專利名稱：耐磨組件及耐磨構(gòu)件的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種耐磨組件，尤其涉及一種用于采礦、挖掘和運土設(shè)備的耐磨組件。本發(fā)明設(shè)計不僅尤其適用于挖掘鏟齒，而且也可用于支承其他耐磨構(gòu)件。
背景技術(shù)：
在采礦業(yè)和建筑業(yè)中，通常在設(shè)備的挖掘邊緣設(shè)置耐磨構(gòu)件以保護鏟斗等，及/或與待收集的地面相接合并將其打碎。因此，耐磨部件需工作于磨損情況嚴重的場合，并且受到相當(dāng)大的磨損。因而，耐磨部件必須定期更換。
為將舊部件的更換所產(chǎn)生的材料損失降至最低限度，通常將耐磨組件制成包括一接頭和一耐磨構(gòu)件的兩個或多個可脫離部件。所述接頭通過焊接、機械連接件或沿挖掘裝置邊緣澆鑄而與挖掘機邊緣相連，以提供一用于支承耐磨構(gòu)件的向前延伸的突出部。耐磨構(gòu)件具有一插口，位于突出部上方，可容納磨損構(gòu)件，以及一面向前方的工作端。在尖頭處，所述工作端通常為一窄形挖掘邊。耐磨構(gòu)件將接頭突出部完全包住，從而有助于保護突出部不受損。例如，取決于多種因素，在接頭損壞并需要加以更換之前，通?？稍趩蝹€接頭上接連安裝大致5～20個尖頭。為了便于在現(xiàn)場更換耐磨構(gòu)件，耐磨構(gòu)件通常由可拆鎖定件(例如鎖銷)固定于接頭的突出部上。
采礦、挖掘和施工所用的耐磨組件，尤其是挖掘鏟齒裝置，要承受各個方向上所施加的巨大且多變的力。因此，尖頭和其他耐磨構(gòu)件必須牢固地固定于接頭上，以承受軸向、豎向、反向和側(cè)向荷載以及沖擊力、振動力和其他種類的力。豎向荷載已尤為令人棘手，因為其所產(chǎn)生的巨大力矩使得耐磨構(gòu)件朝接頭上“旋轉(zhuǎn)”，有時會導(dǎo)致耐磨構(gòu)件脫出。接頭突出部為耐磨構(gòu)件提供支承，鎖定件在大多數(shù)情況下則在夾持住尖頭和抵抗荷載，尤其是力矩和反向力方面發(fā)揮著極大的作用。
在常規(guī)的鏟齒裝置1中(圖22)，接頭突出部2和尖頭4內(nèi)與其吻合的插口3為楔形，并包括會聚頂表面和底表面2a、2b、3a、3b。方向朝下的中心荷載P施加于尖頭4的自由端4a處，將產(chǎn)生一力矩使得尖頭4試圖在突出部2上旋轉(zhuǎn)。所述荷載P通常被傳遞至與插口3的前端3a相接觸的突出部頂2c的上側(cè)面(反作用力A)，以及與尖頭4的底端或后端4d相接觸的突出部的底部2d的下側(cè)面(反作用力B)上，并被這兩個側(cè)面抵擋住。這些反作用力產(chǎn)生反作用力矩來抵抗力P所形成的力矩?？梢岳斫?，大的豎向力可產(chǎn)生非常大的脫出力矩。另外，沖擊、振動、磨損以及粉塵等因素的存在增加了抵抗巨大脫出力的難度。
在向下中心荷載P的實施例中，反作用力A的豎向分力通常等于向下荷載P加上反作用力B的豎向分力。但是，由于突出部會聚壁的存在，各反作用力A和B的水平分力方向朝前，這將推動尖頭脫離突出部。從這個意義而言，這些力并不是直接由突出部和插口的幾何形狀和摩擦力所抵抗，而是作為剪力荷載由鎖銷抵抗。高剪力荷載的重復(fù)作用可將難以承受的高應(yīng)力施加于鎖銷上，并使其斷裂。
另外，在這種常規(guī)鏟齒中，鎖銷通常被錘擊到位，并通過摩擦力使其被牢固地夾持住，該摩擦力主要由布置于尖頭內(nèi)的開孔及接頭突出部內(nèi)的開孔產(chǎn)生。但是，尖頭和接頭的磨損將使得連接松弛，并且使得鎖銷丟失的危險性增加。因此，鎖銷最初經(jīng)常被非常牢固地放置在限定的開孔內(nèi)，以推遲過分松弛情形出現(xiàn)的時間。這樣就必須用大錘反復(fù)錘擊鎖銷才能將其敲進或敲出開孔。這可能是一個棘手而費時的工作，尤其對于尺寸較大的鏟齒而言。
目前，經(jīng)常將收緊彈性體置于鎖銷前面，以便當(dāng)磨損開始出現(xiàn)時，在尖頭和接頭之間維持緊密配合。雖然彈性體起著將尖頭拉至接頭上的作用，但同時也降低了鎖定件對施加力矩和反向力的抵抗能力。這些荷載使得彈性體上施加了超出其所能承受的應(yīng)力。因此，在使用期間，彈性體工作過度會使其過早失效并使鎖銷丟失，繼而導(dǎo)致尖頭丟失。
尖頭因鎖銷失效、松弛或彈性體問題而丟失，不但導(dǎo)致尖頭過早丟失以及接頭突出部磨損，而且還可能導(dǎo)致對可能正在處理挖掘材料，尤其是采礦作業(yè)中的機器造成傷害。另外，由于接頭經(jīng)常采取焊接固定，所以更換接頭通常導(dǎo)致挖掘設(shè)備的停機時間相當(dāng)長。
