CN104603370A - 铲斗斗角、掘地工具及其相互机械附接 - Google Patents
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Abstract
一种运土设备铲斗斗角(10)，具有第一部(12)、第二部(14)和在第一部与第二部之间延伸的中间部(16)，所述第一部、第二部和中间部处于彼此不同的平面中。能够在所述中间部的引导边缘上设置凸起或凸耳(18)。所述中间部相对于第一部和第二部两者均成角度，这减小了否则在传统的90°斗角中产生的负荷应力。所述第一部能够具有壁(34)，该壁(34)具有朝向前边缘的渐缩部或斜切部(36)。第二部能够具有壁(20)，该壁(20)具有引导扩展壁部(22)，该引导扩展壁部(22)在前部(28)处加宽所述斗角。优选地，所述中间部关于第一部和第二部的相应壁的夹角α、β约为120°至170°。
Description
技术领域
本发明涉及用于耐磨零件的机械连接的底部(underlying)结构，并且涉及用于将耐磨零件连接至这些结构的装置。
已经关于由运土设备使用的铲斗以及关于掘地工具与这些铲斗的连接作出本发明。
背景技术
用于运土设备，诸如在采掘操作中使用的，在高度磨蚀性环境中操作的那些运土设备的掘地工具(GET)受到高冲击力，并且因此由于使用而被磨损或受损。因此，GET，诸如在运土设备的铲斗的前唇缘或边缘上使用的斗齿需要定期更换。
通常，GET被焊接到铲斗的唇缘上。当GET达到它们可用寿命的终点时，能够将它们从铲斗切除，并且将新GET焊接在它们的位置中。
在使用时，铲斗的GET和底层结构受到高负荷力和冲击。通常，铲斗的直角斗角已经受到GET(也称为护罩)保护，该GET沿铲斗的底板的引导边缘或唇缘安装并且也沿铲斗的直立侧的引导边缘安装。然而，已经认识到，在直立侧和铲斗底板之间，在相应斗角处的负荷力和冲击能够导致斗角处或附近的铲斗结构材料破裂和潜在的过早失效。通常，铲斗的斗角以钢铁预铸，然后将底板和其余侧结构以及铸造斗角焊接在一起。这是通常必须在车间中完成以确保重新构造的精确性和质量的费时和高成本过程。设备的停机时间也增加了生产率的损失，并且使业务运行成本更高。因此，应避免铲斗结构性失效。已经牢记这些问题实现了本发明。
另外，应明白，用于更换已焊接上的GET的切除和再次焊接操作是复杂、费时并且相对昂贵的。此外，为了维修铲斗，这些工作通常必须在车间内完成，以确保正确地完成切除和焊接，从而要求从运土设备运离铲斗。
已经为了试图减轻这些问题而提出了各种机械附接方法。许多方法都包括使用插入铲斗的唇缘内的螺栓或类似的紧固装置。通常，已经证明这些装置的用处有限。将螺栓或类似装置插入铲斗唇缘内能够导致应力在唇缘内不良集中，从而导致铲斗唇缘破裂。即使避免了该问题，暴露给GET的大的力也具有使连接螺栓变形的趋势，因而使得随后难以使用机械工具将它们抽出。实际上，在一些情况下，变形能够严重到必须切除GET，从而完全否定了机械连接的优点。
响应于这些问题，申请人已经设计出克服这些问题的许多机械连接装置。在美国专利NO.7,219,454和美国专利NO.7,472,503以及美国专利申请NO.13/133,213(也公开为国际PCT申请NO.WO2010/065990)中详述了申请人的装置的示例，其全部内容在此通过引用并入。
这些连接手段涉及：使用护罩，该护罩绕挖掘机铲斗的唇缘上的凸耳或凸起安装；使用锁定装置，该锁定装置位于护罩和凸起之间；和施加外部压缩力，以维持护罩、锁定装置和凸起的相对位置。
