CN103374932A - 用于运土机的流体输送系统 - Google Patents
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Abstract
公开了用于运土机的流体输送系统。运土机包括车架、吊杆、伸长构件、附属装置、导管和卷盘。车架支撑流体源。吊杆包括被连接至车架的第一端和与第一端相反的第二端。伸长构件可移动地连接至吊杆并且包括第一端和第二端。附属装置连接至伸长构件的第二端。导管与流体源流体连通,并且在流体源和附属装置之间输送流体。卷盘支撑导管的至少一部分。卷盘可旋转,以随着伸长构件相对于吊杆移动卷起和放出导管。
Description
相关申请的交叉引用
本申请要求2012年4月20日提交的美国临时专利申请No.61/636,418的权益,其公开内容在此通过引用以其整体并入。
技术领域
本发明涉及运土机领域。具体地,本发明涉及一种用于机器附属装置的流体输送系统。
背景技术
在传统的有绳挖掘机(rope shovel)上,车架(frame)支撑吊杆(boom),并且斗杆(handle)连接至吊杆以便斗杆能够被相对于吊杆旋转和平移。附属装置,诸如铲斗(dipper)连接至斗杆,并且铲斗由越过吊杆的一端的缆索或起重钢丝绳支撑。起重钢丝绳被固定至可枢转连接至铲斗的牵引环(bail)。在起重阶段,钢丝绳被起重鼓轮卷起,从而将铲斗提升通过材料工作面并且使材料的一部分脱离。这些组件中的许多组件都需要经常润滑。然而,用于向需要润滑的各个点提供润滑介质的任何流体导管都必须适应斗杆和铲斗关于车架的宽范围平移和旋转运动。
此外,在挖掘周期期间,铲斗相对于斗杆的定向通常被固定,从而操作者不能响应于挖掘条件的变化而独立于斗杆和起重钢丝绳来控制铲斗的运动。可以通过以可枢转挖斗(bucket)和致动器代替铲斗来提高挖掘机的多功能性,致动器诸如是液压缸,以使挖斗相对于斗杆枢转。然而,任何流体导管或电布线都必须能够适应斗杆和挖斗关于车架的宽范围平移和旋转运动。
发明内容
在一个实施例中,本发明提供一种运土机,其包括:车架;吊架;伸长构件;附属装置;导管;以及卷盘(reel)。车架支撑流体源。吊杆包括连接至车架的第一端,和与第一端相反的第二端。伸长构件可移动地连接至吊杆,并且包括第一端和第二端。附属装置连接至伸长构件的第二端。导管与流体源流体连通,并且在流体源与附属装置之间输送流体。卷盘支撑导管的至少一部分。卷盘能够旋转以随着伸长构件相对于吊杆移动而卷起和放出导管。
在另一实施例中,本发明提供一种运土机,其包括:车架;吊架;附属装置;旋转接头;导管;以及卷盘。车架支撑流体源和吊杆。斗杆可移动地连接至吊杆,以相对于吊杆平移和旋转移动。斗杆包括第一端和第二端。附属装置连接至斗杆的第二端。旋转接头包括第一部和第二部。第一部相对于吊杆固定,并且与流体源流体连通。第二部与第一部流体连通,并且能够相对于第一部移动。导管与旋转接头的第二部流体连通,并且在旋转接头的第二部和附属装置之间延伸。卷盘支撑导管的至少一部分,并且能够旋转,以随着斗杆相对于吊杆移动而卷起和放出导管。
在再另一实施例中,本发明提供一种用于运土机的流体输送系统,该运土机具有:车架,其支撑流体源和吊杆;伸长构件,其可移动地连接至吊杆并且具有第一端和第二端;和附属装置,其连接至伸长构件的第二端。流体传输系统包括旋转接头、导管和卷盘。旋转接头包括第一部和第二部。第一部相对于吊杆固定,并且与流体源流体连通。第二部与第一部流体连通,并且能够相对于第一部移动。导管向一部分附属装置提供流体,并且与旋转接头的第二部流体连通。卷盘支撑导管的至少一部分,并且连接至旋转接头的第二部。卷盘能够旋转以随着伸长构件相对于吊杆移动而卷起和放出导管。
通过考虑详细说明和附图,将明白本发明的其他方面。
附图说明
图1是挖掘机的透视图。
