CN103492645B - 一种挖掘机、地表采矿机 - Google Patents
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Abstract
本发明公开一种挖掘机、地表采矿机。该系统包括定位在平台和驾驶室之间的气垫和弹性阻尼器。气垫允许比弹性阻尼器较大的位移。气垫具有比弹性阻尼器较低的固有频率。弹性阻尼器以不被气垫支撑的不同程度的自由度稳定和支撑驾驶室。
Description
本申请于2012年4月16日作为PCT国际专利申请案提交，以美国本土公司VermeerManufacturing Company的名义用于除美国以外的所有国家的指定申请人，并且美国公民Glenn Meinders，Steve Brock和David William Gift作为仅用于美国的指定申请人，并且本申请要求2011年4月14日提交的美国临时专利申请序列号No.61/475,572的优先权，其在此以参考的方式以其全部内容引入。
技术领域
本发明公开内容大体地涉及挖掘设备。更具体地说，本发明公开内容涉及适于挖掘岩石和类似材料的挖掘机。
背景技术
岩石是主要地包括矿物的天然材料的不确定的混合/聚合。可以为了经济目的从中开采出矿物或金属的岩石被称为矿石。具有类似于岩石属性的人造材料包括混凝土和沥青。
某些机器允许从地球地表挖掘岩石或类似材料。这种类型的挖掘机的例子包括地表挖掘机（例如，地表采矿机械）和挖沟机。
地表挖掘机用于平地和/或从给定的地点位置移除材料层。典型的应用包括地表采矿、拆除道路并且准备用于新建或重建的地点。使用地表挖掘机被挖掘的示例岩石包括石灰石、石膏、铁矾土、磷和碘。诸如铜、铁、黄金、钻石和煤炭等的材料（如矿石）也可以使用地表挖掘机来挖掘。地表挖掘机提供对爆破和锤击的一种经济替代。此外，地表挖掘机提供在单次通过以后产生一致的输出材料的优势。因此，地表挖掘机可以减少初碎机、大型装载机、大型运输卡车以及运送材料到破碎机的相关许可的需要。
典型的地表挖掘机包括支撑驾驶室的主底盘。主底盘被支撑在诸如多个履带的地面驱动系统上。诸如柴油发动机的发动机被安装在主底盘上。 发动机提供了用于驱动机器的各种部件的动力。通常情况下，柴油发动机为液压系统提供动，所述液压系统包括各种液压马达和包括在整个机器中的液压缸。挖掘工具通常安装在主底盘的后端处。挖掘工具可以包括安装在枢转悬臂上的转动挖掘鼓轮。挖掘鼓轮承载适合切割岩石的多个切割工具（例如，硬质合金齿）。上述类型的示例地表挖掘机公开在美国专利第7,290,360号中，通过引用的方式将其全部并入。
挖沟机用于在岩石中挖掘沟槽。通常情况下，沟槽被挖掘用于安装工具/产品的目的，诸如电缆、光纤电缆或管道。典型的挖沟机可以具有与地表挖掘机相同的基本组成部分，除了悬臂和挖掘鼓轮被替换为挖沟附件。挖沟附件包括悬臂，挖掘链可转动地安装在悬臂上。适合切割岩石的切割工具（如硬质合金齿）由挖掘链承载。上述类型的示例地表挖掘机公开在美国专利第5,590,041号中，通过引用的方式将其全部并入。
地表挖掘机和挖沟机使用一种方法挖掘岩石，所述方法特点在于（例如，经由提供给齿的高马力和高重量的）相对高的齿载荷和相对较低的齿尖速度。在挖掘操作过程中，当相对大块的材料从挖掘位置被移除（例如，撕裂、裂开等）时，结合岩石的非均匀性的这种类型的挖掘技术导致相对高的作用力、高的位移震动脉冲被转移到主底盘和驾驶室。
发明内容
本发明公开内容涉及岩石挖掘机（例如，地表采矿机、挖沟机或类似机器），其使用相对高的马力和相对较低的切割头速度以挖掘岩石或类似材料。挖掘机包括支撑在主底盘上的驾驶室。悬架设置在驾驶室和主底盘之间。悬架配置为将驾驶室与在挖掘操作过程中传输到机器的高作用力、高的位移震动脉冲隔离。在一个实施例中，悬架包括气垫。在优选的实施例中，悬架大致减少车厢内的噪音。
附图说明
图1是具有根据本发明公开内容的精神的驾驶室悬架的地表采矿机的侧视图，显示驾驶室处于下降位置；
图2是图1的地表采矿机的侧视图，显示驾驶室处于升起位置；
图3是图1的地表采矿机的后视图；
图4是在挖掘岩石的地表层的过程中的图1的地表采矿机的侧视图；
图5是安装到图1的驾驶室悬架的安装平台的图1的驾驶室的立体图；
图6是安装到图5的安装平台的图1的驾驶室的另一个立体图；
图7是安装到图5的安装平台的图1的驾驶室的正视剖视图；
