專利名稱：拉鏟挖土機的鏟斗、索具和裝置的制作方法
拉鏟挖土機的鏟斗、索具和裝置 本申請是申請人為愛斯科公司，申請日為2009年I月21日，申請?zhí)枮?00980102544. 6，名稱為拉鏟挖土機的鏟斗、索具和裝置的發(fā)明的分案申請。
背景技術(shù)：
拉鏟挖掘裝置已長期在采礦和運土作業(yè)中使用。與其它挖掘機不同，拉鏟鏟斗只由鋼絲繩和鏈條控制并支承。在工作中，鏟斗的穩(wěn)定性和性能在很大程度上必然來自于鏟斗結(jié)構(gòu)。在較小的鏟斗中，拉鏟挖土機工作中遇到的力不大且有效載荷小。利用這些鏟斗，不需禁止工作，即可容易地補償力和有效載荷。即使小鏟斗設(shè)計得效率低，其裝滿時間的差別也不大，因為鏟斗容量小。然而，隨著機器尺寸、礦山大小的增大以及希望產(chǎn)量更高，隨著時間推移，拉鏟挖土機工作的鏟斗尺寸大大增大。在今天的礦山中，30立方碼級別或更大的大拉鏟鏟斗很普遍，并且使用大至175立方碼的鏟斗。在大鏟斗中，設(shè)計的范例改變，這是因為對較小鏟斗的設(shè)計影響很大的待挖掘材料(例如地面)的剪切力與加在大鏟斗上的大載荷相比變得不太重要了。這些鏟斗的擴張和巨大，大的有效載荷，以及在挖掘循環(huán)過程中由牽引鏈所加的非常大的力，都需要不同程度的考慮。然而，許多鏟斗設(shè)計還遵循不能優(yōu)化鏟斗挖掘性能的不完善的舊規(guī)則。結(jié)果，在今天的拉鏟鏟斗中仍有許多問題。由于沒有操縱桿或液壓缸用來將鏟斗推入地面中，因此重要的是當(dāng)拖拉繩將鏟斗推向牽引車時，鏟斗能挖入和穿透地面。為了使產(chǎn)量最大，希望鏟斗盡快地深入地面中。許多較老的鏟斗制成前端重以承受采礦的嚴(yán)酷條件。這種結(jié)構(gòu)將重心放在較高的前部分上，這使得當(dāng)被拉向前時鏟斗向前翻倒在齒上。操作者需要特別小心操作這些鏟斗，以避免鏟斗太向前傾翻和在其前端翻倒過來。即使鏟斗保持在挖掘位置，它仍會保持太向前傾斜，使得在加載過程中材料破碎嚴(yán)重。另外，主要由于隆起的土堆，需要大的力拉這種傾斜的鏟斗通過地面。另一方面，重心進(jìn)一步向后壁偏移的鏟斗會更漸近地和更困難地穿透，這導(dǎo)致裝滿時間更長和生產(chǎn)率降低。Briscoe的美國專利4791738公開了增加拉動致翻倒的概念， 它可減低鏟斗翻倒過來的危險，同時可便于更好地更可靠地深入地面中。雖然這個設(shè)計概念可改善拉鏟工作，但鏟斗的穿透仍較平緩淺顯，因此為了裝滿，鏟斗的移動需要增加。圖7表示一個常規(guī)鏟斗的一個示例的地面G的概括化的穿透輪廓P”拉鏟鏟斗帶有一個底壁，兩個從該底壁直立的相對的側(cè)壁和一個在側(cè)壁尾端的后壁。這些壁共同形成開放前端和收集土料的鏟斗空腔。帶有挖掘齒和護(hù)罩的唇部穿越底壁的前端以增強穿透和挖掘，并減小鏟斗結(jié)構(gòu)的磨損。側(cè)壁一般由頂至底和由前至后形成錐度，以便容易和加速傾倒收集的材料。在拉鏟鏟斗中的不完全傾倒會使材料帶回至下一挖掘行程。這個問題不但需要拖運不需要的重量而且降低每個挖掘行程的產(chǎn)量，即，因為老的材料保留在鏟斗中，收集的新材料就少。在常規(guī)鏟斗中，收集的土料塊一般被有錐度的側(cè)壁迫使向內(nèi)和向上通過約一半至三分之二的鏟斗向著后壁通過的行程，然后向著底壁和后壁落下。材料的這種成堆使得向著鏟斗的前端形成一個土堆。在鏟斗內(nèi)形成這種土堆需要增大拉繩上的力，放慢裝滿速度和在鏟斗前端聚集材料。