图2是斗杆、鞍架体、运送轴(shipper shaft)和挖斗的透视图。
图3是沿截面3-3截取的图2的斗杆、鞍架体和运送轴的截面图。
图4是斗杆处于延伸位置的流体传输系统的透视图。
图5是斗杆处于缩回位置的流体传输系统的透视图。
图6是卷盘和旋轴的透视图。
图7是图6的旋轴的透视图。
图8是图6的旋轴的分解图。
图9是沿截面9-9截取的和包括传动装置的图6的卷盘的截面图。
图10是沿截面10-10截取的并且包括图9的传动装置以及图2的鞍架体和运送轴的图6的卷盘和旋轴的截面图。
图11是图9的传动装置和运送轴的放大截面图。
图12是与根据另一实施例的传动装置相连的图6的卷盘的透视图。
图13是根据另一实施例的卷盘的透视图。
图14是沿截面14-14截取的和包括根据另一实施例的传动装置的图13的卷盘的截面图。
图15是包括根据另一实施例的流体输送系统的挖掘机的侧面图。
在详细解释本发明的任何实施例之前,应理解,本发明的应用不限于下文说明中提出和附图中示出的构造细节和组件布置。本发明能够为其他实施例和能够被以各种方式实践或执行。同样应理解,本文使用的措词和术语仅出于说明的目的,不应将其视为限制。
具体实施方式
如图1中所示,挖掘机10坐落在支撑面或地面上,和该挖掘机10包括:车架22,其支撑吊杆26;伸长构件或斗杆30;附属装置或挖斗34,其包括枢转致动器36;以及流体输送系统38。车架22包括起重鼓轮40,其用于卷起和放出缆索或起重钢丝绳42。吊杆26包括:第一端46,其连接至车架22;第二端50,其与第一端46相反;吊杆滑车54;鞍架体58;和运送轴62。吊杆滑车54连接至吊杆26的第二端,并且在第二端50上引导钢丝绳42。鞍架体58通过运送轴62可旋转地连接至吊杆26,运送轴62位于吊杆26的第一端46和第二端50之间。运送轴62在与吊杆26纵向方向成横向的方向上延伸穿过吊杆26,并且运送轴62包括至少一个小齿轮70(图3)。钢丝绳42通过牵引环66连接至挖斗34,并且挖斗34随着钢丝绳42通过起重鼓轮40卷起和放出而升高或降低。
如图2中所示,斗杆30包括一对臂78,其限定第一端82、第二端86和用于啮合小齿轮70的齿条90。第二端86被可移动地接收在鞍架体58中,并且斗杆30穿过鞍架体58,使得斗杆能够相对于吊杆26旋转和平移运动。换句话说,斗杆30可相对于鞍架体58直线延伸,和可绕运送轴62旋转。第一端82可枢转地连接至挖斗34。鞍架体58可相对于吊杆26(图1)绕运送轴62旋转,并且斗杆30在起重臂78保持在鞍架体58中时相对于吊杆26旋转。在所示实施例中,斗杆30基本笔直。在其他实施例中,斗杆30可包括弯曲部。如图2和3中所示,齿条90啮合小齿轮70,从而在斗杆30(图2)和吊杆26(图1)之间形成齿轮齿条连接。
在图2中所示的实施例中,挖斗34是蛤壳式挖斗34,其包括主体98和端壁102,端壁102能够与主要主体98分离以排空挖斗34的内容物。在其他实施例中,挖掘机10可包括其他类型的附属装置、挖斗或铲斗。每个枢转致动器36都被连接在挖斗34和斗杆30之间。枢转致动器36通过使挖斗34绕斗杆第一端82旋转而主动控制挖斗34的倾角。在所示实施例中,枢转致动器36是液压缸。
如图4和5中所示,流体输送系统38包括:第一导管106;阀体114,其被在第二端86附近连接至斗杆30;旋转接头或旋轴118;卷盘122;传动装置126(图9和10);和第二导管130。在其他实施例中,流体输送系统38位于斗杆30的每一侧上。第一导管106在车架22的流体源132和旋轴118之间延伸,并且在流体源132以及旋轴118之间提供流体连通。第二导管130包括:第一固定部130a,其从第二端86基本沿斗杆30朝着第一端82(图2)延伸;和第二可调部130b,其交替地缠绕在卷盘122上和从卷盘122放出。