图8是安装到图5的安装平台的图1的驾驶室的后视剖视图；
图9是图5的安装平台的立体图；
图10是图5的安装平台的另一个立体图；
图11是图5的安装平台的又一个立体图；
图12是图1的驾驶室的立体图；
图13是图1的驾驶室的倒置的立体图；
图14是图1的驾驶室的部分的倒置的立体图；
图15是示出了驾驶室的角柱/支撑件的双管道结构的剖视图；
图16是示出了驾驶室的顶板和底板支撑件的双管道结构的剖视图；
图17是示出了用于将驾驶室固定到平台的垂直的故障安全连接的剖视图；
图18是示出了用于将驾驶室固定到平台的垂直的故障安全连接的另一个剖视图；
图19是示出了用于将驾驶室固定到平台的垂直的故障安全连接的立体图；
图19a是图19的一部分的放大视图；
图20是示出了用于将驾驶室固定到平台的垂直的故障安全连接的进一步的剖视图；
图21示出根据本发明公开内容的精神的另一种悬架装置；和
图22示出了根据本发明公开内容的精神的又一种悬架装置。
具体实施方式
本发明公开内容涉及用于诸如地表采矿机的挖掘机或用于从地球地表挖掘岩石或类似材料的挖沟机的操作者驾驶室系统。在此处所描述的实施例中，地表挖掘机是一种地表采矿机。本发明公开内容说明了用于使地 表挖掘机的操作者站（例如操作者驾驶室）隔离震动和震动并且用于大致下降在驾驶室中的噪音的系统。
地表挖掘（如采矿）机和挖沟机通常被设计为以高的移除率移除材料。材料可以是硬质材料，可以是非均质材料，并且可能碎裂成不规则的形状和大小。这可能期望移除大块的材料，以最大限度地提高地表挖掘机的生产和/或能源效率。地表挖掘机和挖沟机通常是由大马力发动机提供动力，大马力发动机在挖掘过程中提供相当大的作用力到每个切割尖端。在挖掘岩石或类似的材料的过程中，与低尖端速度结合的提供到切割尖端的高的作用力导致以震动载荷/位移为特点的挖掘过程。本发明公开内容的系统适于使操作者站/驾驶室与这种位移隔离。
图1-4示出根据本发明公开内容的精神的地表采矿机32。地表采矿机32包括具有主底盘34的拖拉机，主底盘34由具有多个履带36的的地面推进系统承载（参见图4）。主底盘34一般地沿着地表采矿机32的前面38和后面40之间的长度LM延伸。主底盘34的第一端部42被连接到工作附件44（即，挖掘工具）。在所描述的实施例中，第一端部42对应于地表采矿机32的后端46。如图所示，工作附件44包括鼓轮48，鼓轮48围绕旋转轴线A2转动并且承载多个工具50（例如，具有诸如碳化物尖端的硬化尖端的齿）。如图所示，旋转轴线A2一般地沿着地表采矿机32的宽度WM延伸（参见图3）。一个或多个致动器52（例如，液压缸）可以相对于主底盘34移动工作附件44。致动器52可以改变工作附件44的上升Ew，从而使工具50与被挖掘的材料54接合/分离。在所描述的实施例中，悬臂56邻近地表采矿机32的后端46，围绕悬臂枢转轴线A4枢转地安装到主底盘34。悬臂56从拖拉机的后端向后伸出，并且起到将鼓轮48连接到拖拉机的作用。悬臂56通过致动器52围绕臂枢转轴线A4枢转。履带36可以推动工作附件44进入或远离被挖掘材料54。
如上文所述，致动器52相对于主底盘34和/或履带36移动工作附件44。通过移动工作附件44，致动器52还在升起位置58和下降位置60（参见图4）和/或在两者之间的各种位置之间移动鼓轮48。当致动器52沿第一方向移动时，鼓轮48相对于主底盘34和/或履带36升起。当致动器52沿第二方向移动时，鼓轮48相对于主底盘34和/或履带36下降。在所描述的实施例中， 当在下降位置60时，鼓轮48可以移动明显低于履带36（即，地表水平面62），并且当在升起位置58时，可以移动远高于履带36（即，地表水平面62）。如图所示，鼓轮48优选地沿方向47转动，其向向下切割被移除材料54（参见图1和图4）。在其他实施例中，鼓轮48可以在相反的方向上转动并且向上切割被移除材料54。
在地表采矿机32的使用中，地表采矿机32被移动到所希望的挖掘现场，而挖掘工具44处于升起位置58。当需要在挖掘现场处挖掘时，工作附件44从升起位置58下降到下降位置60（参见图4）。虽然在下降位置60中，挖掘鼓轮48围绕轴线A2沿方向47转动，使得挖掘鼓轮48实现向下切割运动，以移除所需厚度T的材料。向下切割运动导致齿50啮合/穿透进入被挖掘材料54，并且然后在材料块破碎时释放。正在破碎的材料块具有非均匀形状，一些形状是比较大的（有时等于鼓轮48的切割直径DD的0.1倍或更大）的。当履带36沿向前方向49移动采矿机32时（参见图1），挖出的材料70在鼓轮48下通过并且留在下地表挖掘机32之后。当齿50啮合并且然后从切割位置释放时，震动脉冲/载荷/振动从工作附件44被传递到主底盘34和驾驶室74，特别是当大块材料破碎（break free）时。当鼓轮48被升起并且然后向下回落时，还产生震动载荷，由于较大块材料在鼓轮下通过，并且被进一步缩小尺寸（参见图4）。
