地表挖掘的制造方法
【專利摘要】本發(fā)明公開內(nèi)容涉及一種高度低的樞轉(zhuǎn)布置，用于允許在上運(yùn)輸位置和下挖掘位置之間樞轉(zhuǎn)地表挖掘機(jī)的挖掘工具。高度低的樞轉(zhuǎn)布置幫助在挖掘工具在非挖掘操作期間升高時減小挖掘工具的力臂。
【專利說明】地表挖掘機(jī)
[0001]本申請被于2012年3月21日作為PCT國際專利申請遞交，且以美國本土公司維米爾公司的名義作為除美國之外的所有指定國的 申請人:并且以美國公民Edward Lee Cutler和Glenn Meinders的名義僅作為美國的 申請人:，并且要求于2011年3月21日申請的美國臨時申請專利申請N0.61/454，883的優(yōu)先權(quán)，通過引用將其全部內(nèi)容并入本文中。
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0002]本公開內(nèi)容主要涉及挖掘設(shè)備。尤其是，本公開內(nèi)容涉及地表挖掘機(jī)。
【背景技術(shù)】
[0003]地表挖掘機(jī)用于使地形平整和/或從給定的地點(diǎn)位置移除物料層。典型的應(yīng)用包括地表開采、拆除道路以及為新建或重建準(zhǔn)備場所。地表挖掘機(jī)提供了爆破和捶打的經(jīng)濟(jì)的替代方案。另外，地表挖掘機(jī)提供了在一次操作(single pass)之后產(chǎn)生一致的輸出物料的優(yōu)點(diǎn)。因此，地表挖掘機(jī)可以減少對初步粉碎機(jī)、大型裝載機(jī)、大拖運(yùn)卡車以及將物料運(yùn)送至粉碎機(jī)的相關(guān)許可。
[0004]示例的地表挖掘機(jī)包括支撐駕駛室的主底盤。主底盤被支撐到地面驅(qū)動系統(tǒng)，諸如多個軌道。諸如柴油機(jī)等引擎被安裝在主底盤上。引擎提供用于驅(qū)動所述地表挖掘機(jī)中的各部件的動力。通常，柴油機(jī)給液壓系統(tǒng)提供動力，液壓系統(tǒng)包括各種液壓馬達(dá)和包含在整個地表挖掘機(jī)中的液壓缸。挖掘工具典型地安裝在主底盤的后端。挖掘工具可以包括安裝在樞轉(zhuǎn)吊臂(boom)上的可旋轉(zhuǎn)挖掘鼓。挖掘鼓承載了適合于切割巖石的多個切割齒。在上文所述類型的示例的地表挖掘機(jī)在美國專利N0.7，290，360中被公開，通過引用將其全部內(nèi)容并入本文中。
[0005]地表挖掘機(jī)通常用于極端苛刻的應(yīng)用中。為了適應(yīng)這樣的應(yīng)用，允許地表挖掘機(jī)的挖掘工具傾斜和樞轉(zhuǎn)的樞轉(zhuǎn)接口設(shè)計有格外堅固性的、重型的構(gòu)造。這樣的構(gòu)造典型地相當(dāng)大、重以及制造昂貴。這樣的構(gòu)造可能不利地影響地表挖掘機(jī)的可操作性，尤其是在地表挖掘機(jī)在非挖掘操作期間用被抬升的挖掘工具操縱時更是如此。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]本發(fā)明公開內(nèi)容的特定方面涉及用于地表挖掘機(jī)的挖掘工具的改善的樞轉(zhuǎn)布置。
[0007]本發(fā)明公開內(nèi)容的另一方面涉及一種挖掘工具樞轉(zhuǎn)布置，所述挖掘工具樞轉(zhuǎn)布置是緊湊的并且同時是足夠堅固的以承受嚴(yán)酷的挖掘應(yīng)用。
[0008]本發(fā)明公開內(nèi)容的還一方面涉及一種挖掘樞轉(zhuǎn)工具布置，其允許傾斜和升高以及降低挖掘工具，并且還允許挖掘工具的長度減小，由此減小了挖掘工具的力臂長度。
[0009]本發(fā)明公開內(nèi)容的另外的方面涉及一種高度低的樞轉(zhuǎn)布置，用于允許地表挖掘機(jī)的挖掘工具在上運(yùn)輸位置和下挖掘位置之間被樞轉(zhuǎn)。高度低的樞轉(zhuǎn)布置幫助在挖掘工具在非挖掘的操作期間升高時減小挖掘工具的力臂。
[0010]將在下述的描述中闡述各個另外的方面。這些方面可能涉及單獨(dú)的特征和特征的組合。應(yīng)當(dāng)理解，前述的總的描述和下述的詳細(xì)描述是示例性的并且僅是說明性的，并且不限制此處所公開的實施例所基于的寬范圍的構(gòu)思。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0011]圖1是根據(jù)本發(fā)明公開內(nèi)容原理的地表挖掘機(jī)的側(cè)視圖，地表挖掘機(jī)的挖掘工具顯示處于挖掘位置；
