推鏟組件、切割器及推鏟方法
【專利摘要】推鏟組件(10)包括推鏟(12)和安裝至推鏟(12)的切割器(30)。切割器(30)包括在近側(cè)邊緣(32)和遠(yuǎn)側(cè)邊緣(34)之間延伸的復(fù)合挖掘面(36)。復(fù)合挖掘面(36)具有陡傾取向的中心區(qū)段(38)和淺傾取向的外部區(qū)段(40，42)，用于在推鏟組件(10)運動經(jīng)過物質(zhì)材料的過程中使向下穿入性與向前推動性平衡。還公開相關(guān)方法。
【專利說明】
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明整體涉及用于拖拉機的推鏟組件，并且更具體地涉及經(jīng)由具有切割器的推 鏟組件推鏟材料，該切割器具有陡傾取向的中心部分和淺傾取向的外部部分。 推鏟組件、切割器及推鏟方法

【背景技術(shù)】
[0002] 裝備有推鏟的拖拉機用于很多種不同的用途。最熟悉的應(yīng)用包括推松散材料，諸 如填埋垃圾、建筑垃圾以及工地周圍的土壤。這種推鏟作業(yè)對于林業(yè)、廢物處理、房屋建筑 以及輕到中等土木工程是不可缺少的。中小型拖拉機通常用在這些產(chǎn)業(yè)中。
[0003] 推鏟也是諸如礦業(yè)項目和重要土木工程項目等較大規(guī)模作業(yè)的組成部分。在這些 情況中，不是將松散材料推動經(jīng)過表面，而是裝備有推鏟的拖拉機通常用于挖掘物質(zhì)材料。 在露天礦中常遇到的巖石地形的情況中，或物質(zhì)材料以其它方式具有高的結(jié)構(gòu)完整性的情 況下，通常需要裝備有結(jié)實的推鏟的相當(dāng)大且強勁的機器。這些和類似作業(yè)通常被稱為"生 產(chǎn)推鏟"。在生產(chǎn)推鏟中，裝備有重型推鏟的拖拉機典型地被驅(qū)動經(jīng)過并穿過物質(zhì)，使得推 鏟的切割邊緣向下并向前穿過物質(zhì)材料，克服材料的結(jié)構(gòu)完整性，并且使其失效。在大型 表面礦業(yè)作業(yè)中，典型地裝備有地面接合履帶的拖拉機可以連續(xù)通過待移除表面材料的區(qū) 域，在每次通過時在物質(zhì)中形成槽。由于惡劣的環(huán)境，通常需要頻繁修理、更換和維護(hù)裝備。 此外，為了最大化生產(chǎn)，通常期望雇用技藝精湛的機器操作員。已觀察到不熟練的操作員操 縱推鏟或以其它方式操作拖拉機，致使拖拉機當(dāng)試圖在物質(zhì)中形成槽時停止。在其它情況 中，不是致使拖拉機停止，而是不熟練的操作員有時切割出的槽比理論上可行的淺很多，或 者甚至使推鏟掠過物質(zhì)表面，而沒有在給定通過的至少一部分上松動任何大量材料。使機 器停止或移除過少材料可理解地影響效率。對于這些和其它原因，在相關(guān)行業(yè)中仍然存在 對復(fù)雜設(shè)備設(shè)計和操作以及操作員技能的評估。
[0004] D. E. Cobb等人的美國專利No. 3238648涉及具有插入頭的推鏟機，為了能夠合理 地深挖經(jīng)過硬質(zhì)材料，而不使拖拉機發(fā)動機和牽引能力負(fù)擔(dān)過重。這些目標(biāo)明顯地通過使 插入頭可調(diào)節(jié)或可縮回從而其能夠用以便于初始穿入來實現(xiàn)。該設(shè)計將明顯地能夠使鏟的 全寬度正常使用，并且使具有插入頭的替代使用延伸。雖然Cobb等人可以在那時相對于現(xiàn) 有技術(shù)狀態(tài)具有提供的優(yōu)點，但仍存有足夠的改進(jìn)空間。此外，提供插入頭的功能性所必需 的特征，諸如液壓致動器等，會增加較多費用、復(fù)雜性和對機器的維護(hù)需要。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0005] -方面，一種用于拖拉機的推鏟組件，包括推鏟，其具有第一外翼和第二外翼、在 第一外翼和第二外翼之間延伸的位于前方的推板、以及用于將推鏟組件與拖拉機的推臂聯(lián) 接的多個位于后方的推臂安裝件。推鏟還包括上邊緣和下邊緣，以及部分位于推板上且部 分位于第一外翼和第二外翼中的每個上的材料成型表面，材料成型表面具有在上邊緣和下 邊緣之間延伸的凹形堅輪廓，以及凹形水平輪廓。組件還包括切割器，其安裝至推鏟并且具 有鄰近材料成型表面定位的近側(cè)邊緣、遠(yuǎn)側(cè)邊緣以及在近側(cè)邊緣和遠(yuǎn)側(cè)邊緣之間延伸的復(fù) 合挖掘面。復(fù)合挖掘面具有相對于水平平面以陡傾角取向的中心區(qū)段，以及鄰接中心區(qū)段 并且每個相對于水平平面以淺傾角取向的第一外區(qū)段和第二外區(qū)段。
