CN105134207A - 用于采掘机的平衡器 - Google Patents

Abstract

一种用于采掘机械的平衡器组件，其包括单件铸造的平衡器，平衡器具有第一端和相对的第二端。该组件还包括第一端盖，该第一端盖被构造成连接至采掘机械的铲斗，且该第一端盖包括第一衬套，该第一衬套被构造成接纳平衡器的第一端。该组件还包括第二端盖，该第二端盖被构造成连接至采掘机械的铲斗，该第二端盖包括第二衬套，该第二衬套被构造成接纳平衡器的第二端。

Description

用于采掘机的平衡器

对相关申请的交叉引用

本申请要求享有对在2014年6月2日提交的第62/006,450号美国临时专利申请的优先权，其全部内容通过引用并入此文。

技术领域

本发明涉及土方机械领域。具体地，本发明涉及用于采掘机的平衡器。

背景技术

传统的绳索式采掘机包括：支臂、可移动地连接至支臂的柄、连接至柄的铲斗、连接至铲斗的平衡器、连接至平衡器的提升索。提升索穿过连接至支臂末端的支臂滑轮，并通过提升卷筒卷起或送出。平衡器将提升索调整为与支臂滑轮相切，以减小对绳索的磨损。

在起吊阶段，绳索被提升卷筒卷起，向上提升铲斗穿过物料堆并使要被采掘的物料松动。为了排放铲斗内的物料，铲斗门可枢转地连接到铲斗。当铲斗门没有被闩锁至铲斗时，铲斗门枢转而离开铲斗底部，由此将物料从铲斗底部排出。

发明内容

根据一种构造，用于采掘机械的平衡器组件包括单件铸造的平衡器，该平衡器具有第一端和相对的第二端。该组件还包括第一端盖，该第一端盖被构造成连接至采掘机械的铲斗，该第一端盖包括第一衬套，该第一衬套被构造成接纳所述平衡器的第一端。该组件还包括第二端盖，该第二端盖被构造成连接至采掘机械的铲斗，该第二端盖包括第二衬套，该第二衬套被构造成接纳所述平衡器的第二端。

根据另一种构造，用于将平衡器连接至采掘机械的铲斗的方法包括：沿第一方向倾斜平衡器的转轴；将所述平衡器的第一端插入所述铲斗中的第一开孔内；沿相反的第二方向倾斜所述平衡器的转轴；将所述平衡器的第二端插入所述铲斗中的第二开孔内。

通过考虑详细描述内容和附图，本发明的其它方面将会变得显而易见。

附图说明

图1是根据一个实施例的采掘机的侧视图；

图2是图1所示采掘机的一部分的立体图，示出了连接至铲斗的平衡器；

图2A是常用平衡器的对比立体图；

图3是图2所示的平衡器的正视图；

图3A是图2A所示平衡器的对比正视图；

图4是图2所示平衡器的侧视图，示出了连接至平衡器的导引索和翻转运动；

图4A是图2A所示平衡器的对比侧视图；

图5-7是图2所示平衡器正被连接至铲斗的立体图；

图8是端盖的立体图，该端盖用于接纳图2所示平衡器的一端；

图9是已经被连接至铲斗的、图2所述平衡器的横截面图；

图9A是已经被连接至铲斗的、图2A所示平衡器的对比横截面图；

图10是根据另一种构造的平衡器的立体图。

在详细解释本发明的任何实施例之前，应当明白，本发明的应用不限于在以下描述中所说明的或者在附图中所示出的各个部件的结构和布局细节。本发明可以具有其他的实施例并以不同的方式来实现或实施。而且应当明白，本文所使用的措辞和术语是为了描述的目的，而不应被认为是限制性的。

具体实施方式

图1示出了一种动力采掘机10。采掘机10包括移动底座15、驱动履带20、转台25、旋转架30、支臂35、支臂35的下端40(也被称为臂脚)、支臂35的上端45(也被称为臂端)、拉索50、龙门受拉构件(gantrytensionmember)55、龙门受压构件(gantrycompressionmember)60、可旋转地安装在支臂35上端45的滑轮65、铲斗70、可枢转地连接到铲斗70的铲斗门75、提升索80(示出了一根提升索)、绞车卷筒(未示出)、铲斗柄85、鞍座(saddleblock)90、吊臂移动轴(shippershaft)95和传动单元(也被称为挤推驱动装置(crowddrive)，未示出)。旋转结构25允许上部的框架30相对于下部的底座15旋转。转台25限定采掘机10的旋转轴100。旋转轴100垂直于由底座15限定的平面105，该平面105大致对应于地面或支撑面的参考水准面。