如图所示，发动机64安装在主底盘34的第二端部66处。在所描述的实施例中，第二端部66对应于地表采矿机32的前端68处。发动机64为工作附件44和履带36提供动力。发动机64可以经由流体静力回路为工作附件44和/或履带36提供动力。
在所描绘的实施例中，鼓轮48具有大于36英寸或大于72英寸或在72-120英寸的范围内的切割直径DD（即，当鼓轮48转动时，由齿50的尖端限定的直径）。在所描绘的实施例中，鼓轮48具有大于96英寸或在范围为96到200英寸内的长度LD。在其它实施例中，长度LD大于限定在垂直平面VP之间的履带宽度Tw，所述垂直平面VP由地表采矿机32的推进结构（例如，履带36）的外边缘限定。
在某些实施例中，挖掘鼓轮48可以切割到挖掘鼓轮48的切割直径DD的至少为0.1倍、或者挖掘鼓轮48的切割直径DD的至少0.2倍、或者鼓轮48的 切割直径DD的至少为0.3倍的切割深度Dc。相对于由推进结构（例如，履带36）的底部限定的地面接触面PC测量切割深度DC。在某些实施例中，当悬臂在下降和升起位置60，58之间移动时，鼓轮48移动等于切割直径DD的至少0.5倍的垂直距离。
当被移除材料54通常是非均质的时，单个齿冲程可以具有通过它们传递的更高或更低的能量值。例如，如果齿/工具50遇到大块岩石70，该大块岩石70已经通过先前齿行程从周围岩石54断裂，由当前齿冲程传递的能量可能显著小于平均齿冲程能量。相反地，其他齿冲程可能会遇到尚未破裂的特别坚硬的岩石。由这个齿冲程传递的能量可能会显著超过平均齿冲程能量。传递到一系列顺序齿冲程的各个齿冲程能量可能有些随机，并且至少在部分上取决于被移除的材料54。由于相对高的能量被传递到各个齿50时，震动负载可以通过地表采矿机32传送。在一系列连续齿冲程（例如，当采矿均质材料时）上，震动载荷在幅度可能大致相等，或者在幅度上可能是随机的。如以下详细解释，本发明公开内容的隔离系统72有效地隔离单个随机震动载荷以及重复的震动载荷。
现在转到图5-14，将在下面详细讨论本发明公开内容的示例隔离系统72。隔离系统72将地表采矿机32与在它们移除被开采/挖掘材料54时工具50所产生的震动和/或其它载荷有效地隔离。隔离系统72还可以使驾驶室74与地表采矿机32产生的其他振动、震动和噪声隔离。已经确定，隔离系统72可以大致减少驾驶室74内的噪音水平。
在所描绘的实施例中，无论驾驶室是否保持连接到机器或从机器上拆下，通过被设计为防止驾驶室在翻转事故中被挤压，驾驶室74被设计为，如果地表采矿机32翻转（例如，在事故中）应该减少对操作者的潜在伤害。这种类型的驾驶室可以被称为ROM，翻转模块（Roll Over Module）的首字母缩写，并且应该能够承受由机器从任何方向施加的挤压载荷。由于地表采矿机32重，ROM驾驶室也比较重。在所描述的实施例中，驾驶室的重量至少在7000磅。在其它实施例中，驾驶室的重量可能至少为5000磅。比较大的重量/质量的驾驶室74，在与这里所描述的悬架机构相结合时，有助于阻尼从主底盘34施加到驾驶室74的振动。
驾驶室74可以包括框架76、窗口（未示出）、门（未示出）、机器控制 和信息面板（未示出）、支撑在驾驶室的操作者平台/地板上的操作者座椅（未示出）、声音和/或热绝缘层（图中未示出）以及气候控制系统（未示出）。在某些实施例中，角柱和屋顶框架部件可以具有包括双管75（例如，钢管）的结构，每根管子具有矩形横截面。如图所示，驾驶室74的框架76包括定位在驾驶室74的底面80上的一系列连接位置78。在下面详细讨论连接位置78。
在所描述的实施例中，驾驶室74通过安装平台82安装到主底盘34。如图所示，安装平台82包括具有“L”形状结构86的框架84（参见图9）。“L”形结构86的水平腿部88包括定位在水平腿部88的顶侧92处的一系列连接位置90。连接位置90一般对应于驾驶室74的框架76的连接位置78。在下面详细讨论连接位置90。框架84的“L”形状结构86的垂直腿部94限定下面进一步描述的第一轴线A6和第二轴线A8（参见图11）。
