本发明涉及在拉铲挖掘机采矿作业等操作中所使用的链条组件。更具体地，本发明涉及包括磨损指示器的拉铲挖掘机铲斗链条组件。
背景技术：
首先参照图1，链条100以往用在拉铲挖掘机铲斗102中的起升和牵引回路中。一些索具配置在倾倒回路中也使用链条(单个倾倒框系统)。链条100在过去是由结构钢板等铸造、锻造、组成。
这些链条包括多个链节，该多个链节相互连接并且在被称为链节“咬合”区域的区域中彼此接合。这通常与链节的端部的内部径向部分相对应。该区域会经受到在使用中的张力负载以及/或者来自位于工作区域中的材料的磨耗。随着时间的推移，该咬合区域可能会磨损，从而损害链节以及因此链条整体的强度。因此，链条可能需要被更换。
类似地，位于链节的各端部之间的链节的中间部分(有时称为“轨条”)也可能会经受到由于位于工作区域中的材料的磨耗而引起的磨损、由于张力负载而缩颈等。一旦链节的中间部分变得太薄，链节强度以及总体链条强度就可能会受到损害。因此，链条可能需要被更换。
监测这些各种类型的磨损的当前做法包括观察方法，这些观察方法用于确定链条何时需要被更换、旋转90度、或者翻转。在一些情况下，可以采用量规、卷尺、以及卡尺来确定是否已经达到链节的最小尺寸。当观察链节上的咬合区域时，可能需要将链节撬开以便进行测量和观察。这可能是耗时的并且可能会不期望地损坏链条。
相应地，令人期望的是研发一种用于观察链节的磨损的比已经设想出的方法更好的方法。
技术实现要素：
根据本发明的实施例的链节包括主体，该主体包括两个端部部分和两个中间部分，这两个中间部分将两个端部部分连接在一起，其中，至少一个中间部分限定出包括至少一个磨损指示器的至少一个区域。
根据本发明的实施例的链条组件包括至少两个链节，该至少两个链节彼此相互连接，并且至少一个链接包括主体，该主体包括两个端部部分，其中，至少一个端部部分限定出包括咬合接触表面的咬合区域，该咬合接触表面配置为与另一链节接触，并且其限定出负载向量，该至少一个端部部分包括第一部分和凸起肋状物，该第一部分具有减小的横截面，该减小的横截面限定出沿着不平行于负载向量的方向测量出的第一厚度，该凸起肋状物沿着与负载向量平行的方向设置在咬合区域与第一部分之间，凸起肋状物限定出沿着不平行于负载向量的方向的第二厚度，其中，第二厚度大于第一厚度。
根据本发明的实施例的用于维护链条或者链节的方法包括：在不使用工具的情况下检查链条或者链节的磨损迹象，并且如果检测到磨损迹象，则改变链条或者链节的方位，或者更换链条或者链节。
附图说明
图1是使用本领域中已知的链条来悬垂和牵引的拉铲挖掘机铲斗的侧视图。
图2是可以用在诸如在图1中示出的应用中的链条的透视图，该链条被示出为与铲斗或者任何其它设备隔离开，给出根据本发明的实施例的链条的示例，其中，多个链节具有磨损指示器和/或靠近链条的咬合区域的肋状物。
图3是根据本发明的实施例的链节的透视图，示出了磨损指示器以及靠近链节的咬合区域的肋状物。链节被示出为处于大体上水平的方位上。
图4是图3的链节的替代透视图，其被示出为处于大体上垂直的方位上。
图5是图3的链节的顶视图或者图4的链节的侧视图。
图6是图5的链节的沿着其线6-6截取的截面图，描绘了在链节构件的咬合区域中添加肋状物。
图7是图5的链节的沿着其线7-7截取的截面图，描绘了在链节的中间部分上的袋穴的配置，其用作磨损指示器。
图8是图3的链节的侧视图或者图4的链节的底视图。
图9和图10图示了图3的链节，其中，链节的咬合区域已经达到第一级磨损。
图11和图12图示了在链节的咬合区域已经达到第二级磨损之后的图9和图10的链节，表明链节很快将需要被更换。
图13和图14示出了在链节已经达到第三级磨损之后的图11和图12的链节的咬合区域，链节需要被更换。
图15和图16描绘了图3的链节，其中，链节的底表面和侧表面均已被磨损，需要更换链节。
