专利名称：地面开采机铲的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种地面开采机铲，它具有高效推压机构，大的挖掘力和大挖掘半径，更具体地说，本发明涉及一种开采机铲，它具有有一个装在动臂上并通过钢丝绳绞车能转动的斗柄，和一个能使动臂运动而使斗柄产生推压运动的液压推压机构。
地面开采机铲，特别是大型机铲，采用钢丝绳绞车使支承铲斗的斗柄转动并提升铲斗。这种绞车是可靠的并便于保养，它们可被支承在机铲上位于长动臂的上端点，而对机铲提供一个长的挖掘半径，因为长动臂与钢丝绳绞车相结合，所以当挖掘高的土堤时能产生高切割力，并且与其他连接方法相比，在挖掘时钢丝绳绞车提供一个好的减震作用，与其他方法相比，它进一步减少了必须与每次挖掘行程一同升起的结构重量，推压机构典型地是齿条和小齿轮型的，其中，分岔的斗柄跨在动臂上，推压机构在斗柄离开动臂的长度方向使其运动。因为采用这种类型的推压运动，已经证明难以提供一个实际的方法使铲斗组件摆动。从而，铲斗固定在斗柄端部的位置，将不能对工作面的不同位置提供不同的俯仰位置而选定最佳的俯仰角，于是，当斗柄和铲斗转动至挖掘区地面的一个向下位置时，不能调整铲斗的俯仰角以保证铲齿的方向与铲斗运动方向成一直线，或保证在直线方向有更大的铲斗运动能力。于是，就限制于在地平面形成延伸切挖掘的能力，不能作铲斗俯仰角调整也限制了机铲作各种其他挖掘运动的灵活性，例如使挖取材料松开。
在推压力作用时，随着铲斗进入要挖取的地面材料，地面材料的反力也传递到动臂上。于是，可转动地装在机铲机架上的动臂就要向回转动或被“顶起”，动臂的这个运动(取决于操作者的技能)能限制所施加的推压力的大小，并引起动臂支承钢丝绳的受力，除了能使动臂被顶起之外，齿条和小齿轮推压结构制造成本高，并要求较高的维修技能。
本发明的总的目的是提供一种用于地面开采机铲的推压装置，当推压力施加在机铲的铲斗上时，能防止动臂被顶起。本文明的另一目的是提供一种地面开采机铲推压装置，它使液压管路易于延伸至装在斗柄的机铲铲斗上，用于控制铲斗的俯仰角。本发明再一个目的是提供一种地面开采机铲，它具有由钢丝绳绞车操纵的斗柄，绞车能提供高的挖掘力，并与机铲的推压装置结合，对挖掘区域地面附近提供高挖掘力。
本发明提供了一种地面开采机铲，它具有包括一工作端的机架，和一个可转动地装在机架工作端附近并从该处向上延伸的动臂。一个斗柄可转动地将在动臂上，一个铲斗装在斗柄上，其位置能使当斗柄转动时铲斗可与地面材料接合。绞与装置与斗柄相连，这样使其转动并使铲斗与地面材料接合，并升起铲斗。推压装置在机架和动臂之间形成连接，以使动臂转动，并使斗柄上的铲斗运动进入地面材料，由此地面材料进入铲斗，并随着绞车装置使斗柄转动而与铲斗一起升起。
推压装置最好是液压型的，具有一液压缸，和一活置，它可通过液压伸出或缩入油缸，机架可以包括一个向上延伸的门型支架，在本例中，推压装置与门型支架相连，绞与装置在通常高于动臂的位置可与斗柄相连，并最好包括一钢丝绳绞车，以使动臂上的斗柄转动。斗柄可以包括一个通常在动臂上面延伸一个距离的上部，绞车可与斗柄上部外端或其附近连接。
在铲斗的挖掘运动期间，推压装置在动臂和支架之间形成支撑，以防止动臂在通常与铲斗挖掘方向相反的方向朝着机架被顶起。同时，绞车装置可使斗柄转动，从而使铲斗运动挖入地面材料，而提供一个由推压力和斗柄转动力两者的施加而产生的高挖掘力。
通过下面的描述并参照附图，本发明的其他目的和优点将更加清楚。
图1是本发明的地面开采机铲的透视图;
图2是图1所系地面开采机铲的侧视图，显示了机铲运动通过挖掘和提升操作时的不同位置;
图3是本发明地面开采机铲另一实施例的侧视图;