在所描述的实施例中，驾驶室74通过定位系统96安装到主底盘34。定位系统96可以由操作者使用以定位驾驶室74，并且因而当在下降位置时，提高进入/退出的通路，同时当在升起位置时，提高操作者相对于地表采矿机32的工作附件44和/或其它部分的可见性。定位系统96可以相对于主底盘34在下降位置（见图1和图4）和升起位置（见图2和图3）之间升起和下降驾驶室74。在某些实施例中，下降和升起位置之间的距离是至少2英尺或至少3英尺，或至少6英尺。在某些实施例中，当驾驶室74是在升起位置时，驾驶室的地板是地表水平面62之上的至少10、12、14、或更多英尺。在图2和图3处图示的实施例被配置成使得在驾驶室74的地板是地表水平面62以上的16英尺-4英寸。在下降位置中，驾驶室74的地板定位用于适当进入/退出考虑。在某些实施例中，当驾驶室74是在最低位置时，驾驶室74的地板是地表水平面62以上至少9英尺，并且驾驶室74可以由定位系统96升起在最低位置以上的至少5英尺。
如图所示，定位系统96将被包括在地表采矿机32的主底盘34上的安装装置98连接到安装平台82（参见图3）。如图所示，定位系统96包括四连杆机构装置100。在所描述的实施例中，四连杆机构装置100包括长度相等的上臂102和下臂104。如上所述，安装平台82的框架84的垂直腿部94的第一轴线A6和第二轴线A8，是四连杆机构装置100的第一轴线A6和第二轴线A8。 主底盘34的安装装置98限定四连杆机构装置100的第三轴线A10和第四轴线A12。在所示实施例中，第一轴线A6和第二轴线A8被隔开与第三和第四轴线A10，A12之间的间距相等的距离。因此，四连杆机构装置100包括平行四边形连杆机构（参见图3和图11）。
被包括在主底盘34上的安装装置98限定了四连杆机构装置100的连杆L1（即，底座）。上臂102限定了四连杆机构装置100的连杆L2。安装平台82限定了四连杆机构装置100的连杆L3。以及，下臂104限定了四连杆机构装置100的连杆L4。连杆LI和连杆L2沿着第三轴线A10可转动地连接。连杆LI和连杆L4沿着第四轴线A12可转动地连接。连杆L2和连杆L3沿着第一轴线A6可转动地连接。并且，连杆L3和连杆L4沿着第二轴线A8可转动地连接。
定位系统96优选地包括用于控制定位系统96的结构的致动器106。在所描绘的实施例中，操作者可以通过在驾驶室74中机器控制和信息面板上的控制开关（未示出）控制定位系统96的结构。
在所描述的实施例中，驾驶室74连接到安装平台82。特别地，各种连接元件78将驾驶室74的连接位置78连接到安装平台82的相应的连接位置90。各个连接元件被选择和排列，以将驾驶室74与震动、振动和噪声隔离，与上述来源隔离，但是保留驾驶室74、安装平台82和地表采矿机32的主底盘34之间的结构完整性。
在其它实施例中，驾驶室74被直接地连接到在主底盘34上的一系列安装位置。这种实施例可能缺少驾驶室定位系统96。
连接元件和连接位置78、90两者在六个自由度中支撑和隔离驾驶室74。特别地，总的平移运动在地表采矿机32的垂直、横向和轴向方向Tv、TL、TA上（参见图3和4）被支撑和分离。此外，总的转动运动在地表采矿机32的俯仰、翻转和偏航转动方向RP、RR、RY上（参见图2-4）被支撑和隔离。各种平移和转动方向Tv、TL、TA、RP、RR、RY有不同的支撑和隔离的要求。
在所描述的实施例中，一对空气弹簧108（即，气垫、空气阻尼器、气囊等）将驾驶室74连接到安装平台82。特别地，第一空气弹簧1081连接在驾驶室74的连接位置781和安装平台82的连接位置901之间，并且第二空气弹簧1082连接在驾驶室74的连接位置782和安装平台82的连接位置902之 间（参见图16）。空气弹簧1081，1082以它们的轴线A14平行于地表采矿机32的垂直方向Tv对齐而定位。空气弹簧1081，1082可能是由美国俄亥俄和阿克伦两地的Goodyear Tire&Rubber公司和/或Veyance Technologies公司销售的空气弹簧1R9-003。空气弹簧1R9-003具有560磅到3700磅的静载荷范围，以及8.0英寸到12.0英寸的设计高度范围。空气弹簧1R9-003可以承载不同水平的膨胀压力（例如，20PSIG到100PSIG）。空气弹簧1R9-003在恒定承载压力处展示非线性负载与偏转对比的特性。负载与偏转对比的特性依赖于膨胀（即承载）压力。空气弹簧1R9-003和被支撑物质呈现依赖物质的重量、充气压力和设计高度的固有频率的范围（例如，1.10Hz至2.02赫兹）。空气弹簧1R9-003沿着轴线A14提供支撑。空气弹簧1R9-003不提供显著的侧向支撑（即，垂直于轴线A14的支撑）。