[0012]圖2是具有處于運(yùn)輸位置的挖掘工具的圖1的地表挖掘機(jī)的側(cè)視圖；
[0013]圖3是圖1的地表挖掘機(jī)的俯視圖；
[0014]圖4是圖1的地表挖掘機(jī)的另一側(cè)視圖；
[0015]圖5A是圖1的地表挖掘機(jī)的挖掘工具的部分橫截面的分解視圖；
[0016]圖5B是圖1的地表挖掘機(jī)的挖掘工具的裝配后的部分橫截面視圖；
[0017]圖5C是圖1的地表挖掘機(jī)的挖掘工具的替代設(shè)計的裝配后的部分橫截面視圖；
[0018]圖6是圖1的地表挖掘機(jī)的頂部平面視圖，且挖掘工具被從主機(jī)器去除；
[0019]圖7是沿著圖3的截面線7-7切割的橫截面視圖，挖掘工具的鼓被顯示處于水平方向；
[0020]圖8是沿著圖3的截面線8-8切割的橫截面視圖，挖掘工具的鼓被顯示處于傾斜方向；
[0021]圖9A是圖5B的第一部分的放大視圖；
[0022]圖9B是圖5B的第二部分的放大視圖；
[0023]圖9C是圖5C的一部分的放大視圖；
[0024]圖10是頂部橫截面視圖，且所述視圖的橫截面被沿著延伸通過圖1的地表挖掘機(jī)的挖掘工具的水平面切割獲得；
[0025]圖11是圖1的地表挖掘機(jī)的挖掘工具的傾斜樞轉(zhuǎn)接頭的分解透視圖；和
[0026]圖12是具有根據(jù)本發(fā)明公開內(nèi)容原理的特征的地表開采機(jī)的側(cè)視圖。
【具體實施方式】
[0027]圖1-4示出了根據(jù)本發(fā)明公開內(nèi)容原理的地表挖掘機(jī)20。地表挖掘機(jī)20包括具有主底盤22 (即主框架)的牽引車19，該主底盤22具有前端24和后端26。地表挖掘機(jī)20的中心縱向軸線28 (參見圖3)在前后端24、26之間延伸，并且將地表挖掘機(jī)20—分為二。主底盤22被支撐在地面驅(qū)動系統(tǒng)(即推進(jìn)系統(tǒng))上，該地面驅(qū)動系統(tǒng)優(yōu)選地包括多個用于在地面上推進(jìn)地表挖掘機(jī)20的諸如輪子或軌道30等推進(jìn)結(jié)構(gòu)。駕駛室32安裝在主底盤22的頂側(cè)。挖掘工具34安裝至主底盤22的后端26。挖掘工具34包括吊臂36和安裝在吊臂36的自由端的挖掘鼓38。挖掘鼓38被相對于吊臂36圍繞鼓軸線40可旋轉(zhuǎn)地驅(qū)動(例如通過液壓馬達(dá))，所述鼓軸線40相對于中心縱向軸線28是橫向的。挖掘鼓38承載了適合于切割巖石的多個齒42。吊臂36能夠相對于主底盤22圍繞吊臂樞轉(zhuǎn)軸線44可樞轉(zhuǎn)地移動，所述吊臂樞轉(zhuǎn)軸線44相對于中心縱向軸線是橫向的。吊臂36可以圍繞吊臂樞轉(zhuǎn)軸線44在降低的挖掘位置(參見圖1)和升高的運(yùn)輸位置(參見圖2)之間樞轉(zhuǎn)。
[0028]在地表挖掘機(jī)20的使用中，地表挖掘機(jī)20被移動到期望的挖掘地點(diǎn)，同時挖掘工具34處于圖2的運(yùn)輸位置。當(dāng)期望在挖掘地點(diǎn)挖掘時，挖掘工具34被從運(yùn)輸位置降低至挖掘位置(參見圖1)。在挖掘位置時，挖掘鼓38被沿著方向46圍繞軸線40旋轉(zhuǎn)，使得挖掘鼓38利用下切運(yùn)動以移除期望厚度T的物料。由于挖掘機(jī)20沿著向前的方向47移動，被挖掘的物料在鼓38的下面穿過并且留在地表挖掘機(jī)20的后面。優(yōu)選地，留在挖掘鼓38后面的物料通常具有均勻的一致性。在挖掘過程期間，軌道30沿著向前的方向47推進(jìn)地表挖掘機(jī)20，由此使得厚度T的物料頂層被挖掘。