图17和图18图示了图3的链节，其中，链节的底表面已经被磨损，至少需要使链节从水平方位至垂直方位旋转90度。
图19和图20描绘了图3的链节，其中，链条的侧表面已经被磨损，需要使链节从水平方位至垂直方位旋转90度。
图21包含流程图，该流程图描绘了用于使用或者维护链节的方法，该链节具有在其咬合区域中的肋状物以及/或者在其任一中间部分上的磨损指示器。
具体实施方式
现在将详细地参照本发明的实施例，附图中图示了其示例。在任何可能的情况下，相同的附图标记在附图中用于指相同的或者相似的部件。在一些情况下，附图标记将在本说明书中被指出，并且附图将示出后面带有字母的附图标记(例如，100a、100b)或者带有上撇号的附图标记(例如，100'、100”)等。应理解，在附图标记后面紧接着使用字母或者上撇号表示这些特征在形状上相似并且具有相似的功能，如在几何结构关于对称平面呈镜像时情况常常如此。在本说明书中为了易于解释，本文通常并未将字母和上撇号包括进来，但在附图中示出了字母和上撇号以便表明在本书面说明书中所讨论的特征的重复、具有相似或者相同的功能或者几何结构。
在各个实施例中，可以提供一种具有磨损指示器的链节，该磨损指示器不需要使用量规、卷尺、卡尺或者相似物。这可以使得在不需要将链节撬开以观察咬合区域的情况下进行的观察更为安全。在某些实施例中，可以在咬合区域中提供凸起肋状物，该凸起肋状物可以用于两个功能。第一，凸起肋状物可以提供磨损指示器。第二，凸起肋状物可以提供增加的承载表面积(诸如，15％或者更多)，从而加固链节并且可能使链节的咬合区域中的磨损率减缓。这类链节的各个实施例可以允许用户使用一种方法，该方法用于使用或者监测磨损并且更换链节、链条，或者在不使用工具的情况下改变链节或者链条的方位。
看图2至图5，图示了根据本发明的实施例的链条组件200。链条组件200包括彼此相互连接的至少两个链节202、202'，并且至少一个链节202包括主体204，主体204包括两个端部部分206。至少一个端部部分206限定出包括咬合接触表面210的咬合区域208，咬合接触表面210配置为与另一链节接触，并且其限定出负载向量L。
如在图6中最佳地看到的，该端部部分206可以包括第一部分212和凸起肋状物216，第一部分212具有减小的横截面，该减小的横截面限定出沿着不平行于负载向量L的方向测量出的第一厚度214，凸起肋状物216沿着与负载向量L平行的方向设置在咬合区域208与第一部分212之间。凸起肋状物216可以限定出沿着不平行于负载向量L的方向的第二厚度218，其中，第二厚度218大于第一厚度214。该凸起肋状物可以用在主体上或者中间链节202或者端部链节202”上。端部链节还可以具有磨损指示器，如本文将在后面进行描述的。在一些实施例中，链条的端部链节或者主体链节可能没有凸起肋状物或者磨损指示器等。
返回参照图2至图5，主体204限定出质量中心C和笛卡尔坐标系，笛卡尔坐标系具有X轴线、Y轴线、Z轴线、以及定位在质量中心C处的原点0。对于该实施例，两个端部部分206限定出用于该链节202的主体204的负载向量L，并且坐标系的X轴线定向为与负载向量L平行。主体204进一步包括第一中间部分220和第二中间部分220'(在一些实施例中，中间部分可以被称为轨条)，第一中间部分220和第二中间部分220'将两个端部部分206连接在一起，从而形成封闭周界。在一些情况下，链节202可以不形成封闭周界。对于在图3中示出的实施例，链节具有卵形形状(更具体地，“竞赛跑道”形状)，但也设想了其它形状，诸如，圆形、矩形、椭圆形等。
更具体地，第一中间部分220和第二中间部分220'是笔直的，沿着平行于X轴线的方向延伸。对于其它实施例而言情况可能并非如此。在一些情况下，链节可以不形成封闭周界。端部部分206限定出从第一中间部分220延伸至第二中间部分220'的第一弯曲部分222，并且凸起肋状物216沿着第一弯曲部分222从第一中间部分220延伸至第二中间部分220'。第一斜面224设置为从中间部分220的最低部分226过渡至凸起肋状物216。