一旦這種土堆達(dá)到一定的塊，它開始像在鏟斗前端推動材料向前的推土機刮板一樣起作用。這種土堆通常也造成在鏟斗前端形成隆起的堆(即在拉鏟鏟斗前端堆起和向前隆起的污物)。在一些操作中，隆起的堆需要用其它設(shè)備(例如推土機)定期地弄平，以避免妨礙拉繩和磨損拉繩。在另一些操作中，利用推土機或其它設(shè)備將隆起的堆推離牽引車，以便在挖掘工作中，在遠(yuǎn)離牽引車的位置形成適當(dāng)?shù)淖枇?，使鏟斗可在挖掘行程中移動結(jié)束前完全裝滿。即，有時利用隆起的堆在接下來的挖掘過程中給鏟斗裝載，并且為了裝滿鏟斗經(jīng)常是需要這些隆起的堆的。在現(xiàn)代拉鏟工作中，為了提供大的有效載荷和承受極大的負(fù)載和應(yīng)力，普通鏟斗本身是巨大的結(jié)構(gòu)。為了減小磨損，一般鏟斗帶有各種磨損部件，這進(jìn)一步增加鏟斗的重量。容納和控制這種大鏟斗的索具也是很笨重的。懸臂和牽引車設(shè)計成可適應(yīng)最大負(fù)荷，該最大負(fù)荷為拉鏟鏟斗、磨損部件、索具和鏟斗內(nèi)的挖掘材料的重量的綜合。索具和拉鏟鏟斗的重量越大，在拉鏟鏟斗內(nèi)保留的裝載土料的容量越小。雖然作了一些努力減小索具的重量，但大都只是小增量的減小，或?qū)е鲁霈F(xiàn)其它不希望的問題。
另外，鏟斗和索具構(gòu)件暴露在當(dāng)這些部件與地面接觸時的污物，巖石和其它碎片擦傷索具和拉鏟鏟斗的高度磨蝕性的環(huán)境中。索具元件之間的連接在這些彼此支承和受到各種力的區(qū)域中也會磨損。因此，在使用一段時間后，拉鏟挖掘裝置必需進(jìn)行定期維修，以檢查、更換或修理各種部件。在最現(xiàn)代化的裝置中有許多需要這種檢查、更換或修理的部件，并需要很多的停工時間來完成需要的工作。這種停工時間減少產(chǎn)量并降低拉鏟工作的效率。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明涉及改進(jìn)的拉鏟挖土機的鏟斗、索具和裝置，特別地，但不是排外地，涉及用于大型鏟斗工作用的改進(jìn)的拉鏟挖土機的鏟斗、索具和裝置。根據(jù)本發(fā)明的一個方面，拉鏟鏟斗形成有新的構(gòu)造，它可以在干擾最小的狀態(tài)下收集土料。這造成加在鏟斗和設(shè)備上的力和應(yīng)力減小，有效載荷增加，填充速度加快，以及在一些工作中不太需要另外的設(shè)備。在本發(fā)明的另一個方面中，至少在拉鏟鏟斗的前端區(qū)域中的側(cè)壁設(shè)置有與垂直線成大的向下錐度，優(yōu)選約為7-20度，以改善土料的收集。在本發(fā)明的另一個方面中，通過使高度與長度之比、側(cè)壁的錐度、以及聯(lián)結(jié)銷高度與鏟斗高度之比實現(xiàn)優(yōu)化平衡，使拉鏟鏟斗具有改進(jìn)的構(gòu)造和性能。在一個優(yōu)選構(gòu)造中，鏟斗的高度與長度之比約為O. 4-0. 62，側(cè)壁的由頂至底的錐度與垂直線約為7-20度，而且聯(lián)結(jié)銷高度與鏟斗高度之比至少約為O. 3。在本發(fā)明的另一個方面中，通過使聯(lián)結(jié)銷高度與鏟斗長度之比以及聯(lián)結(jié)銷高度與鏟斗高度之比實現(xiàn)優(yōu)化，也可使拉鏟鏟斗具有改進(jìn)的構(gòu)造和性能。在一個優(yōu)選實施例中，通過使聯(lián)結(jié)銷高度與鏟斗長度之比至少約為O. 2以及使聯(lián)結(jié)銷高度與鏟斗高度之比至少約為O. 3，形成拖線在礦車以下的拉角小于或等于45度的礦山中工作的容量至少為30立方碼的鏟斗。在本發(fā)明的一個優(yōu)選結(jié)構(gòu)中，拉鏟鏟斗包括至少約為鏟斗平均高度的四分之一的提高的聯(lián)結(jié)位置。使用高的聯(lián)結(jié)裝置便于拉鏟鏟斗更深地穿透和挖掘。