[0029]應(yīng)當(dāng)理解，地表挖掘機(jī)20還包括動力單元50 (諸如柴油機(jī))，其提供動力給所述地表挖掘機(jī)20的從動/驅(qū)動部件。在特定實施例中，動力單元50可以給液壓系統(tǒng)提供動力，液壓系統(tǒng)將液壓動力傳輸至所述地表挖掘機(jī)20的各個主動部件(例如液壓缸和液壓馬達(dá))。例如，液壓馬達(dá)52 (參見圖10)可以用于使挖掘鼓38圍繞鼓軸線40轉(zhuǎn)動。另外，液壓馬達(dá)可以用于驅(qū)動軌道30的鏈輪。另外，液壓系統(tǒng)可以用于致動用于提供各種樞轉(zhuǎn)和/或傾斜功能的各種液壓缸。例如，液壓缸54用于使吊臂36圍繞吊臂樞轉(zhuǎn)軸線44在挖掘和運(yùn)輸位置之間樞轉(zhuǎn)。另外，液壓缸56用于使挖掘鼓38圍繞傾斜樞轉(zhuǎn)軸線58樞轉(zhuǎn)(參見圖7和8)。傾斜樞轉(zhuǎn)軸線58平行于中心縱向軸線28并且沿著大體上垂直(例如垂直或幾乎垂直)于樞轉(zhuǎn)軸線44的平面定位。汽缸56使挖掘鼓38圍繞傾斜樞轉(zhuǎn)軸線58在水平(即非傾斜)方向(參見圖7)和成角度/傾斜的方向(參見圖8)之間樞轉(zhuǎn)。
[0030]參見圖4和6，地表挖掘機(jī)20的挖掘工具34包括樞轉(zhuǎn)子組件6，其在用于限定傾斜樞轉(zhuǎn)軸線58的傾斜樞轉(zhuǎn)布置64處連接至鼓子組件62。傾斜樞轉(zhuǎn)布置64具有在沿著挖掘工具34的長度的方向上測量的緊湊配置。樞轉(zhuǎn)子組件60包括配置成被緊固(例如栓接)至主底盤22的后部的前部66和在傾斜的樞轉(zhuǎn)布置64處連接至鼓子組件62的后部68。樞轉(zhuǎn)子組件60的前部和后部66、68通過沿著吊臂樞轉(zhuǎn)軸線44定位的樞轉(zhuǎn)銷70連接。樞轉(zhuǎn)銷70允許樞轉(zhuǎn)子組件60的后部68相對于樞轉(zhuǎn)子組件60的前部66圍繞吊臂樞轉(zhuǎn)軸線44樞轉(zhuǎn)。
[0031]如圖4，7，8，10和11所示，樞轉(zhuǎn)子組件60的后部68包括框架72。框架72不圍繞傾斜樞轉(zhuǎn)軸線58自由旋轉(zhuǎn)，這是因為其經(jīng)由前部66連接至主底盤22?？蚣?2包括大體上平行于(例如平行于或幾乎平行于)傾斜樞轉(zhuǎn)軸線58的相對的側(cè)壁74。如圖4的側(cè)視圖中所示，側(cè)壁74大體上是三角形的(例如三角形的或幾乎三角形的)。側(cè)壁74的下部前角76定位在吊臂樞轉(zhuǎn)軸線44處。側(cè)壁74的后面的直立邊緣78定位成靠近鼓子組件64。用于使吊臂36圍繞吊臂樞轉(zhuǎn)軸線44樞轉(zhuǎn)的液壓缸54具有連接至側(cè)壁74的第一端54a和連接至主底盤22的第二端54b。缸54的第一端54a至側(cè)壁74的連接點(diǎn)定位成使得該三角形的邊的整個長度實際上是杠桿臂，其限定了液壓缸的端部的運(yùn)動與挖掘工具的運(yùn)動的比例。在圖示的實施例中，該比例大約是0.58: I ;對于挖掘工具移動一英寸，汽缸將需要縮回或伸展0.58英寸。另外，側(cè)壁74被在連接點(diǎn)處用角板加固。由所獲得的杠桿臂所提供的最終的機(jī)械優(yōu)點(diǎn)結(jié)合側(cè)壁74的加固結(jié)構(gòu)，允許兩個缸54對后部54的剛度做出貢獻(xiàn)。
[0032]樞轉(zhuǎn)子組件后部68的框架72還包括后壁結(jié)構(gòu)80，后壁結(jié)構(gòu)80在側(cè)壁74之間延伸并且將側(cè)壁74互連。后壁結(jié)構(gòu)80相對于傾斜樞轉(zhuǎn)軸線58橫向地定位。上壁73、下壁75還可以被設(shè)置在側(cè)壁74之間，以形成盒狀配置，適合于進(jìn)一步加固框架72。后壁結(jié)構(gòu)80包括中心部82和側(cè)部84。側(cè)部84橫向地向外延伸超過框架72的側(cè)壁74。如圖7和8所示，后壁結(jié)構(gòu)80的中心部82限定了圓形開口 86 (參見圖5A)，其圍繞傾斜樞轉(zhuǎn)軸線58居中定位。后壁結(jié)構(gòu)80的側(cè)部84包括反作用力構(gòu)件88 (即負(fù)載承載墊)，其彎曲半徑圍繞傾斜樞轉(zhuǎn)軸線58居中定位。后壁結(jié)構(gòu)80的中心部82還包括反作用力構(gòu)件90 (即負(fù)載承載墊)，其彎曲半徑圍繞傾斜樞轉(zhuǎn)軸線58居中定位。多個加強(qiáng)法蘭92可以在側(cè)壁74和后壁結(jié)構(gòu)80之間固定(例如焊接)，用于增強(qiáng)框架72的結(jié)構(gòu)一體性。具有面向前的內(nèi)肩部87的環(huán)形緣85被固定(例如焊接、緊固等)至后壁結(jié)構(gòu)80的前側(cè)，并且與后壁結(jié)構(gòu)80配合，以限定開口 86。