[0006] 另一方面，一種用于推鏟組件的切割器，包括細(xì)長多件體，其具有多個體部分，每 個體部分限定在前挖掘面和安裝背面之間連通的多個螺栓孔，并且能夠接收用于在使用構(gòu) 造中將多個體部分安裝在與拖拉機聯(lián)接的推鏟的平面安裝表面上的多個螺栓。所述多個體 部分每個包括近側(cè)邊緣和遠(yuǎn)側(cè)邊緣，和平行于近側(cè)邊緣和遠(yuǎn)側(cè)邊緣延伸的長度，并且還限 定在垂直于相應(yīng)長度取向的平面中在相應(yīng)的挖掘面和安裝面之間的面角。所述多個體部分 還包括中間體部分、第一外體部分和第二外體部分，并且中間體部分的長度為中間體部分、 第一體部分和第二體部分的長度總和的三分之一至三分之二。中間體部分的面角不同于第 一體部分和第二體部分中的每個的面角，使得在使用構(gòu)造中，中間體部分的挖掘面比第一 體部分和第二體部分的挖掘面相對于位于下面的物質(zhì)更陡傾。
[0007] 又一方面，一種利用拖拉機推伊的方法，包括使拖拉機在向前方向上運動，使得安 裝至拖拉機的推鏟的切割器行進(jìn)經(jīng)過物質(zhì)材料。該方法還包括在行進(jìn)過程中經(jīng)由切割器的 陡傾取向的中間部分和淺傾取向的外部部分破壞物質(zhì)；以及使經(jīng)由破壞從物質(zhì)松散的材料 在向上方向上滑動經(jīng)過推鏟的材料成型表面。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0008] 圖1是根據(jù)一種實施方式的具有切割器的推鏟組件的示意圖；
[0009] 圖2是圖1的推鏟組件的頂視圖；
[0010] 圖3是根據(jù)另一實施方式的切割器的頂視圖；
[0011] 圖4是根據(jù)又一實施方式的切割器的頂視圖；
[0012] 圖5是根據(jù)一種實施方式的準(zhǔn)備用于裝運的切割器的示意圖；
[0013] 圖6是圖5的切割器的兩個部分的端視圖；
[0014] 圖7是根據(jù)另一實施方式的切割器的兩個部分的端視圖；
[0015] 圖8是根據(jù)又一實施方式的切割器的兩個部分的端視圖；
[0016] 圖9是圖5和圖6的切割器的一個部分的放大端視圖；
[0017] 圖10是根據(jù)一種實施方式拖拉機在推鏟過程的一個階段的側(cè)示意圖；
[0018] 圖11是圖10的拖拉機在推鏟過程的另一階段的側(cè)示意圖；以及
[0019] 圖12是相比于其它設(shè)計圖示用于根據(jù)本發(fā)明的推鏟組件的一些推鏟參數(shù)的柱狀 圖。

【具體實施方式】
[0020] 參照圖1，示出根據(jù)一種實施方式的用于拖拉機的推鏟組件10。組件10可以包括 具有前側(cè)13、后側(cè)19、第一外翼14和第二外翼16的推鏟12。位于前方的推板18在第一 外翼14和第二外翼16之間延伸。鏟12還包括定位在翼14和16的外側(cè)并且聯(lián)接至翼14 和16的第一側(cè)板15和第二側(cè)板17。多個位于后方的推臂安裝件20 (圖不出一個）定位 在后側(cè)19處，用于將組件10與拖拉機的推臂聯(lián)接。多個傾斜致動器連接器21類似地以傳 統(tǒng)方式定位在后側(cè)31處。鏟12還包括上邊緣22和下邊緣24。材料成型表面26部分地 位于推板18上，并且部分地位于翼14和16中的每個上并且從側(cè)板15延伸至側(cè)板17。材 料成型表面26具有在上邊緣22和下邊緣24之間延伸的凹形堅輪廓，以及凹形水平輪廓。 鏟12還可以包括在后側(cè)19附近位于側(cè)板15和17上、內(nèi)或鄰接側(cè)板15和17的第一吊眼 31和第二吊眼33,用于以傳統(tǒng)方式將鏟12與拖拉機聯(lián)接。多個提升致動器連接器27沿著 上邊緣22定位。雖然設(shè)想到組件10可以被構(gòu)造用于在與拖拉機聯(lián)接時提升和降下、傾斜 以及可能樞轉(zhuǎn)，本發(fā)明不受此限制。鏟12限定位于連接器27之間的中路的大致堅向軸線 28。如從以下描述進(jìn)一步清楚的，組件10被獨特地構(gòu)造用于使組件10穿入物質(zhì)材料的相 對容易度與組件10可以被向前推動經(jīng)過物質(zhì)的相對容易度平衡，以優(yōu)化推鏟效率。