移动底座15由驱动履带20支撑。移动底座15支撑转台25和旋转架30。转台25能够相对移动底座15进行360度旋转。支臂35在其下端40处可枢转地连接到旋转架30。通过拉索50使支臂35保持在相对旋转架30向上和向外延伸的位置，该拉索50锚固至龙门受拉构件55和龙门受压构件60。龙门受压构件60安装至旋转架30。

铲斗70通过提升索80悬吊在支臂35上。提升索80缠绕在滑轮65上，并连接到平衡器110，平衡器110连接至铲斗70。提升索80锚固到旋转架30的绞车卷筒(未示出)。绞车卷筒由至少一个电动机(未示出)驱动，所述电动机包括传动单元(未示出)。当绞车卷筒旋转时，提升索80被送出以降低铲斗70，或被卷起而提升铲斗70。铲斗柄85还连接到铲斗70。铲斗柄85可滑动地被支撑在鞍座90中，该鞍座90在吊臂移动轴95处被可枢转地安装到支臂35。铲斗柄85包括形成于其上的齿条结构，该齿条结构与安装在鞍座90中的驱动齿轮(未示出)啮合。驱动齿轮由电动机和传动单元(未示出)驱动，以相对鞍座90伸出或缩回铲斗柄85。

电源(未示出)安装在旋转架30上，以向用于驱动卷扬卷筒的卷扬电动机(未示出)、用于驱动挤推传动单元(crowdtransmissionunit)的一个或多个挤推电动机(未示出)、以及用于驱动转台25的一个或多个转动电动机(未示出)提供电力。挤推电动机、卷扬电动机、或转动电动机中的每一个均由它们各自的电机控制器进行控制，或者可替换地根据来自控制器(未示出)的控制信号来控制。

参照图2，铲斗70包括第一配合突出部115(比如凸耳)和第二配合突出部120(比如凸耳)，每个突出部均从铲斗70的后壁125伸出。平衡器110布置于第一配合突出部115和第二配合突出部120之间。

参照图3，平衡器110是单件铸造结构，其包括第一端130和相对的第二端135。在图示的结构中，第一端130和第二端135是圆柱形的突出部。第一端130连接第一配合突出部115，第二端135连接第二配合突出部120。

参照图3和4，平衡器110包括第一绳索承接件140(图3和4)和第二绳索承接件145(图4)。绳索承接件140和145均设置于第一端130和第二端135之间。第一绳索承接件140设置于平衡器110的前侧150，第二绳索承接件145设置于平衡器110的后侧155。在图示结构中，第一承接件140和第二绳索承接件145为沿前侧150和后侧155一体形成的D形突出部。第一绳索承接件140和第二绳索承接件145接纳并引导提升索80。在一些构造中，绳索承接件140和145包括接纳提升索80的一道或多道凹槽。在一些构造中，绳索承接件140和145包括与图示不同的其他形状(比如圆形、椭圆形等)。绳索承接件140和145支承提升索80并将提升索80调整为与滑轮65相切，从而减少对提升索80的磨损。

继续参照图3和4，平衡器110进一步包括防护件160。防护件160设置在平衡器110的前侧150。防护件160是损耗性构件，其保护平衡器110的其余部分不会接触滑轮65并使平衡器110受损。在铲斗70和平衡器110接近滑轮65时(比如当提升索80被拉紧时)，防护件160承受与滑轮65的接触。在图示的结构中，防护件160是具有开口165的薄板(图3)。如图4所示，防护件160的至少一部分相对绳索承接件140以微小的夹角延伸，并基本沿整个防护件160与绳索承接件140隔开，从而在防护件160和绳索承接件140之间形成间隙170。当防护件160接触滑轮65时，防护件160的至少一部分弯曲和/或弯折至间隙170内。在其他的构造中，防护件160形状、方向和位置可以不同。