[0033]鼓子組件62包括至少部分地包封挖掘鼓38的上部的罩或殼體94。殼體94包括前壁96，該前壁96大體上垂直于傾斜樞轉(zhuǎn)軸線58并且通過傾斜樞轉(zhuǎn)布置64連接至樞轉(zhuǎn)子組件60的后壁結(jié)構(gòu)80。殼體94還包括大體上與傾斜樞轉(zhuǎn)軸線58平行的側(cè)壁98。用于旋轉(zhuǎn)挖掘鼓38的液壓馬達(dá)52被靠近側(cè)壁98安裝至殼體94。傾斜樞轉(zhuǎn)布置64將鼓子組件62互連至樞轉(zhuǎn)子組件60，使得鼓子組件62具有相對于樞轉(zhuǎn)子組件60圍繞傾斜樞轉(zhuǎn)軸線58的樞轉(zhuǎn)運(yùn)動范圍。傾斜樞轉(zhuǎn)布置64包括固定(例如焊接、緊固等)至鼓子組件62的殼體94的前壁96的圓柱形突起100。圓柱形突起100圍繞傾斜樞轉(zhuǎn)軸線58居中定位。傾斜樞轉(zhuǎn)布置64還包括環(huán)形耐磨構(gòu)件102和環(huán)形帽104。環(huán)形耐磨構(gòu)件102裝配在環(huán)形緣85的內(nèi)部并且緊固至樞轉(zhuǎn)子組件的后壁結(jié)構(gòu)80。環(huán)形耐磨構(gòu)件102包括圓筒形部分102a、從圓筒形部分102a徑向向外突出的后環(huán)形法蘭102b以及從圓筒形部分102a徑向向內(nèi)突出的前環(huán)形法蘭102c。后環(huán)形法蘭102b具有抵靠緣85的面向前內(nèi)環(huán)形肩部87設(shè)置的后表面。緊固裝置103將環(huán)形耐磨構(gòu)件102固定至后壁結(jié)構(gòu)80。緊固裝置80延伸通過由法蘭102b、肩部87和后壁結(jié)構(gòu)80所限定的對準(zhǔn)的開口。圓柱形部分102a裝配在由緣85和后壁結(jié)構(gòu)80所限定的圓形開口 86中。
[0034]圓柱形突出102裝配在環(huán)形耐磨構(gòu)件102內(nèi)，使得圓柱形突出100在環(huán)形耐磨構(gòu)件102內(nèi)圍繞傾斜樞轉(zhuǎn)軸線58自由旋轉(zhuǎn)。環(huán)形耐磨構(gòu)件102包括面向傾斜樞轉(zhuǎn)軸線58的內(nèi)圓柱表面102d。所述表面102d與軸線58同中心。表面102d由法蘭102c的內(nèi)端限定。圓柱形突出部100包括外圓柱表面100a，其背向傾斜樞轉(zhuǎn)軸線58并且與表面102d相對置。表面IOOa與軸線58同心。在表面102d、100a之間存在間隙，所述表面通常不是負(fù)載支承。代替地，徑向負(fù)載支承發(fā)生在帽104和耐磨構(gòu)件102之間。傾斜樞轉(zhuǎn)布置64的環(huán)形帽104經(jīng)由緊固裝置105緊固至圓柱形突出部100。帽104設(shè)置在耐磨構(gòu)件102內(nèi)部并且包括面向外的圓柱形徑向支承表面104a,其與由環(huán)形耐磨構(gòu)件102的圓柱形部分102a所限定的面向內(nèi)的圓柱形徑向表面102e相對。表面104a、102e與軸線58同心。帽104還包括面向后的軸向支承表面104b，其與耐磨構(gòu)件102的后法蘭102c的面向前的軸向支承表面102f相對。表面104a、102e和104b、102f可以被潤滑(例如通過封裝的油脂布置107)，以便于允許所述表面在突出部102在耐磨構(gòu)件102內(nèi)轉(zhuǎn)動時相對于彼此滑動。環(huán)形耐磨構(gòu)件102的法蘭102c被捕獲在環(huán)形帽104和圓柱形突出部100的肩部IOOc之間。
[0035]傾斜樞轉(zhuǎn)布置64允許圓柱形突出部100圍繞傾斜樞轉(zhuǎn)軸線58相對于環(huán)形耐磨構(gòu)件102轉(zhuǎn)動，但是限制或約束圓柱形突出部100相對于環(huán)形耐磨構(gòu)件102沿著垂直于傾斜樞轉(zhuǎn)軸線58的平面Pl的移動。這樣，環(huán)形耐磨構(gòu)件102、圓柱形突出部100和帽104在允許鼓子組件62相對于樞轉(zhuǎn)子組件60圍繞傾斜樞轉(zhuǎn)軸線58的樞轉(zhuǎn)移動的同時，限制了鼓子組件62相對于樞轉(zhuǎn)子組件60的橫向、向上和向下移動。