在本發(fā)明的另一個方面中，拉鏟鏟斗的側(cè)壁在鏟斗的后部區(qū)域中形成向上的錐度，從而不需要橫撐桿及其相關(guān)聯(lián)的連桿和銷，同時還可將起重鏈與鏟斗的外部連接。這種配置使鏟斗的填充和傾倒的破壞程度最小，而且避免起重鏈或鏟斗的磨損增加。取消橫撐桿也可少使用起重鏈。因此，鏟斗裝置中的鏟斗和索具的總重量減小，并且包括較少的在使用過程中需要檢查和維修的部件。在本發(fā)明的另一個方面中，拉鏟鏟斗的側(cè)壁在前端區(qū)域中有向下的錐度且在后部區(qū)域中有向上的錐度。在一個優(yōu)選構(gòu)造中，過渡部分具有沿著鏟斗長度大致為s形的構(gòu)型。在本發(fā)明的另一個方面中，拉鏟鏟斗根據(jù)以下關(guān)系工作，其中(a)聯(lián)結(jié)銷高度乘以拖拉力與(b)重心長度乘以鏟斗和有效載荷重量之比，在開始穿透和挖掘過程中大于或等于約I，而一旦鏟斗達(dá)到希望的穿透深度時就小于約I。 為了提高對本發(fā)明的優(yōu)點和特點的了解，可參考下面的說明以及描述與說明與本發(fā)明有關(guān)的各種結(jié)構(gòu)和概念的附圖。


當(dāng)結(jié)合附圖閱讀時，可更好地理解以上說明和以下的詳細(xì)說明。圖I為根據(jù)本發(fā)明的拉鏟鏟斗的透視圖。圖2為鏟斗的側(cè)視圖。圖3為鏟斗的正視圖。圖4為鏟斗的俯視圖。圖5為沿著圖4的5-5線所取的橫截面圖。圖6為備選聯(lián)結(jié)裝置的側(cè)視圖。圖7為表示常規(guī)鏟斗和根據(jù)本發(fā)明鏟斗的概括的穿透輪廓示意圖。圖8a_8c為表示常規(guī)鏟斗的概括的填充模式示意圖。圖9a_9c為表示根據(jù)本發(fā)明的鏟斗的一般化的填充模式的示意圖。圖10為包括根據(jù)本發(fā)明的備選拉鏟鏟斗的拉鏟裝置的透視圖。圖11和圖12的每個為備選鏟斗的透視圖。圖13為備選鏟斗的俯視圖。圖14為備選鏟斗的正視圖。圖15和16各為備選鏟斗的側(cè)視圖。圖17為備選鏟斗的后視圖。圖18為沿著圖15的18-18線所取的橫截面圖。圖19為沿著圖15的19-19線所取的橫截面圖。圖20為沿著圖15的20-20線所取的橫截面圖。圖21為沿著圖15的21-21線所取的橫截面圖。圖22為根據(jù)本發(fā)明的第二備選鏟斗的側(cè)視圖。圖23為第二備選鏟斗的半個俯視圖。圖24為第二備選鏟斗的半個正視圖。圖25為沿著圖23的25_25線所取的部分橫截面圖。
