CN104703868A - 接地履带系统、履带链的链节及方法 - Google Patents

Abstract

一种用于机器(10)的接地履带系统(14)，包括围绕可转动的履带接合元件(16)延伸并具有带多个细长链节(30)的履带链(24)的履带(22)，各细长链节(30)包括由牺牲磨损材料制成的上轨道表面(42)并具有构造为为延缓其中的齿槽形成的凸形纵向轮廓。还公开了用于履带链(24)的链节(30)及相关方法。

Description

接地履带系统、履带链的链节及方法

技术领域

本发明总体涉及一种接地履带系统，且尤其涉及一种用于这种履带系统的链节，所述链节成形为适于延缓其中的齿槽形成。

背景技术

许多机器使用履带作为接地推进元件。这种履带通常包括多个可转动的履带接合元件，履带可在操作期间形成围绕旋转元件运动的无限循环。这种履带通常包括两节连接在一起被螺栓固定在履带板上的链节。因操作环境恶劣，因此对这种机器和其相关的履带组件的要求非常多。机器履带通常是坚固的以便在运行期间在显著机械应力、张力和磨损下仍能提供长达数千小时的工作寿命。

机器履带所经历的磨损现象通常是机器的使用，操作员经验及工作环境中的地面条件和基材两者造成的。基于这些因素，机器履带的野外使用寿命可从数千小时变化到上万小时。因机器履带部件较为昂贵，并且维修会增加额外的费用和机器故障时间，因此工程师长期以来一直在寻找减少和控制部件间磨损的策略。

授予Massieon等人的美国专利第3955855中已公开了所述策略中的一个示例。Massieon等人公开了一种具有履带链节的履带式机器，所述履带链节具有与履带支重轮接合的高耐磨材料接触面。高耐磨材料可为以冶金方式接合到接触面中的槽中的复合合金。Massieon等人似乎找到一种成功的策略，但仍存在改进空间，特别是在材料选择和可制造性的经济性方面。

发明内容

一方面，用于机器的接地履带系统包括可转动的履带接合元件，及围绕可转动的履带接合元件延伸并具有第一履带链和第二履带链和与第一履带链和第二履带链联接的多个履带板的履带。第一履带链和第二履带链中的每一个包括多个细长链节，每个细长链节具有内侧板和外侧板并限定连通内侧板和外侧板的第一履带销孔和第二履带销孔。细长链节中的每一个还包括与多个履带板中的一个接触的平坦下表面和与可转动的履带接合元件接触的上轨道表面。上轨道表面由牺牲磨损材料制成，并具有凸形纵向轮廓，该凸形纵向轮廓构造为因与可转动的履带接合元件接触而延缓上轨道表面中的齿槽形成。

另一方面，用于机器的接地履带系统中的履带链的链节包括具有内侧板和外侧板并限定形成于第一链节体端中的第一履带销孔和形成于第二链节体端中的第二履带销孔的细长链节体。第一履带销孔和第二履带销孔中的每一个连通内侧板和外侧板，并配置为将履带销接纳在其中以将履带链中的细长链节体连接到另一细长链节体。细长链节体还包括构造为与被螺钉固定到细长链节体的履带板接触的平坦下表面和构造为与履带系统中的可旋转履带接合元件接触的上轨道表面。上轨道表面由牺牲磨损材料制成，并具有凸形纵向轮廓，该凸形纵向轮廓构造为因与可转动的履带接合元件接触而延缓上轨道表面中的齿槽形成。

在又一个方面中，一种操作机器的接地履带系统的方法包括使接地履带系统的履带围绕多个可转动的履带接合元件前进。所述方法还包括移动履带的第一履带链和第二履带链中的链节以通过前进使其与可转动的履带接合元件中的一个接合，因此每个链节的上轨道表面都具有与可转动的履带接合元件中的一个接触的凸形纵向轮廓。所述方法还包括磨损去除链节的牺牲磨损材料，以非齿槽磨损模式形成上轨道表面。

