增強了緊縮的聯(lián)接組件的制作方法
【專利說明】增強了緊縮的聯(lián)接組件
[0001]本申請是申請日為2011年4月15日、國際申請?zhí)枮镻CT/US2011/032634、國家申請?zhí)枮?01180028911.X、名稱為“增強了緊縮的聯(lián)接組件”的進入中國國家階段的國際申請的分案申請。
[0002]本申請要求于2010年4月20日提交的題為“Pivoting and Re leasableWedge-Type Coupling Assemblies”的美國臨時專利申請N0.61/326，155的優(yōu)先權。該在先優(yōu)先申請通過參考被整體包含于本文。
技術領域
[0003]本發(fā)明涉及用于將可分離零件可拆卸地固定在一起、特別是用于將挖掘設備等的磨損組件的部件固定在一起的聯(lián)接組件。本發(fā)明的一般領域與例如俄勒網(wǎng)州波特蘭市的ESC0公司所擁有的美國專利N0.7，174，661和7，730, 652中所描述的那些相同或相似。這些在先ESC0專利通過參考被整體包含于本文。
【背景技術】
[0004]挖掘設備通常包括各種磨損件，以保護下面的產(chǎn)品不受過早磨損。該磨損件可簡單地用作保護器(例如，磨損帽)，或者可具有另外的功能(例如，挖掘齒，用于破壞鏟斗前面的地面以及保護下面的挖掘邊緣)。在任一情形下，都期望將磨損件牢固地保持在挖掘設備上，以防止使用期間遺失，并且在磨損時能夠被拆除和更換。為了最小化設備停機時間，期望能夠在現(xiàn)場方便快速地更換磨損了的磨損件。磨損件通常由三個(或更多)部件形成，以努力最小化由于磨損而必須要更換的材料量。由此，磨損件通常包括固定至挖掘設備的支撐結構、安裝至該支撐結構的磨損構件、以及將該磨損構件保持至支撐結構的鎖件。
[0005]例如，挖掘齒包括作為支撐結構的接合器、作為磨損構件的齒尖或齒梢、以及將所述齒尖保持至所述接合器的鎖件或保持件。所述接合器被固定至挖掘鏟斗的前挖掘邊緣，并包括向前突起以限定用于所述齒尖的安裝件的鼻部。所述接合器可為單一整體構件，或者可由組裝在一起的多個部件組成。所述齒尖包括前挖掘端和接收接合器鼻部的向后敞開插口。所述鎖件插入該組件，以可拆卸地將所述齒尖保持至所述接合器。
[0006]用于挖掘齒的鎖件通常為細長銷構件，其配合進由接合器和齒尖共同限定的開孔中。該開孔可沿著接合器鼻部的側部限定，如美國專利N0.5，469，648中那樣，或者被限定通過鼻部，如美國專利N0.5，068，986中那樣。在任一情形下，通過使用錘子插入和拆卸所述鎖件。鎖件的這種錘擊是辛苦的工作，并且具有傷害操作者的風險。
[0007]所述鎖件通常被緊密地接收在通道中，以努力防止使用期間鎖件的射出和相伴的齒尖的遺失。這種緊密配合會受齒尖和接合器中限定用于鎖件的開孔的部分未對齊的孔、所述開孔或銷中所含的橡膠構件、和/或鎖件與所述開孔之間緊密尺寸的影響。然而，如所清楚的，所述開孔中接收鎖件的緊密度的提升加重了將鎖件錘進和錘出所述組件相關的難度和風險。
[0008]所述鎖件還常常缺少將所述齒尖充分地緊固至接合器的能力。盡管已經(jīng)在先前的鎖緊系統(tǒng)中設置橡膠構件以提供將磨損構件一定程度地緊固至支撐結構，但是由于使用期間當所述齒在負載下時所述橡膠缺少確保緊密配合所需的強度，其具有僅提供有限效果的趨勢。大多鎖件還無法提供隨著零件變磨損重新緊固的任何能力。由此，隨著零件磨損和緊密度降低，齒中使用的許多鎖件容易遺失。提供緊縮或被重新緊固能力的現(xiàn)有鎖件往往依賴于螺紋或楔塊，這常常受到拆卸困難和/或安全問題的困擾。