具體實施例方式本發(fā)明涉及性能加強的新穎的且改善的拉鏟鏟斗和裝置。與常規(guī)拉鏟工作相比，新的設(shè)計對土料的破壞較少且效率更高地收集土料。雖然本發(fā)明的設(shè)計特別適用于鏟斗容量為30立方碼或更大的大拉鏟采礦工作，但它的各個方面對其它的拉鏟工作也有一些益處。在本申請中，本發(fā)明的所發(fā)明的各個方面是針對一些示例性的拉鏟鏟斗設(shè)計說明的，但對各種鏟斗結(jié)構(gòu)也有用。另外，在本申請中，為了容易說明，有時使用相對的術(shù)語，例如前，后，上，下，水平，垂直等。然而，這些術(shù)語不能認(rèn)為是絕對的；在工作過程中，拉鏟鏟斗的取向可以大大改變。在一個優(yōu)選結(jié)構(gòu)中，根據(jù)本發(fā)明的拉鏟鏟斗10包括底壁12，側(cè)壁14和后壁16，形成在挖掘工作中容納和收集土料的鏟斗空腔18 (圖1-5)。鏟斗的前面是開放的，并以底壁12和側(cè)壁14為邊界。沿著底壁12的前端設(shè)有唇部20。唇部20可簡單地延伸跨過側(cè)壁14之間的空腔18的寬度，或者也可在其末端21向上彎曲(如圖I所示)，形成側(cè)壁的前部部分和底部部分。各種設(shè)計的挖掘齒22、護(hù)罩24和翼板26沿著唇部安裝，以改善挖掘和保護(hù) 唇部。接頭27固定在側(cè)壁14上，以便直接或間接地與起重鏈(未示出)連接。另外，接頭27可以固定在所示位置的前面或后面，或固定在后壁16上。頰板28從唇部20向上突出，以形成側(cè)壁14前端的大部或全部。在所示的實施例中，拱支承29和連接拱30設(shè)在頰板28的頂部。與傾倒繩(未示出)連接的錨支架32支承在拱30上。然而，該拱可以省去或用不同方法形成，例如線性管拱。形成拉鏟鏟斗10的前端的構(gòu)件20，28，29，30共同稱為鏟斗環(huán)34。在本申請中，不論拱形狀如何或是否有拱，對于鏟斗的這個前部都使用術(shù)語鏟斗環(huán)34。為了承受挖掘工作的嚴(yán)酷條件，優(yōu)選鏟斗環(huán)由較重的構(gòu)件構(gòu)成。側(cè)壁14被認(rèn)為是鏟斗10的全部側(cè)面部分，在該示例中，該側(cè)面部分包括拱支承29，頰板28，唇部20的末端21，以及在鏟斗環(huán)34和后壁16之間延伸的板部分35。在一個優(yōu)選結(jié)構(gòu)中，當(dāng)鏟斗在水平面時，側(cè)壁14以與垂直線成至少約7度的角度Θ成錐度向下(即由頂至底)，并且優(yōu)選在與垂直線成約7-20度的范圍內(nèi)；即，當(dāng)側(cè)壁向著底壁12(圖5)延伸時，側(cè)壁14以約14-40度的夾角彼此相向地會聚。在最優(yōu)選的結(jié)構(gòu)中，側(cè)壁與垂直線成約9-15度形成錐度。在鏟斗10的一個優(yōu)選實施例中，相對于垂直線的角度Θ為9. 6度。在這個結(jié)構(gòu)中，鏟斗10的高度每增加12英寸(30. 5cm)，每個側(cè)壁114向外延伸約2英寸(5. 08cm)。雖然一些常規(guī)鏟斗的側(cè)壁具有由頂至底的錐度，但錐角較小，使得側(cè)壁較接近垂直線。當(dāng)鏟斗深入地面和裝滿時，使用較大的側(cè)壁錐度為將土料收集在鏟斗空腔18中提供了附加的側(cè)面間隙。對于給定的唇部尺寸，這個增加的側(cè)面間隙(即，橫過鏟斗的寬度)可減小收集的材料的破壞及在空腔18中造成較小的土堆和土料的隆起，形成較小或沒有隆起的堆，還可使收集在鏟斗空腔中的材料密度較大。唇部20和側(cè)壁14共同形成土料通過它進(jìn)入空腔18的前端開口 58(圖I)。唇部跨過鏟斗10寬度的伸長部(即，唇部20在側(cè)壁14之間的伸長部)與其齒22和護(hù)罩24 —起，形成在挖掘工作開始時首先被迫進(jìn)入地面中的特定表面區(qū)域。