在所示实施例中,第一部130a与阀体114流体连通,并且与枢转致动器36流体连通以向致动器36提供加压流体。第一部130a也与挖斗34和斗杆30上的各种机械连接连通,以向连接提供润滑介质。应理解,第一部130a通过在斗杆30的内部通过延伸的一根或更多传统管子或软管(图2中示意性示出)连接至枢转致动器36和/或挖斗34上的机械连接。在其他实施例中,第二导管130不包括基本沿斗杆30延伸的第一部130a,相反地,仅第二部130b从卷盘122直接延伸至斗杆30第一端82。如下文进一步详细讨论的,通道166(图6)在旋轴118和第二导管130之间提供流体连通。
如图7和8中所示,旋轴118包括:第一固定部或歧管134;和第二旋转部或旋转外壳138,其绕歧管134的至少一部分定位。歧管134包括进口端口142和通过旋转外壳138延伸的通路146。在一个实施例中,歧管134被连接至车架22的固定部,以便抵抗卷盘122和旋转部138的旋转导致的扭矩支撑歧管134和第一导管106。进口端口142通过第一导管106与流体源132(图4和5)或泵(未示出)流体连通。通路146与进口端口142流体连通。旋转外壳138相对于歧管134可旋转,并且包括:密封件152(图8),以将歧管134的内部通路146关于彼此密封;和出口端口154,其与通路146流体连通。旋转外壳138连接至卷盘122(图7),以便在歧管134保持固定的同时,旋转外壳138随卷盘122旋转。
参考图6,卷盘122包括:主体158;表面162,其沿主体158的外围延伸;和通道166,其被固定至主体158。在所示实施例中,主体158为圆形,并且通道166在大致径向方向从旋转外壳138延伸至表面162。通道166与旋转外壳138的出口端口154流体连通。第二导管130的第二部130b与通道166流体连通,其将第二部130b固定至卷盘122。第二部130b也在斗杆第二端86(图5)附近连接至阀体114(图5),并且与第一部130a(图5)流体连通。随着卷盘122旋转,第二部130b缠绕表面162。在所示实施例中,卷盘122的周长约等于斗杆30的最大延伸长度(即齿条90的长度,也称为铲臂距离(crowd distance))。结果,卷盘122随着斗杆缩回或延伸旋转约360度,因此导致档斗杆30完全延伸时,第二导管130的第二部130b基本缠绕卷盘122。在其他实施例中,随着斗杆30在缩回和延伸位置之间延伸,卷盘122可旋转大于或小于360度(即大于或小于一个整转)。同样地,在图4和5中所示的实施例中,随着斗杆30延伸,卷盘122顺时针旋转,并且随着斗杆30缩回,卷盘122逆时针旋转。在其中第二导管130的第二部130b直接在卷盘122和斗杆30的第一端82之间延伸的其他实施例中,随着斗杆30缩回,第二部130缠绕卷盘122。
如图9-11中所示,传动装置126是行星齿轮系统,其包括:输入齿轮或恒星齿轮174;正齿轮或行星齿轮178;齿轮架182,其连接至行星齿轮178;和齿圈186,其连接至鞍架体58(图10)。恒星齿轮174连接至运送轴62(图10和11),以便运送轴62的旋转驱动恒星齿轮174。随着行星齿轮178绕恒星齿轮174转动,齿轮架182旋转,并且齿轮架182连接至卷盘122以便齿轮架182的旋转导致卷盘122旋转并且放出和卷起第二导管130的第二端130b。因此,传动装置126提供从运送轴62到卷盘122的减速,以便匹配随着斗杆30以线性方式移动由卷盘122放出的第二导管130的第二部130b的长度。在所示实施例中,齿数比等于卷盘122的直径除以小齿轮70的直径。在所示实施例中,当恒星齿轮174在第一方向旋转时,齿轮架182和齿圈186在于第一方向相反的第二方向旋转。因而,卷盘122在运送轴62旋转的相反方向旋转。在其他实施例中,传动装置构造为使得卷盘122在与运送轴62相同的方向上旋转。