[0009]鎖緊布置的缺點并非全然局限于將尖物安裝在接合器上。在另一實例中，接合器為安裝在挖掘鏟斗的限定了接合器支撐結構的唇部上的磨損構件。盡管所述尖物經(jīng)歷系統(tǒng)中的大多磨損，但是接合器也會磨損，隨著時間需要更換。接合器一般機械地連接至鏟斗唇部，以便允許使用更硬的鋼材，和適應現(xiàn)場更換。一種常用的方法是使用Whisler型接合器，例如美國專利N0.3，121,289中所公開的(見圖8)。在傳統(tǒng)的Whisler系統(tǒng)中，接合器形成有跨越鏟斗唇部的雙叉腿。接合器腿和鏟斗唇部形成有對齊以便接收鎖件的開孔。處于該環(huán)境的鎖件包括通常為C形的卷盤和楔塊。卷盤的臂疊在接合器腿后端的斜面上。腿上的斜面和臂的內(nèi)表面各自向后傾斜并遠離所述唇部。然后將楔塊錘入對齊的開孔，以強制所述卷盤向后。卷盤的該向后移動引起所述臂將接合器腿緊緊地夾在所述唇部上，防止使用期間接合器的移動或松開。
[0010]然而，Whisler型鎖件中楔塊進出開孔的錘擊往往困難并具有潛在的危險。由于鏟斗通常必須翻起以提供用來將楔塊移出組件的通道，所以拆卸特別困難。在鏟斗的該取向下，工人必須從鏟斗下方接近開孔，使用大錘將楔塊向上驅動。在大型鏟斗情形下，其風險尤其明顯。并且，因為楔塊在維護期間會彈出，所以通常將楔塊點焊到其相應的卷盤上，這排除了所有的重新緊固，使得楔塊的拆卸更加困難。
[0011]在許多組件中，其它因素進一步增加了在需要更換磨損構件時移除和插入鎖件的困難。例如，相鄰部件的接近，例如橫向插入的鎖件(參見例如美國專利N0.4，326，348)中的，會制造將鎖件錘入或錘出組件的困難。粉塵也會在接收鎖件的開孔中變得壓緊，使得接近和拆卸所述鎖件困難。
[0012]已經(jīng)進行了一些努力以生產(chǎn)用在挖掘設備中的非錘擊性鎖件。例如，美國專利N0.5，784，813和5，868，518公開了用于將尖物固定至接合器的螺釘驅動楔塊式鎖件，美國專利N0.4，433，496和5，964，547公開了用于將接合器固定至鏟斗的螺釘驅動式楔塊。盡管這些裝置消除了對錘擊的需要，但是它們每個都需要許多零件，因此增加了鎖件的復雜度和成本。由于粉塵增加了與螺紋連接的摩擦和干涉，所以粉塵的進入也使得拆卸困難。此夕卜，在使用標準螺紋時，粉塵會逐漸積聚，變得“膠結”在螺紋周圍，由于會腐蝕和損壞螺紋，所以使得螺栓的旋轉和零件的松開極度困難。
[0013]美國專利N0.6，986，216、美國專利N0.7，174，661和美國專利N0.7，730，652公開了用于磨損組件的依靠螺紋楔塊的鎖件布置，所述螺紋楔塊接合卷盤或磨損構件上的螺紋構造，并被旋轉以將楔塊驅進或驅出開孔。這些系統(tǒng)需要最低限度的部件，消除了錘擊，并減輕與現(xiàn)有系統(tǒng)相關的拆卸問題。但是，它們?nèi)鄙偬峁┏浞值木o縮以確保與所述唇部或其它支撐結構緊密配合、或者在發(fā)生磨損之后有效重新緊固的能力。
[0014]通常，在采礦作業(yè)中，大多土方機械(例如大型索鏟或吊斗鏟)可具有專用于機械的多達三個鏟斗。這些鏟斗包括活躍地用在機械上的一個鏟斗、已經(jīng)從機械上卸下并處于改造廠的一個鏟斗(例如，以拆下多個磨損構件且使用新的磨損構件更換，并改造用于齒基和護罩配合區(qū)域的唇部)、以及一個“備用”鏟斗。備用鏟斗為新的或者已經(jīng)通過改造程序并準備返回工作的鏟斗。因為鏟斗改造需要月余時間完成，所以需要備用鏟斗。其可用在預定的維護循環(huán)中，如在機械上的鏟斗出現(xiàn)重大故障時會發(fā)生的。因為改造過程耗時很長，所以采礦無法承擔在緊急情況下沒有可用來安裝在機械上的鏟斗。停機及相關的經(jīng)濟損失是巨大的。