附图说明

图1是根据一个实施例具有接地履带系统的机器的侧示图；

图2是图1中所示的履带系统的一部分的两个剖面的部分剖面示图；

图3是根据一个实施例的履带链的链节的等距视图；

图4是图3的链节的侧示图；及

图5是图3和图4所示的与可转动的履带接合元件接触的链节的侧示图。

具体实施方式

参考图1，示出了根据一个实施例的包括接地履带系统的机器10。机器10显示为一种履带式拖拉机，但其可为例如履带式传动装载机、半履带机器或其它多种机器中的任何一种。履带系统14可为以传统方式设置在机器10的机架12的两相对侧的两个分离式履带系统中的一个。履带系统14还可包括与机器机架12连接的履带支重轮机架13和多个可转动的履带接合元件16、18和20。在一个实施例中，可转动的履带接合元件16和18包括配置为在履带系统14的操作过程中被动旋转的可旋转惰轮，而元件20包括配置为驱动履带系统14的链轮。履带系统14还可包括配置为承受机器10的全部或绝大部分重量并安装到履带支重轮机架13的多个履带支重轮23。

履带系统14还包括围绕可转动的履带接合元件16、18和20中的每一个以及履带支重轮23延伸的履带22。元件16、18和20中的每一个分别限定旋转轴17、19和21，所述旋转轴如图所示可为平行的布置为三角形。因此履带22可限定围绕元件16、18和20的具有大体为三角形形状的行进路径。本领域技术人员应当了解如图1所示的实施例为“高驱”履带系统，但应当理解本发明并不局限于此。根据以下说明容易看出，履带系统14可被独特配置为解决与已知履带系统相关的某些磨损问题，从而增加履带的使用寿命使其超过常规可达寿命。

履带22可包括第一履带链24、如图1中从履带链24看被遮挡的第二履带链以及与第一履带链24和遮挡的第二履带链连接的多个履带板26。履带板26中的每一个按常规方式可包括一个或多个履带齿片(未进行编号)。第一履带链和第二履带链中的每一者还可包括多个细长链节30，每个细长链节包括链节体33。根据情况，每一个链节体33可包括与履带板26中的一个接触的平坦下表面40和目前与元件16和18中的一个接触或配置为通过操作期间履带22的前进而与其中所述元件中的一个接触的上轨道表面42。上轨道表面42可如本文进一步所述由牺牲磨损材料制成，并具有配置为因与可转动的履带接合元件16和18或履带支重轮23接触而延缓上轨道表面42中齿槽形成的凸形纵向轮廓。本领域技术人员应当理解链节30中的每一个的上轨道表面42共同形成其上骑有惰轮16和18及履带支重轮23的两条履带链中的轨道。相反，驱动链轮20可与链节30之间而非轨道上的履带22接触。

现参考图2和图3，第一履带链24可通过多个履带销与第二履带链124连接，其中一个履带销在如图2通过参考编号标号68显示和识别。可转动的或固定的多个套管70可设置在多个履带销上。履带22还可装有与每一组套管和履带销相关联的多个履带密封件72和多个止推环74。图2中应当注意的是，链节30和履带链124中的配对链节130互为镜像。因此，应当理解的是，考虑到镜像关系，本说明书涉及履带链24或124中每一者的任何一个链节。在一些实施例中，要不是主链节，那么每一条履带链中的每一个链节可以是相同的。

如图2和3所示，链节体33可包括内侧板32和外侧板34。链节体33还限定形成于第一链节体端44中的第一履带销孔和形成于第二链节体端46中的第二履带销孔。履带销孔36或38中的每一个连通内侧板32和外侧板34。在实际实施策略中，第一履带销孔36可与履带销中的一个过盈配合，而第二履带销孔38可与套管中的一个过盈配合。如上所述，上轨道表面42和在履带链124情况下的上轨道表面142可由牺牲磨损材料制成。在实际实施策略中，牺牲磨损材料包括例如可以通过感应硬化或其他硬化方法形成的硬化材料60。每一个链节30和130还可包括未硬化材料62，并且第一履带销孔和第二履带销孔36和38可由未硬化材料62限定从而避免在形成上述过盈配合的过程中遇到困难。然而本发明并不局限于任何特殊材料，材料硬度或为此采用的履带组件策略。例如，除了利用整体或部分过盈配合，可使用另一种销固定策略将履带销的末端连接到履带链节。如上所述，套管可在履带销上自由旋转。