空气弹簧1081、1082在地表采矿机32的垂直方向Tv上提供对驾驶室74的支撑和隔离，并且因此支撑部分驾驶室74的重量。由于空气弹簧1081、1082沿着地表采矿机32的横向方向TL彼此间隔开，他们还提供对驾驶室围绕地表采矿机32的翻转方向RR的支撑和隔离。在某些实施例中，悬架被设计为允许距空档位置至少加或减0.5英寸、或者距空档位置至少加或减1.0英寸、或者距空档位置至少是加或减1.5英寸的垂直位移。
在所描述的实施例中，一组四个弹性阻尼器110将驾驶室74连接到安装平台82。具体而言，第一弹性阻尼器1101被连接在驾驶室74的连接位置783和安装平台82的连接位置903之间，第二弹性阻尼器1102被连接在驾驶室74的连接位置784和安装平台82的连接位置904之间，第三弹性阻尼器1103被连接在驾驶室74的连接位置785和安装平台82的连接位置905之间，和第四弹性阻尼器1104被连接在驾驶室74的连接位置786和安装平台82的连接位置906之间（参见图8）。弹性阻尼器1101-4以与地表采矿机32的垂直方向TV平行对齐的它们的轴线A16定向。弹性阻尼器1101-4沿着它们的轴线A16提供支撑，并且还提供垂直于轴线A16的支撑（即，横向支撑）。
弹性阻尼器110可以具有的固有频率大致高于空气弹簧108的固有频率。在一个实施例中，每个空气弹簧108的固有频率小于或等于5赫兹，并且每个弹性阻尼器110的固有频率大于或等于8赫兹。在另一个实施例中，每个空气弹簧108的固有频率小于或等于3赫兹，并且每个弹性阻尼器110 的固有频率大于或等于10赫兹。在又一个实施例中，每个弹性阻尼器110的固有频率是每个空气弹簧108的固有频率的至少2、3、4或5倍大。与空气弹簧108相比，弹性阻尼器110允许驾驶室74的大致较少的垂直运动。在一个实施例中，与由弹性阻尼器110允许的垂直运动相比，空气弹簧108允许至少5倍或至少10倍多的垂直运动。
凭借沿着轴线A16的其轴向支撑，弹性阻尼器1101-4在地表采矿机32的垂直方向Tv上为驾驶室74提供支撑和隔离，因此支撑一部分驾驶室74的重量。由于弹性阻尼器1101-4沿着地表采矿机32的横向方向TL隔开，凭借沿着轴线A16的其轴向支撑，它们还围绕地表采矿机32的翻转方向RR为驾驶室74提供支撑和隔离。凭借横向于轴线Al6的其支撑，弹性阻尼器1101-4在地表采矿机32的轴向方向TA上为驾驶室74提供支撑和隔离。凭借横向于轴线Al6的其支撑，弹性阻尼器1101-4在地表采矿机32的横向方向TL上对驾驶室74提供支撑和隔离。由于弹性阻尼器1101-4沿着地表采矿机32的横向方向TL隔开，凭借其横向于轴线Al6的支撑，它们还在地表采矿机32的横摆方向Ry上为驾驶室74提供支撑和隔离。
由于空气弹簧1081、1082沿着地表采矿机32的轴向方向TA从弹性阻尼器110隔开，并且空气弹簧1081、1082和弹性阻尼器1101-4两者在地表采矿机32的垂直方向TV上提供支撑，空气弹簧1081、1082结合弹性阻尼器1101-4围绕地表采矿机32的俯仰方向RP提供对驾驶室74的支撑和隔离。
在所描绘的实施例中，空气弹簧1081、1082邻近驾驶室74的最接近工具50的端部定位，并且弹性阻尼器110邻近驾驶室74的最接近发动机64的端部定位。这种配置允许空气弹簧108l、1082隔离通过工具50产生和传输的较大的震动和低频-高振幅的振动。这个配置还允许弹性阻尼器1101-4隔离由发动机64产生和传输的高频-低幅度振动。与在阻尼器110处相比，悬架被设计为在空气弹簧108处允许基本上更大的垂直位移。当驾驶室74的后端部（即，驾驶室靠近鼓轮48的端部）的较大的垂直方向上的位移由空气弹簧108调节时，驾驶室74的前端围绕阻尼器110枢转，使得阻尼器110功用作形成悬架系统72的铰链线/位置。