各種不同尖頭和突出部的設(shè)計已經(jīng)得到改進，以增加尖頭-接頭接合的穩(wěn)定性，降低尖頭的脫出力，以及減少鎖定件上的荷載。
在鏟齒1′的方案中(圖23)，突出部2′的前端和插口3′各設(shè)置一具有上部和下部穩(wěn)定平面5′、6′的方形結(jié)構(gòu)。由于穩(wěn)定平面5′的設(shè)置，尖頭4′的自由端4c′上的向下中心荷載P′將傳遞至突出部頂端2a′上，從而產(chǎn)生一豎向的反作用力A′，該反作用力通常不會產(chǎn)生使尖頭由突出部脫出的較大的水平分力。盡管如此，反作用力B′仍會在尖頭的后部產(chǎn)生一向前的較大水平分力，該分力使尖頭從突出部推出。該設(shè)計方案可對尖頭的穩(wěn)定性進行改善并使其超出常規(guī)鏟齒裝置的效果，它仍施加一較大的脫出力并可在鎖定件上施加較大的剪力。
在例如Jonse等人的美國專利No.5,709,043所公開的另一方案中，突出部和插口各設(shè)有一正方形前端部以及與鏟齒縱軸基本平行的后部支承面。在此結(jié)構(gòu)中，前部穩(wěn)定平面和平行支承面的組合作用使得在突出部的端部和底部產(chǎn)生通常僅為豎向的反作用力。這些豎向反作用力一般不會產(chǎn)生較大的水平分力。因此，該結(jié)構(gòu)大大減少了將尖頭推出接頭的力。尖頭的這種穩(wěn)定狀態(tài)也減少了尖頭在接頭上的移動和運動，以減少磨損。但是，多種其他因素(如沖擊等)以及反向力還是會對鎖定件形成較大的剪力。
在其他的方案，例如Hahn的美國專利No.4,353,532中，尖頭和接頭各設(shè)有一螺旋圈或螺旋形螺紋，從而當(dāng)尖頭安裝于接頭突出部上時會繞其縱軸旋轉(zhuǎn)。由于螺紋的設(shè)置，脫出力一旦產(chǎn)生，尖頭便繞鏟齒的縱軸進行旋轉(zhuǎn)，并且通常將鎖定件壓靠于接頭突出部上。這些壓力不同于施加于常規(guī)鏟齒上的較高剪力，可是鎖定件損壞的可能性較小。雖然這種結(jié)構(gòu)具有較高強度和保持力優(yōu)點，但是突出部和插口的結(jié)構(gòu)復(fù)雜，并且制作成本較高。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明涉及一種耐磨組件，該裝置可提供穩(wěn)定的接合，能夠抵抗重荷載并且不會在鎖定件上施加不適當(dāng)?shù)膽?yīng)力。
在本發(fā)明的一個實施方式中，耐磨組件具有支承面，其構(gòu)造形式使得耐磨構(gòu)件緊固于接頭上，并將一定的荷載施加于耐磨構(gòu)件上。在一優(yōu)選結(jié)構(gòu)中，支承面的方位使得所產(chǎn)生的抵抗例如所受中心豎向荷載的作用力的水平分力方向朝后，以更為牢固地將耐磨構(gòu)件推至接頭突出部。
在本發(fā)明的另一實施方式中，耐磨構(gòu)件不時地使接頭繞其縱軸旋轉(zhuǎn)以更好地抵抗脫出力。在一優(yōu)選實施方式中，該旋轉(zhuǎn)運動通常由制作簡單、成本低廉的線性凸軌和凹槽來實現(xiàn)。這種互相吻合凸軌和凹槽使得耐磨組件的形狀較其他可能具有螺旋狀螺紋的實施方式更為細長，以便在挖掘使用時穿透性更好并且金屬用料更少。這種凹槽和凸軌同時還避免了為形成螺旋狀螺紋而采用的較尖凹槽所導(dǎo)致的高應(yīng)力。
在本發(fā)明的另一實施方式中，耐磨構(gòu)件的接頭突出部或插口由凸軌形成，該凸軌在向后延伸時彼此脫離。因此，互相吻合的突出部或插口則具有相匹配容納凸軌的凹槽。在一優(yōu)選實施方式中，凸軌的豎向發(fā)散阻止了耐磨構(gòu)件的軸向固定，并使耐磨構(gòu)件隨著向接頭突出部移動或從其上脫離而扭動。
在本發(fā)明的另一實施方式中，接頭具有兩個支承面，它們位于縱軸的相對兩側(cè)并且朝向相反。在一優(yōu)選實施方式中，這些支承面減少了突出部頂部和底部上末端纖維的磨損。另外，支承面優(yōu)選地構(gòu)成接頭上凸軌的一部分，以形成通常為Z形的截面。
在本發(fā)明的另一實施方式中，耐磨構(gòu)件的接頭突出部或插口隨著其向前延伸而加寬。在一優(yōu)選實施方式中，接頭和插口包括相互吻合的凸軌和凹槽，二者間的發(fā)散使耐磨構(gòu)件在安裝過程中發(fā)生扭轉(zhuǎn)。該結(jié)構(gòu)具有足夠的間隙將前端加寬的突出部容納于插口內(nèi)，以便更好地阻止耐磨構(gòu)件脫出。