[0036]如上所述，圓柱形突出部100、環(huán)形耐磨構(gòu)件102和環(huán)形帽104的基本功能是允許鼓子組件62圍繞傾斜樞轉(zhuǎn)軸線58的樞轉(zhuǎn)移動而限制沿著垂直于傾斜樞轉(zhuǎn)軸線50的平面Pl的相對移動。雖然表面104b和102f提供了對軸向負(fù)載的一些耐受性，但是另外的結(jié)構(gòu)被提供用于抵抗在樞轉(zhuǎn)子組件60中的鼓子組件62在平行于傾斜樞轉(zhuǎn)軸線58的方向109上的相對移動和/或由這樣的負(fù)載引起的所得的扭矩。例如，后面的成套的外對置的反作用力構(gòu)件110a、110b(即負(fù)載承載墊)被分別設(shè)置在樞轉(zhuǎn)子組件60的后壁結(jié)構(gòu)80的后側(cè)上和鼓子組件62的前壁96的前側(cè)上。構(gòu)件110a、IlOb分別具有面向前和面向后的反作用表面，他們彼此臨靠并且在樞轉(zhuǎn)子組件60和鼓子組件62被壓在一起時傳遞負(fù)載。在特定的實施例中，構(gòu)件IlOaUlOb可以被以圍繞傾斜樞轉(zhuǎn)軸線58居中定位的曲率半徑彎曲。反作用力結(jié)構(gòu)防止鼓子組件62相對于樞轉(zhuǎn)子組件60的向前移動。反作用力表面結(jié)構(gòu)功能是傳遞在樞轉(zhuǎn)子組件60和鼓子組件62之間沿著方向109所施加的負(fù)載，使得圓柱形突出部100和環(huán)形耐磨構(gòu)件102不需要被設(shè)計成完全處理這樣的壓負(fù)載。由這樣的結(jié)構(gòu)所傳遞的負(fù)載是使得樞轉(zhuǎn)子組件60和鼓子組件62被壓在一起的類型。沿徑向定位在構(gòu)件IlOaUlOb內(nèi)側(cè)的對置的環(huán)形環(huán)IllaUllb (即諸如墊等反作用力構(gòu)件)還具有相反的面向前的表面和面向后的表面。環(huán)IllaUllb幫助構(gòu)件110a、Ilb在鼓子組件62和樞轉(zhuǎn)子組件60之間沿著軸向/縱向方向109傳遞負(fù)載。反作用力結(jié)構(gòu)的相對置的表面可以垂直于傾斜樞轉(zhuǎn)軸線58。在其他實施例中，球支承結(jié)構(gòu)200可以被設(shè)置在相對置的反作用力構(gòu)件IlOaUlOb之間，以便于在他們之間的移動(參見圖5A和9A)。
[0037]參考圖7，液壓缸56被用于使鼓子組件62圍繞傾斜樞轉(zhuǎn)軸線58相對于樞轉(zhuǎn)子組件60樞轉(zhuǎn)。液壓缸56具有連接至樞轉(zhuǎn)子組件60的后壁結(jié)構(gòu)80的第一端56a和連接至樞轉(zhuǎn)子組件62的前壁96的第二端56b。
[0038]參見圖7和11，傾斜樞轉(zhuǎn)布置64還包括用于在樞轉(zhuǎn)子組件60和鼓子組件62之間沿著方向109傳遞負(fù)載的前結(jié)構(gòu)。由前結(jié)構(gòu)所傳遞的負(fù)載的類型是將樞轉(zhuǎn)子組件60和鼓子組件62拉開的類型。前結(jié)構(gòu)包括保持板106，其被緊固(例如通過螺栓113固定)或以其他方式固定至固定在鼓子組件62的前壁96處的偏移塊115。保持板106的內(nèi)部分與后壁結(jié)構(gòu)80的前側(cè)重疊，使得后壁結(jié)構(gòu)80被捕獲在鼓子組件62的前壁96和保持板106之間。反作用力構(gòu)件117(即負(fù)載承載墊)設(shè)置在保持板106的后側(cè)上。反作用力構(gòu)件117具有后表面，所述后表面與設(shè)置在后壁結(jié)構(gòu)80的前側(cè)的反作用力構(gòu)件88、90的對應(yīng)的前表面相對置。當(dāng)負(fù)載將鼓子組件62拉開沿著方向109遠(yuǎn)離樞轉(zhuǎn)子組件60時，反作用力構(gòu)件117壓靠反作用力構(gòu)件88、90。這樣，負(fù)載被沿著方向109在組件60、62之間傳遞，由此防止鼓子組件82被相對于樞轉(zhuǎn)子組件60向后移動。因為反作用力構(gòu)件117、88和90傳遞該負(fù)載，所以圓柱形突出部100、帽104和環(huán)形耐磨構(gòu)件102不需要設(shè)計成處理這樣的負(fù)載。