一般來說，雖然齒、護(hù)罩的形狀和數(shù)目與唇部的構(gòu)造也可影響驅(qū)動鏟斗進(jìn)入地面所需的力，但唇部與其相應(yīng)的與地面接合的工具22，24的表面區(qū)域越大，則驅(qū)動鏟斗進(jìn)入地面就需要越多的力。在所有其它條件相同的情況下，較短的唇部進(jìn)入地面需要的力較小，或者另一種說法，相比于較長的唇部，它可更快和更容易深入地面。與錐度較小或沒有側(cè)壁錐度的常規(guī)鏟斗相比，通過提供與垂直線成約7-20度左右的較大錐度的側(cè)壁14，對于一定的鏟斗寬度(即橫跨唇部)，前端開口 58較大。結(jié)果，因為側(cè)面間隙較大，具有一定的前端開口區(qū)域的由頂至底的側(cè)壁錐度較大鏟斗不但更容易裝滿，而且還因為較短的唇部，在挖掘工作中更容易深入地面。仿效過載時齒斷裂，當(dāng)側(cè)壁的角度Θ超過約20度時，頰板的前沿在側(cè)向向外隔開太遠(yuǎn)。這個現(xiàn)象大大增加在鏟斗上的拖拉力，使填充減緩并降低性能。優(yōu)選的是，在鏟斗10的全長上，側(cè)壁14相對于垂直線的由頂至底的錐度約為7-20度。另外，在一個優(yōu)選實施例中，側(cè)壁14沒有前至后的錐度(盡管可以提供這種錐度)。這種結(jié)構(gòu)使收集在空腔18中的土料的破壞最小，可更快、更容易和改善鏟斗的裝滿。然而，即使不在側(cè)壁的全長上連續(xù)，也仍可實現(xiàn)較大的側(cè)壁由頂至底的錐度。雖然在后面更廣泛地使用較大的錐度是優(yōu)選的，但至少在鏟斗環(huán)34中使用與垂直線成至少約7度的由頂至底的側(cè)壁錐度可對本發(fā)明的填充和穿透有些好處。另外，甚至在鏟斗環(huán)34中，側(cè)壁14的一些部分與垂直線的由頂至底的錐度可小于7度，只要前端區(qū)域的側(cè)壁(至少是環(huán)部分34)與垂 直線的錐度主要為至少約為7度即可。在任何情況下，側(cè)壁的前端區(qū)域在橫跨多于一半的跨度上與垂直線有較大的至少約7度的錐度。側(cè)壁14形成頂部軌道60，該頂部軌道60可具有各種形狀。在所示實施例中，頂部軌道60 —般為向著后壁16向下傾斜的一對線段(圖I和2)。頂部軌道60確定鏟斗10的高度。高度H定義為(a)鏟斗靜止在水平面上時與唇部20連接的底壁12的內(nèi)表面52的前邊緣54與(b)沿著頂部軌道60的平均位置之間的垂直距離，其中(b)排除了(i)拱支承29 (或如果省去拱,則為其它傾倒繩支承)的任何垂直伸長部62和(ii)任何被后壁16削減的部分。圖2表示一個示例的高度尺寸H1，它成為用來確定平均高度H的高度尺寸的集合。另外，圖22表示在鏟斗200中的削減部分264的一個示例；而這個削減是由向內(nèi)傾斜的拐角形成的，該削減部分可以簡單地為沒有向內(nèi)傾斜的拐角的削減的頂部軌道。在帶有基本上為直的頂部軌道的鏟斗中，平均高度可由確定鏟斗容量中的平均高度的CIMA標(biāo)準(zhǔn)確定(CIMA為建筑工業(yè)制造者協(xié)會，它現(xiàn)在是設(shè)備制造者協(xié)會的一部分)。在帶有高度彎曲的或其它非常規(guī)的頂部軌道形狀的鏟斗中，頂部軌道的平均位置需要單獨計算。在頰板28的前端形成聯(lián)結(jié)裝置40，以便于與牽引鏈(未示出)連接，并且在這個實施例中聯(lián)結(jié)裝置由多個部件構(gòu)成(圖2)。