在本發(fā)明的另一實施方式中，鎖定件逐漸變尖以裝入一互相吻合的通道中，目的在于減少摩擦力以及易于將鎖定件插入或取出。在該結(jié)構(gòu)中，鎖定件全長并非摩擦著沿對準(zhǔn)的開孔滑動，而是與凹槽的側(cè)面在接合位置處或其附近相接合。從而無需在插入或取出鎖定件時對其進行錘擊。在一優(yōu)選實施方式中，鎖定件具有一將鎖定件緊固于通道內(nèi)的鎖定元件，以防止不必要的遺失或松脫。
有關(guān)本發(fā)明的上述以及其他發(fā)明目的、技術(shù)特征和優(yōu)點將結(jié)合附圖，通過本發(fā)明的具體實施方式
作進一步描述。
附圖簡要說明

圖1為本發(fā)明中的一挖掘鏟齒裝置的透視圖；圖2為鏟齒裝置的分解透視圖；圖3為一鏟齒裝置接頭的正視圖；圖4為僅具有平行于視圖平面的前支承面的接頭突出部的正視圖；圖5為一鏟齒裝置尖頭的后方透視圖；圖6為所述尖頭的后視圖；圖7為鏟齒裝置的局部俯視圖；圖8為沿圖7中8-8線的鏟齒裝置的橫斷面圖；圖9為待裝入接頭突出部狀態(tài)下的尖頭的側(cè)視圖；圖10為已裝入接頭的尖頭的局部橫斷面圖；圖11為根據(jù)圖1和2的鏟齒裝置的受力向量圖；圖12為本發(fā)明鏟齒裝置的一備擇實施方式的透視圖；圖13為根據(jù)圖12的鏟齒裝置的受力向量圖；圖14為本發(fā)明鏟齒裝置的另一備擇實施方式的接頭的側(cè)視圖；圖15為本發(fā)明具有一備擇鎖定件的一第二鏟齒裝置的分解透視圖；圖16為具有處于鎖緊狀態(tài)下的備擇鎖定件的第二鏟齒裝置的局部側(cè)視圖；圖17為沿圖16中線17-17的局部橫斷面圖；圖18為備擇鎖定件的透視圖；圖19為備擇鎖定件與一備擇鏟齒裝置的尖頭相接合的備擇鎖定件的后視圖；圖20為插入一鏟齒裝置的另一備擇鎖定件的側(cè)視圖；圖20a為圖20中所示鎖定件的透視圖；圖20b為圖20中所示鎖定件的側(cè)視圖；圖21為插入一鏟齒裝置的另一備擇鎖定件的側(cè)視圖；圖21a為圖21中所示鎖定件的透視圖；圖21b為圖20中所示具有以剖視圖示出的彈性體底部和棘爪的鎖定件的透視圖；圖22為一常規(guī)鏟齒裝置的受力向量圖；圖23為另一公知鏟齒裝置的受力向量圖；具體實施方式
本發(fā)明涉及一種用于保護磨損表面的耐磨組件。特別地，該耐磨組件尤其適用于挖掘、采礦、建筑等領(lǐng)域。該耐磨組件非常適用于構(gòu)成一挖掘鏟齒裝置，但也可用于構(gòu)成其他耐磨構(gòu)件。
為了舉例，本文采用按一挖掘鏟齒裝置對本發(fā)明的結(jié)構(gòu)進行描述。其他磨損部件(例如護罩)制造將使用相同的突出部和插口結(jié)構(gòu)，但可具有不同的工作端和安裝端。僅為描述考慮，本說明書使用了諸如上部、下部、豎向等術(shù)語，應(yīng)當(dāng)理解為，它們是與圖1中的鏟齒裝置的方位相關(guān)聯(lián)的。使用這些術(shù)語并不表明耐磨組件需采用這種特定的方位。耐磨組件可確定為與圖1所示方位不同的方位。
在一優(yōu)選結(jié)構(gòu)中，鏟齒裝置1包括一尖頭12、一接頭14和一鎖定件16(圖1-10)。接頭14優(yōu)選地具有一向前伸出的突出部18和具體形式為一對向后延伸的支腿22的一安裝端21(圖1、2和9-10)。支腿22適于跨在挖掘機的挖掘邊23上，并在適當(dāng)?shù)奈恢煤附?。但是安裝端可以其他不同方式，例如通過機械連接件或與挖掘邊澆鑄成一體的方式與接頭相連。另外，尤其在大型鏟齒中，接頭可與一第二接頭等相連，而第二接頭又緊固于挖掘邊。
突出部為大致楔形并由會聚壁24、26，側(cè)壁28、30以及一前支承面32構(gòu)成。支承面32適于承受施加于耐磨構(gòu)件12上的軸向荷載。會聚壁24、26優(yōu)選地形成有一平緩的橫向曲線，以增加強度和耐久性(圖3和8)，當(dāng)然它們也可為平面、曲率更大的曲面或由另一種構(gòu)造形狀構(gòu)成的表面。側(cè)壁28、30沿大致平行的平面延伸，盡管優(yōu)選為具有一微小的錐度。但是如果需要，側(cè)壁也可為大傾角構(gòu)造。會聚壁和側(cè)壁之間的過渡邊通常形成圓角，以使這些位置處的應(yīng)力集中為最小。