反作用力構(gòu)件88、90和117的相對置的表面可以垂直于傾斜的樞轉(zhuǎn)軸線58。在其他實施例中，球支承結(jié)構(gòu)201可以被設(shè)置在相對置的反作用力構(gòu)件117、88之間以及在反作用力構(gòu)件117、90之間，以便于它們之間的移動。當(dāng)鼓是圍繞延伸通過鼓38的中心的豎直軸線310裝載的扭矩時，扭矩負(fù)載的一部分被在傾斜樞轉(zhuǎn)軸線58的一側(cè)的前負(fù)載傳遞結(jié)構(gòu)吸收，而扭矩負(fù)載的另一部分被在傾斜樞轉(zhuǎn)軸線的相反側(cè)的后負(fù)載傳遞結(jié)構(gòu)吸收。
[0039]通過提供用于限制沿著平面Pl的相對移動和限制沿著垂直于平面Pl的方向的移動的徑向分離/分布的結(jié)構(gòu)，可以提供在沿著傾斜樞轉(zhuǎn)軸線58的方向的緊湊配置。例如，在所示實施例中，用于限制沿著方向109的相對移動的結(jié)構(gòu)被定位在用于限制沿著平面Pl的相對移動的結(jié)構(gòu)的徑向外部。在特定實施例中，至少一些用于沿著方向109傳遞負(fù)載的結(jié)構(gòu)被以與傾斜樞轉(zhuǎn)軸線58的徑向偏移距離Ro (參見圖10)定位，該徑向偏移距離等于或大于鼓38的長度Ld至少0.20倍。在特定的其他實施例中，至少一些用于沿著方向109傳遞負(fù)載的結(jié)構(gòu)被以與傾斜樞轉(zhuǎn)軸線58的徑向偏移距離Ro (參見圖7)定位，該徑向偏移距離等于或大于鼓38的長度Ld至少0.30倍。在所示的實施例中，至少一些用于沿著軸線109傳遞負(fù)載的結(jié)構(gòu)被以等于或約為鼓的長度Ld的1/3的徑向偏移距離Ro定位。在特定的實施例中，用于沿著方向109傳遞負(fù)載的至少一些結(jié)構(gòu)被定位在由牽引車19的推進(jìn)結(jié)構(gòu)(例如軌道30)的內(nèi)邊緣限定的豎直平面Vip的外面(參見圖10)。
[0040]在特定的實施例中，挖掘工具34相對大且重。例如，在一個實施例中，挖掘工具34的重量可以至少是牽弓丨車19的重量30 %。在其他實施例中，挖掘工具34可以具有在牽弓I車19的重量30% -50%的范圍內(nèi)的重量。所述連接裝置的相對大的重量與鼓38的相對長的長度Ld和大的切割直徑CD (即在鼓38圍繞鼓軸線旋轉(zhuǎn)時由切割器的外尖端所限定的直徑)相關(guān)聯(lián)。在特定實施例中，長度Ld大于在由包括挖掘工具34的地表挖掘機(jī)20的軌道
30的外邊緣所限定的豎直平面Vop之間所限定的軌道寬度Tw。在特定實施例中，切割直徑⑶可以大于36英寸或大于72英寸或在72-120英寸的范圍內(nèi)。
[0041]因為鼓38的長度Ld相當(dāng)大，所以施加至鼓38的端部的力300可以產(chǎn)生相當(dāng)大的力矩，其被傾斜樞轉(zhuǎn)布置承受。為了調(diào)節(jié)該負(fù)載，在美國專利N0.7，290，360中所公開的所述類型的現(xiàn)有技術(shù)的傾斜樞轉(zhuǎn)系統(tǒng)利用沿著相對長的軸的長度彼此分離開的獨(dú)立的徑向軸承。所述軸提供了在軸承之間的力臂，其在長度方向上延伸并且增加了吊臂的整體長度。由軸提供的力臂減小了在力被施加至鼓38的一端時所施加至軸承的整體負(fù)載。與在美國專利N0.7，290，360中所公開的系統(tǒng)相比，此處所述的實施例不利用長的樞轉(zhuǎn)軸，用于為抵消在鼓38處所產(chǎn)生的力矩提供力臂。替代地，通過從傾斜樞轉(zhuǎn)徑向軸承徑向向外偏移軸向負(fù)載傳遞結(jié)構(gòu)來提供力臂。通過從徑向負(fù)載支承結(jié)構(gòu)徑向向外分布軸向負(fù)載支承結(jié)構(gòu)，徑向負(fù)載支承結(jié)構(gòu)可以在軸向方向109上設(shè)置有緊湊的配置，而仍然是足夠耐用/堅固的以耐受與地表挖掘操作相關(guān)聯(lián)的嚴(yán)酷的操作條件。