虽然已经证明这些连接装置远比先前的机械连接器更不易变形，但是已经存在这些连接装置具有一种或更多问题的机会。有时，当GET在使用时，由于施加了比装置能够承载的负荷高的负荷，GET或连接装置可能发生失效。形成连接装置的个别部件的数目能够使得GET的安装/再安装耗时。其它时候，当必须移除GET时，为了从铲斗松开GET，连接装置很麻烦，或者即使释放了连接装置，GET常常由于连接装置的污垢和/或变形和/或GET防止移除而不易于从铲斗唇缘移除。已经牢记这些问题设计了本发明的另一形式。
本发明寻求提供一种装置，通过这种装置，运土设备的铲斗较不易于在下部处结构失效，并且优选地能够充分改进GET在运土设备上的连接。
发明内容
根据本发明的第一方面，提供一种运土设备铲斗斗角，该斗角包括第一部、第二部和在第一部与第二部之间延伸的中间部，其中第一部、第二部和中间部处于彼此不同的平面中。
优选地，第一部提供用于铲斗的底板部，并且优选地，第二部提供用于铲斗的壁部。中间部可连接第一部和第二部。
中间部或中间部的平面可关于第一部和第二部成角度。
优选地，斗角作为一体式部件预铸。可替换地，斗角可由多个部件制造，诸如由多个单独零件焊接，或者为铸件和板部件的组合。
第一部和第二部可延伸超过中间部的边界，并且可在中间部的边界附近连接在一起。第一部和第二部可以以超过中间部的边界的斗角材料连续的方式连接在一起。
第一部和中间部，以及第二部和中间部，并且优选地在超过中间部的边界的区域中的第一部和第二部可会合，而无尖锐的斗角中断。优选地，这些部分以材料的辐射式连续的方式，而非在每个相应部分的平面中的突然偏斜的方式会合。优选地，这些部分的从一部分至下一部分的内侧表面的曲率半径为20mm与80mm之间。这种从一部分至下一部分的平滑辐射式连续避免了尖锐斗角，否则，对于斗角，尖锐斗角将产生应力区域和可能的失效点。
斗角可具有前外围区域，该前外围区域被布置用以接收用于将掘地工具(GET)或耐磨板安装至斗角的凸起、凸耳或适配器。下面，为了易于阅读本说明书，认为凸起、凸耳或适配器是等同的，并且将其每一个都称为“凸起”。
凸起可被焊接至中间部，或者可作为离散部或铸造斗角的一部分与中间部一起预铸。
中间部或中间部的平面可关于第一部和第二部中的一个或两者成120°与170°之间的角度。因而，中间部或中间部的平面可关于第一部和第二部中的一个成120°的角度，并且关于第一部和第二部中的另一个成150°的角度。作为替换，中间部或中间部的平面可关于第一部和第二部中的一个或两者成135°的角度。
第一部、第二部和/或中间部可从每一个的相应主体部渐缩至前外围区域的较窄的轮廓前边缘。
中间部可通过材料的连续弯曲而融入第一部和/或第二部。可通过作为一体式部件铸造斗角而形成材料的连续弯曲。
优选地，斗角在斗角的前区域和后区域之间加宽。前区域包括具有渐缩边缘的前边界，以接收GET。后区域被布置成诸如通过焊接而连接至铲斗的主体。
斗角可包括：第一外部表面，该第一外部表面形成铲斗的内碗的一部分，以将材料接收到铲斗中；和第二外部表面，该第二外部表面形成铲斗的外部表面的一部分，以接触铲斗之外的材料。斗角的第二外部表面包括凹进区域，该凹进区域可接收被安装至斗角的掘地工具的一部分。
斗角的超过凹进区域的后外部区域可加宽斗角，使得可在使用时在斗角中容纳较大量的材料，诸如用于使得斗角并且最终铲斗的强度、耐冲击和耐变形能力以及耐久性增大。
第一部的平面可以以约100°与175°之间的夹角与中间部的平面会合。优选地，该夹角在约120°至170°之间，并且更优选在约120°与150°之间。第二部的平面与中间部的平面之间的夹角与其类似。
本发明的另一方面提供一种掘地工具(GET)，该掘地工具包括在使用时用于接合材料的耐磨部以及将GET安装至运土设备的安装部，安装部包括进入到GET中的内部开口，该开口具有第一GET部、第二GET部和在第一GET部与第二GET部之间延伸的中间GET部，其中第一GET部、第二GET部和中间GET部处于彼此不同的平面中。
