CN101748768A - 地面接合器具保持系统 - Google Patents

Abstract

本发明涉及地面接合器具(GET)保持系统，其包括带螺纹内孔的销、垫圈、套筒和螺栓。所述垫圈安置在形成于机具上的凹部中。所述凹部与孔对准。所述机具的鼻凸部配合在形成于GET中的容腔内。所述销配合在形成于所述机具中的孔内。所述套筒安置在形成于GET中的孔内并绕所述螺栓安置。所述螺栓旋拧在所述销的螺纹内孔中。所述套筒至少部分地包围所述螺栓的头部并保护其免受剪切载荷。所述垫圈卡在所述套筒和所述销之间。

Description

地面接合器具保持系统

技术领域

本发明的领域为地面接合器具，更具体地为用于将地面接合器具保持在机具上的系统。

背景技术

许多建筑和采矿机械采用机具作用于土地。这些机具的示例有裂土器、铲斗、铲板等。在土工作业期间经受的磨蚀和冲击会使机具受到极度的磨损。机具能通过包括地面接合器具(GET)而受到保护以免于这种磨损。GET通常被构造成齿、边缘保护器、侧杆保护器、抗磨板、裂土器齿尖(ripper tip)等，它们在产生最严重的磨蚀和冲击的区域内附装到机具上。GET包括牺牲性抗磨材料，其将随着与土壤和岩石的刮擦而逐渐磨损掉。例如，铲斗的切割边缘能用包覆该边缘并防护其免受磨损的边缘保护器(一种GET)来保护。

当GET磨损时，能用合理的成本将其拆除并更换以新的GET以继续保护机具。将GET磨耗掉并加以更换比将整个铲斗或其它机具磨耗掉并加以更换要更加经济。另外，GET的容易更换有利于保持器具的锐利，这能减小穿入力并提高效率。

用户希望GET在使用期间能一直可靠地附装在机具上。当然，保持系统应当不会使GET从机具上掉落。在大多数情况下，保持系统还应当将GET紧紧地保持在机具上以避免GET和机具之间的过度运动。GET和机具之间的过度运动会磨损形成在机具上的、用于GET的安装表面。同时，用户希望GET在磨损时能被容易和快速地拆除和更换。对于大多数GET而言，应当优选地能在现场仅用少量简单的工具就被更换，从而不必将机械送到维护修理处。GET保持系统执行将GET在使用期间可靠地保持在机具上、还允许简便和快速的拆除以供维护修理的任务。

已提出了许多保持系统并利用它们可拆除地附装GET。一种通常类型的保持系统包括将GET保持到机具上的剪切销(安全销)。在1991年4月23日授权的美国专利No.5,009,017中示出了这种类型的剪切销系统的一个示例。

这些已知的系统存在问题。例如，安装剪切销会需要锤子来驱动该销进入其孔。在大的GET系统上，驱动剪切销所需的锤子可能同样非常大，在艰难的场地条件下挥摆这样大的锤子是技工们所不愿意的。有时铲斗边缘上的齿的间距不能在齿之间提供舒适量的空间以供挥摆锤子和驱动剪切销。

作为关于剪切销的另一个问题或缺陷的示例，销可能“移行”出其孔并且无意地使GET从机具释放。保持系统必须牢靠，即使在GET受到较大磨损时也不能允许GET掉落。如果GET掉落，则其可能被送入破碎机或其它处理机械中并引起损害。失去GET会导致机具的较大的磨损和损坏，如果失去的GET没有被立即发现和更换的话。已知的保持系统并非总是以充分的可靠性将GET保持在机具上。

在2007年5月17日公开的美国专利申请公开No.2007/0107274A1中提出了一种对剪切销系统和其它现有技术系统的缺陷的解决方案。该解决方案具有一些优点，然而在某些应用下在该系统中仍存在不利的方面。例如，在这种解决方案中销仅将GET的一侧保持在机具上。

发明内容

根据本发明的GET保持系统可包括：销，该销具有形成在其中的螺纹孔；螺栓，该螺栓具有螺栓头和螺栓杆，该螺栓杆旋拧(螺纹连接)在所述销的螺纹孔中；套筒，该套筒安置在所述螺栓和所述销之间，该套筒具有位于第一轴向端的第一埋头孔，所述螺栓头至少部分地包围在所述第一埋头孔中；和垫圈，该垫圈安置在所述套筒和所述销之间，该垫圈的外径大于所述套筒的外径。