突出部18的側(cè)壁28、30各形成有一側(cè)翼34和一具有一外表面36和一側(cè)面37的凸軌35(圖2、3、4和9)。在一優(yōu)選結(jié)構(gòu)中，當(dāng)凸軌35在基本平行的平面內(nèi)向后延伸(即側(cè)壁向后延伸)時，它們隨著向后延伸而彼此分開。特別地，一個凸軌35a沿基本與會聚壁26的向后延伸方向平行的方向由支承面32向后延伸，而凸軌35b則沿基本與會聚壁24平行的方向由支承面32向后延伸。通過這種方式，凸軌35a和35b向后延伸時沿大致豎向岔開。所述凸軌優(yōu)選地形成有線性表面、和大致不變的深度和寬度，主要是為了更易于制造。但是，也可采用其他結(jié)構(gòu)形狀。
在一優(yōu)選結(jié)構(gòu)中，各凸軌與各會聚壁24、26相鄰，并且基本與其平行地延伸。因此，各會聚壁24、26的外邊緣限定相鄰?fù)管壍捻敳炕虻撞浚鴤?cè)面37則大致平行于會聚壁的向后延伸部而延伸。不過，仍可能會有其他變化方式。例如，側(cè)面可為非線性形狀或其延伸方向與會聚壁并不平行。另外，凸軌可與會聚壁隔開設(shè)置，從而它們可具有遠離會聚壁24、26的一第二側(cè)面(未示出)。
各凸軌35的外表面36為基本垂直。優(yōu)選地，側(cè)面37和側(cè)翼34斜向布置以形成一為大致V形的凹槽40(圖3和8)。因此，側(cè)面37和側(cè)翼34各具有一表面區(qū)域，該表面區(qū)域橫向于豎直方向以形成第一支承面，用于承受施加于尖頭12上的豎向和側(cè)向荷載。會聚壁24、26形成第二支承面，第二支承面可在重荷載作用下或部件磨損之后與插口相接觸。各側(cè)面37相對于各自的側(cè)翼34優(yōu)選地設(shè)置一75°～115°的角度最優(yōu)選地是95°。不過，仍可采用其他角度。側(cè)翼34為大致三角形，從而在向后延伸時它們能夠擴展，以形成各側(cè)壁28、30的逐漸增大部分。
尖頭12為由會聚壁43、45和側(cè)壁47、49所限定的大致楔形結(jié)構(gòu)形狀(圖1-10)。會聚壁43、45逐漸變窄形成一向前凸出的挖掘邊51，設(shè)置向后開口的插口53以容納接頭突出部18。
插口53優(yōu)選地具有緊密容納接頭突出部18的形狀(圖5、6和8)。因此，插口由會聚面55、57、側(cè)面59、61和一前表面63限定。各側(cè)面59、61均形成有一凹槽65和一向內(nèi)突出的隆起或突起67。凹槽65具有容納接頭突出部上的凸軌35的形狀。因此，在一優(yōu)選結(jié)構(gòu)中，凹槽65優(yōu)選地具有沿相對的會聚面55、57延伸的形狀。突起67各限定一側(cè)面69和一內(nèi)表面71，側(cè)面69和內(nèi)表面71分別與側(cè)面37和側(cè)翼34相對并且支撐著它們。因此，側(cè)面69和內(nèi)表面71形成用于支承大致豎向施加荷載的第一支承面，而會聚面55、57形成第二支承面，第二支承面可在重荷載作用下或零件磨損之后與突出部相接觸。前表面63適于在軸向加載期間與支承面32鄰接。
雖然突出部優(yōu)選地設(shè)于接頭上并且插口設(shè)于尖頭內(nèi)以使耐磨構(gòu)件所需金屬用量最小，但是，尖頭上可設(shè)置一向后延伸的突出部，該突出部將容納于接頭內(nèi)所限定的一插口內(nèi)。而且，插口和突出部的構(gòu)造可相反，從而內(nèi)凸軌(未示出)可設(shè)于插口內(nèi)，而與之適配的凹槽則設(shè)于突出部上(未示出)。
由于凸軌35同凹槽65分叉狀布置，尖頭12裝配于接頭突出部18上時而必須被扭轉(zhuǎn)或旋轉(zhuǎn)。在優(yōu)選結(jié)構(gòu)中，尖頭在安裝時旋轉(zhuǎn)大約八分之一圈。因此，尖頭匹配于接頭突出部上，其方式更像是尖頭和接頭形成有螺旋狀螺紋，而不是具有直線形凸軌和凹槽。尖頭12通過下述方式安裝于突出部18上，首先將尖頭12相對于突出部18進行定位，從而各凹槽65的后部73與相應(yīng)凸軌35的前部75相鄰設(shè)置，以承接凸軌，如圖9所示。由于凹槽為豎直向叉開擴張型，凸軌前端同凹槽后端對齊使得尖頭相對于其最終位置被加以旋轉(zhuǎn)。因此，當(dāng)尖頭滑動至突出部上時，尖頭大致繞縱軸X旋轉(zhuǎn)，從而為凸軌提供足夠的空隙，最終使得凸軌35被插入相應(yīng)的凹槽65內(nèi)。圖10示出了尖頭12安裝于突出部18上，同時凸軌35完全插入插口53的凹槽65內(nèi)。
這樣，本發(fā)明具有設(shè)有螺旋狀螺紋的以前的耐磨構(gòu)件(如美國專利US4,353,532)的某些優(yōu)點，但是形狀更為簡單，并且制造成本更為低廉。本發(fā)明的對置凸軌比螺旋形螺紋裝置更易于澆鑄。另外，采用較大的凸軌和凹槽代替較尖的螺旋形凹槽降低了突出部上的應(yīng)力上升，以增加強度和耐久性。