随着齿条90(图10)在小齿轮70(图10)上行进和旋转运送轴62以及恒星齿轮174,卷盘122放出适当量的第二导管130的第二部130b。在所示实施例中,卷盘122放出另外长度的第二部130b,以便防止第二导管130受到过大张力。由于在所示实施例中,卷盘122被对中在小齿轮70的旋转轴线上,被放出的第二部130b的长度将保持相对恒定。
流体输送系统38向枢转致动器36提供加压流体,并适应斗杆30相对于鞍架体58和吊杆26的各种延伸状态。第二导管130以与斗杆30和运送轴62的齿轮齿条作用在功能上并行的方式载运流体,运送轴62的小齿轮70驱动卷盘122的旋转以便随着斗杆30移动卷起或放出第二导管130的第二部130b。传动装置126构造成使得在运送轴62的旋转和卷盘122的旋转之间提供期望的正时关系。通过该方式,流体输送系统38利用运送轴62的旋转,以放出和卷起正确长度的第二部130b。在一些实施例中,流体输送系统38向挖斗34上的各种连接点供应润滑介质,诸如油脂,这些连接点诸如挖斗34和斗杆30的第一端82之间的连接;主体98和挖斗34的端壁102之间的连接;以及牵引环66和挖斗34之间的连接。在一些实施例中,润滑介质包括液体、固定或半固体润滑剂。
图12示出根据本发明另一实施例的传动装置526,和该传动装置526包括双减速平行轴构造,而不是行星齿轮箱。传动装置526包括:第一轴532,其连接至运送轴62;和第二轴(未示出),其连接至卷盘122。在所示实施例中,第一轴532连接至与第一齿轮544啮合的小齿轮540。第一齿轮544连接至第二齿轮548(例如,通过安装在公共轴536上),第二齿轮548通过第二轴啮合与卷盘122相连的最终驱动齿轮552。最终驱动齿轮552的旋转使卷盘122旋转。双减速传动装置526允许卷盘122在和运送轴62相同的方向旋转。传动装置526连接至吊杆26(图1)或不受齿条90和小齿轮70运动影响的另一结构。
在其他实施例中,卷盘122不在运送轴62附近定位,而是位于机器10上的另一位置,诸如靠近吊杆26的上部(图15)、靠近吊杆26的下部,或者在车架22上的机器外壳上。在仍其他实施例中,卷盘122由交替的输入驱动而不是被运送轴62驱动。该交替输入包括:马达,其连接至卷盘以独立于运送轴62驱动卷盘122;或者将吊杆滑车54连接至卷盘122以驱动卷盘122。同样地,卷盘122的其他实施例包括恒定张紧器(未示出),以控制被放出的第二导管130的第二部130b的长度。随着斗杆30延伸和缩回,张紧器向卷盘122施加扭矩以在第二导管130的第二部130b放出或卷起时保持第二导管130的第二部130b张紧。另外,可以各种方式将第二导管130的第二部130缠绕卷盘122。这包括单或多缠绕,以及缠绕第二导管130的第二部130b使得第二部130b在卷盘122的顶部或底部离开卷盘122,或者第二部130b在临近挖斗34的一侧,或者在临近挖掘机10的车架22的一侧离开卷盘122。此外,第二部130b可在第一端82附近地连接至斗杆30,而非被连接至沿斗杆30从第二端86朝第一端82延伸的第一部130a。
图13-14示出根据另一实施例的用于支撑流体导管的至少一部分的卷盘922,和用于驱动卷盘922的旋转的传动装置926(图14)。卷盘922包括表面962,该表面由临近卷盘922的外围定位的臂状体970限定。随着卷盘922旋转,第二导管130的第二部130b缠绕表面962。如图14中所示,卷盘922还包括通道966和临近表面962定位的阀体968。在所示实施例中,通道966从旋转外壳138延伸至阀体968。与上文关于图6所示的通道166类似,通道966与旋转外壳138的出口端口流体连通。第二部130b通过阀体968与通道966流体连通,阀体969将第二部130b固定至卷盘922。在图13的实施例中,表面962具有螺旋形状,阀体968位于表面962和旋轴118之间,从而允许将第二部130b缠绕在表面962上和在阀体968之上。阀体968的位置防止阀体968随着卷盘922旋转而妨碍或束缚第二部130b,允许卷盘922在至少一个旋转方向移动超过360度。由于卷盘922能够延伸超过一个整转,所以卷盘922能够被定尺寸为使得表面962的周长比卷起或放出的第二部130b的最大长度小。