[0015]盡管更大型的采礦作業(yè)(例如包括多個索鏟和/或吊斗鏟機)可能不具有專用于各機械的三個鏟斗，但是如果需要，該作業(yè)仍通常具有足量的可用備用鏟斗，以防止過多的停機時間(即，避免在等待鏟斗改造工作完成時具有無法操作的機械)。對大量備用鏟斗的需求表示了采礦作業(yè)的巨大成本。
[0016]因為唇部改造往往為鏟斗改造程序的最耗時部分，通過延長改造之間的時間來降低改造數(shù)量會是巨大的節(jié)約。這種對鏟斗的唇部或其它部分的改造的數(shù)量或頻率的降低會節(jié)省終端用戶執(zhí)行這些改造所需的金錢和時間，并避免因將挖掘鏟斗從機械卸下或在移動材料中不可用相關的停機。就更少庫存的更換鏟斗、做這些改造需要更少的焊接機、以及更方便操作且在更方便操作時可變化的更寬容的系統(tǒng)而言，減少唇部改造的數(shù)量會造成巨大的節(jié)約。
[0017]由于使用期間鏟斗唇部經(jīng)受相當?shù)臑E用并處于相當大的載荷下，所以需要保持其強度和完整性以避免失效。當唇部上的焊接將唇部的導緣改造成其原始形式時，如果未正確地進行也會對唇部造成風險。唇部必須預熱，必須非常仔細地接著焊接程序，以避免產(chǎn)生裂縫。裂縫的唇部需要將鏟斗從機械拆下并維修。然而，如果不經(jīng)常需要焊接維修唇部，那么就減少或限制了一種可能的失效模式，從而最小化了唇部裂縫或失效的機會。
[0018]影響需要維修或改造鏟斗上的唇部的一個因素與用于將磨損構件聯(lián)接至唇部的系統(tǒng)是否能夠將零件牢固地接合在一起有關。該聯(lián)接系統(tǒng)必須能夠將磨損構件相對于唇部移動足夠的距離，以將磨損構件座落至唇部上。該移動量稱為“緊縮(take up)”(例如，聯(lián)接系統(tǒng)必須將磨損構件相對于唇部移動充足的距離，以“緊縮”磨損構件與唇部之間的任何間隙或距離)。如果聯(lián)接系統(tǒng)僅能將磨損構件相對于唇部移動一小段距離，那么聯(lián)接系統(tǒng)具有小的緊縮能力，在這種系統(tǒng)中，采礦操作員被迫更加頻繁地改造唇部(以確保聯(lián)接系統(tǒng)將具有充足的緊縮，以移動磨損構件，并將其牢固地保持在唇部上)。對于具有小量可用緊縮的聯(lián)接系統(tǒng)，唇部改造也必須相對精確，以確保聯(lián)接系統(tǒng)能夠移動磨損構件并將其固定在唇部上。具有不被牢固保持在支撐結構上的磨損構件的系統(tǒng)往往會遭受更大的磨損，更易遺失磨損構件。盡管唇部的過早磨損是主要問題，但是其它支撐結構如接合器的過早磨損也會因更頻繁更換增加停機時間和成本。
[0019]因此，在采礦和建筑行業(yè)中，對用于將磨損構件固定至鏟斗的挖掘邊緣的可拆聯(lián)接系統(tǒng)的改進是受歡迎的。仍需要安裝和拆卸方便安全、使用可靠、能夠充分地緊縮、鏟斗改造之間允許更長的時間周期、在各種零件的制造過程中允許更大范圍的尺寸公差、以及導致更少的機械停機時間的聯(lián)接系統(tǒng)。這種改進通過降低對備用鏟斗的需求和與改造鏟斗挖掘邊緣相關的花費而使得成本降低。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0020]本發(fā)明涉及改進的組件，其中可分開的零件以牢固、方便和可靠的方式被可拆卸地保持在一起。本發(fā)明對于將磨損構件固定至與挖掘設備和挖掘操作相關的支撐結構上特別有用。本發(fā)明的聯(lián)接組件易于使用、可重復使用、被牢固地保持在磨損組件中，并操作成將磨損構件有效地緊固在支撐結構上。