本發(fā)明還具有常規(guī)螺旋形螺紋裝置所不具備的其他優(yōu)點。本發(fā)明未對突出部使用圓錐形基座，而是使用一構(gòu)型更細長的楔形。從而，突出部的高度(頂面和底面之間)不受圓錐形基座所限，所以突出部的高度可根據(jù)需要來調(diào)整。因此，本發(fā)明的突出部可用于形成鏟齒裝置，該鏟齒裝置的構(gòu)型比具有螺旋形螺紋的構(gòu)型更為細長。構(gòu)型更為細長的鏟齒裝置在挖掘期間可更好插入，并且制造所需的金屬更少。
另外，扭轉(zhuǎn)度可通過改變凸軌岔開所限定的角度來改變。通常，角度越大，安裝和取出過程中尖頭所經(jīng)受的扭轉(zhuǎn)量越大。
通過這種結(jié)構(gòu)，尖頭12穩(wěn)定地置于接頭突出部18上。與常規(guī)鏟齒相比，由于反作用力A1和B1的水平分力作用，尖頭12自由端51上的豎向中心施加荷載P1產(chǎn)生一較小的脫出力(圖11)。例如，尖頭12自由端51上的向下中央荷載P1在突出部18的頂部和底部形成反作用力A1和B1。反作用力A1的豎向分力大致等于荷載P1加上反作用力B1的豎向分力。但是，由于凸軌阻止尖頭的后端或底端向上運動的傾斜方向與下部會聚壁45的方向相反，所以反作用力B1的水平分力的方向向后，以將尖頭推至接頭上，而不是使其脫出。這種固定力或緊固力則至少部分抵消了反作用力A1的水平分量所產(chǎn)生的脫出力。具有施加于尖頭12的不同部位的豎向分力的荷載并非總會產(chǎn)生所述的緊固力，但這種效果將非常有利地在正常荷載的情況下出現(xiàn)。
在另一優(yōu)選結(jié)構(gòu)中，突出部18a的前自由端42形成具有上、下穩(wěn)定平面44、46的、為大致矩形的結(jié)構(gòu)(圖12和13)。這些穩(wěn)定平面44、46基本平行于鏟齒的縱軸延伸，以提供用于將尖頭穩(wěn)定于接頭上的進一步支承，尤其是抵抗尖頭12a的前端上的豎向荷載。基本平行的穩(wěn)定平面可為牽引拉拔而相對于縱軸傾斜最多7度左右。雖然穩(wěn)定平面可傾斜更大的角度，但是它們的穩(wěn)定作用將隨著傾斜度的增加而降低。尖頭12a的插口53a具有一對接合接頭突出部18a上的穩(wěn)定平面44、46的前端穩(wěn)定平面78、79。插口前端的形狀優(yōu)選為大致矩形，以與突出部的前端相適配，當(dāng)然前突出部和插口的前端也可采用其他非矩形的形狀。
在優(yōu)選鏟齒裝置10a中，施加于尖頭12a自由端上的方向向下的中心荷載P2產(chǎn)生一基本為豎向的反作用力A2，該反作用力大致不產(chǎn)生作為脫出力的水平分力(圖13)。如上所述，凸軌的傾斜在尖頭的底端形成一具有保持固定力的水平分力，而不是一脫出力。因此，通過該荷載作用，支承面(即穩(wěn)定平面和凸軌)的總體作用是將尖頭緊固于接頭上，而不是使其脫出。
該結(jié)構(gòu)使得尖頭的穩(wěn)定性得到顯著提高。緊固合力的產(chǎn)生將減少鎖銷上的荷載，并減少尖頭損失的危險。緊固合力還將減少尖頭在接頭突出部上的移動，而這又減小了鏟齒結(jié)構(gòu)的磨損。另外，由于該裝置在最主要的或正常豎向和軸向荷載作用下被緊固，所以可放寬制造公差的限制以使得制造簡單而低廉，也可無需使用取出型鎖銷(具有承載彈性體的)，并且可在鏟齒使用壽命不縮短的情況下降低測量要求。相反，鏟齒的耐久性會得到提高。
在常規(guī)鏟齒裝置中(圖22)，突出部2上部和下部會聚壁2a、2b(即豎向距離縱軸最遠的表面)的外緣在豎向荷載作用下，將具有較高的應(yīng)力值，原因在于，這些荷載具有使突出部彎曲的趨勢。在常規(guī)鏟齒中，外側(cè)會聚表面形成主要的支承面并承受最高的應(yīng)力水平。因此，這些表面與插口壁間發(fā)生移動和摩擦，并且在重荷載作用下經(jīng)受高度磨損。在本發(fā)明中，凸軌35和側(cè)翼34形成第一支承面。因為這些支承面距離鏟齒裝置的中心水平平面更近，所以這些支承面對突出部承受高彎曲荷載的能力的影響比對外側(cè)會聚壁的磨損影響小。由于磨損更小，從而本發(fā)明的鏟齒裝置是一種強度和耐久性更好的裝置。因此，根據(jù)本發(fā)明所制造的所需金屬量更少而穿透性更好的更小型鏟齒裝置可取代更大的常規(guī)鏟齒裝置。另外，外緣磨損的減少將使得截面模量在突出部的整個使用壽命過程中保持不變，以保持突出部的強度。