如图14中所示,传动装置926包括:齿轮架960;毂盘964,其被支撑成相对于齿轮架960旋转(例如,通过轴承974);输入齿轮968,其连接至运送轴62的一端;和一对惰轮972。齿轮架960支撑输入齿轮968以旋转。在一个实施例中,齿轮架960连接至鞍架体58(图10)。毂盘964连接至卷盘922。在所示实施例中,内部齿圈976连接至毂盘964,齿圈976的旋转导致卷盘922旋转。惰轮972a、972b每个均被齿轮架960支撑以旋转,并且被顺次地安装在输入齿轮968和齿圈976之间。随着运送轴62旋转,输入齿轮968在毂盘964中旋转。输入齿轮968驱动第一惰轮972a,第一惰轮972a使第二惰轮972b旋转。第二惰轮972b啮合齿圈976,导致毂盘964(以及因此卷盘922)旋转。
在图14中所示的实施例中,惰轮972近似为相同尺寸,从而两个齿轮972之间几乎不存在减速(如果存在减速)。更确切地,提供一对惰轮972在卷盘922中产生期望的旋转方向。在其他实施例中,惰轮972可能尺寸不同,以产生减速。图14的实施例改进了运送轴62和卷盘922之间的正时关系,以减少斗杆30的行进量和卷盘922放出的第二导管130的第二部130b的量之间的差异。
因而,本发明提供一种用于运土机的流体输送系统等。虽然已参考具体优选实施例详细描述了本发明,但是在所述发明的一个或更多独立方面的范围和精神内存在变化和变型。
Claims (23)
1.一种运土机,包括:
车架,所述车架支撑流体源;
吊杆,所述吊杆包括连接至所述车架的第一端和与所述第一端相反的第二端;
伸长构件,所述伸长构件可移动地连接至所述吊杆,所述伸长构件包括第一端和第二端;
附属装置,所述附属装置连接至所述伸长构件的所述第二端;
导管,所述导管与所述流体源流体连通,所述导管在所述流体源和所述附属装置之间输送流体;和
卷盘,所述卷盘支撑所述导管的至少一部分,所述卷盘能够旋转以随着所述伸长构件相对于所述吊杆移动而卷起和放出所述导管。
2.根据权利要求1所述的运土机,还包括连接在所述附属装置和所述伸长构件之间的液压致动器,所述导管向所述液压致动器提供流体。
3.根据权利要求2所述的运土机,其中,所述附属装置包括与所述伸长构件的所述第二端可枢转地连接的挖斗,所述液压致动器使所述挖斗相对于所述伸长构件枢转。
4.根据权利要求1所述的运土机,其中,所述吊杆包括横向延伸穿过所述吊杆的运送轴,所述伸长构件与所述运送轴接合,使得所述运送轴的旋转驱动所述伸长构件以使所述伸长构件相对于所述吊杆平移运动。
5.根据权利要求4所述的运土机,其中,所述卷盘被所述运送轴的旋转驱动。
6.根据权利要求5所述的运土机,还包括传动装置,所述传动装置包括被所述运送轴的旋转驱动且由此导致所述卷盘旋转的至少一个齿轮。
7.根据权利要求1所述的运土机,
还包括旋转接头,所述旋转接头包括固定部和与所述固定部流体连通的旋转部,所述旋转部被连接至所述卷盘;
其中所述导管包括第一部和第二部,所述第一部在所述流体源和所述旋转接头的固定部之间提供流体连通,所述第二部在所述旋转接头的旋转部和所述附属装置之间提供流体连通。
8.一种运土机,包括:
车架,所述车架支撑流体源和吊杆;
斗杆,所述斗杆可移动地连接至所述吊杆,以相对于所述吊杆平移和旋转运动,所述斗杆包括第一端和第二端;
附属装置,所述附属装置连接至所述斗杆的所述第二端;