集中看图6，第一厚度214和第二厚度218分别是在垂直于负载向量L的方向上进行测量的，并且第二厚度218与第一厚度214的比率对于一些实施例而言在1.1至1.5的范围内并且更具体地对于一些实施例而言为约1.25。同样，端部部分206沿着平行于负载向量L的方向限定出第一末端228，并且具有减小的横截面的第一部分212限定出沿着平行于负载向量L的方向从第一末端228至凸起肋状物216测量出的第三厚度230。
同样，凸起肋状物216限定出沿着平行于负载向量L的方向从具有减小的横截面的第一部分212至咬合接触表面210测量出的第四厚度232，并且第四厚度232与第三厚度230的比率在0.30至0.50的范围内并且更具体地对于一些实施例而言可以为约0.38。主体204进一步限定出弧形部分234，弧形部分234从凸起肋状物216过渡至具有减小的横截面的第一部分212。弧形部分234可以在类似于图6中示出的平面中具有半径，该半径具有范围为0(接近斜面区域)至1.0英寸的值。在一些实施例中，可以采用全半径234，以便使得在凸起肋状物216与具有减小的横截面的第一部分之间不具有笔直表面。在这种情况下，该半径可以在0.25英寸与4英寸之间发生变化。当测量第一部分212的第三厚度230时，从具有减小的横截面的第一部分212过渡至凸起肋状物216的弧形部分234可以被包括进来。类似地，当测量凸起肋状物216等的第四厚度232时，在角部处的任何混合半径或者相似物都可以被包括进来。其它过渡几何结构可以取代半径，诸如，倒角或者其它弯曲表面等。
返回至图2至图5，链节202的中间部分220限定出第一区域236和第二区域240，第一区域236包括至少第一磨损指示器238，第二区域240包括至少第二磨损指示器238'。在一些实施例中，只有一个区域236、240可以具有磨损指示器238，本文将在后文解释原因。第二磨损指示器238'具有在平行于负载向量L的方向上延伸的细长形状，并且第一磨损指示器236具有在垂直于负载向量L的方向上延伸的细长形状。
图8示出了链节202的中间部分220的顶部和底部部分227大体上与凸起肋状物216的顶部和底部末端共面。同样，第二斜面242设置为从中间部分220的顶部或者底部末端过渡至具有减小的横截面的第一部分212的平面。其它配置也是可能的。在中间部分220的顶表面或者底表面244上设有作为磨损指示器238的九个袋穴242。中间袋穴242相对于笛卡尔坐标系的原点0以及因此链节202的质量中心C定中。底表面上的各袋穴定位为沿着X轴线彼此等距。对于其它实施例而言，磨损指示器的数量、配置、以及放置可以发生变化。例如，对于一些实施例而言，可以在中间部分上设置五至十四个袋穴。
看图5，两个磨损指示器238以相似的方式设置在链节202的中间部分220的侧表面246上。其大约定位在由坐标系限定出的Y-Z平面与链节202的端部206的弯曲部分222的开始之间的中部。再次，对于其它实施例而言，磨损指示器238的数量、配置、以及放置可以发生变化。本文所讨论的任一磨损指示器238均可以取决于实施例或者应用等而凸出(例如，肋状物)或者凹陷(例如，袋穴)。支柱248设置用于帮助链节202在负载张力时抵抗缩颈。该支柱在其它实施例中可以被省略。
可能引起袋穴或者其它磨损指示器的配置或者放置发生变化的因素包括：链条厚度、土壤冲刷、链节的材料、关于具有高磨损率的区域的历史数据等。