[0021] 為此，組件10還可以包括安裝至鏟12并且具有鄰近材料成型表面26定位的尾緣 或近側(cè)邊緣32以及前緣或遠(yuǎn)側(cè)邊緣34的切割器30。切割器30還可以包括在近側(cè)邊緣32 和遠(yuǎn)側(cè)邊緣34之間延伸的復(fù)合挖掘面36。挖掘面36包括相對于例如圖1的紙平面（其 大致垂直于軸線28)的水平平面以陡傾角取向的中心區(qū)段38。挖掘面36還可以包括鄰接 中心區(qū)段38的第一外區(qū)段40和第二外區(qū)段42。區(qū)段40和42中的每個可以相對于水平 平面以淺傾角取向。不同地取向的挖掘面或挖掘面區(qū)段能夠使組件10經(jīng)過物質(zhì)材料的向 下穿入性與向前推動性平衡。術(shù)語"陡傾"和"淺傾"在這里相較于彼此并且相對于水平平 面使用。水平平面可以基于組件10的作業(yè)取向由組件10自限定。如果組件10以前側(cè)13 或后側(cè)19擱置在地面上，"水平"平面將垂直于地表面延伸。在大致如圖1中所示擱置的情 況中，水平平面與由組件10被擱置在其上的位于下面的物質(zhì)限定的水平平面大致相同。水 平和堅向方向或取向也可以參照在描述表面26的凹形輪廓中使用的堅向和水平術(shù)語來理 解。
[0022] 切割器30可以包括具有中間體部分44、第一外體部分46和第二外體部分48的細(xì) 長多件體43。中間體部分44上可以定位有挖掘面36的中心區(qū)段38,而第一外體部分46 和第二外體部分48上可以分別定位有挖掘面36的第一外區(qū)段40和第二外區(qū)段42。區(qū)段 38、40和42中的每個也可能被獨立地理解為"挖掘面"，但這里為了便于描述被稱為區(qū)段。 切割器30還可以包括分別與第一外翼14和第二外翼16對準(zhǔn)的第一端板84和第二端板 86。中間體部分44和外體部分46和48可以在第一端板84和第二端板86之間延伸并且 與推板18對準(zhǔn)。在一些實施方式中，每個板84和86可以具有端"頭"的形式，包括具有不 同于簡單的板的形狀的鑄件或鍛件。本發(fā)明不限于任何具體端板或頭結(jié)構(gòu)，并且不同類型 可以適于不同的推鏟應(yīng)用。
[0023] 現(xiàn)在參照圖2,以局部切除的方式示出組件10的頂視圖，其中，未示出體部分42、 端板86以及體部分44的一部分，并且圖示鏟12的平面安裝表面66。另一平面安裝表面 (未編號）被不出為鄰近表面66,用于安裝端板86。在圖2中由切割器30遮蓋的伊12的 部分被類似地構(gòu)造為所見的。圖2中還示出延伸經(jīng)過螺栓孔62的多個螺栓64。在實際執(zhí) 行策略中，中間體部分44和第一和第二外體部分46和48中的每個可以限定穿過其的多個 螺栓孔62,使得螺栓64可以將切割器30聯(lián)接至鏟12,特別地被接收在鏟12中的配準(zhǔn)的螺 栓孔中。為類似目的，端板84和86可以類似地限定多個螺栓孔。
[0024] 現(xiàn)在參照圖3,示出根據(jù)另一實施方式的切割器130,并且具有中間體部分144、外 體部分146和148以及端板184和186。每個體部分可以是細(xì)長多件體143(類似于細(xì)長 體43)的一部分，但在各自的體部分的相對長度方面不同。將注意到，在前述實施方式中， 中間體部分144相對于部分146和148的長度比中間體部分44相對于部分46和48的長 度相對小。因此，根據(jù)本發(fā)明的切割器的中間部分可以比相應(yīng)的外部部分長或短。圖4圖 示切割器230的又一實施方式，包括細(xì)長體243,具有中間體部分244、外體部分246和248 以及端板284和286。切割器230被構(gòu)造為單件體，而非多件體。切割器230還包括在中間 體部分244和外體部分246和248之間延伸的第一和第二過渡部分249。可以設(shè)想到，根據(jù) 本發(fā)明的許多實施方式可以被構(gòu)造為改造裝備，其中，各個體部分與推鏟的安裝表面聯(lián)接， 代替?zhèn)鹘y(tǒng)設(shè)計的切割器。這是如此重要，因為推鏟中使用的切割器可能很重，并且單件型式 可能更難處理和安裝以及制造。不過，可以設(shè)想到，單件體設(shè)計可以落入本發(fā)明的范圍內(nèi)。
[0025] 現(xiàn)在也參照圖5，示出拆開的且經(jīng)由緊固帶或類似物302包裝在貨板300上的切割 器30,如可能在準(zhǔn)備裝運切割器30供使用時呈現(xiàn)的。如上注意的，切割器30的一些部件 的長度和這里設(shè)想的其它實施方式可以從圖1-4的實施方式中所示的相對長度和縱橫比 變化。在圖5中，附圖標(biāo)記50指示中間體部分44的從其一端至相對端且大致平行于邊緣 32和34延伸的長度。長度50可以從2英尺至12英尺，并且在一些實施方式中，從4英尺 至8英尺。附圖標(biāo)記54指示外部部分48的長度。在至少大多數(shù)實施方式中，外部部分46 和48的長度和寬度可以彼此相等。中間體部分44的寬度以附圖標(biāo)記56指示，而外體部分 48的寬度以附圖標(biāo)記60指示。寬度56和60中的每個可以被限定為各自的挖掘面區(qū)段在 垂直于相應(yīng)長度的方向上的寬度。在實際執(zhí)行策略中，長度50可以是長度50、54以及部分 46的相應(yīng)長度的總和的三分之一至三分之二。寬度56可以小于寬度60,并且長度50可以 比寬度56大4倍或更多。