参照图3，平衡器110包括转轴175。在连接至铲斗70时，平衡器110能够围绕转轴175转动。在一些构造中，平衡器110能够围绕转轴175旋转达到约180度。在其他构造中，平衡器110能够旋转超过180度。

参照图3和5-7，平衡器110具有沿转轴175的总长度177(图3)，该总长度177大于在铲斗70上的第一配合突出部115与第二配合突出部120之间延伸的间隙178(图5-7)。

参照图5-7，平衡器110通过连续的四个步骤被连接至铲斗。在第一步骤中，如图5所示，平衡器110和转轴175均沿第一方向倾斜，从而第一端130下降并能够部分地滑入第一配合突出部115上的开孔180内。

在第二步骤中，如图6所示，平衡器110和转轴175均朝相反的方向回倾，从而第一端130升起并能够进一步滑入开孔180内，而第二端130能够靠近并沿着第二配合突出部120的内表面185朝第二配合突出部120上的第二开孔190下滑。

在第三步骤中，如图7所示，平衡器110和转轴175进一步回倾，从而第二端135能够完全滑入第二开孔190。

在第四步骤中，如图7-9所示，端盖195(比如衬套筒)连接至第一配合突出部115和第二配合突出部120。图示的端盖195控制平衡器110的轴向和径向位置。如图8所示，每一个端盖195包括壳体200、布置在壳体200轴向朝内位置的密封205、布置在密封205轴向朝内位置的衬套210。壳体200包括设有开孔220的外法兰215。端盖195的其他构造包括不同数量和排布方式的法兰215以及开孔220。在一些构造中，端盖195不包括密封205，或者包括与图示类型不同的密封205。

参照图9，紧固件225穿过开孔220插入，将端盖195紧固至第一配合突出部115和第二配合突出部120，从而将平衡器110沿转轴175锁定在第一配合突出部115和第二配合突出部120之间，但仍然允许平衡器110围绕转轴175转动。如图9所示，衬套210接纳第一端130和第二端135，以允许第一端130、第二端135和平衡器110作为整体相对于铲斗70绕转轴175旋转。

与更为传统的销式平衡器，例如图2A、3A、4A和9A所示的平衡器310相比，平衡器110具有众多优点。比如，如图2A和3A所示，平衡器310是用于将提升索连接至铲斗的大的、组装式机加工结构。平衡器310通常比在相应的图2和3中所示的平衡器110更大、更笨重。在一些构造中，平衡器310比平衡器110要重约8000磅。在一些构造中，平衡器310重约10500磅，而平衡器110重约3700磅。在一些构造中，平衡器110重量在约3500磅和4000磅之间。其他的构造包括不同的范围。重量的节约直接导致采掘机10具有更大的切割力和更高的有效载荷。

如图4A和9A所示，平衡器310包括在平衡器310的相应端部上的开孔315，320。为组装平衡器310，将销325(比如9英尺长、重约1200磅)穿过开孔315和320，并穿过在第一配合突出部115和第二配合突出部120上的开孔180和190。平衡器310与销325的组合的缺点是很重，并且仅有销325的一小部分(比如小于4英尺)最终被用作使平衡器310和铲斗70绕其相对旋转的支承表面。要插入销320也很困难和费时，因为需要在插入销325之前使开孔315、320、180和190对齐，与之相关的是要调整各个部件的总重量。

相比之下，如上所述，平衡器110被一体铸造，作为单个材料件，其具有两个圆柱形的相对端部130和135，所述端部130，135沿转轴175轴向伸出并且其尺寸设定为可被容纳于衬套210内。在一些构造中，端部130和135是非圆柱形的(比如具有更像锥形的设计)，以配合类似形状的非圆柱形衬套210。平衡器110本身可取代销325，因为第一端130和第二端135可转动地容纳并布置于衬套210内。在一些构造中，铲斗和平衡器系统仅包括铲斗、平衡器110和两个端盖195。所述由铲斗、平衡器110和两个端盖195组成且不带额外销的组合足以实现铲斗70和平衡器110的相对转动。在一些构造中，单件铸造的平衡器110和端盖195一起组成套件，其可用于各种不同的采掘机械(比如作为改装产品或售后产品)。