图4是图2所示机铲平面图，其一些部分被去掉;
图5是沿图2中5-5线的剖视图，部分被去掉;
图6是沿图2中6-6线的剖视图;
图7是沿图3中7-7线的剖视图，其部分被去掉。
一般地参见图1和2，所示的地面开采机铲有一转动机架2，包括一机座4，一个从机座4向上延伸的门架6，一个装在机架2上的机壳8，一个装在机壳8上的操作舱10，一个液压供给系统11，和一个可转动地支承着机架2的履带车架12，履带车架12包括一车体14，侧架(图中只示出一个)，和一个向上伸出的旋转环18，一个向下伸出的旋转环20围绕并与环18啮合，旋转环20是机架2的一部分，由此而支承机架2，通过一对电动回转马达和与沿环20周边的齿啮合的齿轮驱动装置22，能驱动机架2使其在履带车架12上转动，侧架从车体14两侧横向延伸。一履带行进装置24a支承在推进驱动装置28的转鼓和装在侧架16上的滚轮26上，可连续运行，如图1和2所示。一履带行进装置24b支承在装在与所示侧架16相同的侧架上的与滚轮26相同的滚轮(未显示)上，以及与推进驱动装置28相同的推进驱动装置(未显示)上。各推进驱动装置包括由电动马达驱动的传动齿轮，用于驱动履带行进装置和使机铲沿地面运动。
参见图1、2和4，门架6有一对固定在机座4上的后腿82，和一对固定在机座4上并与机座工作端或前端34相邻的前腿84和86。后腿82有一上顶部88，前腿也固定在其上。
参见图1、2和4-6，地面开采机铲还包括一个在机架2的机座前端34附近由销32可转动地装在机座4上的动臂30，一个伸长的斗柄36，具有上、下相对延伸的部分37和39，它们分别具有相对的上和下端38和40，销42将斗柄可转动地装在动臂30上;位于两端中部，一个铲斗44可转动地固定在斗柄下端40，以挖入和抬升地面材料90。一个绞车46装在机架2上并位于机壳8中，绞车46包括一电动马达48，一个由马达驱动的可转动的转筒50，一对绞车钢丝绳52，钢丝绳52与转筒50相连并通过一平衡器54与斗柄端部38相连，马达使转筒50转动而放松钢丝绳，以致由于斗柄和铲斗的重量而使铲斗绕动臂下向转动，由此使铲斗降低，既，使铲斗相对于图2的图示按顺时针方向摆动。马达也可使转筒转动而在转筒上卷绕钢丝绳，而使斗柄转动，而使铲斗相对于图2所示反时针地向上摆动。铲斗44包括一前部56和在一销60处可转地地连接在斗柄36上的后部58。铲斗前部56在销62处可转动地与后部59相连，以允许前部和后部绕销62转动分开，而卸出铲斗中的任何负载。一对液压缸64(仅显示了一个)连接在铲斗前部和后部之间，用于打开和关闭前部与后部。一对液压缸66a和66b可转动地通过销68连接到斗柄36上，并通过销70连接到铲斗后部58上当铲斗在用于挖入地面材料90的低位或中位，在用于提升地面材料的中位或高位，或在一个倾卸位置时，液压缸66a和66b挖制铲斗的俯仰角，给铲斗提供一个理想的角度位置。一对液压缸72a和72b通过位于顶部88上的销78可转动地连接在门架上，而液压缸72a和72b包括由销76可转动地连接到动臂30上的活塞74a和74b，液压缸72a和72b使动臂绕销32转离机架2，以至斗柄和斗柄端部40的铲斗也向下运动和远离机架，而对铲斗44提供推压运动。由此，铲斗44沿一路径运动而挖入地面材料90，使其进入铲斗。液压缸72a和72b位于门架6和动臂30之间，当铲斗运动进入地面材料时，用于支撑住动臂使其不向机架运动，并在动臂方向施加一个与铲斗上来自地面材料的力相反的力，于是，液压缸72a和72b使动臂牢固地固定，以致它不能由于铲斗上的与推压运动相反的力而向回转动或被“顶起”。