作為一備擇實施方式，由于鏟齒裝置的安裝和取出需要旋轉(zhuǎn)，因此突出部前端和相應(yīng)的插口實際上可寬于突出部的后端；亦即，側(cè)壁向前延伸時可以一至多5°左右的角度呈楔形地稍微岔開。突出部和插口的寬度在突出部前面增大將使得尖頭從突出部取出的路徑限制在設(shè)計旋度內(nèi)，即使磨損出現(xiàn)。因此，這種結(jié)構(gòu)提高了試圖取出尖頭的力、尤其是反向力的阻力。
作為另一備擇實施方式，突出部可具有縱向延伸凸軌80，該凸軌80具有外側(cè)面81和側(cè)向支承面83(圖14)。該側(cè)向支承面83大致互相平行，并與鏟齒的縱軸X大致平行。在這些布置中，凸軌深度優(yōu)選地隨著凸軌相后延伸而增加；亦即，突出部的會聚壁形成各凸軌80的上表面或下表面，即使側(cè)向支承面沿大致平行于鏟齒縱軸的方向向后延伸。盡管如此，凸軌也可具有不變的深度，并僅僅與各會聚壁隔開布置。如果凸軌不分叉狀岔開，尖頭不被旋轉(zhuǎn)至接頭突出部上。在本實施方式中，沒有裝入和取出尖頭時使其旋轉(zhuǎn)的有益特點，凸軌仍具有穩(wěn)定的表面(相對于常規(guī)鏟齒裝置)，穩(wěn)定的表面減少會聚壁外緣的應(yīng)力，并且如上所述，減少支承面在抵抗彎曲力時的磨損。僅使用兩個凸軌形成大致為Z形的橫斷面這一方案改善了所述荷載以及磨損方面的優(yōu)點，減少材料用量。當(dāng)尖頭安裝時無需或者可以不扭轉(zhuǎn)時，也可使用該實施方式。作為一個實施例，尖頭可焊接于一金屬板上，并且組件則可沿挖掘邊被共同安裝于伸出的接頭突出部上。
就所有實施方式而言，突出部和尖頭優(yōu)選地形成繞縱軸Z對稱旋轉(zhuǎn)的形式，從而尖頭能夠可逆地安裝于突出部上。盡管如此，本發(fā)明也可使用不對稱突出部和/或尖頭。
本發(fā)明的尖頭和接頭組件可使用各種不同的鎖定件來阻止尖頭由接頭上取下。因為鎖定件16在抵抗尖頭12由突出部18中脫出時，承受壓力至少部分代替剪力(并且從而經(jīng)受減小的剪力荷載)，鎖定件無需象其他常規(guī)尖頭和接頭組件中所使用的鎖定件一樣結(jié)實，所述常規(guī)尖頭接頭組件基本上僅在鎖定件上施加剪力荷載。鎖定件16優(yōu)選地沿突出部18的一側(cè)設(shè)置，如圖1和2所示。但是，鎖定件也可設(shè)置于具有一豎向或水平中心通道的其他位置處(如常規(guī)鏟齒裝置所設(shè)置的一樣)。另外，實際上可將尖頭緊固于接頭上的任何常規(guī)鎖定件，包括實心鎖銷、具有張緊彈性體的銷、或者具有剛性保護套的鎖，如同Jones等人在美國專利US5,469,648中所公開的一樣，均可同本發(fā)明結(jié)合使用。
例如，圖2示出了容納于突出部側(cè)面上一豎向通道內(nèi)的推入式鎖銷形式的一鎖定件16。如所公知，尖頭設(shè)有至少一個向后延伸的凸耳91，而該凸耳具有一向內(nèi)延伸的凸緣93，以接合鎖銷的后側(cè)并將尖頭保持于接頭上。優(yōu)選地，尖頭的兩側(cè)均設(shè)有一凸耳和凸緣(未示出)，從而尖頭能夠可逆地安裝于任一180°的位置上。雖然圖示通道和銷的形狀為直線型，但是它們也可如同Emrich的US 4,965,945一樣為曲線型。
在優(yōu)選結(jié)構(gòu)中，所設(shè)鎖銷16′為楔形，以將尖頭緊固于接頭上。特別參見圖15～18，沿一側(cè)突出部18′設(shè)有一錐形豎向通道103，以容納楔形鎖銷16′。雖然鎖定件在其整個長度上可均為錐形，但是實際上鎖定件僅需在其長度的一主要部分上為錐形。在優(yōu)選結(jié)構(gòu)中，前表面104沿鎖定件全長向后彎曲成弧形，從而錐形基本上沿鎖定件的全長延伸。圖15示出了一盲道，該盲道僅延伸穿過局部突出部，并且逐漸變細至底部的封閉端105處。但是如果需要，錐形銷也可采用全部延伸穿過接頭的一開口通道。
鎖銷16′具有與楔形通道103相適配的相應(yīng)形狀(圖15～18)。鎖銷16′優(yōu)選以窄形尖頭106中止。鎖銷16′具有支承部107，該支承部具有一用于接合突出部的肩部109(即通道103的前緣)的前表面104，以及一用于接合凸耳91′的凸緣93′的后表面。在圖15～18所示的實施例中，鎖銷16′具有一向后延伸的腹板111，以加強鎖銷抵抗軸向力并確保鎖銷正確插入。但是，鎖銷也可為始終如一的圓形、矩形或其他期望形狀。