在這個實施例中，雖然可用其它結(jié)構(gòu)，但頰板28向著唇部20和齒22的前端突出，以在前端位置形成聯(lián)結(jié)元件36。聯(lián)結(jié)元件36為放大的、基本上圓柱形的結(jié)構(gòu)，它形成用于容納將聯(lián)結(jié)裝置伸長部39與每個聯(lián)結(jié)元件36連接的連接銷38的垂直通道37。聯(lián)結(jié)裝置伸長部39形成用于容納直接或間接地與牽引鏈連接的聯(lián)結(jié)銷43的水平通道42。還可使用其它另外的結(jié)構(gòu)。例如，聯(lián)結(jié)裝置44為單獨聯(lián)結(jié)元件，即，形成用于容納聯(lián)結(jié)銷49的水平通道48的頰板45的橫向放大部分可以用來代替多件聯(lián)結(jié)裝置40(圖6)。在各種情況下，優(yōu)選聯(lián)結(jié)銷43或49的位置足夠向前，以便在聯(lián)結(jié)銷，齒或護(hù)罩的尖端，以及空鏟斗的重心之間形成大的角度(例如，接近或超過直角)。優(yōu)選的角度和實際的傾倒點的精確尺寸取決于材料硬度、地面斜度和拉動繩的拉動角。在本申請中，術(shù)語“拉動繩(drag line)”表示連接牽引車和拉鏟鏟斗(即聯(lián)結(jié)銷43)的直繩。該直繩可與拉繩和鏈條重合，或者，如果障礙物(例如土層構(gòu)造)要求拉繩彎曲，可以不重合。
聯(lián)結(jié)銷43位于底壁16之上一稱為聯(lián)結(jié)銷高度hp的距離處(圖2)，該距離hp定義為(a)聯(lián)結(jié)銷43的縱軸線50與(b)鏟斗靜止在水平面上時與唇部20連接的底壁12的內(nèi)表面52的前端邊緣54之間的垂直距離(即，用于確定高度H的同一位置)。對于這個尺寸以及在本申請中討論的所有尺寸和關(guān)系，鏟斗被認(rèn)為包括挖掘工作中使用的所有磨損部件。另外，對于這個尺寸，如果有不止一個水平聯(lián)結(jié)銷，則該聯(lián)結(jié)銷為最接近鏟斗的聯(lián)結(jié)裝置內(nèi)的水平銷。當(dāng)唇部20大致沿著一個平面時，沿著前端邊緣54的任何點都可以使用。如果唇部是垂直彎曲的，可用平均位置。由于聯(lián)結(jié)銷高度hp為一個垂直距離，則不論是否使用聯(lián)結(jié)裝置伸長部，或唇部是否有反向鏟、鏟、臺階狀或其它非線性形狀，它都不受聯(lián)結(jié)銷向前突出的影響。在一個優(yōu)選實施例中，聯(lián)結(jié)銷43在鏟斗上放置得高，以便使鏟斗更好地向前傾倒，在挖掘行程開始進(jìn)行更急劇地和更快地穿透運動。較高的聯(lián)結(jié)銷可形成使鏟斗圍繞齒和/或護(hù)罩的尖端傾斜的較大力矩，使齒挖入土料中和迫使鏟斗深入地面。為了獲得這些好處，聯(lián)結(jié)銷43放置在聯(lián)結(jié)銷高度hp處，它優(yōu)選至少為鏟斗高度H的三個齒，即hpH ^0.3, 更優(yōu)選是hp/H彡O. 5。但對于一些鏟斗，這個比率可高達(dá)I. 0，甚至更高。如上所述，聯(lián)結(jié)裝置40由聯(lián)結(jié)元件36和聯(lián)結(jié)裝置伸長部39構(gòu)成。聯(lián)結(jié)裝置伸長部39包括確定聯(lián)結(jié)銷43的通道42的橫向放大部分。