旋转接头,所述旋转接头包括第一部和第二部,所述第一部相对所述吊杆固定并且与所述流体源流体连通,所述第二部与所述第一部流体连通并且能够相对于所述第一部移动;
导管,所述导管与所述旋转接头的所述第二部流体连通,并且在所述旋转接头的所述第二部和所述附属装置之间延伸;和
卷盘,所述卷盘支撑所述导管的至少一部分,所述卷盘能够旋转以随着所述斗杆相对于所述吊杆移动而卷起和放出所述导管。
9.根据权利要求8所述的运土机,还包括连接在所述附属装置和所述斗杆之间的液压致动器,所述导管在所述旋转接头和所述液压致动器之间提供流体连通。
10.根据权利要求9所述的运土机,其中,所述附属装置包括与所述斗杆的所述第二端可枢转地连接的挖斗,所述液压致动器使所述挖斗相对于所述斗杆枢转。
11.根据权利要求8所述的运土机,还包括横向延伸穿过所述吊杆的运送轴,所述斗杆与所述运送轴接合,使得所述运送轴的旋转驱动所述斗杆以使所述斗杆相对于所述吊杆平移运动。
12.根据权利要求11所述的运土机,其中,所述卷盘被所述运送轴的旋转驱动。
13.根据权利要求12所述的运土机,还包括传动装置,所述传动装置包括用于将所述运送轴的旋转转换为所述卷盘的旋转的至少一个齿轮。
14.一种用于运土机的流体输送系统,所述运土机具有:支撑流体源和吊杆的车架;可移动地连接至所述吊杆并且具有第一端和第二端的伸长构件;以及与所述伸长构件的第二端连接的附属装置,所述流体输送系统包括:
旋转接头,所述旋转接头包括第一部和第二部,所述第一部相对所述吊杆固定并且与所述流体源流体连通,所述第二部与所述第一部流体连通并且能够相对于所述第一部移动;
用于向所述附属装置的一部分提供流体的导管,所述导管与所述旋转接头的第二部流体连通;和
卷盘,所述卷盘支撑所述导管的至少一部分并且被连接至所述旋转接头的第二部,所述卷盘能够旋转以随着所述伸长构件相对于所述吊杆移动而卷起和放出所述导管。
15.根据权利要求14所述的流体输送系统,其中,所述卷盘适于由运送轴驱动,所述运送轴驱动所述伸长构件以使所述伸长构件相对于所述吊杆平移运动。
16.根据权利要求14所述的流体输送系统,还包括适于驱动所述卷盘的传动装置,所述传动装置包括用于旋转所述卷盘的至少一个齿轮。
17.根据权利要求16所述的流体输送系统,其中,所述传动装置包括:由所述运送轴的旋转驱动的输入齿轮;与所述输入齿轮啮合的正齿轮;和被连接至所述卷盘并与所述正齿轮啮合的齿圈,所述齿圈的旋转导致所述卷盘旋转。
18.根据权利要求16所述的流体输送系统,其中,所述传动装置包括:由所述运送轴的旋转驱动的输入齿轮;与所述输入齿轮啮合并且绕所述输入齿轮回转的至少一个行星齿轮;和支撑所述至少一个行星齿轮并且连接至所述卷盘的齿轮架,其中所述至少一个行星齿轮的回转导致所述齿轮架和卷盘的旋转。
19.根据权利要求16所述的流体输送系统,其中,所述传动装置包括连接至所述运送轴的第一轴和连接至所述卷盘的第二轴,所述第一轴具有与第一齿轮啮合的小齿轮,所述第一齿轮被连接至使所述第二轴旋转的第二齿轮。
20.根据权利要求16所述的流体输送系统,其中,所述运送轴和所述卷盘在相反方向上旋转。
21.根据权利要求14所述的流体输送系统,其中,第二导管在所述流体源和所述旋转接头的所述第一部之间延伸,并且适于在所述流体源和所述旋转接头的所述第一部之间提供流体连通。
22.根据权利要求14所述的流体输送系统,其中,所述卷盘限定用于支撑所述导管的表面,所述卷盘包括在所述旋转接头的所述第二部和所述表面之间延伸的通道,所述通道在所述旋转接头的所述第二部和所述导管之间提供流体连通。
23.根据权利要求14所述的流体输送系统,其中,所述卷盘包括比被所述卷盘卷起和放出的导管的最大长度小的周长。
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