[0026] 如上注意的，推鏟12可以包括在翼14和16之間沿著下邊緣24延伸的平面安裝 表面66。中間體部分44、第一體部分46和第二體部分48中的每個可以分別包括安裝背面 68、70和72,當(dāng)如圖1所示切割器30以使用構(gòu)造組裝在鏟12上時，安裝背面68、70和72 接觸安裝表面66。安裝背面68、70和72中的每個可以是平面的。也從圖5注意到，體部 分44、46和48中的每個可以限定大致多邊形截面，端板84和86也如此。在圖示的實施方 式中，體部分44和端板84和86可以均由平的軋制鋼件形成，而外部部分46和48可以例 如是鑄件或鍛件。在圖5實施方式中，端板84和86具有平行的前挖掘面和安裝背面。圖 5中還圖示螺栓孔62?？梢宰⒁獾剑菟?2可以以沿著體部分44、46和48中的每個限 定大致平行于切割器30的邊緣32和34延伸的直線的型式布置。螺栓孔62可以被定位成 相比于遠(yuǎn)側(cè)邊緣34相對更靠近近側(cè)邊緣32,雖然本發(fā)明并不受此限制。形成在端板84和 86中的螺栓孔62可以以類似的型式布置。
[0027] 現(xiàn)在轉(zhuǎn)向圖6,示出體部分44和體部分46的端視圖，如它們可能在安裝背面68和 70定位在共同的平面時（諸如當(dāng)擱置在貨板300或水平地表面上時）呈現(xiàn)的。雖然圖6中 未示出體部分48,但由于其可以與體部分46基本相同或是其鏡像，本說明應(yīng)當(dāng)被理解為類 似地應(yīng)用。體部分44可以限定在挖掘面36的中心區(qū)段38和安裝背面68之間的第一面角 74,該面角位于垂直于長度50的平面中。體部分46可以限定在類似的平面中在挖掘面36 的外區(qū)段40和安裝背面70之間的第二面角76。在圖6的實施方式中，第二面角76大于第 一面角74。在實際執(zhí)行策略中，第二面角76和第一面角74之差可以為大約30°或更小， 并且在一些實施方式中可以等于大約20°。在圖6的實施方式中，部分44上的挖掘面36 和安裝面70的各自的區(qū)段平行。在其它實施方式中，平行的挖掘和安裝面區(qū)段替代地位于 外體部分上，并且中間體部分可以包括非平行挖掘和安裝面，如以下討論的。
[0028] 參照圖7,示出根據(jù)本發(fā)明的切割器430的又一實施方式。切割器430包括中間 體部分444和外體部分446,并且將理解包括圖7中未示出的另一外體部分。在切割器430 中，中間體部分444限定第一面角474,而外體部分446限定第二面角476?？梢宰⒁獾?，在 切割器30中，如圖6中所示，中間體部分44是平的，使得角度74等于大約0。在這種實施 方式中，角度76可能在0至30°之間。在圖7的實施方式中，類似地限定的第一面角474 可以大于〇,并且第二面角476可以為大約0。圖8圖示又一切割器530,其中，中間部分544 和外部部分546均未限定等于0的面角。而是，由中間部分544限定的第一面角574可以 具有第一尺寸，第二面角576可以具有在面角574和面角574加30°的值之間的較大的第 二尺寸。
[0029] 如以下進(jìn)一步討論的，本發(fā)明的一些有利特性涉及用于推鏟組件的切割器的不同 部分相對于地面陡傾多少取向。由于推鏟本身可以具有變化的幾何結(jié)構(gòu)，這里討論的各種 面角的值能夠大體變化。隨著在這里想到面角之差相對小，應(yīng)當(dāng)注意到，由制造公差內(nèi)的變 化產(chǎn)生的中間體部分和外體部分的面角之差無法滿足對"陡傾"與"淺傾"的預(yù)期理解。如上 所述，第二面角可以與第一面角不同，使得在這里想到的切割器30和其它切割器實施方式 的使用構(gòu)造中，中間體部分上的挖掘面比外體部分上的挖掘面相對于位于下面的物質(zhì)（更 具體地相對于諸如地面平面的由位于下面的物質(zhì)限定的水平平面）更陡傾。典型地，中間 體部分44或兩個外體部分46將是平的，使得相應(yīng)的面角為零，盡管可以想到如圖8中圖示 的替代方案。除了推鏟安裝表面被有目的地構(gòu)建為在使用中獲取不同的有效面角，或者使 用一些其它變型（諸如楔形墊片），體部分44、46、48將不全是平的和限定零的面角。