同樣，聯(lián)結(jié)元件36由頰板28的確定連接銷38的通道37的橫向放大部分構(gòu)成。在本申請中，聯(lián)結(jié)裝置40的這些橫向放大部分稱為聯(lián)結(jié)結(jié)構(gòu)66 (圖1-4)。同樣，聯(lián)結(jié)裝置44是頰板45的確定聯(lián)結(jié)結(jié)構(gòu)68的橫向放大部分(圖6)。聯(lián)結(jié)裝置40將鏟斗10與牽引鏈(未示出)連接。在每個挖掘行程中，牽引鏈將鏟斗拉向牽引車。由于聯(lián)結(jié)結(jié)構(gòu)66 (或68)的橫向放大結(jié)構(gòu)和聯(lián)結(jié)裝置40 (或44)與牽引鏈連接，聯(lián)結(jié)裝置40 (或44)對鏟斗的截深提出極限。即，橫向放大的聯(lián)結(jié)結(jié)構(gòu)66(或68)形成阻止更深挖掘的較大垂直阻力。聯(lián)結(jié)裝置的高度有助于控制鏟斗裝滿的速度，因為聯(lián)結(jié)裝置抵抗在挖掘過程中由唇部和齒所加的向下力。如果鏟斗裝滿太快，拉動鏟斗需要的力就會超過給定機器的拉動能力。如果聯(lián)結(jié)裝置太低，則土料流入鏟斗的速度受限制，產(chǎn)量降低。可以使用牽引鏈連接的另一凸出部分(例如鏈節(jié))來限制穿透。因此，為了使鏟斗挖掘得較深，較高的聯(lián)結(jié)裝置位置是優(yōu)選的。鏟斗深入地面較深可較快裝滿，這樣，鏟斗性能較好。聯(lián)結(jié)高度h定義為(a)鏟斗靜止在水平面上時，與唇部20連接的底壁12的內(nèi)表面52的前端邊緣54( S卩，用于確定高度H的同一位置)與(b)聯(lián)結(jié)裝置40的聯(lián)結(jié)結(jié)構(gòu)66的最低位置70之間的垂直距離。在一個優(yōu)選結(jié)構(gòu)中，聯(lián)結(jié)裝置高度h與鏟斗高度H之比至少約為O. 20 (即h/H彡O. 2)。聯(lián)結(jié)高度h與鏟斗10的高度H之比更優(yōu)選為彡O. 3，但可大于O. 5，甚至可達(dá)I. O或更大。鏟斗的重心CG的位置及其有效載荷(如果有的話)也可影響鏟斗的性能。重心長度I為當(dāng)鏟斗靜止在水平面上時，挖掘齒22的最前尖端78與鏟斗10的重心CG之間的水平距離(圖2)。本申請的重心CG被認(rèn)為就是鏟斗10的重心，而其有效載荷(如果有的話)在鏟斗空腔18內(nèi)。在所示實施例中，鏟斗10有反向鏟唇部，使得靠近側(cè)壁14的齒22比更靠中心的齒更向前突出。在該實施例中，重心長度I從靠近側(cè)壁14的外齒22的尖端23計算。在另一個位于中心的挖掘齒22比其它挖掘齒(未示出)更向前突出的鏟斗結(jié)構(gòu)中，重心長度I從位于中心的挖掘齒的尖端計算。當(dāng)挖掘材料收集在鏟斗10內(nèi)時，重心長度I改變。鏟斗空時的重心長度I是鏟斗準(zhǔn)備挖掘用的，即，與地面接合的工具和其它磨損部件在工作過程中連接好可使用的。參見圖1-5，所示鏟斗10是空的，并且重心CG位置與帶有相應(yīng)的磨損部件的空鏟斗10的實際重心位置相對應(yīng)。然而，當(dāng)挖掘材料進(jìn)入空腔18中時，重心CG位置偏移，即由于收集挖掘材料，重心CG位置偏離鏟斗10的初始重心位置。在拉鏟鏟斗10中，為了實現(xiàn)理想的傾倒以使鏟斗快速深深地進(jìn)入地面中，在挖掘