可以设想的是，多种履带链节设计均包含在本发明的范围中。在一个实际实施策略中，链节30和130可为S形，然而在其它实施例中其可为直线型。本领域技术人员应当熟知S形链节和直线链节之间的区别。在如图所示的S形链节中，孔36和38相互横向偏置，换而言之，孔36和38在内侧至外侧方向上未对齐。从上俯瞰时，上轨道表面42还具有大体为S形的几何结构，因此上轨道表面42的中部58在第一端部54和与第一端部54横向偏置的第二端部56之间延伸。链节30还限定连通内侧板32和外侧板34的第一窗48和第二窗50。第一螺栓孔52和第二螺栓孔53从下表面40向内延伸并分别贯穿第一窗48和第二窗50。履带系统14还包括被接纳在链节30的螺栓孔52和53内并将履带板50中的一个附接到相应链节30上的螺栓64。螺母66可位于窗48和50内并与螺栓66接合。

现再参考图4，示出了标识额外几何属性特征的链节30的侧视图。如上所述，上轨道表面42可形成为具有中部58以及第一端部和第二端部54和56。在第一链节体端和第二链节体端44和46之间延伸的上轨道表面42的凸形纵向轮廓在图4中是显而易见的。在所示实施例中，凸形纵向轮廓由中部58形成，第一端部54和第二端部56中的每一者均为平坦的并形成与由中部58形成的凸形纵向轮廓平滑过渡的平直纵向轮廓。第一端部和第二端部54和56可位于公共面内，并与下表面40平行。图4中的链节体33的侧视图示出了外侧板34。上轨道表面42可具有从外侧板34横向延伸至内侧板32的均匀轮廓。因此，可理解为上轨道表面42在第一端部和第二端部54和56以及中部58中均具有平直横轮廓。因此，在垂直于图4中页面的平面截取的、在下表面40和上轨道表面42之间垂直延伸的剖视图中，因此上轨道表面42的轮廓为一条直线。

图4还示出了链节体33的本体长度200，以及中部长度204、第一端部和第二端部长度206中的每一者。在实际实施策略中，中部长度204可大于端部长度206的和，端部长度206可以相等。中部58还可限定大于本体长度200的均匀曲率半径202。均匀曲率半径可为从约500毫米至约1000毫米。更具体地是，均匀曲率半径202可为从约800毫米至约900毫米，且更具体而言可为等于857毫米。本文使用的术语“约”应理解为常规四舍五入为与有效数字数量一致的情况。因此，约500毫米意为从450毫米至549毫米，约857毫米意为从856.5毫米至857.4毫米，等等。

中部58还可包括与链节体33的纵向中心线300重合的顶点59。如上所述，第一端部54和第二端部56可位于公共面内。顶点59相对于第一端部和第二端部54和56及公共面的高度可为从约4毫米至约12毫米，更具体而言可为约5毫米。下表面40和顶点59之间的垂直距离212可为从约60毫米至约240毫米，更具体而言可为约190毫米。图4还示出了由履带销孔38限定的纵轴线39和由履带销孔36限定的纵轴线37。轴线37和39可平行，且在一个实施例中，轴线37和轴线39之间的距离208可为约200毫米至约300毫米。

产业上的可利用性

总体参考附图并特别参考图5，示出了当链节体33与可转动的履带接合元件16接触时可能出现的链节30。示出了当包括所示链节的履带22的部分包围元件16时与元件16接触的顶点59。当履带22围绕元件16前进时，第一履带链和第二履带链24和124中的链节移动以与元件16接合，且随后当履带前进时与之脱离接合。在围绕元件16包裹时，履带22将趋于从接近元件16的直线构型转变到曲线构型，然后当履带在其轨道上运动时恢复直线构型。通常类似地发生与元件18的接合和脱离。当履带22的一部分在曲线构型和直线构型之间转换时，相邻链节的上轨道表面42可变得彼此稍微更近或视情况更远，且因此当其移动到或离开曲线位置时可靠着履带接合元件的外表面滑动。已经注意到，该现象将导致最终造成齿槽形图案的上轨道表面材料的磨损。磨损的齿槽形图案可导致在机器行驶跨越基层时产生振动和碰撞。换而言之，链节的齿槽形表面一旦很严重可能使乘坐变得痛苦，最终使操作员难以舒适地操作并可能最终影响机器的其他部件的使用寿命。为此，履带链的齿槽化通常是履带使用寿命的限制因素。