优选地，第一GET部、第二GET部和中间GET部被布置和构造成使得：进入到GET中的开口分别接收铲斗斗角的第一铲斗斗角部、第二铲斗斗角部和中间铲斗斗角部，第一铲斗斗角部、第二铲斗斗角部和中间铲斗斗角部也处于彼此不同的平面中。
该GET可提供耐磨部，以保护铲斗的斗角。铲斗斗角可将来自GET的负荷和冲击力传递至铲斗的侧部和/或底板。
该GET可为斗角GET，因为该GET保护斗角并且被布置成安装在被安装至铲斗的前边缘或唇缘的一排GET的末端处。斗角GET可提供耐磨材料楔，使得与被布置成与另一GET相邻的斗角GET的内边缘相比，斗角GET在其外边缘处较厚，从而保护铲斗斗角的最外侧边界。
可通过连接装置将GET安装至铲斗斗角。连接装置可被插入到进入到GET中的凹进中。该凹进可通入或连接或形成GET中的开口的一部分，从而在其中接收铲斗斗角的一部分。
该GET可具有刀片部，该刀片部从GET的连接部向外变宽至GET的刀片部的引导边缘，其中该GET的连接部用于将GET安装至铲斗的边缘或唇缘。作为替换或另外，GET的刀片部关于连接部偏离或偏斜至一侧。因而，GET可关于铲斗(GET将被安装至该铲斗上)向外成角度。
该GET可具有在使用时抵靠下一个相邻GET的内侧表面，该内侧表面从铲斗边缘或唇缘向外成角度，直到GET的引导边缘。这允许紧邻斗角GET安装标准GET，由此避免需要具有渐缩刀片的中间型GET。这降低了对另外的渐缩型GET的需要。
本发明的另一方面提供一种掘地工具(GET)系统，包括GET、铲斗斗角和GET连接装置，该GET包括在使用时接合材料的耐磨部以及将GET安装至运土设备的安装部，该安装部包括进入到GET中的内部开口，该开口具有第一GET部、第二GET部和在第一GET部与第二GET部之间延伸的中间GET部，其中第一GET部、第二GET部和中间GET部处于彼此不同的平面中，优选地，第一GET部、第二GET部和中间GET部被布置和构造成使得：进入到GET中的开口分别接收铲斗斗角的第一铲斗斗角部、第二铲斗斗角部和中间铲斗斗角部，第一铲斗斗角部、第二铲斗斗角部和中间铲斗斗角部也处于彼此不同的平面中，并且连接装置被布置用以将GET连接至铲斗斗角。
优选地，连接装置为可释放装置，使得GET能够被可释放地紧固至铲斗斗角，并且GET能够通过松开连接装置而被释放以移除GET。
本发明的铲斗斗角有益地降低应力点，并且使多个面之间的过渡平缓，从而有助于通过其中多个面会合的两个过渡点而非通过在规则‘方形的’铲斗斗角的拐角处的一个过渡点分布力。
本发明也增大了较靠近其中通过斗角感觉冲击的位置处的GET的支承表面。
同样地，成角度面的形状和构造在斗角之下提供释放区域，以给予GET(护罩)材料更多空间，因此进一步节省了铲斗斗角的磨损，这是因为斗角磨损较慢，并且因此节省了移除和维护铲斗的高成本停机时间。
中间部的平面可关于第一部的平面以15°与25°之间的外部角与第一部的平面(铲斗的底板)会合。也就是说，中间部可从铲斗的底板的平面突出15°与25°之间的角度。优选地，该角度在18°与22°之间，并且更优选基本或大致为20°。
这种较浅角度(比30°角浅)降低了斗角的有效高度范围。较浅角度也降低了从一个表面至另一表面的过渡处尤其是从中间部至第一部和第二部中的每一个的辐射式过渡处的斗角材料的疲劳。由于高度减小，较浅角度也有助于降低斗角护罩的重量，并且也使铲斗更易于感知或实际刺穿将由铲斗拾取的材料。减小该角度以使斗角的高度较低也改进了护罩安装期间护罩与斗角的接合。
附图说明
参考本发明的优选实施例将便于进一步描述本发明。可能有其它实施例，因此，下文讨论的特殊性不应被理解为取代本发明的前述说明的普遍性。在附图中：
图1示出根据本发明的实施例的具有凸起的铲斗斗角。
图2示出根据本发明实施例的运土设备的铲斗的一部分，该部分具有铲斗斗角。
图3示出根据本发明实施例的运土设备的铲斗的另一部分的前视图，该部分具有铲斗斗角。