根据本发明的机具和GET组件可包括：机具，该机具具有鼻凸端，和形成在所述鼻凸端的外表面上的凹部，该凹部与形成在所述鼻凸端中的孔对准；GET，该GET具有容腔(pocket)，所述机具的包括所述凹部在内的鼻凸端安置在所述容腔中，所述GET还具有：与形成在所述鼻凸端中的孔对准的孔；安置在所述凹部中的垫圈；销，该销具有形成在其中的螺纹孔，该销至少部分地安置在形成于所述鼻凸端中的孔内；螺栓，该螺栓具有螺栓头和螺栓杆，该螺栓杆旋拧在所述销的螺纹孔中；套筒，该套筒至少部分地安置在所述GET的孔中，所述螺栓头至少部分地由所述套筒包围以保护所述螺栓头免受剪切载荷，所述垫圈的外径大于所述套筒的外径。

附图说明

图1是根据本发明原理的关于裂土器齿尖和裂土器齿杆的GET保持系统的分解图。

图2是图1中部件的局部剖视分解图。

图3是与图2类似的剖视图，但此时保持系统的部件完全组装为工作位置。

具体实施方式

下面是对本发明的示例性实施例的详细描述。本文所述和在附图中所示的示例性实施例旨在教导本发明的原理，使得本领域技术人员能在许多不同的环境下将本发明实施和用于多种不同的应用。所述示例性实施例不应当被看作是对专利保护范围的限制性描述。专利保护范围应由所附权利要求来限定，并且宽于本文所述的具体的示例性实施例。

图1示出用在裂土器系统上的、根据本发明的GET保持系统100。裂土器是用于通常在将物料推出道路之前或在用铲斗将物料装载到卡车上之前翻松硬实土地的已知机具。裂土器齿尖200安装在裂土器齿杆300上。裂土器齿杆300可安装在诸如履带式拖拉机(也已知为推土机)或机动平路机的牵引机(未示出)上。牵引机包括用于将裂土器齿杆300升高和降低到地面中的装置。在机械移动时，裂土器齿杆300降入地面中。裂土器齿尖200保护裂土器齿杆300的端部，并提供锐利的边缘或尖端以切穿地面、破碎土壤或岩石而翻松它们。

本领域技术人员应理解，根据本发明原理的GET保持系统也能用于其它不同类型的GET系统和机具。本发明的应用不限于裂土器。例如，通过将裂土器齿杆300的图示替换为安装在轮式装载机或液压挖掘机的铲斗上的配接器，所示实施例能容易地被理解成用于铲斗齿尖的保持系统。

裂土器齿尖200包括接纳裂土器齿杆300的鼻凸端310的容腔210。裂土器齿尖200包括与地面接合的前部201，和相对的后部202，容腔210形成在后部202中并朝前部201延伸。前部201包括边缘203或尖端，其提供较锐利的结构以穿入土地中。后部202还包括孔220。孔220是通孔并贯穿包围容腔210的左和右壁204、205。

裂土器齿杆300包括孔320和相关的凹部330。当裂土器齿尖200在工作位置下安装在裂土器齿杆300上时，孔220可与孔320对准，使得它们大致同轴，或者至少所述两个孔220和320应当交迭以使得销能同时穿过它们。孔320贯穿裂土器齿杆300的左和右侧面并在左和右侧面上敞开。在孔320的一端周围和附近形成有凹部330。凹部330和孔320可具有圆形截面，各自具有彼此同轴的轴线，或者根据需要它们也可以具有其它形状的截面。

保持系统100安装在裂土器齿杆300的孔320和凹部330、以及裂土器齿尖200的孔220的内部。保持系统100包括销110、螺栓120、套筒130和垫圈140。

销110在纵向上是细长的并且包括第一端111和相对的第二端112。销110还包括中心螺纹孔113。孔113形成在第二端112中。孔113的轴线与销110的纵向对准。优选地，孔113是盲孔，从而在使用时污物或其它碎屑无法从第一端111进入。销110用作裂土器齿尖200和裂土器齿杆300之间的剪切销。