突出部18′限定一狹槽113，該狹槽同通道103相聯(lián)，使得凸緣93′沿突出部的側(cè)面至通道內(nèi)的一位置處。鎖銷16′限定一凹槽115，位于后表面107之后并緊靠腹板111，以容納凸緣93′的一部分。鎖銷16′可通過任意常規(guī)方法，例如澆鑄而形成。
鎖銷16′通過使用鎖定元件優(yōu)選地保持于通道103內(nèi)。在圖15～18所示的實施例中，鎖定元件為一定位螺絲121。通道103優(yōu)選地包括一用于容納定位螺絲的凹進125，以更好地將鎖銷保持于通道103內(nèi)，但是凹進不是必須的。一旦鎖銷16′安裝于通道103內(nèi)，就將定位螺絲121上緊。定位螺絲121可在端部鐓粗，或者設(shè)有一定位環(huán)或其他裝置，以防止定位螺絲與鎖銷分離。鎖銷優(yōu)選地包括一懸架123，該懸架保護定位螺絲防止其磨損。定位螺絲還可連有一彈簧(未示出)，以限制定位螺絲在振動時松動。
鎖銷16′還可與其他耐磨組件結(jié)合使用。例如，如圖19所示，鎖銷可用于通過一簡單的楔形插口、凸耳132、凸緣130來保持尖頭128。本發(fā)明的錐形鎖銷也可用于具有豎向或水平向中心孔的鏟齒裝置(未示出)。
作為一備擇實施例，可設(shè)置其他鎖定元件，如有彈性體支撐的棘爪，以阻止鎖銷由凹槽中移出。另外，雖然圖15～18的實施例示出了鎖定元件將鎖銷連接至接頭上，但是鎖定元件也可改為可操作地將鎖銷接合于尖頭上。另外，鎖定元件也無需與鎖銷相連，而可為一獨立構(gòu)件，或者連接于接頭或尖頭上(例如參見美國專利US4,965,945)。
作為一備擇實施例，鎖銷131、133(圖20～20b以及21～21b)的形狀可為楔形，用以代替鎖銷16′。鎖銷131具有一通過彈性體138在一端部136處被向外偏壓的棘爪134，以適配于接頭突出部所限定的一突出部分140下。棘爪優(yōu)選地具有一突出接觸表面136a，以與突出部分140形成緊固接合。棘爪134優(yōu)選地與彈性體138粘合，而彈性體又粘合于澆鑄體135的凹座內(nèi)。在鎖銷133中，棘爪141通過彈性體145被偏壓而沿曲線路徑143移動。棘爪141的自由端147與接頭突出部內(nèi)所限定的凹口149等相接合。在各種實施例中，接頭突出部具有一窄形狹槽(未示出)，工具可借此插入以將棘爪推入彈性體內(nèi)，從而當(dāng)需要取出鎖銷時放開棘爪134、141。
楔形銷的優(yōu)點之一在于，比常規(guī)推入式鎖銷易于裝入和取出。楔形表面使得鎖銷插入時不會受到來自尖頭或突出部的任何阻力，直至鎖銷幾乎完全插入通道內(nèi)。楔形鎖銷可用撬具取出，而不是用錘擊，因為鎖銷在從通道放出之前僅需移動一小段距離。一旦放出，鎖銷可用手取出。相反，對于常規(guī)推入式鎖銷而言，鎖銷的兩個支承面幾乎平行，以確保尖頭和突出部之間具有良好的支承接觸。因此，推行鎖銷插入耐磨組件或從中取出時，它在整個移動距離上承受極大的阻力。
本發(fā)明的楔形鎖銷的另一優(yōu)點在于，取出設(shè)置接合鎖定元件的鎖銷所需的力大于取出常規(guī)推入式鎖銷所需的力。楔形鎖銷被阻止向下移動，因為凹槽窄小或者端頭封閉，并且鎖定元件，例如定位螺絲可阻止鎖銷從凹槽中向上移出。因此鎖銷依靠機械干涉，而不是緊密配合的方式來防止錐形鎖銷一旦裝入后被取出。
上述描述涉及本發(fā)明的優(yōu)選實施方式。也可在不背離所要求保護的發(fā)明主旨和廣義特征的前提下，采取其他不同的實施方式以及各種變化和備擇方式。
權(quán)利要求
1.一種耐磨組件，包括一接頭，其具有用于將所述耐磨組件緊固于一磨損面上的一后部安裝端，以及一具有一對凸軌的向前延伸的突出部；一耐磨構(gòu)件，其限定一縱軸，并具有一對延伸至一窄形前工作端的會聚壁、一對側(cè)壁、以及一向后開口的插口，所述插口具有一對各位于所述插口的相對側(cè)面上用于容納所述凸軌的凹槽，其中，各凹槽從一與所述縱軸對齊并且沿所述窄形前工作端延伸的平面岔開；以及一鎖定件，用于將所述耐磨構(gòu)件固定于所述接頭上。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的耐磨組件，其特征在于，所述插口的一前端具有延伸于所述插口的相對側(cè)面之間的相對前支承面，并且各前支承面大致平行于所述縱軸延伸。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的耐磨組件，其特征在于，每一所述凹槽沿其基本上全長具有一基本上不變的寬度和深度。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的耐磨組件，其特征在于，所述凹槽沿大致沿所述耐磨構(gòu)件的所述側(cè)壁對齊的基本上平行的平面延伸。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的耐磨組件，其特征在于，所述耐磨構(gòu)件為一尖頭，而所述窄形工作端為一挖掘邊。