液压供应系统11包括至少一个泵，例如泵80，用于向液压缸64，66a，66b，72a和72b供应液压液体，使其工作。液压供应系统11包括软管和导管92，94，如图2所示，从泵连接至液压缸64，64b，66a，66b，72a和72b。系统11还包括阀，滤油器，辅助管，至少一个油箱，和供应压力液体所需的其他装置，这都是本领域已知的，图中未示。
在机铲的操作中，参见图2，使转筒50转动放松钢丝绳52，以使铲斗44与斗柄36一起绕动臂转动和落下。钢丝绳52松开使铲斗下降的同时，活塞74a和74b缩回推压油缸72a和72b中，以致斗柄36和铲斗44是在图2虚线所示的位置a。然后，可使转筒50转动卷绕钢丝绳52，以使铲斗44沿一路径从位置a运动至铲斗与地面材料90接合的位置b。同时，操纵液压俯仰油缸66a和66b，调整铲斗的位置，以使铲斗齿126在一个理想的角度位置，例如，一个水平的位置与地面材料接合。然后，操纵推压油缸72a和72b，使活塞74a和74b向外运动，以使动臂30转离机架2。由此，斗柄36和铲斗44也转离机架2，并且铲斗从位置b沿一路径继续运动进入地面材料，直至图2虚线所示的位置c，以使地面材料90进入铲斗。在动臂使铲斗作推压运动期间，斗柄可相对于动臂不动地固定，然而，如果需要，可使转筒50进一步转动而卷绕钢丝绳52，并使斗柄以及铲斗44绕动臂与推压油缸的操作同步地转动，以增加铲斗挖入地面材料的力。
斗柄上部37和39一起的长度大于动臂30的长度。于是，在斗柄长度上从斗柄端部38的绞车连接位置到斗柄端部40的铲斗就有一个很大的力臂比，并且，所设计的斗柄长度，能与绞车一起，提供一个所选定的铲斗挖掘力。在铲斗推压运动期间，以便铲斗进入地面材料90的斗柄转动运动期间，地面材料向着铲斗的阻力将推铲斗和斗柄，并因此而推动臂，试图使动臂转动或将其向车架2“顶起”。然而，推压油缸72a和72b在反对动臂朝机架方向顶起的力和推压油缸向机架的支撑将防止动臂作这种运动。
当足够的地面材料进入铲斗44之后，使转筒50进一步转动，而使斗柄绕动臂转动，并进一步操纵液压俯仰油缸64a和64b，使铲斗向上摆动，随着转筒旋转和斗柄转动使铲斗升高，使地面材料保持在铲斗之中，直至到达图2中虚线所示的位置d。然后，使铲斗进一步升高到达位置e，在该处，通过授纵旋转电机和驱动齿轮22而使旋转机架2在履带车架12上回转，使动臂，斗柄和机铲运动到一个倾卸位置，在该位置，操纵液压油缸64a和64b打开铲斗，使地面材料从铲斗到中落下。
图3显示了本发明的地面开采机铲的另一实施例，在图3的实施例中，与图2所示部件同样方式工作的机铲部件标以相同标号。图3中与图2部件工作不同的机铲部件标以不同标号。在图3中，一门架100有一固定在机架2的机座4上的后腿102，和在机座4前端34附近固定在一支承件108上的前腿104和106。动臂110通过销112可转动地装在机座4的前端34附近，并通过销114可转动地连接于斗柄36两端38和40之间的中部。一对推压油缸116a和116b可转动地装在门架110的顶部118上，并包括活塞120a和120b，它们通过销122可转动地装在靠近动臂100端部124的位置。液力推压油缸116a和116b和它们的活塞120a和120b以与图2所示的液力推压油缸72a和72b以及其活塞74a和74b大致相同的方式工作，于是，绞车46和推压油缸116a和116b配合使铲斗44运动至图3所示的位置a和b。推压油缸116a和116b伸出活塞120a和120b使动臂110转离机架2，由些使铲斗44运动进入地面材料90，并在铲斗倾卸地面材料之前，绞车46使斗柄和铲斗转动至位置d和e。