现在将参照图3至图5对根据本发明的链节202的实施例的其它细节进行讨论。如已经略为提及的，链节202的主体204包括两个端部部分206和两个中间部分220，两个中间部分220将两个端部部分206连接在一起。至少一个中间部分220限定出包括至少一个磨损指示器238的至少一个区域236、240。例如，该区域可以是在链节202的中间部分220的侧表面246或者底表面244上。主体204限定出质量中心C和笛卡尔坐标系，笛卡尔坐标系具有X轴线、Y轴线、Z轴线、以及定位在质量中心C处的原点0。
此外，端部部分206限定出用于链节202的主体204的负载向量L，并且坐标系的X轴线定向为与负载向量L平行。在该实施例中，X轴线在使用中通常与负载向量L共同延伸。然而，如果链节以不同方式进行配置或者链条变得扭结，从而使得咬合接触表面210沿着链节202的端部206的弯曲部分222改变位置等，则情况并非如此。端部部分206是C形的或者是圆直径的一半，从而促进一个链节相对于另一链节移动，但其它弯曲或者拱形形状也是可能的。
对于该实施例，如在图7中最佳地看到的，至少一个中间部分220限定出第一表面250，第一表面250限定出不平行于X轴线的第一表面法线252，并且至少一个磨损指示器238设置在第一表面250上。例如，该表面可以是在图7中示出的底表面244或者侧表面246。对于底表面244，第一表面法线252平行于Y轴线。对于侧表面246，第一表面法线252'不平行于Z轴线和Y轴线。在一些实施例中，该第一表面法线252'与平行于Z轴线的方向形成角度α，该角度α在5度至10度的范围内。以另一种方式来说，第一表面法线252'与平行于Y轴线的方向形成角度β，该角度β在80度至85度的范围内。这些角度可以发生变化。例如，侧表面可以垂直于Y轴线等。
类似地，对于该实施例，如通过观看图7和图8最佳地看到的，至少一个磨损指示器238包括由第一表面250(诸如，底表面244)限定出的第一袋穴242、第一袋穴242沿着与Y轴线平行的方向是细长的，限定出其沿着Z轴线定向的最大尺寸254，第一袋穴242进一步沿着与X轴线平行的方向限定出宽度256并且沿着与Y轴线平行的方向限定出深度258。举例来说，对于一些实施例而言，尺寸254可以在0.5英寸与5英寸之间发生变化，宽度256在一些实施例中可以在0.12英寸与1.5英寸之间发生变化，并且深度258在一些实施例中可以在1.5英寸与7英寸之间发生变化。
看图5和图7，还可以提供第二表面250'(诸如，侧表面246)，其限定出不平行于X轴线的第二表面法线252'。该第二表面250'可以包括呈第二袋穴242'的形式的第二磨损指示器238，第二袋穴242'沿着与X轴线平行的方向是细长的，限定出其沿着X轴线定向的最大尺寸254'，第二袋穴进一步沿着与Y轴线平行的方向限定出宽度256'并且沿着与Z轴线平行的方向限定出深度258'。举例来说，对于一些实施例而言，尺寸254'可以在0.5英寸与5英寸之间发生变化，宽度256'在一些实施例中可以在0.12英寸与1.5英寸之间发生变化，并且深度258'在一些实施例中可以在1.5英寸与7英寸之间发生变化。
对于图5和图7示出的实施例，第二袋穴242'限定出沿着与Z轴线平行的方向定位的底部末端260，并且第一袋穴242限定出沿着与Z轴线平行的方向定位的端部末端262。此外，如在图7中最佳地看到的，笛卡尔坐标系建立了定位在笛卡尔坐标系的原点处的第一X-Z平面264，并且链节的主体限定出与第一X-Z平面264间隔开的第二X-Z平面266，第二X-Z平面266设置在第二袋穴242'的底部末端260与第一袋穴242的端部末端262之间。因此，在第二袋穴242'完全被磨损之前，第一袋穴242的端部末端262将被磨损掉(但只能非常模糊地看到)。在一些情况下，第一袋穴242的端部末端262和第二袋穴242'的底部末端260可以大体上位于相同的X-Z平面中。即是说，只要第二袋穴242'一被磨损，第一袋穴242的端部末端262'也可能就被磨损。