行程開始，下列關(guān)系是優(yōu)選的。
權(quán)利要求
1.一種拉鏟鏟斗，包括底壁，一對側(cè)壁，以及后壁，它們共同形成用于收集土料的空腔，當(dāng)側(cè)壁向著底壁延伸時，側(cè)壁以14-40度的夾角在橫向上彼此相向地會聚，每個所述側(cè)壁支承著用于與牽引鏈連接的聯(lián)結(jié)銷，該鏟斗具有的高度為該前端處的該底壁的內(nèi)表面與側(cè)壁頂端的全長之間的垂直距離平均值，該全長排除了該后壁上的任何削減以及拱支承或傾倒繩支承的向上延伸部，聯(lián)結(jié)銷的高度為在該前端處的該底壁的內(nèi)表面和該聯(lián)結(jié)銷的縱軸線之間的垂直距離，并且聯(lián)結(jié)銷的高度與鏟斗的高度之比至少為O. 3。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的拉鏟鏟斗，其中側(cè)壁從前向后軸向地延伸并且實質(zhì)上并不彼此相向地會聚。
3.根據(jù)權(quán)利要求I或2所述的拉鏟鏟斗，其中每個所述側(cè)壁與垂直線成9度至15度的角度。
4.根據(jù)權(quán)利要求I至3任一項所述的拉鏟鏟斗，其中每個所述側(cè)壁支撐著聯(lián)結(jié)裝置，該聯(lián)結(jié)裝置包括至少一個在橫向上增大的聯(lián)結(jié)結(jié)構(gòu)，該聯(lián)結(jié)結(jié)構(gòu)確定用于容納銷的通道，聯(lián)結(jié)高度定義為在該聯(lián)結(jié)結(jié)構(gòu)上的該最低點和在底壁的前端內(nèi)表面之間的垂直距離，并且聯(lián)結(jié)高度與鏟斗高度之比至少為O. 25。
5.根據(jù)權(quán)利要求I至4任一項所述的拉鏟鏟斗，其中在挖掘過程中一唇部固定在該底壁的前端以確定前沿，該鏟斗的長度為該前沿的平均前部位置和該腔的最后位置之間的水平距離，以及該聯(lián)結(jié)銷高度與鏟斗長度之比至少為O. 2。
6.根據(jù)權(quán)利要求I至5任一項所述的拉鏟鏟斗，其中該空腔容量至少為30立方碼。
7.根據(jù)權(quán)利要求5至6任一項所述的拉鏟鏟斗，其中鏟斗高度與鏟斗長度之比為O.40至 O. 62。
8.根據(jù)權(quán)利要求5至7任一項所述的拉鏟鏟斗，其中該聯(lián)結(jié)銷高度與鏟斗長度之比至少為O. 3。
9.根據(jù)權(quán)利要求7-8任一項所述的拉鏟鏟斗，其中鏟斗高度與鏟斗長度之比為O.58-0. 62。
10.根據(jù)權(quán)利要求1-9任一項所述的拉鏟鏟斗，其中聯(lián)結(jié)銷高度與鏟斗高度之比至少為 O. 5。
全文摘要
本發(fā)明公開了拉鏟挖土機的鏟斗、索具和裝置。拉鏟鏟斗包括底壁，一對側(cè)壁，以及后壁，它們共同形成空腔。每個側(cè)壁至少在其前部區(qū)域中具有至少約7度的大的向下的錐度。在備選實施例中，每個側(cè)壁在其后部區(qū)域中具有向上的錐度，這樣不需要橫撐桿。該拉鏟鏟斗收集土料，且使土料的破碎程度最小。
文檔編號E02F3/60GK102966134SQ20121049330
公開日2013年3月13日 申請日期2009年1月21日 優(yōu)先權(quán)日2008年1月23日
發(fā)明者肯尼斯.庫伯, 史蒂文.D.希德, 阿倫.B.利安 申請人:愛斯科公司