 公开号201610225676.X, CN 106043479 A, CN 106043479A, CN 201610225676, CN-A-106043479, CN106043479 A, CN106043479A, CN201610225676, CN201610225676.X
【发明人】T·索尔森, G·J·考夫曼, M·S·迪克弗斯, D·G·卡明斯基, D·J·卡尔梅斯
【申请人】卡特彼勒公司