图4示出根据本发明实施例的运土设备的铲斗的一部分，该部分具有铲斗斗角和连接装置，该铲斗斗角具有凸起，并且经由示例，该连接装置示出如何接触凸起。
图5和6示出根据本发明实施例的附接有GET的运土设备的铲斗的前边缘或唇缘和斗角部。
图7示出根据本发明实施例的附接有GET的铲斗斗角的前视透视图。
图8示出根据本发明实施例的附接有GET的铲斗斗角的后视透视图。
图9示出根据本发明实施例的附接至铲斗一部分的前边缘或唇缘的斗角GET和几个标准GET的示例。
图10示出根据本发明实施例的运土设备的完整铲斗，该铲斗包括沿其前边缘或唇缘间隔的许多凸起和相对斗角。
图11和12示出附接有斗角GET和标准GET的运土设备的铲斗的透视图。该铲斗包括根据本发明实施例的斗角和GET安装部。
图13是根据本发明实施例的铲斗的侧视图，示出安装至铲斗的斗角和GET。
图14至16示出根据本发明的具有凸起的铲斗斗角的可替换实施例。
图17示出根据本发明实施例的具有斗角和凸起的铲斗的一部分，并且示出位于凸起上的用于掘地工具的附接系统的销块的表示图。
图18示出根据本发明实施例的安装至铲斗斗角的掘地工具(销块未就位)。
图19示出被安装至铲斗斗角的图18中所示的掘地工具，其中销块就位。
图20和21示出根据本发明实施例的安装至铲斗斗角(所示铲斗部分)的掘地工具的前视和后视透视图。
图22至26示出根据本发明实施例的安装至铲斗斗角的掘地工具的各种视图。
具体实施方式
如图1中所示，本发明实施例的铲斗斗角10包括第一部12、第二部14和在第一部与第二部之间的中间部16。通过焊接将凸起或凸耳18附接至中间部的前区域。作为替换，凸起或凸耳可被铸造到铲斗斗角的材料中。铲斗斗角一体地铸造。然而，设想了建造(fabricated)的斗角落入本发明的范围内。
中间部相对于第一部和第二部两者成角度。因而，代替传统的90°内部斗角(在该90°内部斗角的情况下，铲斗的侧壁和底板在斗角处会合)，本发明的斗角提供成角度的斗角面。
第一部具有壁34，当焊接到位时，该壁34形成铲斗的底板的一部分。该壁具有朝向其前边缘的渐缩部或斜切部36。
当焊接到位时，第二部14形成铲斗侧壁的一部分。第二部包括壁20，壁20具有引导扩展壁部22，该引导扩展壁部22在关于其后部30而言的其前部28处加宽斗角。该壁也具有直的后部24。引导部也具有渐缩部26。
中间部在第一部和第二部之间提供壁32。然而，相应的第一部和第二部的壁24、34的会合部41超过中间部的边界38。
优选地，中间部关于第一部和第二部的相应壁形成为约120°至170°的夹角α、β。
图2示出沿焊缝44焊接至铲斗底板40的一部分的铲斗斗角10。铲斗底板部分具有与斗角上的边缘或唇缘36对应的引导渐缩前边缘或唇缘42。
图3示出铲斗斗角10，其中第一部12的壁水平，第二部14的壁竖直，并且中间部16的壁在第一部12的壁和第二部14的壁之间延伸。能够从该前视图中看出斗角下侧上的外扩展部46。
图4示出铲斗斗角，其中示例的GET连接装置48安装在该铲斗斗角上。该连接装置包括间隔器50。该图给出连接装置的活塞54抵靠在凸起18上的接触表面52上的示例。应明白，未示出GET；然而连接装置应被插入到GET中，以将GET附接至斗角。
图5示出安装至铲斗斗角的GET 54。图6示出图5中的视图的特写视图。
图7和8示出被安装到斗角10上的GET 54的相应前视和后视透视图，但连接装置未就位。与较薄内侧边缘58相比，GET 54具有加厚外侧边缘56。这有助于通过斗角传递负荷和力，并且将其传递到铲斗中。应明白，进入GET 54的后部62中的开口60具有轴向对准F-R，以接收关于斗角后侧斗角壁部24和斗角的后底板壁部64的轴向线而言成角度的连接装置。开口的轴向对准成角度，以对应于斗角的前侧壁部22的扩展角。