[0030] 現(xiàn)在參照圖9,示出中間體部分44的放大圖，并且圖示作為遠(yuǎn)側(cè)邊緣34的一部分 的輔助（relief)表面58。已發(fā)現(xiàn)，諸如由形成輔助表面58施加的輔助輪廓能夠有助于實 現(xiàn)最初穿入物質(zhì)，而非切割器沿著物質(zhì)的表面滑過的趨勢。輔助表面在面38和68之間延 伸的距離可以多達(dá)面38和68之間的厚度的大約50%。切割器30的其它部分可以具有類 似的輔助表面。返回圖6,可以注意到，中間體部分44包括向遠(yuǎn)側(cè)縮窄的錐體78,并且遠(yuǎn)側(cè) 邊緣34位于向遠(yuǎn)側(cè)縮窄的錐體78上。外體部分46也包括向遠(yuǎn)側(cè)縮窄的錐體80,并且遠(yuǎn)側(cè) 邊緣34的相應(yīng)部分也位于向遠(yuǎn)側(cè)縮窄的錐體80上。
[0031] 工業(yè)實用性
[0032] 參照圖10和11，示出具有與框架106聯(lián)接的履帶102的履帶式拖拉機100。推鏟 組件10與拖拉機100的一組推臂104以及傾斜致動器108聯(lián)接。盡管拖拉機100可能由 此被裝備，但未示出提升或樞轉(zhuǎn)致動器。在圖10中，以剖視圖示出推鏟組件10,如其可能 在剖面在大致水平中心點處堅向地穿過組件10的情況下呈現(xiàn)的，使得中間體部分44在物 質(zhì)101中形成的槽103內(nèi)可見。在圖11中，以剖視示出組件10,如其可能在剖面堅向地穿 過組件10的情況下呈現(xiàn)的，使得外體部分46可見。中間體部分44的挖掘面區(qū)段38相對 于水平平面以陡傾角75取向，例如從大約40°至大約55°。外體部分46的挖掘面區(qū)段40 相對于水平平面以從大約25°至大約45°的角度77更淺傾地取向。
[0033] 之前提及的面角74和76彼此可以相差大約30°或更小。因此，在所公開范圍的 相應(yīng)上限和下限處的角度77為大約25°并且角度75為大約55°的實施方式中，面角74 和76之差可以為大約30°。角度77和75在所描述的范圍的極限之間的其它值可以使面 角74和76之差小于30°。雖然所公開的角度77和75的范圍重疊，本領(lǐng)域技術(shù)人員鑒于 這里的其它教導(dǎo)將理解，面角74和76將典型地不相等，或者以其它方式被選擇，使得使用 中無法獲得相應(yīng)的挖掘面區(qū)段的更陡傾與更淺傾的取向。術(shù)語"大約"在這里用于舍入到 一致的有效數(shù)字。相應(yīng)地，"大約40° "是指35°至44°，"大約35° "是指從34. 5°至 35. 4°，等等。
[0034] 之前提及的挖掘面區(qū)段38與挖掘面區(qū)段40和42的不同取向可以被構(gòu)造成使切 割器30并由此使推鏟組件10經(jīng)過物質(zhì)材料的向下穿入性與向前推動性平衡。為此，在圖 10中，示出相對小的堅向箭頭97,與相對大的水平箭頭99。箭頭97和99的尺寸差可以被 理解為表示體部分44能夠相對容易地在相應(yīng)的方向上被迫使經(jīng)過物質(zhì)101材料。在圖11 中，堅向箭頭97相對大，而水平箭頭99相對小，表示部分46可以相對容易地在相應(yīng)的方向 上被迫使經(jīng)過物質(zhì)101材料。理解圖10和11中圖示的原理的另一方式是體部分44可以 相對容易地被迫使堅向經(jīng)過物質(zhì)101材料，但更難地被迫使水平經(jīng)過材料。相反，部分46 可以更難于迫使在堅向方向上，但更易于迫使在水平方向上。
[0035] 隨著拖拉機100在大致向前方向上（圖10和11中從左至右）運動，通過破壞 (inducing failure)物質(zhì)101可以在物質(zhì)101中形成槽103,并且使得經(jīng)由破壞的松散的 材料在大致向上方向上流動經(jīng)過推鏟的材料成型表面，并且最終經(jīng)由拖拉機100的運動在 向前方向上被推動。這將通?；谇懈钇?0的不同地取向的挖掘面區(qū)段發(fā)生，并且不對組 件10的傾斜角度進(jìn)行任何調(diào)節(jié)，使得安裝或移除推鏟和/或拖拉機的可能性降低。如上注 意到，角度75可以從大約40°至55°，并且角度77可以從大約25°至大約45°。在進(jìn)一 步實際執(zhí)行策略中，角度75可以等于大約53°，并且角度77可以等于大約30°。在形成 槽103中，可以經(jīng)由破碎破壞物質(zhì)101，與諸如刮擦（其中，材料帶被切掉）的其它挖掘技術(shù) 形成對照。