在铲斗挖入地面材料期间，材料90朝向铲斗44的反作用力试图将动臂110绕销112朝机架2顶起。然而，在材料90所产生的反作用力方向上的油缸116a和116b的力阻碍和防止了动臂110的顶起运动。活塞120a和120b的连接邻近动臂端部124，位于相对接近于将斗柄装在动臂上的转销42的位置，与图2所示本发明的实施例中动臂30的弯曲应力值相比，上述连接减小了动臂110的弯曲应力值。并且，门架100的连接接邻近于机座4的端部34，因为门架不从机壳中伸出，所以就简化了机壳结构。另外，门架定位于机座工作端34，这就可以使用较短长度的推压油缸116a和116b。这就使推压油缸和动臂结构相对地具有更大的刚性，尤其是当推压活塞伸出时，并能使用较低容量和较低压力的液压系统。
上面所述的本发明提供了一种高效的装置和方法，用于防止地面开采机铲的动臂顶起。推压机构被进一步布置，而提供一种特别高的推压力。根据本发明的推压机构省略了普通先有技术的齿条和小齿轮推压机构，所以使机铲机壳和斗柄之间可采用液压流体连接，以致可对机铲的铲斗采用液压俯仰调整。本发明还包括一钢丝绳绞车布置，其中，将钢丝绳直接连接于斗柄一端，以对铲斗提供一个长的杆臂，和高的挖掘和提升力。由于消除了由推压机构产生的动臂顶起，也就相应地消除了由于顶起运动造成的绞车钢丝绳冲击，这样就加强了绞车钢丝绳的耐用性。
可以理解，本发明的上面的描述仅用于图示的目的，本发明可允许有许多变化和变型，都不脱离本发明所附权利要求所限定的精神和范围。
权利要求
1.一种地面开采机铲，用于挖入和搬运地面材料，机铲有一机架，包括一工作端，包括一动臂，在机架工作端附近可转动地装在机架上向上延伸；一斗柄，可转动地装在动臂上；一铲斗，装在斗柄上，当斗柄转动时，可与地面材料接合；绞车装置，用于使斗柄转动，使铲斗与地面材料接合，并提升铲斗；推压装置，它连接在机架和动臂之间，用于使动臂转动，并使斗柄上的铲斗运动进入地面材料，由此使地面材料进入铲斗，并当绞车装置使斗柄转动时，铲斗使地面材料提升。
2.如权利要求1所述的机铲，其中，机架包括一门型支架，推压机架与门型支架相连。
3.如权利要求1所述的机铲，其中，动臂转动地安装在机架上，液力推压装置连接在动臂上，它们形成了动臂的唯一支承。
4.如权利要求3所述的机铲，其中，斗柄具有一第一部分，当推压装置使铲斗运动进入地面材料期间，该部分在动臂上面向上延伸;绞车装置连接于斗柄的第一部分。
5.如权利要求4所述的机铲，其中，铲斗有一第二部分，它在相反于第一部分的方向延伸，铲斗装在第二部分上;斗柄的第一部分具有一个长度，以致绞车可使一个预先选定的力通过斗柄的第一和第二部分施加在铲斗上。
6.如权利要求3所述的机铲，其中，机架包括一门型支架，推压装置连接于门型支架。
7.如权利要求1所述的机铲，其中，斗柄具有一第一部分，当推压装置使铲斗运动进入地面材料期间，该部分在动臂上向上延伸;绞车装置连接于斗柄的第一部分。
8.如权利要求7所述的机铲，其中，斗柄具有一第一部分，在相反于第一部分的方向延伸，铲斗装在第二部分上;斗柄的第一部分有一长度，以致绞车装置可使一预定的力通过斗柄的第一和第二部分施加在铲斗上。
9.如权利要求7所述的机铲，其中，动臂具有一长度;斗柄具有一第二部分，它在与第一部分相反的方向延伸，铲斗装在第二部分上;斗柄的第一和第二部分一起具有一长度，它大于动臂长度。
10.如权利要求1，2，3或7所述的机铲，其中，绞车装置包括一装在机架上的可转动的转筒和一根钢丝绳，它连接于斗柄上，并可绕在转筒上和从其上松开，以转动斗柄。
11.如权利要求10所述的机铲，其中推压装置包括一液压缸和活塞。
12.如权利要求10所述的机铲，其中在推压装置工作期间，斗柄相对于动臂有一固定状态。