[0042]由圓柱形突出部100、環(huán)形耐磨環(huán)102和帽100所提供的徑向負(fù)載支承結(jié)構(gòu)具有沿著軸線58測量的長度Lr，該長度小于鼓38的長度Ld的0.1倍，或小于長度Ld的0.05倍。所述長度Lr被從徑向負(fù)載支承結(jié)構(gòu)的最后端至徑向負(fù)載支承結(jié)構(gòu)的最前端測量?；蛘哒f，Lr被從用于提供圍繞傾斜樞轉(zhuǎn)軸線58的徑向支承支撐件的任何結(jié)構(gòu)的最前面位置至用于提供圍繞傾斜樞轉(zhuǎn)軸線58的徑向支承支撐件的任何結(jié)構(gòu)的最后面位置測量。在所示的實施例中，利用由表面104a和102e所限定的單個徑向支承結(jié)構(gòu)。
[0043]在地表挖掘機(jī)20中，鼓38定位在所述地表挖掘機(jī)20的一端處。這是有利的，因為其允許在靠近不期望被挖掘的其他結(jié)構(gòu)或壁的附近進(jìn)行挖掘。然而，通過用吊臂從牽引車19偏移鼓38，所述吊臂用作力臂。鼓的大的重量與力臂的長度的組合可能不利地影響了所述地表挖掘機(jī)20的操縱性，尤其是在挖掘工具被升高時更是如此。因此，此處所公開的各種結(jié)構(gòu)(例如緊湊的傾斜樞轉(zhuǎn)布置)配置成幫助縮短吊臂的長度并且因此縮短挖掘工具34的力臂。這幫助將挖掘工具34的重心移動成更靠近牽引車19。在特定實施例中，在鼓軸線40和吊臂樞轉(zhuǎn)軸線44之間所測量的挖掘工具34的長度Lt小于鼓38的切割直徑CD的3倍，或小于鼓38的切割直徑⑶的2倍。
[0044]吊臂樞轉(zhuǎn)軸線44優(yōu)選地相對地靠近地面。在一些實施例中，吊臂樞轉(zhuǎn)軸線在離地面24英寸內(nèi)。如圖4所示，推進(jìn)結(jié)構(gòu)(例如軌道30)限定了上和下水平面Pu、匕。下平面匕可以被稱為地面接觸平面。在特定實施例中，吊臂樞轉(zhuǎn)軸線44定位在上平面Pu的下面。在其他實施例中，吊臂樞轉(zhuǎn)軸線44定位在下平面PL之上的高度Hp處，并且該高度小于挖掘鼓38的切割直徑CD或小于挖掘鼓38的切割直徑CD的0.75倍，或小于挖掘鼓38的切割直徑CD的0.5倍，或小于挖掘鼓38的切割直徑CD的0.4倍，或小于挖掘鼓38的切割直徑CD的0.3倍。在特定的實施例中，吊臂樞轉(zhuǎn)軸線44和鼓軸線40兩者被定位成低于傾斜樞轉(zhuǎn)軸線58。
[0045]在特定實施例中，挖掘鼓38可以切割至下平面下方的切割深度Dc，該切割深度Dc至少是挖掘鼓38的切割直徑⑶的0.1倍、或至少是挖掘鼓38的切割直徑⑶的0.2倍、或至少是挖掘鼓38的切割直徑CD的0.3倍。在特定實施例中，傾斜樞轉(zhuǎn)軸線58定位在鼓軸線40上方。
[0046]在特定實施例中，鼓38在吊臂在挖掘位置和運(yùn)輸位置之間移動時移動等于切割直徑CD的至少0.5倍的高度Hd。通過降低吊臂樞轉(zhuǎn)軸線，當(dāng)在運(yùn)輸位置時吊臂從主底盤22向后突出的距離可以被減小，由此改善了所述地表挖掘機(jī)20的操縱性。這是事實，因為如果吊臂已經(jīng)被樞轉(zhuǎn)至在吊臂樞轉(zhuǎn)軸線44之上的方向時，吊臂圍繞樞轉(zhuǎn)軸線44的接下來的向上的移動逐漸地縮短了吊臂從主底盤向外突出的水平距離。這樣，挖掘工具34的力臂在挖掘工具處于升高的運(yùn)輸位置時被減小。
[0047]應(yīng)當(dāng)理解，在所示實施例中的挖掘工具34是可以與其他用于與主底盤22 —起使用的連接裝置(例如挖溝連接裝置)互換的連接裝置。例如，挖掘工具34可以通過斷開用于將樞轉(zhuǎn)子組件60的前部66固定至主底盤的緊固件而快速地斷開與主底盤22的連接。牽引車19包括用于安裝在美國專利N0.7，290，360中所公開的所述類型的鏈驅(qū)動挖溝吊臂的另一吊臂樞轉(zhuǎn)位置300。牽引車可以被預(yù)先配置成易于安裝另外的液壓馬達(dá)和對于驅(qū)動與這樣的挖掘工具相關(guān)聯(lián)的鏈所需要的其他結(jié)構(gòu)。
[0048]圖12顯示了具有根據(jù)本發(fā)明公開內(nèi)容的原理的特征的另一地表挖掘機(jī)420。所述地表挖掘機(jī)明顯大于圖1所示的地表挖掘機(jī)30并且適合于大規(guī)模地表采挖應(yīng)用。
【權(quán)利要求】