设想了可以通过通知用户第一袋穴242的端部末端262何时会被磨损来取代第二袋穴242'及其功能，侧表面246已经被磨损至或者超过最小可接受尺寸。进一步设想了第二袋穴242'的方位可以改变，以便使得其沿着大体上与Y轴线平行的方向是细长的，以便使得可以通过通知用户第二袋穴的端部末端何时会被磨损来取代第一袋穴242及其功能，底表面244已经被磨损至或者超过最小可接受尺寸。
在底表面或者顶表面上的袋穴的方位可以允许将工作区域中的材料(诸如，沙子或者松散材料或者相似物)陷入在袋穴中。因此，更多材料可能会粘附至陷入材料，从而在链节的底侧上形成保护层，帮助减小磨损率。取决于特征和履带链节的配置，可以在履带链节的其它区域中获得相似的好处。
对于在附图中示出的实施例，笛卡尔坐标系建立了X-Y平面、Y-Z平面、以及第一X-Z平面264。链节202的主体204被示出为关于X-Y平面、第一X-Z平面、以及Y-Z平面对称。一旦在一个或多个位置处出现磨损迹象，这会增加对于该履带链节而言可能的方位变化的多样性。然而，设想了其它实施例可以具有一个、两个、或者没有对称平面等。
这里是链节的一些示例性尺寸。链节在X方向上的总长度可以在4英寸至40英寸的范围内，并且主要链节构件在Y方向上的总高度可以在2至20的范围内。关于链节在X方向上的长度对其在Y方向上的高度的比率通常为2比1。支柱在X方向上的长度和在Z方向上的高度可以是间隙(该间隙是从一个C形端部的内拱形表面至另一C形端部的内拱形表面的距离，例如，其可以在4英寸至38英寸的范围内)的宽度的四分之一。链节的主要横截面的尺寸在卵形周界周围大体上是恒定的，并且可以包括在Z方向上的约半英寸的高度以及在Y方向上的约一英尺的厚度。链条在Y方向上的厚度可以在1英寸至7英寸的范围内。本文在任何地方所讨论的任何尺寸均可以根据需要或者期望发生变化。同样，本文所讨论的尺寸的比率可以基于实施例或者应用被放大或者缩小，或者如若不然可以根据需要或者期望发生变化。
链节可以由任何合适的材料制成，包括铁、灰口铸铁、钢等。同样，链节可以被铸造、锻造为整体，或者可以是通过将两个或者更多个件紧固、焊接、按压配合在一起以形成链节来进行制造和组装。
图9和图10图示了在链节的有用寿命期间在咬合区域208中已达到第一级磨损之后的链节202。随着时间的推移发生该磨损是由于多个因素，包括：各链节之间的张力和摩擦、来自工作区域中的材料的磨耗等。对于一些实施例，在该级磨损下，如在图10中示出的第四厚度232与第三厚度230的比率可以为大约0.1至1.0。接触表面积210这时还未大幅减小，因此，链节202仍剩有一些有用寿命。
在图11和图12中，链节202在咬合区域208中已达到第二级磨损。在该级下，第四厚度232与第三厚度230的比率接近零，这意味着接触表面积210将开始快速地减小。因此，用户会有所警觉，是时候开始考虑更换链节202或者链条200了。
图13和图14呈现了咬合区域208的最后一级磨损。在该级下，第四厚度(由于其已经消失，所以现在未示出)与第三厚度230的比率已达到零。现在，由于接触表面积210减小，从而使得链条200或者链节202在其预期应用中不再有用，所以链条200或者链节202需要被更换。
现在参照图15和图16，链节202的中间部分220的两个区域236、240均已被磨损，这意味着同样是时间更换链条200或者链节202了。
图17和图18描绘了一种情境，其中，一个中间部分220的底表面244已被磨损。因此，可能需要使链条200或者链节202围绕负载向量L旋转90度或者180度以便继续使用该链条。为了使链节旋转180度，令人期望的是检查另一中间部分220'上的相对对应表面244'是不是未被磨损。可替代地，链条200或者链节202可以被更换。