13.如权利要求10所述的机铲，其中斗柄的第一部分有一外端，钢丝绳在该外端附近连接于斗柄。
14.如权利要求10所述的机铲，其中推压装置包括一液力推压装置，它包括一活塞，该活塞提供斗柄和铲斗离开机架的运动，推压装置使铲斗仅沿一向下和离开机架的路径运动。
15.如权利要求1所述的机铲，其中在推压装置工作期间，斗柄相对于动臂有一固定状态。
16.一种地面开采机铲，用于挖掘和搬运地面材料，机铲有一机架，包括一工作端，包括一动臂，它在机架工作端附近装在机架上并从该处向上延伸;一铲斗装置，用于挖入和运送地面材料;一伸长的斗柄，有第一和第二两端部，斗柄在两端中部的转动点装在动臂上，以在其上转动，铲斗装置装在斗柄的第二端，并可与斗柄一起沿一路径转动，而进入地面材料;绞车装置，在斗柄第一端附近与斗柄连接，并使斗柄和铲斗绕动臂的转动点沿所述的铲斗路径转动，使铲斗进入地面材料;推压装置，它连接在动臂上，并使斗柄和斗柄上的铲斗沿所述路径运动进入地面材料，该运动与斗柄转动而使铲斗沿路径进入地面材料的运动同步，由此，由于推压装置和绞车装置二者所产生的斗柄运动提供了一个使铲斗进入地面材料的高挖掘力。
17.如权利要求16所述的机铲，其中动臂可转动地装在机架上;推压装置连接于动臂和机架。
18.如权利要求17所述的机铲，其中，绞车装置包括一装在机架上的可转动的转筒，和一钢丝绳，它与斗柄相连，并可绕在转筒上和从其上放松，以使斗柄转动。
19.如权利要求1或16所述的机铲，其中，推压装置包括在铲斗进入地面材料的运动期间防止动臂向机架运动的装置。
20.如权利要求19所述的机铲，其中，绞车装置包括一装在机架上的可转动转筒，和一根钢丝绳，它连接于斗柄。并可绕在转筒上和从其上放松，以转动斗柄。
21.如权利要求16所述的机铲，其中，机架包括一机座和一在机座上延伸的门型支架;推压装置连接于门型支架。
22.如权利要求16所述的机铲，其中，机架包括一机座和一门型支架，门型支架在机座上延伸;推压装置连接在门型支架上。
23.一种使用地面开采机铲挖入地面材料的方法，该机铲有一机架，一可转动地装在机架上并从机架向上延伸的动臂，一可转动地装在动臂上的伸长的斗柄，一固定在斗柄一端的铲斗，和连接于动臂的推压装置;该方法包括下述步骤使动臂上的斗柄转动，使铲斗运动并与地面材料接合;在一个方向使动臂运动，以使斗柄运动，由此使铲斗运动挖入地面材料，用推压装置支撑在动臂与推压装置之间，以防止动臂在与铲斗挖掘方向相反的朝向机架的方向运动。
24.如权利要求23所述的方法，其中，还包括下述步骤，使斗柄转动以便铲斗挖入地面材料，它与使动臂运动而使铲斗挖入地面材料的运动同步。
25.如权利要求23或24所述的方法，其中，转动斗柄的步骤包括提供一可转动的转筒和钢丝绳，钢丝绳连接于斗柄和转筒，使转筒转动卷绕或放松钢丝绳，当转筒绕紧钢丝绳时，使斗柄向上转动，当转筒放松钢丝绳和斗柄重量使其向下运动时，使斗柄向下转动。
26.如权利要求23所述的方法，其中，动臂的支撑步骤包括使推压装置在动臂和机架之间的一个位置定位，以阻止动臂朝机架的转动。
全文摘要
地面开采机铲，有一机架，可转动地装在机架上的动臂，可转动地装在动臂上的斗柄，装在斗柄上的铲斗，一绞车连接于斗柄，一推压装置连接于机架和动臂之间，在推压运动期间防止动臂的顶起，推压机构最好为液压式，有油缸和活塞。机架包括一门架，推压装置连接于门架，绞车装置在通常高于动臂的位置连接于斗柄，斗柄有一在动臂之上延伸一距离的上部，绞车连接于该上部外端。
文档编号E02F3/358GK1074263SQ9211426
公开日1993年7月14日 申请日期1992年12月9日 优先权日1991年12月9日
发明者C·L·沃兹沃思 申请人:哈尼施费格尔公司