已经发现形成具有如本文所述的凸形纵向轮廓的上轨道表面42可延缓齿槽的形成从而延长履带的使用寿命。图5中示出了磨损的轮廓302，其大致说明了经过一些磨损后上轨道表面42的纵向轮廓是如何出现的，而另一磨损的轮廓304说明了经过更多磨损后可在上轨道表面42中观察到的中央齿槽306和外齿槽308，如此履带链节30接近其使用寿命的终结。换言之，可以想象，履带链节30可以这种上轨道表面42的凸形纵向轮廓被消磨变为轮廓302大致显示的大致平直的模式磨损，此后通过进一步磨损变为轮廓304大致显示的齿槽状。然而可以设想的是，上轨道表面42所需的达到齿槽状态的时间可为此前传统直线型平坦轨道表面情况下时间两倍或更长。如图5所示，中央齿槽306可被认为是因与惰轮如元件16接触而形成，而外齿槽308可被认为是因与履带支重轮接触至少有时会形成。可以设想的是，具有复合凸形轮廓的实施例通常配置为剖面304的镜像，所述复合凸形轮廓在上轨道表面中具有多个突起或隆起部件在这些总体策略中的任何一个中，放置的用以延缓齿槽形成的额外磨损材料能使磨损至少在初期以非齿槽磨损的模式进行。

如上所讨论，履带链中上轨道表面的齿槽形轮廓被认为有可能影响机器乘坐的平稳度。在类似方式中，过于急剧形成圆角，或从相应链节体端部过度拔高的凸形纵向轮廓也被认为有可能对乘坐产生负面影响，至少直到产生一些材料磨损。虽然本发明并不局限于凸形轮廓的上轨道表面上的顶点的任何特别高度、或任何特别尺寸、或其他几何链节属性，但已经发现，本文中所公开的尺寸范围和比例被认为是首次安装使用时可能提供合意的平稳乘坐和更长履带使用寿命。因此，结合图4提出并讨论的尺寸和比例可被理解为平衡乘坐平稳度和较长履带使用寿命的实际实施策略。

本说明书仅用于说明性目的，且不应当期望以任何方式限制本发明的范围。因此，本技术领域的技术人员应当理解，在不背离本发明的全部和合理范围和精神的情况下，公开的具体实施例可做各种变形。其他的方面、特征和优点将从附图和附带的权利要求变得显而易见。

Claims (10)

1.一种用于机器(10)的接地履带系统(14)，包括：

可转动的履带接合元件(16、20、23)；

履带(22)，其围绕所述可转动的履带接合元件(16、20、23)延伸并具有第一履带链和第二履带链(24、124)和与所述第一履带链和第二履带链联接的多个履带板(26)；

第一履带链和第二履带链(24、124)中的每一个包括多个细长链节(30、130)，各细长链节包括内侧板(32)和外侧板(34)并限定连通所述内侧板和外侧板(32、34)的第一履带销孔和第二履带销孔(36、38)；及

所述细长链节(30、130)中的每一个还包括与所述多个履带板(26)中的一个接触的平坦下表面(40)和与所述可转动的履带接合元件(16)接触的上轨道表面(42、142)，所述上轨道表面(42、142)由牺牲磨损材料(60)制成，并具有凸形纵向轮廓，所述凸形纵向轮廓构造成能够因与所述可转动的履带接合元件(16、20、23)接触而延缓所述上轨道表面中的齿槽形成。

2.如权利要求1所述的履带系统(14)，其中，所述链节(30、130)中的每一个为S形，使得所述上轨道表面(42、142)包括在第一端部(54)和相对于所述第一端部(54)横向偏置的第二端部(56)之间延伸的中部(58)。

3.如权利要求3所述的履带系统(14)，其中，所述链节(30、130)中的每一个进一步限定连通所述内侧板和外侧板(32、34)的第一窗和第二窗(48、50)，和从所述下表面(40)向内延伸并分别与所述第一窗和第二窗(48、50)相交的第一螺栓孔和第二螺栓孔(52、53)，并且还包括接纳在所述链节(30、130)中的每一个中的螺栓孔(52、53)内并将所述多个履带板(26)中的一个附接到相应链节(30、130)上的螺栓(64)。