6.一種耐磨構(gòu)件，限定一縱軸，并具有一對延伸至一窄形前工作端的會聚壁、一對側(cè)壁、以及一用于容納一接頭的突出部的向后開口的插口，所述插口在所述插口的一對相對側(cè)面的每一側(cè)面上具有一凹槽，用于容納所述接頭突出部上的凸軌，其中，各凹槽從一與所述縱軸對齊并沿所述窄形前工作端延伸的平面岔開。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的耐磨構(gòu)件，其特征在于，所述插口的一前端具有延伸于所述插口的相對側(cè)面之間的相對前支承面，其中，各所述前支承面大致平行于所述縱軸延伸。
8.根據(jù)權(quán)利要求6所述的耐磨構(gòu)件，其特征在于，各凹槽基本上沿其全長具有一基本不變的寬度和深度。
9.根據(jù)權(quán)利要求6所述的耐磨構(gòu)件，其特征在于，所述凹槽沿大致沿所述側(cè)壁對齊的基本上平行的平面延伸。
10.根據(jù)權(quán)利要求6所述的耐磨構(gòu)件，其特征在于，所述耐磨構(gòu)件為一尖頭，而所述窄形工作端則為一挖掘邊。
11.一種耐磨構(gòu)件，包括一前端；一插口，其具有一敞開的后端以接收固定到挖掘機械上的突出部，該插口由數(shù)個會聚表面、側(cè)表面、前表面和所述敞開的后端限定，并且，所述插口具有一縱軸線，以及一橫向表面，該橫向表面位于所述前表面與所述插口的敞開的后端之間，該橫向表面大致面向所述會聚表面之一的方向，該橫向表面相對于所述縱軸線傾斜，以致在使用中對于施加到所述耐磨構(gòu)件的前端上的一定載荷，產(chǎn)生一個阻力，該阻力具有一個分力，該分力傾向于將該耐磨構(gòu)件向后拉到所述突出部上。
12.如權(quán)利要求11所述的耐磨構(gòu)件，其特征在于所述橫向表面相對于所述縱軸線沿著與該橫向表面所大致面向的那個會聚表面大致相同的方向傾斜。
13.如權(quán)利要求11所述的耐磨構(gòu)件，其特征在于所述橫向表面沿著所述插口的所述側(cè)表面之一延伸。
14.如權(quán)利要求11所述的耐磨構(gòu)件，其特征在于還包括兩個所述橫向表面，其中所述橫向表面中的第一個大致面向所述會聚表面中的第一個，所述橫向表面中的第二個面向所述會聚表面中的第二個。
15.如權(quán)利要求14所述的耐磨構(gòu)件，其特征在于所述第一個橫向表面和所述第二個橫向表面沿著相對的側(cè)面。
16.如權(quán)利要求15所述的耐磨構(gòu)件，其特征在于每個所述橫向表面都從所述前表面延伸到所述插口的所述后端。
17.一種耐磨組件，其包括權(quán)利要求11所述的耐磨構(gòu)件，一容納在所述插口中的突出部，以及一鎖定件，其用于將所述耐磨構(gòu)件可松開地緊固到所述突出部上。
18.如權(quán)利要求17所述的耐磨組件，其特征在于所述突出部具有與每個所述耐磨構(gòu)件的所述橫向表面嚙合的橫向表面。
19.如權(quán)利要求18所述的耐磨組件，其特征在于所述突出部的每個所述橫向表面沿著所述突出部的一側(cè)壁延伸。
20.如權(quán)利要求18所述的耐磨組件，其特征在于所述突出部的每個所述橫向表面相對于所述縱軸線沿著與所述耐磨構(gòu)件的那個與該突出部的該橫向表面嚙合的橫向表面相同的方向傾斜。
全文摘要
一種耐磨組件，包括一具有突出部(18)的接頭(14)；一耐磨構(gòu)件(12)，具有一用于容納突出部(18)的插口(53)；以及將耐磨構(gòu)件(12)固定至接頭(14)的一鎖定件(16)。突出部(18)與插口(53)具有互相吻合的凸軌(35)和凹槽(65)，當(dāng)它們由突出部(18)的前面伸出時即豎直地脫離。鎖定件(16)可具有一錐形結(jié)構(gòu)。
文檔編號E02F9/28GK1800522SQ20051009706
公開日2006年7月12日 申請日期2002年7月3日 優(yōu)先權(quán)日2001年7月6日
發(fā)明者克里斯托弗·M·卡彭特, 羅伯特·S·弗萊克, 特里·L·布里斯克, 丹尼爾·R·丹克斯, 文卡特·R·高拉弗, 拉倫·F·瓊斯 申請人:埃斯科公司