螺栓120包括螺栓头121和带螺纹的螺栓杆122。螺栓杆122上的螺纹与孔113中的螺纹互补。在螺栓120的工作或安装位置，螺栓杆122安设在孔113内并旋拧在孔113中。在一优选实施例中，孔113中的螺纹不是从孔端一直延伸到销110的第二端112，同样螺栓杆122也并非全部都带有螺纹。而是，螺纹从孔113的端部到第二端112仅部分地延伸，并且螺纹仅覆盖螺栓杆122的从其末端到螺栓头121部分地延伸的部分。这允许在组装期间螺栓120旋拧至靠近孔113的端部并且允许螺栓杆122的一段张紧(strain)。在螺栓120中提供适当量的张紧将有助于防止由于螺栓可能经受的任意周期性载荷而产生的疲劳失效，还有助于防止螺栓120变松。螺栓120用于将套筒130和垫圈140保持在销110上。

套筒130基本上由筒体131形成，具有中心通孔132、第一轴向端133和相对的第二轴向端134。在其工作或安装位置，套筒130安置和卡在螺栓120和销110之间。中心孔132贯穿第一轴向端133和第二轴向端134两者。筒体131的特征在于沿径向向内延伸到中心孔132中的凸缘135。凸缘135也由孔132贯穿，并且包括第一轴向表面136和第二轴向表面137。第一轴向表面136和第二轴向表面137限定凸缘135的相对的轴向侧面，并且均大致为垂直于中心孔132轴线的平表面。凸缘135有助于为中心孔132限定两个埋头孔。底部由第一轴向表面136限定且侧面由筒体131限定的第一埋头孔138贯穿第一轴向端133敞开。底部由第二轴向表面137限定且侧面由筒体131限定的第二埋头孔139贯穿第二轴向端134敞开。每个埋头孔138、139都能被描述成，中心孔132在第一和第二轴向端133、134的每个附近的直径扩大为比中心孔132在其贯穿凸缘135处的直径大的直径。在所示设计中套筒130在其外部基本成形为圆柱状，但是对于在不同的应用中有利或优选的情况，其也可以为其它形状。

套筒130的功能是保护螺栓头121免受磨损，还对会施加在螺栓头121上的任意剪切力起反作用。这些剪切力将由套筒130“阻挡”，即套筒130会对这些剪切力起反作用而不将它们传递到螺栓头121。剪切力是指会沿除螺栓120的纵向之外的其它方向作用在螺栓头121上的任何力。

垫圈140包括由环形体部142围绕的中心孔141。在其工作或安装位置，垫圈140被卡在或固定在销110和套筒130之间。销110的一部分位于环形体部142内部、中心孔141的内侧。可设置销110的直径缩小部114，其限定台肩115。直径缩小部114小于中心孔141。台肩115大于中心孔141，使得垫圈140的环形体部142抵靠台肩115。垫圈140的相对侧面抵靠套筒130的第二轴向端134。垫圈140用于通过防止销110和套筒130沿轴向向外滑动而将它们保持在位于孔220和320内的工作位置。

通常，垫圈140大于套筒130，使得垫圈140无法通过裂土器齿尖200的孔220或裂土器齿杆300的孔320，而套筒130可定位在孔220中。垫圈140具有垫圈外径，该垫圈外径被限定为从中心孔141的轴线测量时环形体部142的任意部分的最大直径。套筒130具有套筒外径，该套筒外径被限定为从中心孔132的轴线测量时筒体131的任意部分的最大直径。垫圈外径被选择成大于孔220或孔320的直径，或者大到使其无法通过孔220或320。另一方面，套筒外径被选择成小于孔220的直径，或者小到使其能通过孔220。由于垫圈外径大于孔220的直径，而套筒外径小于孔220的直径，因此能得到垫圈外径大于套筒外径。垫圈140具有垫圈内径，该垫圈内径是从中心孔141的轴线测量时环形体部142的任意部分的最小直径。垫圈内径小于套筒外径，使得套筒130的一部分可抵靠垫圈140并有助于卡住垫圈140。

套筒130的第二埋头孔139可包围销110的直径缩小部114。在一种优选的设计中，第二埋头孔139紧紧地配合在直径缩小部114上。这种配合有助于将被套筒130施以反作用的剪切力传递到销110。为了形成这种配合并保持它，可将螺栓120紧紧地旋扭到销110中，从而将第二埋头孔139和直径缩小部114驱动到一起，其中扭矩足够大，以便即使是处于在套筒130和销110之间传递的剪切载荷之下也能保持所述配合。为了有利于将螺栓120旋扭到销110中，螺栓头121可包括插槽或其它外形以与扳手或其它类似工具接合，并且销110的第一轴向端111可同样包括插槽或其它外形以与扳手或其它类似工具接合。