最后，图19和图20示出了一种情境，其中，链节202的中间部分220的侧表面246已被磨损，从而需要使链条200或者链节202围绕负载向量L旋转90度。可替代地，链条200或者链节202可以被更换。工业实用性
在实践中，根据本文所描述的、示出的、或者讨论的任何实施例的链节或者链条可以在售后市场或者OEM(原始设备制造商)环境中被销售、购买、制造、再制造、改造、组装、或者如若不然获取。
根据本文所描述的任何实施例的链节可以是通过使用现有链节设计以及根据需要或者期望修改该设计来被设计。例如，可以将具有梯形形状的链节设计改变为在图6中示出的设计，其中，提供了大体上方形的形状，其具有与原始梯形形状相同的截面面积。尤其，用于图6中的设计的第一厚度212大于位于先前梯形形状的末端228处的对应尺寸。同时，用于图6中示出的实施例的第二厚度218可以与先前设计的对应最大梯形尺寸大约相同。在轨条或者中间部分中的横截面可以保持大致相同。其它设计技术也是可能的。
根据本文所描述的、讨论的、或者示出的任何实施例的链条或者链节可以与在图21中示出的如下方法一起使用，该方法用于使用或者维护该链条或者链节。
方法300包括：在不使用工具的情况下检查链条或者链节的磨损迹象(步骤302)。然后，如果检测到磨损迹象，该方法包括：改变链条或者链节的方位，或者更换链条(步骤304)。在一些实施例中，检查步骤302是在没有使用工具来实际测量磨损的情况下实现的(步骤306)。例如，可能不需要量规、模板、或者其它测量工具。在其它实施例中，检查步骤302是在没有使用工具来组装或者拆卸链条或者链节的情况下实现的(步骤308)。例如，可能不需要工具来撬开链节或者使一个链节与另一链节分隔开。在其它实施例中，提供了一个或多个链节，以便使得提供在两个或更多个方向上的磨损。在附图中示出的实施例中，可以同时地监测在大体上垂直于彼此的三个方向上的磨损(步骤310)。
一旦检测到磨损迹象，就可以按照各种方式使链条或者链节的方位进行改变。在一些实施例中，可以使链条或者链节旋转预定量(步骤312)。在一些情况下，该旋转可以是围绕负载向量并且以90度的间隔进行。在其它情况下，该旋转可以是围绕垂直于负载向量的轴线(诸如，如在附图中示出的Z轴线)进行。方位的改变量可以是任何预定量，包括小于或者大于90度的那些量等。
应理解，前述描述提供了所公开的组件和技术的示例。然而，设想了本发明的其它实施方式可以在细节上与前述示例不同。对本发明或者其示例的所有参照均意在参照在那时讨论的特定示例并且不意在更一般地暗含对于本发明的范围的任何限制。关于特定特征的所有区别性和轻视性语言意在表明缺乏对这些特征的偏好，但并未将这些特征排除在本发明的范围之外，除非另有说明。
本文对数值的范围的叙述仅仅意在用作用于单独地指代落在范围内的每个独立的值的速记方法，除非本文另有说明，并且每个独立的值被包含在本说明书中就如其在此被单独地叙述一样。
对于本领域的技术人员而言将明显的是，在不背离本发明的范围或者精神的情况下，可以对如本文所讨论的设备和组装方法的实施例作出各种修改和变更。通过考虑本文所公开的各个实施例的说明和实践，本发明的其它实施例对于本领域的技术人员将是显而易见的。例如，一些设备可以按照与本文所描述的方式不同的方式进行构造和发挥作用，并且任何方法的某些步骤均可以被省略、按照与具体地提到的顺序不同的顺序进行执行、或者在一些情况下同时地或者在子步骤中进行执行。此外，可以对各个实施例的某些方面或者特征做出变更或者修改以便创建其它实施例，并且可以将各个实施例的特征和方面添加至或者取代其它实施例的其它特征或者方面以便提供仍其它实施例。
相应地，本发明包括适用法律所容许的在所附权利要求书中叙述的主题的所有修改例和等效物。此外，上述元件按其所有可能的变更进行的任何组合均被涵盖在本发明的范围内，除非本文另有说明或者如若不然明显与上下文相矛盾。