[0036] 現(xiàn)在參照圖12,經(jīng)由柱狀圖示出反映針對第一推鏟組件1、第二推鏟組件2和第三 推鏟組件3的有效載荷、比能和總能的數(shù)據(jù)。圖12中的數(shù)據(jù)是從比例模型實驗室測試獲取 的全比例數(shù)據(jù)。推鏟組件1和2表示具有與本發(fā)明的設(shè)計不同的設(shè)計的切割器的推鏟，并且 特別地具有非不同取向的中間體部分和外體部分，換句話說，直線延伸經(jīng)過推鏟組件的前 方并且具有在共同的平面中的挖掘面。組件3表示可能期望利用具有不同地取向的挖掘面 區(qū)段，即本發(fā)明的陡傾中間區(qū)段和淺傾外區(qū)段，的推鏟獲得的數(shù)據(jù)。組件1、2和3中的每個 穿過具有按比例縮小的土壤性質(zhì)的材料，直到獲得最大有效載荷能力。圖12的左側(cè)示出的 單元表示材料的有效載荷（千克）?？梢宰⒁獾?，具有推鏟組件1的有效載荷略大于10000 千克，而具有推鏟組件2的有效載荷略多于11000千克。使用推鏟組件3的有效載荷為大 約15000千克，表示在其它設(shè)計上有效載荷增加至少25%。推鏟組件3的總能一般比推鏟 組件1和2任一的總能小。對于比能，包括每單位運動的材料消耗的能量（諸如每千克千 焦），并且可能是最有用的生產(chǎn)推鏟效率指標(biāo)，可以注意到，推鏟組件3具有如圖12的右側(cè) 所示的大約.225的比能，而推鏟組件1和2每個具有大于每單位材料質(zhì)量0. 3單位能量的 比能，代表本設(shè)計具有至少25 %的效率優(yōu)勢，并且在一些情況中期望為至少30 %。
[0037] 如上討論的，在早期策略中，生產(chǎn)通常受到推鏟組件的切割器過度趨向于向下穿 入物質(zhì)材料最終導(dǎo)致推鏟組件和拖拉機停止，或者向下穿入相對更難且向前推動相對容易 而有時導(dǎo)致推鏟組件掠過或切割深度過淺的限制。在任一情況中，典型地必須在拖拉機停 止時執(zhí)行大量材料移除通過、儲備并重復(fù)通過，或簡單地接受總的生產(chǎn)推鏟過程的相對低 的效率。雖然操作員能夠在推鏟過程中操縱鏟以減小這些問題的可能性，但不是所有的操 作員都足夠有經(jīng)驗這樣做，也不是裝備的所有推鏟和拖拉機具備這種技術(shù)。
[0038] 因此，本發(fā)明反映切割器能夠被迫使堅向地與水平地經(jīng)過材料的相對容易度能夠 被平衡，使得穿入性和推動性被最佳化以便最佳化生產(chǎn)的見解。這在不需要上面討論的諸 如Cobb的可調(diào)節(jié)和相對復(fù)雜系統(tǒng)的情況下實現(xiàn)。雖然一些其它已知的策略聲稱通過特定 鏟和/或推板構(gòu)造實現(xiàn)增強的生產(chǎn)推鏟效率，本發(fā)明借助于切割器的特征實現(xiàn)增強的效 率，并且由此可應(yīng)用于許多不同類型的鏟。
[0039] 從前述描述將進(jìn)一步理解，切割器體部分幾何結(jié)構(gòu)的許多組合能夠得到用于具有 期望特征的推鏟組件的切割器。所選擇的具體幾何結(jié)構(gòu)，諸如各自的體部分的面角的尺寸， 可以被定制以適應(yīng)切割器安裝到其上的推鏟上的安裝面的幾何結(jié)構(gòu)。切割器的各種參數(shù)也 可以基于預(yù)期使用應(yīng)用而定制。對于非常堅硬的物質(zhì)，諸如巖石，切割器的中間部分可以被 設(shè)計成使得挖掘面的中心部分關(guān)于位于下面的物質(zhì)相對陡傾和相對長。對于非常軟的物 質(zhì)，諸如一些沙質(zhì)土壤，中間部分可以被設(shè)計成使得挖掘面的中心區(qū)段相對淺傾和相對短。 對于中間堅硬度的物質(zhì)，中心區(qū)段的傾斜度可以中等，其長度也如此。
[0040] 還應(yīng)當(dāng)理解的是，體部分長度和挖掘面傾斜度是能夠獨立地改變的因素。因此，對 于中心挖掘面區(qū)段的給定陡傾度，中間體部分的相對較長長度能夠產(chǎn)生更大的穿入性和較 小的推動性，而相對較短長度能夠產(chǎn)生較小的穿入性和較大的推動性。如上注意到，為中間 部分和外體部分的長度總和的三分之一至三分之二的中間體部分的長度可以足以造成切 割器與物質(zhì)材料的相互作用由中間體部分和外體部分確定。在中間體部分的長度小于三個 部分的長度總和的三分之一的情況下，切割器的推動性和穿入性之間的平衡可以主要由外 體部分確定。在中間體部分的長度大于三個部分的長度總和的三分之二的情況下，該平衡 可以主要由中間體部分確定。理解這些原理的另一方式是中間體部分不應(yīng)當(dāng)被制成相對于 其它體部分過短以致于其對切割器的推鏟性能的影響最小，也不應(yīng)當(dāng)被制成過長以致于中 間體部分占絕對優(yōu)勢地確定切割器的性能。對于中間體部分上的挖掘面的變化陡傾性，如 果被制成比這里公開的大致范圍更陡傾，則減小的推動性可能有問題，而如果制成過淺傾， 則切割器可能無法穿入。對于在使用構(gòu)造中各自的挖掘面區(qū)段之間的傾斜性的差，如果制 成過大，則切割器運動經(jīng)過物質(zhì)的總的阻力過大，并且由此無法最佳化推動性，也無法最佳 化穿入性。