尽管在套筒130中具有紧紧地配合在销110的直径缩小部114上的第二埋头孔139对于某些应用而言是一种优选的设计，但是该特征对于其它应用未必是必须的或希望的。套筒130的第二轴向端134和销110的第二端112也可具有彼此靠接的表面，并且能在螺栓120紧紧地旋扭到销110中之后在所述表面之间传递剪切载荷。这些靠接的轴向表面将足以在某些应用中传递剪切载荷，而无需第二埋头孔139。

第一埋头孔138基本上包围螺栓头121以保护它和阻止剪切力作用于它。在所示设计中，螺栓头121基本上位于由第一埋头孔138形成的廓形内。但是，也能允许螺栓头121的某部分从第一埋头孔138延伸出，但是优选地只在螺栓头121的从埋头孔延伸出的部分不会经受任何大的剪切力的情况下才如此。因为套筒130保护螺栓120免受剪切载荷，所以由于剪切载荷产生的应力的大部分存在于套筒130和销110中，在螺栓120中只有较小的应力增大是由任意剪切载荷引起的。

当保持系统100处于其安装或工作位置时，套筒130的大部分位于孔220内。当裂土器齿尖200试图从裂土器齿杆300的鼻凸端310上滑落时，孔220的壁将与套筒130发生干涉，裂土器齿尖200将不能够从鼻凸端310脱离。换言之，销110的第二端112和套筒130一起用作剪切销以防止裂土器齿尖200从鼻凸端310滑落。当裂土器齿尖200试图从鼻凸端310上滑落时，从孔220的表面作用于套筒130的力是一种剪切载荷，该剪切载荷由套筒130施以反作用和吸收以防止它传递到螺栓头121。

同样，销110的第一端111可从裂土器齿杆300中的孔320延伸到裂土器齿尖200中的孔220的相对端(即，与设置套筒130之处相对的孔220的端部)中，以便也用作剪切销并防止裂土器齿尖200从鼻凸端310上滑落。但是，第一端111延伸到孔220中仅仅是可选的。在一种替换设计中，裂土器齿杆300中的孔320可以是盲孔，并且在这种情况下第一端111无法从鼻凸端310延伸出来而进入孔220中。在这种替换设计中，可在鼻凸端310的相对的左和右侧上设置两个盲孔320，每个盲孔都具有位于其中的单独的保持系统100。在这种替换设计中，有必要在裂土器齿杆300上设置某些特征，可能是在孔320中，以防止在将螺栓120拧紧到销110上期间使销110旋入孔中。

组装GET保持系统100包括将垫圈140安置在形成于裂土器齿杆300的外表面上的凹部330中，其中使垫圈140与通孔320对准。接下来，将裂土器齿杆300的鼻凸端310和垫圈140安置在形成于裂土器齿尖200中的容腔210内，其中孔220在容腔210和裂土器齿尖200的外部之间延伸，并且与形成在裂土器齿杆300中的孔320对准或至少交迭。然后，将具有带螺纹的内孔113的销110插入裂土器齿杆300的孔320、裂土器齿尖200的通孔220中。接下来，将螺栓120推过套筒130并旋拧到销110的孔113中，从而将套筒130卡在螺栓120和销110之间，并将垫圈140卡在套筒130和销110之间。现在套筒130就位以包围和保护螺栓120的头部121，并使会作用于头部121的任意剪切载荷转移。

工业适用性

根据本发明的原理设计的GET保持系统100或其它GET保持系统可用于将GET保持在机具、如裂土器齿杆或铲斗上，所述机具又应用于建筑和采矿行业。

Claims (18)