图9示出一系列GET，所述一系列GET安装至铲斗一部分的前边缘或唇缘。彼此相邻地安装标准GET 66。斗角GET 54保护铲斗的斗角10。能够以在GET的前部处产生楔68的方式清晰地看出本发明的斗角GET的较厚外边缘和较薄内边缘的轮廓。
图10给出运土铲斗70的示例，其中许多凸起18附接至该运土铲斗70。能够在铲斗的下斗角中的任一个处看出本发明的铲斗斗角10。铲斗具有两个相对的侧壁72、74和碗76，该碗76通到铲斗的底板78。能够看出斗角向外展开并且具有下侧凹进80，以当GET安装在斗角上时，斗角允许GET的厚度。
图11示出图10的铲斗，但是斗角GET 54和标准GET 66安装在铲斗上。示出斗角GET 54中的一个在斗角之下并且绕斗角延伸，并且延伸到凹进80中。
图13示出安装至斗角10的斗角GET 54的侧视图。
如图14中所示，关于铲斗10的底板部34，与图1中所示为30°或近似为30°的角ψ相比，角为20°或近似为20°。该‘较浅’角将斗角的高度h1减小为高度h2。因此，该减小的角度将夹角β(参见图1)增大约10°(例如，从约为100°与175°之间的夹角β增大为约为110°与180°之间的夹角)，优选地，该夹角约为130°与180°之间，并且更优选为130°至160°之间。类似地，在第二部的平面和中间部的平面之间的夹角α减小约10°。
较低轮廓凸起100安装至铲斗唇缘36的前边缘。在所示实施例中，凸起100的前部102仅向下延伸了唇缘前边缘104的厚度TL的一半。这提供了一种由凸起的前部的下侧和铲斗唇缘的直立暴露前边缘形成的斗角，该斗角产生了改进的支承表面，以更坚固地将护罩安装至唇缘。
如图16中所示，与图1中所示的实施例相比减小的角降低了斗角的高度，并且由此减小了在斗角外部和凸起之后形成的腔体或凹进106的高度。这减小了在使用时斗角GET刺入到材料中的角度。同样地，降低了制造期间的斗角复杂性，这是因为较浅斗角角度减少了材料量以及至铲斗上的平坦区域的过渡区域的陡度。
图17中的销块110位于凸起100上，以示出由减小的斗角角度和减小高度的凸起产生的减小的GET安装高度。
图18中示出斗角掘地工具12，在将销块110插入到GET顶部中的开口114中以接合凸起之前，该斗角掘地工具12被安装至上述较低轮廓斗角。图18示出销块在开口中就位并且接合凸起。
图20和21示出在将销块110插入到GET中的开口之前，安装至斗角的GET 112的相应的前视和后视透视图的近视图。
图22示出在插入销块之前，横跨铲斗的前唇缘的斗角GET 112和另外的GET 116、118、120…。
图23示出在相应的凸起安装就位的情况下并且在GET每一个都被定位在它们的相应凸起上之前铲斗的前唇缘。示出相对于铲斗体积而言的较低轮廓的铲斗斗角。较低轮廓的斗角减少了形成铲斗斗角所需的材料量，并且降低了从斗角过渡至铲斗的侧平面部14和底平面部12的陡度。
图24至26示出了安装至铲斗唇缘的GET，并且具体地指示铲斗斗角和斗角GET的减小高度的较低轮廓。
Claims (22)
1.一种运土设备铲斗斗角，包括第一部、第二部和在所述第一部与所述第二部之间延伸的中间部，其中所述第一部、所述第二部和所述中间处于彼此不同的平面中。
2.根据权利要求1所述的铲斗斗角，所述第一部提供用于所述铲斗的底板部，并且所述第二部提供用于所述铲斗的壁部。
3.根据权利要求1或2所述的铲斗斗角，其中所述中间部或所述中间部的平面关于所述第一部和所述第二部成角度。
4.根据权利要求1、2或3所述的铲斗斗角，其中所述铲斗斗角被铸造为一体式部件。
5.根据前述权利要求中的任一项所述的铲斗斗角，其中所述第一部和所述第二部延伸超过所述中间部的边界，并且所述第一部和所述第二部超过所述中间部的所述边界而连接在一起。