在所描述的实施例中，一对阻尼器112（即，减震器）将驾驶室74连接到安装平台82。阻尼器112被描述为包括在气缸内轴向地滑动的活塞杆。 术语“阻尼器”的目的是通用的术语，还包括称为气体震动和液压震动的装置，描述作为缓冲器功能的任何装置。特别地，第一阻尼器1121连接在驾驶室74的连接位置787和安装平台82的安装区域907之间，并且阻尼器1122连接在驾驶室74的连接位置788和安装平台82的连接位置908之间（参见图16）。阻尼器1121、1122以它们的轴线Al8相对于彼此成一定角度定向。轴线A18形成垂直于地表采矿机32的轴方向TA的垂直平面。阻尼器112在正常使用中不提供对于驾驶室74的持续支撑。相反地，他们抵抗驾驶室的垂直运动，并且吸收和耗散振动能量，从而防止在震动载荷已经被施加到驾驶室以后驾驶室的围绕空气弹簧108的不受控制的或长期的振荡。阻尼器112可以是美国密歇根州特洛伊的Gabriel销售的气体震动模型89436或等同物，具有如下特征：包括998磅或在800磅到1000磅的范围内的反弹力，和217磅或在150磅至300磅的范围内的压缩作用力。由于阻尼器以它们的轴线相对于彼此成一定角度定向，除了相关的角度振荡，他们往往还减少驾驶室的水平和垂直振荡两者。
在图21和22中描述替代的实施例，其中已经发现额外的阻尼器以改善乘坐舒适性。在这两个附图中，邻近每个空气弹簧已经增加三个额外的阻尼器或缓冲器112。悬架系统包括对应于一个空气弹簧108的第一组阻尼器112和对应于另外的空气弹簧108的第二组阻尼器112。示出每一组阻尼器包括相对于垂直成角度的一个阻尼器112和垂直地对齐的三个阻尼器。在其它实施例中，每组阻尼器可以包括多于或少于四个阻尼器。每组阻尼器112的累积的阻尼效果将是：
-抵抗驾驶室的向上运动，大于3500磅或约4000磅的阻尼器的反弹作用力，和
-抵抗驾驶室的向下运动，大于800磅或约870磅的阻尼器的压缩作用力。
采用这样的结构，每一组阻尼器的总的反弹作用力略高于由对应于每一组的空气弹簧108施加的作用力，而每一组阻尼器的总的压缩作用力是由对应于每一组的空气弹簧108所施加的作用力的至少20％或约25％。
在所描绘的实施例中，一对连杆114（例如，潘哈德杆（panhard rod）等）将驾驶室74连接到安装平台82。特别地，第一连杆1141连接在驾驶室 74的连接位置789和安装平台82的连接位置909之间，并且第二连杆1142连杆在驾驶室74的连接位置7810和安装平台82的连接位置9010之间。第一连杆1141以其轴线A20一般地平行于地表采矿机32的轴向方向TA对齐定向，并且第二连杆1142以其轴线A22大致平行于地表采矿机32的横向方向TL对齐（见图13）。
连接位置789，7810，9O9，9010可以包括相应的圆柱形接头、球形接头或弹性接头。如图所示，连接位置789，7810，909，9010对应接头116，理想化为筒状接头116。然而，这些接头116可以允许除围绕筒状接头116的理想轴线以外的方向上的转动运动（例如，如果接头116是弹性体接头）。这些接头116也可以允许平移运动（例如，如果接头116是弹性体接头）。连接位置789对应于接头1161，并且连接位置909对应于的接头1162。接头1161和1162分别地限定轴A24和A26。轴A24，A26一般地与地表采矿机32的横向方向TL平行对齐。轴A24，A26大致垂直于第一连杆1141的轴线A20对齐。连接位置7810对应于接头1163，连接位置9010对应于接头1164。接头1163和1164分别地限定轴A28和A30。轴A28、A30大致平行于地表采矿机32的轴向方向TA对齐。轴A28、A30大致垂直于第二连杆1142的轴线A22对齐。
第一连杆1141能够沿着其轴线A20传送大量拉伸和/或压缩。第一连杆1141因而限制地表采矿机32在驾驶室74和安装平台82之间的轴向方向TA上的移动。第一连杆1141在轴向方向TA以外的方向上对限制驾驶室74和安装平台82之间的运动只有很小的影响。第二连杆1142能够沿着其轴线A22传送大量拉伸和/或压缩。第二连杆1142因而限制地表采矿机32在驾驶室74和安装平台82之间在横向方向TL上的运动。第二连杆1142在除横向方向TL以外的方向上对于限制在驾驶室74和安装平台82之间的运动仅具有很小的影响。第一连杆1141和第二连杆1142分别地沿着其轴向方向A20和A22都具有相当的强度。