[0041] 本說明僅出于示例目的，并且不應(yīng)被解釋為以任何方式縮窄本發(fā)明的寬度。因此， 本領(lǐng)域技術(shù)人員將理解可能對本發(fā)明的實施方式作出各種變型，而不背離本發(fā)明的充分且 適當(dāng)?shù)姆秶途瘛Ｍㄟ^查閱附圖和所附權(quán)利要求將清楚其它方面、特征和優(yōu)點。
【權(quán)利要求】
1. 一種用于拖拉機（100)的推鏟組件（10)，包括： 推韋產(chǎn)（12)，其包括第一外翼（14)和第二外翼（16)、在第一外翼（14)和第二外翼（16) 之間延伸的位于前方的推板（18)、以及用于將推鏟組件（10)與拖拉機（100)的推臂（104) 聯(lián)接的多個位于后方的推臂安裝件（20); 推鏟（12)還包括上邊緣（22)和下邊緣（24)以及部分位于推板（18)上且部分位于第 一外翼（14)和第二外翼（16)中的每個上的材料成型表面（26)，材料成型表面（26)具有在 上邊緣（22)和下邊緣（24)之間延伸的凹形堅輪廓以及凹形水平輪廓； 切割器（30,130, 230,430, 530)，其安裝至推鏟（12)并且具有鄰近材料成形表面（26) 定位的近側(cè)邊緣（32)、遠(yuǎn)側(cè)邊緣（34)以及在近側(cè)邊緣（32)和遠(yuǎn)側(cè)邊緣（34)之間延伸的復(fù) 合挖掘面（36);以及 復(fù)合挖掘面（36)具有相對于水平平面以陡傾角取向的中心區(qū)段（38)，以及鄰接中心 區(qū)段（38)并且每個相對于水平平面以淺傾角取向的第一外區(qū)段（40)和第二外區(qū)段（42)。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的組件（10)，其中： 切割器（30,130,430, 530)包括細(xì)長多件體（43)，細(xì)長多件體（43)包括其上定位有復(fù) 合挖掘面（36)的中心區(qū)段（38)的中間體部分（4，144,444,544)，和其上分別定位有復(fù)合挖 掘面（36)的第一外區(qū)段（40)和第二外區(qū)段（42)的第一外體部分（46,146,446, 546)和第 二外體部分（48,148); 其中，中間體部分（44,144,444, 544)的長度為中間體部分（44,144,444, 544)、第一體 部分（46,146,446, 546)和第二體部分（48,148)的長度總和的三分之一至三分之二，并且 其中，中間體部分（44,144,444, 544)的寬度小于第一體部分（46,146,446,546)和第二體 部分（48,148)中的每個的寬度。
3. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的組件（10)，其中： 中間體部分（44，144,444,544)、第一體部分（46，146,446,546)和第二體部分（48， 148)中的每個限定穿過其的多個螺栓孔（62)，并且還包括延伸經(jīng)過多個螺栓孔（62)并且 將切割器（30,130,430, 530)聯(lián)接至推鏟（12)的多個螺栓（64); 推鏟（12)還包括在第一外翼（14)和第二外翼（16)之間沿著下邊緣（24)延伸的平面 安裝表面（66)，并且其中，中間體部分（44，144,444,544)、第一體部分（46，146,446,546) 和第二體部分（48,148)中的每個包括接觸平面安裝表面￠6)的安裝背面出8,70,72); 中間體部分（44，144,444,544)限定在挖掘面（36)的中心區(qū)段（38)和相應(yīng)的安裝背 面（68)之間的第一面角，并且第一體部分（46,146,446, 546)和第二體部分（48,148)中的 每個限定在挖掘面（38)的各自的第一外區(qū)段（40)和第二外區(qū)段（42)與相應(yīng)的安裝背面 (70, 72)之間的不同的第二面角。
4. 根據(jù)權(quán)利要求3所述的組件（10)，其中，第二面角與第一面角之差為約30°或更小。