1.一种地面接合器具保持系统，包括：

销，该销具有形成在其中的螺纹孔；

螺栓，该螺栓具有螺栓头和螺栓杆，该螺栓杆旋拧在所述销的螺纹孔中；

套筒，该套筒安置在所述螺栓和所述销之间，该套筒具有位于第一轴向端的第一埋头孔，所述螺栓头至少部分地包围在所述第一埋头孔中；和

垫圈，该垫圈安置在所述套筒和所述销之间，该垫圈的外径大于所述套筒的外径。

2.根据权利要求1所述的地面接合器具保持系统，其特征在于，所述套筒还包括位于与所述第一轴向端相对的第二轴向端的第二埋头孔，所述销的一部分安置在所述第二埋头孔内。

3.根据权利要求2所述的地面接合器具保持系统，其特征在于，所述销的安置在所述第二埋头孔内的部分是所述销的具有台肩的直径缩小部。

4.根据权利要求3所述的地面接合器具保持系统，其特征在于，所述垫圈安置在所述销的直径缩小部周围并抵靠所述台肩。

5.根据权利要求1所述的地面接合器具保持系统，其特征在于，所述螺纹孔为盲孔。

6.根据权利要求5所述的地面接合器具保持系统，其特征在于，所述销包括插槽或其它形状以与扳手或其它类似工具接合，所述螺栓头包括插槽或其它形状以与扳手或其它类似工具接合。

7.根据权利要求1所述的地面接合器具保持系统，其特征在于，所述销包括具有台肩的直径缩小部，所述垫圈安置在所述销的直径缩小部周围并抵靠所述台肩。

8.根据权利要求7所述的地面接合器具保持系统，其特征在于，所述螺纹孔为盲孔。

9.一种保持地面接合器具的方法，包括：

将垫圈安置在形成于机具的外表面上的凹部中，其中使所述垫圈与形成在所述机具中的孔对准；

将所述机具的一部分和所述垫圈安置在形成于所述地面接合器具中的容腔内，其中所述地面接合器具上的孔在所述容腔和所述地面接合器具的外部之间延伸并且与形成在所述机具中的孔对准；

将具有带螺纹的内孔的销安置在所述机具中的孔内；

将螺栓旋拧到所述销的带螺纹的内孔中并将套筒卡在所述螺栓和所述销之间，以及将所述垫圈卡在所述套筒和所述销之间；和

使所述套筒包围和保护所述螺栓的头部。

10.根据权利要求9所述的方法，其特征在于，在所述销的外表面上形成有具有台肩的直径缩小部，以及所述方法包括将所述垫圈安置在所述销的直径缩小部周围并使所述垫圈抵靠所述台肩。

11.根据权利要求9所述的方法，其特征在于，通过与形成在所述螺栓的头部上的插槽或其它形状接合的工具以及与形成在所述销的端部上的插槽或其它形状接合的分开的工具将所述螺栓拧紧到所述螺纹孔中。

12.一种组装地面接合器具保持系统的方法，包括：将螺栓旋拧到销的螺纹内孔中，由此将套筒卡在所述螺栓和所述销之间，以及将垫圈卡在所述套筒和所述销之间，其中所述垫圈的外径大于所述套筒的外径，并且所述套筒保护和包围所述螺栓的头部。

13.根据权利要求12所述的方法，其特征在于，所述销包括具有台肩的直径缩小部，以及所述方法包括将所述垫圈安置在所述销的直径缩小部周围并使所述垫圈抵靠所述台肩。

14.一种机具和地面接合器具组件，包括：

机具，该机具具有鼻凸端，和形成在所述鼻凸端的外表面上的凹部，该凹部与形成在所述鼻凸端中的孔对准；

地面接合器具，该地面接合器具具有容腔，所述机具的包括所述凹部在内的鼻凸端安置在所述容腔中，所述地面接合器具还具有与形成在所述鼻凸端中的孔对准的孔；

安置在所述凹部中的垫圈；

销，该销具有形成在其中的螺纹孔，该销至少部分地安置在形成于所述鼻凸端中的孔内；

螺栓，该螺栓具有螺栓头和螺栓杆，该螺栓杆旋拧在所述销的螺纹孔中；

套筒，该套筒至少部分地安置在所述地面接合器具的孔中，所述螺栓头至少部分地由所述套筒包围以保护所述螺栓头免受剪切载荷；以及

所述垫圈的外径大于所述套筒的外径。

15.根据权利要求14所述的机具和地面接合器具组件，其特征在于，所述垫圈卡在所述销和所述套筒之间。

16.根据权利要求15所述的机具和地面接合器具组件，其特征在于，所述垫圈安置在所述销周围。

17.根据权利要求15所述的机具和地面接合器具组件，其特征在于，所述垫圈安置在所述销的直径缩小部周围，所述直径缩小部形成供所述垫圈抵靠的台肩。

18.根据权利要求14所述的机具和地面接合器具组件，其特征在于，所述套筒包括位于所述套筒的第一轴向端的第一埋头孔，所述螺栓头至少部分地包围在所述第一埋头孔中。

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