在某些实施例中，根据本发明公开内容的精神的驾驶室悬架系统可以与在操作者座椅和驾驶室地板之间设置的悬架系统结合使用。座椅悬架系统可以包括隔离器（例如：弹性隔离器、弹簧、气垫等），用于阻尼在驾驶室地板和操作者座位之间传输的振动。
参看图17-20，还设置辅助连接装置302用于将驾驶室74连接到平台 82。辅助连接装置302允许驾驶室74相对于平台82移动，但是限制由悬架72所允许的整体运动，并且用作故障安全装置，防止驾驶室74在极端条件下从平台82脱离。如在图17-20处所描绘，辅助连接装置302包括垂直连接螺栓300，所述垂直连接螺栓300邻近驾驶室74的后角部304，邻近驾驶室74的设置四杆联动机构100的一侧，将驾驶室74连接到平台82。垂直连接螺栓300被配置为是可调整的，以在向上方向上限制驾驶室悬架从空档位置到可调节极限的偏置。在一个实施例中，可调节限制范围从1.0英寸到1.5英寸。
根据本发明公开内容的精神的地表采矿机和挖沟机可以在挖掘过程中操作，从而提供具有小于900英尺每分钟或小于850英尺每分钟或小于700英尺每分钟的最大尖端速度的切割齿50。根据本发明公开内容的精神的地表采矿机器和挖沟机可以具有至少0.2或0.3的线性拉力（磅）与整机重量（磅）比例。在与鼓轮的圆周相切的方向上，用于地表采矿机的线性拉力是在挖掘过程中可以由鼓轮48施加的最大的作用力。用于挖沟机的线性拉力是可以在挖掘过程中沿着沿挖沟机悬臂长度延伸的直线由链施加的最大作用力。
从前面的详细描述中，显而易见地，在不脱离本发明公开内容的精神和范围的情况下，可以对本发明公开内容的装置进行修改和改变。
Claims (30)
1.一种挖掘机，包括：
主底盘；
多个推进结构，主底盘支撑在所述多个推进结构上；
由主底盘承载的挖掘部件，所述挖掘部件从由地表挖掘鼓轮和安装在挖沟悬臂上的挖掘链组成的组中选择；
发动机，支撑在主底盘上，用于为推进结构和挖掘部件提供动力；
驾驶室，支撑在主底盘上，所述驾驶室包括沿着与主底盘的长度平行的方向彼此间隔开的第一端部和第二端部；和
支撑驾驶室的悬架，所述悬架包括具有小于5赫兹的固有频率的至少一个衬垫，所述悬架还包括安装成比所述至少一个衬垫更靠近驾驶室的第一端部的弹性阻尼器，所述悬架允许在所述衬垫处的从空档位置向上至少0.5英寸和从空档位置向下的至少为0.5英寸的垂直驾驶室位移；
其中所述至少一个衬垫安装成比所述弹性阻尼器更靠近所述驾驶室的第二端部，在所述衬垫处的被允许的垂直驾驶室位移将所述悬架构造成在所述驾驶室的第二端部处比在所述驾驶室的第一端部处提供更大的垂直驾驶室位移。
2.根据权利要求1所述的挖掘机，其中所述弹性阻尼器具有大于10赫兹固有频率。
3.根据权利要求1所述的挖掘机，其中主底盘限定从所述主底盘的前端延伸到后端的所述长度，其中所述驾驶室的第一端部比所述驾驶室的第二端部更接近发动机，其中所述驾驶室的第二端部比所述驾驶室的第一端部更接近挖掘部件，其中所述悬架包括安装成比所述驾驶室的第二端部更靠近所述驾驶室的第一端部的多个弹性阻尼器，并且其中至少一个衬垫包括安装成比所述多个弹性阻尼器更靠近驾驶室的第二端部的两个空气弹簧。
4.根据权利要求3所述的挖掘机，其中所述衬垫具有小于3赫兹的固有频率。
5.根据权利要求1所述的挖掘机，其中所述驾驶室能够相对于主底盘升起和下降至少2英尺高度。
6.根据权利要求5所述的挖掘机，其中驾驶室通过四连杆机构连接到主底盘，所述四连杆机构用于相对于主底盘升起和下降驾驶室。
7.根据权利要求5所述的挖掘机，其中所述衬垫包括气垫。
8.根据权利要求7所述的挖掘机，其中所述悬架包括至少两个气垫。
9.根据权利要求8所述的挖掘机，其中所述悬架包括至少两个所述弹性阻尼器，每个弹性阻尼器的固有频率大致高于衬垫的固有频率。
10.根据权利要求9所述的挖掘机，其中所述悬架包括用于阻尼由悬架所允许的驾驶室的垂直运动的至少两个减震缸。
11.根据权利要求10所述的挖掘机，其中所述悬架包括用于限制由悬架所允许的驾驶室的水平运动的至少两个潘哈德杆。
12.根据权利要求11所述的挖掘机，其中所述潘哈德杆彼此垂直对齐。
13.根据权利要求10所述的挖掘机，其中所述减震缸中的至少一个相对于所述挖掘机的垂直方向成角度。
14.根据权利要求13所述的挖掘机，其中所述减震缸中的至少一个与所述挖掘机的垂直方向对齐。
15.根据权利要求14所述的挖掘机，其中所述减震缸中的至少四个被布置为对应于衬垫的一组。