[0021]本發(fā)明的一方面涉及一種用于將磨損構件固定至支撐結構的鎖件，包括楔塊和卷盤，其中所述卷盤繞所述支撐結構上的支點樞轉或旋轉，以在所述楔塊被驅進所述組件中時，緊固并牢固地保持所述磨損構件到所述支撐結構上。與現(xiàn)有技術中卷盤的向后平移不同，所述卷盤的樞轉提供了增強的緊縮，從而甚至在下方支撐結構的相當大的磨損之后也確保緊密配合。本發(fā)明允許磨損構件的有效重新緊固，并允許在接合零件之間使用更大的制造公差。該增強的緊縮允許唇部前緣以及所有其它部件在需要改造之前具有更長的壽命，從而因降低了與經(jīng)濟損失相關的鏟斗存貨、勞動力成本和/或設備停機而導致成本降低。此外，優(yōu)選在無錘鎖件中實現(xiàn)改進的緊縮，以增強安全性。
[0022]本發(fā)明的其它方面涉及聯(lián)接組件，其中在比較緊湊和內(nèi)含鎖件中(S卩，所述鎖件可完全或基本上內(nèi)含在設于要聯(lián)接在一起的部件中的開孔內(nèi))可用大量的緊縮。因為各零件可相對松弛地配合在一起直到完成緊固，并且可以在楔塊被放松時變得相對松弛(使得拆卸容易和快速)，所以該大量可用緊縮還幫助聯(lián)接的組裝和拆卸。另外，該鎖件的緊湊允許大部分或全部鎖件含在設于磨損構件和/或支撐結構中的開孔內(nèi)，從而保護鎖件及其零件不受材料流的影響(例如，在使用期間保護所述卷盤和楔塊不因與石頭或其它材料接觸而損壞)。
[0023]在本發(fā)明的一個實施例中，一種用于將磨損構件固定至支撐結構的鎖件包括卷盤和楔塊。所述卷盤形成有軸向凸出接合表面，其中接合所述楔塊。該凸出表面引起所述卷盤繞所述支撐結構上的支點樞轉或旋轉，以增強緊縮。
[0024]在本發(fā)明的另一方面，一種用于將磨損構件固定至支撐結構的鎖件包括楔塊、卷盤和插件，楔塊、卷盤和插件都相對于彼此移動，以實現(xiàn)所述卷盤繞所述支撐結構上的支點的樞轉或旋轉，從而增強緊縮。可動插件的使用增加了緊縮量，在某些情形下，大到現(xiàn)有楔塊和卷盤系統(tǒng)中可用的緊縮量的三至四倍。
[0025]在本發(fā)明的一個實施例中，所述插件被可動地固定至所述卷盤以接合所述楔塊。當所述楔塊被驅進和驅出所述組件時，所述插件與所述楔塊和卷盤兩者的接合引起所述卷盤旋轉，以緊固所述磨損構件在所述支撐結構上的配合。
[0026]在本發(fā)明的另一方面，所述插件和卷盤在相對側上接合所述楔塊，并固定至所述支撐結構，使得在所述楔塊被驅進和驅出所述組件時，所述插件和卷盤每個都樞轉或旋轉。
[0027]本發(fā)明的另一方面涉及在所述楔塊和插件之間提供彈性緊固的聯(lián)接組件。該特征有助于在使用期間保持所述插件與所述楔塊之間的牢固接觸、沒有楔塊就將所述插件固定至所述卷盤(例如在船運、安裝和拆卸期間)、以及通過彈性緊縮提供有限的緊固益處。
[0028]在本發(fā)明的另一方面，所述磨損構件的一部分重疊在所述支撐結構上，并包括孔。所述孔具有沿第一方向完全延伸通過所述重疊部分以接收楔塊和卷盤鎖緊組件的第一部分，和在所述第一部分橫向外側且由于所述突出部分的存在僅部分地延伸通過所述重疊部分的第二部分。所述卷盤的支承部分在所述突出部分上延伸，以防止所述磨損構件移動遠離所述支撐結構，從而無需在所述孔中的楔塊就將所述卷盤保持在適當位置，并且在使用期間不施加沿與所述第一方向成橫向的方向推所述卷盤的力。
[0029]在本發(fā)明的一個實施例中，所述突出部分完全延伸過所述孔的后端。在另一實施例中，所述突出部分僅設在所述孔的第一部分的橫向。在任一情形下