5. -種用于推鏟組件（10)的切割器（30,130,430, 530)，包括： 細(xì)長多件體（43)，其具有多個體部分，每個體部分限定在前挖掘面（36)和安裝背面 (68, 70, 72)之間連通的多個螺栓孔（62)，并且能夠接收用于在使用構(gòu)造中將多個體部分 安裝在與拖拉機（100)聯(lián)接的推鏟（12)的平面安裝表面（66)上的多個螺栓（64); 所述多個體部分每個包括近側(cè)邊緣（32)和遠(yuǎn)側(cè)邊緣（34)，和平行于近側(cè)邊緣（32)和 遠(yuǎn)側(cè)邊緣（34)延伸的長度，并且還限定在垂直于相應(yīng)長度取向的平面中在相應(yīng)的挖掘面 (36)和安裝面（68, 70, 72)之間的面角； 所述多個體部分還包括中間體部分（44,144,444, 544)、第一外體部分（46,146,446， 546)和第二外體部分（48,148)，并且中間體部分（44,144,444, 544)的長度為中間體部分 (44,144,444, 544)、第一體部分（46,146,446, 546)和第二體部分（48,148)的長度總和的 三分之一至三分之二；并且 中間體部分（44,144,444, 544)的面角不同于第一體部分（46,146,446, 546)和第二體 部分（48,148)中的每個的面角，使得在使用構(gòu)造中，中間體部分（44,144,444, 544)的挖掘 面（36)比第一體部分（46,146,446, 546)和第二體部分（48,148)的挖掘面（36)相對于位 于下面的物質(zhì)更陡傾。
6. 根據(jù)權(quán)利要求5所述的切割器（30,130,430, 530)，其中，中間體部分（44,144,444， 544)的面角與第一體部分（46，146,446,546)和第二體部分（48，148)的面角之差為約 30°或更小。
7. 根據(jù)權(quán)利要求6所述的切割器（30，130,430,530)，其中，面角之差等于約20°，并且 其中，中間部分（44,144,444, 544)的長度為2英尺至12英尺；并且 其中，中間體部分（44，144,444,544)、第一體部分（46，146,446,546)和第二體部分 (48,148)之一包括平行的挖掘面（36)和安裝面（68, 70, 72)。
8. 根據(jù)權(quán)利要求7所述的切割器（30,130,430, 530)，其中，中間體部分（44,144,444， 544)、第一體部分（46,146,446,546)和第二體部分（48,148)中的每個包括向遠(yuǎn)側(cè)縮窄的 錐體（78,80,82)，使得相應(yīng)的遠(yuǎn)側(cè)邊緣（34)位于向遠(yuǎn)側(cè)縮窄的錐體（78,80,82)上； 切割器（30,130,430, 530)還包括在使用構(gòu)造中能夠定位在第一體部分（46,146,446， 546)和第二體部分（48,148)外側(cè)的第一端板和第二端板（84,86,184,186);并且 其中，第一端板（84,184)和第二端板（86,186)每個包括平面前挖掘面（88,90)和平 面安裝背面（92,94)。
9. 一種利用拖拉機（100)推鏟的方法，包括以下步驟： 使拖拉機（100)在向前方向上運動，使得安裝至拖拉機（100)的推鏟（12)的切割器 (30,130,430, 530)行進(jìn)經(jīng)過物質(zhì)材料； 在行進(jìn)過程中經(jīng)由切割器（30，130,430,530)的陡傾取向的中間部分（44，144,444， 544)和淺傾取向的外部部分（46，146,446,546,48，148)破壞物質(zhì)；以及 使經(jīng)由破壞從物質(zhì)松散的材料在向上方向上滑動經(jīng)過推鏟（12)的材料成型表面 (26)。
10. 根據(jù)權(quán)利要求9所述的方法，其中： 陡傾取向的中間部分（44，144,444,544)的長度為中間部分（46，146,446,546)和外部 部分（46,146,446, 546,48,148)的長度總和的三分之一至三分之二； 中間部分（44，144,444,544)具有相對于由物質(zhì)限定的水平平面以大約40°至大約 55°的角度取向的前挖掘面（38)，并且外部部分（46，146,446,546,48，148)具有相對于水 平平面以大約25°至大約45°的淺傾角取向的前挖掘面（40,42);并且 破壞步驟還包括破碎物質(zhì)，并且還包括經(jīng)由拖拉機（100)的運動在向前方向上推動松 散材料使得在物質(zhì)中形成槽的步驟。
【文檔編號】E02F3/815GK104114773SQ201280069881
【公開日】2014年10月22日 申請日期:2012年12月5日 優(yōu)先權(quán)日:2011年12月21日
【發(fā)明者】N·W·比格斯, T·M·康登, K·L·馬丁 申請人:卡特彼勒公司