1.一種地表挖掘機(jī),包括: 牽引車，包括支撐在地面驅(qū)動系統(tǒng)上的主底盤，所述主底盤限定從主底盤的前端延伸至后端的中心縱向軸線，所述地面驅(qū)動系統(tǒng)包括限定地面接觸平面的推進(jìn)結(jié)構(gòu)； 挖掘工具，安裝在主底盤的后端，所述挖掘工具包括能夠圍繞鼓軸線旋轉(zhuǎn)的鼓，所述鼓承載切割齒，所述切割齒在鼓圍繞鼓軸線旋轉(zhuǎn)時限定了切割直徑，所述鼓被安裝成靠近吊臂的自由端，和所述鼓具有從鼓的第一端延伸至鼓的第二端的鼓長度； 傾斜樞軸，限定用于將所述鼓相對于牽引車在第一方向和第二方向之間傾斜的傾斜樞轉(zhuǎn)軸線，在所述第一方向，鼓的第一端高于鼓的第二端，而在所述第二方向，所述鼓的第二端高于所述鼓的第一端； 吊臂樞軸，限定吊臂樞轉(zhuǎn)軸線，所述吊臂能夠圍繞所述吊臂樞轉(zhuǎn)軸線樞轉(zhuǎn)以在運(yùn)輸位置和挖掘位置之間升高和降低所述鼓，所述吊臂樞轉(zhuǎn)軸線間隔開在地面接觸平面上方的樞轉(zhuǎn)高度，所述樞轉(zhuǎn)高度小于或等于所述鼓的切割直徑的0.5倍。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的地表挖掘機(jī)，其中第一距離被限定在吊臂樞轉(zhuǎn)軸線和鼓軸線之間，并且其中所述第一距離小于或等于所述鼓的切割直徑的2倍。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的地表挖掘機(jī)，其中所述傾斜樞軸包括徑向支承布置，所述徑向支承布置具有在支承布置的最前端和支承布置的最后端之間限定的支承長度，和其中所述支承長度小于鼓長度的0.1倍。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的地表挖掘機(jī)，其中所述推進(jìn)結(jié)構(gòu)包括軌道，其中所述軌道具有內(nèi)邊緣，所述內(nèi)邊緣限定豎直的平面，其中所述軌道具有限定外豎直平面的外邊緣，并且其中所述鼓長度比所述外豎直平面之間的距離長。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的地表挖掘機(jī)，其中所述挖掘工具包括吊臂樞轉(zhuǎn)子組件和鼓子組件，所述鼓被安裝至鼓子組件，所述吊臂樞轉(zhuǎn)子組件和所述鼓子組件通過傾斜樞軸連接，所述吊臂樞轉(zhuǎn)子組件從傾斜樞軸延伸至吊臂樞軸，所述傾斜樞軸包括徑向支承布置，用于允許鼓子組件相對于樞轉(zhuǎn)子組件圍繞傾斜樞轉(zhuǎn)軸線樞轉(zhuǎn)，所述徑向支承布置限制鼓子組件相對于吊臂樞轉(zhuǎn)子組件在垂直于傾斜樞轉(zhuǎn)軸線的平面中的移動，所述傾斜樞軸還包括力傳遞結(jié)構(gòu)，用于在平行于傾斜樞轉(zhuǎn)軸線的方向上在鼓子組件和吊臂樞轉(zhuǎn)子組件之間傳遞力，所述力傳遞結(jié)構(gòu)被從徑向支承布置徑向向外偏移。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的地表挖掘機(jī)，其中所述力傳遞結(jié)構(gòu)至少部分地定位在由軌道限定的內(nèi)豎直平面的外面。
7.根據(jù)權(quán)利要求5所述的地表挖掘機(jī)，其中所述力傳遞結(jié)構(gòu)被從徑向支承布置徑向向外偏移至少等于鼓長度的0.2倍的距離。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的地表挖掘機(jī)，其中所述吊臂樞轉(zhuǎn)軸線是第一吊臂樞轉(zhuǎn)軸線，所述挖掘工具是第一挖掘工具，其中所述第一挖掘工具能夠用第二挖掘工具替換，并且其中牽引車限定用于與第二挖掘工具一起使用的第二吊臂樞轉(zhuǎn)軸線，第二樞轉(zhuǎn)軸線被從第一樞轉(zhuǎn)軸線偏移。
9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的地表挖掘機(jī)，其中所述樞轉(zhuǎn)高度小于或等于鼓的切割直徑的0.4 倍。
10.根據(jù)權(quán)利要求6所述的地表挖掘機(jī)，其中所述徑向支承布置具有限定在支承布置的最前端和支承布置的最后端之間的支承長度，并且其中所述支撐長度小于鼓長度的0.1倍。
【文檔編號】E02F3/815GK103429823SQ201280013037
【公開日】2013年12月4日 申請日期:2012年3月21日 優(yōu)先權(quán)日:2011年3月21日
【發(fā)明者】愛德華·李·考特, 格倫·邁因德斯 申請人:維米爾制造公司