16.根据权利要求15所述的挖掘机，其中所述一组减震缸的总的反弹作用力高于衬垫的作用力，并且所述一组减震缸的总的压缩作用力是由衬垫施加的作用力的至少20％，并且其中衬垫是气垫。
17.根据权利要求1所述的挖掘机，其中衬垫是气垫，并且其中对应于气垫设置一组缓冲器。
18.根据权利要求17所述的挖掘机，其中所述一组缓冲器提供高于气垫的作用力的总的反弹作用力以及由气垫所施加的作用力的至少20％的总的压缩作用力。
19.根据权利要求1所述的挖掘机，其中所述推进结构包括履带。
20.根据权利要求1所述的挖掘机，还包括垂直连接螺栓，所述垂直连接螺栓适于在向上方向上限制从空档位置到极限的垂直驾驶室位移，其中所述极限的范围从1英寸到1.5英寸。
21.根据权利要求1所述的挖掘机，其中所述至少一个衬垫包括安装成比所述驾驶室的第一端部更靠近所述驾驶室的第二端部的至少两个衬垫，其中所述悬架包括安装成比所述驾驶室的第二端部更靠近所述驾驶室的第一端部的多个弹性阻尼器，并且其中所述悬架被构造成允许所述驾驶室的第一端部绕着所述多个弹性阻尼器枢转，以使得所述多个弹性阻尼器形成悬架系统的铰链线/位置。
22.根据权利要求1所述的挖掘机，其中所述至少一个衬垫沿着与所述主底盘的长度平行的方向与所述弹性阻尼器间隔开，其中所述至少一个衬垫和所述弹性阻尼器在垂直方向上支撑所述驾驶室，并且其中所述悬架因而被构造成将所述驾驶室与所述挖掘机的转动俯仰运动隔离开。
23.根据权利要求22所述的挖掘机，其中所述悬架包括安装成比所述驾驶室的第二端部更靠近所述驾驶室的第一端部的多个弹性阻尼器，并且其中将所述驾驶室与所述挖掘机的转动俯仰运动隔离开包括所述驾驶室绕着由所述多个弹性阻尼器形成的铰链线/位置枢转。
24.根据权利要求6所述的挖掘机，其中所述四连杆机构连接在所述主底盘和平台之间，并且其中所述悬架连接在所述平台和所述驾驶室之间。
25.一种挖掘机，包括：
主底盘；
多个推进结构，主底盘支撑在所述多个推进结构上；
由主底盘承载的挖掘部件，所述挖掘部件从由地表挖掘鼓轮和安装在挖沟悬臂上的挖掘链组成的组中选择；
发动机，支撑在主底盘上，用于为推进结构和挖掘部件提供动力；
驾驶室，支撑在主底盘上，所述驾驶室包括沿着与主底盘的长度平行的方向彼此间隔开的第一端部和第二端部；和
支撑驾驶室的悬架，所述悬架包括至少一个空气弹簧，所述悬架还包括至少一个弹性阻尼器，所述至少一个弹性阻尼器的固有频率大于所述空气弹簧的固有频率；
其中所述至少一个弹性阻尼器安装成比所述至少一个空气弹簧更靠近所述驾驶室的第一端部，并且所述至少一个空气弹簧安装成比所述至少一个弹性阻尼器更靠近所述驾驶室的第二端部，从而允许在所述驾驶室的第二端部处比在所述驾驶室的第一端部处提供更大的垂直驾驶室位移，并且进一步允许将所述驾驶室与所述挖掘机的转动俯仰运动隔离开。
26.一种地表采矿机，包括：
主底盘，具有在前端和后端之间延伸的长度；
多个推进结构，主底盘支撑在所述多个推进结构上；
邻近主底盘的后端枢转地安装到主底盘的悬臂，所述悬臂能够枢转地围绕枢转轴线相对于主底盘移动，所述悬臂枢转地围绕枢转轴线在升起位置和下降位置之间移动；
安装到悬臂的鼓轮，所述鼓轮能够相对于悬臂围绕枢转轴线转动，所述枢转轴线沿着主底盘的宽度延伸；
由鼓轮承载的多个齿；
发动机，支撑在主底盘上，提供用于驱动推进结构和用于围绕枢转轴线转动鼓轮的动力；
安装在平台上的驾驶室，所述平台从悬臂向前偏置；
升降装置，用于相对于主底盘升起和下降平台和驾驶室，平台和驾驶室能够通过所述升降装置在升起位置和下降位置之间移动，所述升起位置是下降位置之上的至少3英尺；和
定位在平台和驾驶室之间的悬架，所述悬架包括邻近驾驶室的后方区域定位的气垫和邻近驾驶室的前方区域定位的弹性阻尼器，气垫允许获得比弹性阻尼器较大的位移，并且气垫具有比弹性阻尼器较低的固有频率。
27.根据权利要求26所述的地表采矿机，还包括用于阻尼驾驶室相对于平台的垂直运动的两个减震缸。
28.根据权利要求27所述的地表采矿机，进一步包括用于限制驾驶室相对于平台的水平运动的潘哈德杆。
29.根据权利要求26所述的地表采矿机，其中驾驶室的重量至少为5000磅，因而适于有助于阻尼从主底盘施加到驾驶室的振动。
30.根据权利要求26所述的地表采矿机，其中所述驾驶室是适于承受由地表采矿机施加的挤压载荷的翻转模块。
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