6.根据前述权利要求中的任一项所述的铲斗斗角，其中所述第一部和所述中间部并且/或者所述第二部和所述中间部以材料的辐射式连续的方式会合。
7.根据权利要求6所述的铲斗斗角，所述部分的从一部分至下一部分的内侧表面的曲率半径在5.0mm与100.00mm之间。
8.根据权利要求7所述的铲斗斗角，其中所述曲率半径在2000mm与80.00mm之间。
9.根据前述权利要求中的任一项所述的铲斗斗角，所述铲斗斗角包括前外围区域，所述前外围区域包括在所述前外围区域上的凸起、凸耳或适配器，所述凸起、凸耳或适配器用于将掘地工具(GET)或耐磨板安装至所述斗角。
10.根据前述权利要求中的任一项所述的铲斗斗角，所述中间部或所述中间部的平面关于所述第一部和所述第二部中的一个或两者成120°至170°的角度。
11.根据前述权利要求中的任一项所述的铲斗斗角，其中所述中间部通过材料的相应的连续弯曲而融入所述第一部和/或所述第二部。
12.根据前述权利要求中的任一项所述的铲斗斗角，其中所述铲斗斗角在所述铲斗斗角的前区域和后区域之间加宽。
13.根据前述权利要求中的任一项所述的铲斗斗角，包括：第一外部表面，所述第一外部表面形成铲斗的内碗的一部分，用于将材料接收到所述铲斗中；和第二外部表面，所述第二外部表面形成所述铲斗的外部表面的一部分，用于接触所述铲斗之外的材料。
14.根据权利要求13所述的铲斗斗角，其中所述斗角的所述第二外部表面包括凹进区域，所述凹进区域被布置用以当掘地工具被安装至所述斗角时接收所述掘地工具的一部分。
15.根据权利要求14所述的铲斗斗角，其中所述铲斗斗角的超过所述凹进区域的后外部区域加宽所述铲斗斗角，使得在所述斗角中容纳较大量的材料。
16.根据前述权利要求中的任一项所述的铲斗斗角，其中所述第一部的平面和/或所述第二部的平面以约100°与175°之间的相应夹角与所述中间部的平面会合。
17.根据权利要求16所述的铲斗斗角，其中所述夹角在约120°与170°之间。
18.根据权利要求17所述的铲斗斗角，其中所述夹角在120°与150°之间。
19.一种掘地工具(GET)，包括：耐磨部，在使用时，所述耐磨部接合材料；以及安装部，所述安装部将所述GET安装至运土设备，所述安装部包括进入到所述GET中的内部开口，所述开口具有第一GET部、第二GET部和在所述第一GET部与所述第二GET部之间延伸的中间GET部，其中所述第一GET部、所述第二GET部和所述中间GET部处于彼此不同的平面中。
20.根据权利要求19所述的GET，所述第一GET部、所述第二GET部和所述中间GET部被布置和构造成使得：进入到所述GET中的所述开口分别接收铲斗斗角的第一铲斗斗角部、第二铲斗斗角部和中间铲斗斗角部，所述第一铲斗斗角部、所述第二铲斗斗角部和所述中间铲斗斗角部也处于彼此不同的平面中。
21.根据权利要求19或20所述的GET，所述GET提供耐磨部，以保护所述铲斗的所述斗角。
22.一种掘地工具(GET)系统，包括GET、铲斗斗角和GET连接装置，所述GET包括在使用时接合材料的耐磨部以及用以将所述GET安装至运土设备的安装部，所述安装部包括进入到所述GET中的内部开口，所述开口具有第一GET部、第二GET部和在所述第一GET部与所述第二GET部之间延伸的中间GET部，其中所述第一GET部、所述第二GET部和所述中间GET部彼此处于不同的平面中，优选地，所述第一GET部、所述第二GET部和所述中间GET部被布置和构造成使得：进入到所述GET中的所述开口分别接收铲斗斗角的第一铲斗斗角部、第二铲斗斗角部和中间铲斗斗角部，所述第一铲斗斗角部、所述第二铲斗斗角部和所述中间铲斗斗角部也处于彼此不同的平面中，并且所述连接装置被布置用以将所述GET连接至所述铲斗斗角。
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