4.如权利要求3所述的履带系统(14)，其中，所述凸形纵向轮廓由所述中部(58)形成，并且所述第一端部和第二端部(54、56)中的每一个均为平坦的并形成与所述凸形纵向轮廓过渡的平直纵向轮廓；

其中，所述上轨道表面(42、124)在所述第一端部和第二端部(54、56)以及所述中部(58)中的每一者中均具有平直横向轮廓。

5.一种用于机器(10)的接地履带系统(14)中的履带链(24、124)的链节(30、130)，包括：

细长链节体(33)，细长链节体(33)包括内侧板(32)和外侧板(34)并限定形成于第一链节体端(44)中的第一履带销孔(36)和形成于第二链节体端(46)中的第二履带销孔(38)，所述第一履带销孔和第二履带销孔(36、38)连通所述内侧板和外侧板(32、34)并能够将履带销(68)接纳在其中以用于将所述履带链(24、124)中的所述细长链节体(30)连接到另一细长链节体(33)；

所述细长链节体(33)还包括能够与被螺钉固定到所述细长链节体(33)的履带板(26)接触的平坦下表面(40)和能够与所述履带系统(14)中的可旋转履带接合元件(16、20、23)接触的上轨道表面(42、142)；及

所述上轨道表面(42、142)由牺牲磨损材料(60)制成，并具有凸形纵向轮廓，该凸形纵向轮廓构造成能够因与所述可转动的履带接合元件(16、20、23)接触而延缓所述上轨道表面(42、142)中的齿槽形成。

6.如权利要求5所述的链节(30、130)，其中，

所述链节体(33)还限定各自连通所述内侧板和外侧板(32、34)的第一窗和第二窗(48、50)，和从所述下表面(40)向内延伸并分别与所述第一窗和第二窗(48、50)相交的第一螺栓孔和第二螺栓孔(52、53)；

所述上轨道表面(42、142)还包括第一端部(54)、第二端部(56)和形成所述凸形纵向轮廓并在所述第一端部和第二端部(54、56)之间延伸的中部(58)；及

其中所述第一端部和第二端部(54、56)是平坦的，位于公共面中并平行于所述下表面(40)。

7.如权利要求6所述的链节(30、130)，其中，所述链节体(33)具有本体长度(200)，所述中部(58)限定大于所述本体长度(200)的均匀曲率半径(202)；及

其中所述均匀曲率半径(202)为约500毫米至约1000毫米。

8.如权利要求7所述的链节(30、130)，其中，所述中部(58)具有中部长度(204)，并且所述第一端部和第二端部(54、56)具有相同的端部长度(206)，并且所述中部长度(204)大于所述端部长度(206)的和，且所述中部(58)包括与所述链节体(33)的纵向垂直中心线(300)重合的顶点(59)。

9.如权利要求7所述的链节(30、130)，其中，所述第一履带销孔和第二履带销孔(36、38)中的每一者限定纵轴线，所述纵轴线之间的距离为约100毫米至约300毫米，其中所述上轨道表面(42、142)中的每一者的中部(58)包括顶点(59)，该顶点具有相对于对应第一端部和第二端部(54、56)从约4毫米至约12毫米的高度，且其中所述下表面(40)和所述顶点(59)之间的垂直距离(208、212)为约60毫米至约240毫米；及

其中所述高度为约5毫米，且所述下表面(40)和所述顶点(59)之间的距离为约190毫米。

10.一种操作机器(10)的接地履带系统(14)的方法，包括以下步骤：

使地面接合履带系统(14)的履带(22)围绕多个可转动的履带接合元件(16、20、23)前进；

移动所述履带(22)的第一履带链和第二履带链(24、124)中的链节(30、130)以通过前进使其与所述可转动的履带接合元件(16、20、23)中的一个接合，使得每一个所述链节(30、130)的上轨道表面(42、142)都具有与所述可转动的履带接合元件(16、20、23)中的一个接触的凸形纵向轮廓；及

磨损去除链节(30、130)的牺牲磨损材料(60)，以非齿槽(306,308)磨损模式形成所述上轨道表面(42、142)。