平衡器110的组装步骤比平衡器310和销325的组装步骤更简单快捷，这至少部分是因为不需要使用销来将平衡器110附接至铲斗70。一旦平衡器110被插入开孔180和190，只需装上端盖195。然而，在一些构造中，平衡器110可安装有与销325类似的销，以方便平衡器110和铲斗70的转动。例如，在一些构造中，销沿转轴175延伸穿过第一端130和135，该销单独地(或者与第一端130和第二端135结合)使得平衡器110和铲斗70可以转动。

参照图4和4A，平衡器110还包括重心400，重心400距转轴175的距离比平衡器310的重心405到转轴330的距离更近。例如，在一些构造中，平衡器110的重心400距转轴175仅有4英寸，而平衡器310的重心405距转轴330为8英寸。因为重心400十分靠近转轴175，在平衡器110上仅有非常小的翻转力矩(由平衡器的重量与重心距转轴的距离的乘积来限定)。这使得提升索80难以扭结，因为翻转力矩很小。在一些构造中，平衡器110的翻转力矩比平衡器310小约86％。在一些构造中，平衡器110的翻转力矩约为1200英尺*磅，而平衡器310的翻转力矩在约7000英尺*磅。在一些构造中，平衡器110的翻转力矩约在约1100英尺*磅和1300英尺*磅之间。其他的构造包括不同的范围。

图10示出了一种替代性的平衡器410。平衡器410被构造成连接至铲斗70。在一些构造中，平衡器为铸造结构。如图10所示，单个销415延伸穿过平衡器415并伸出端部420和425。夹紧件430连接至销415的端部以防止或禁止销415滑出平衡器410。与平衡器110类似，平衡器410包括防护件435。防护件435布置在平衡器410的前侧440。防护件435是损耗性构件，其保护平衡器410的其余部分不会接触滑轮65并使平衡器受损。在铲斗70和平衡器410接近滑轮65时(比如当提升索80被拉紧时)，防护件435承受与滑轮65的接触。平衡器410还包括至少一个绳索承接件445。

在一些构造中，平衡器410的端部420和425被构造成在销415被插入并且然后夹紧件430被连接至销415之前滑入开孔180和190内(比如，以类似于上述平衡器110滑入开孔180和190内的方式)。

虽然已参照某些优选实施例详细描述本发明，但在本发明的如所描述的一个或多个独立的方面的范围和精神内可以存在不同和改变。

Claims (20)

1.一种用于采掘机械的平衡器组件，其特征在于，所述平衡器组件包括：

单件铸造的平衡器，该平衡器具有第一端和相对的第二端；

第一端盖，该第一端盖被构造成连接至采掘机械的铲斗，所述第一端盖包括第一衬套，该第一衬套被构造成接纳所述平衡器的第一端；和

第二端盖，该第二端盖被构造成连接至采掘机械的所述铲斗，所述第二端盖包括第二衬套，该第二衬套被构造成接纳所述平衡器的第二端。

2.根据权利要求1所述的平衡器组件，其特征在于，所述第一端盖包括具有多个开口的法兰，用于接纳紧固件以将所述第一端盖紧固至铲斗。

3.根据权利要求1所述的平衡器组件，其特征在于，所述平衡器的第一端和第二端为圆柱形突出部。

4.根据权利要求1所述的平衡器组件，其特征在于，所述平衡器包括第一绳索承接件和第二绳索承接件，该第一绳索承接件和第二绳索承接件中的每一个均布置在所述平衡器的第一端和第二端之间。

5.根据权利要求4所述的平衡器组件，其特征在于，所述第一绳索承接件是沿所述平衡器的前侧一体形成的D形突出部。

6.根据权利要求1所述的平衡器组件，其特征在于，所述平衡器包括布置在该平衡器前侧的防护件，该防护件包括板体，所述板体与所述平衡器的一部分间隔开并且是用于保护该平衡器的所述部分不会接触采掘机械上的滑轮的损耗性构件。

7.一种包括如权利要求1所述的平衡器组件的采掘机械，其特征在于，该采掘机械包括支臂、连接至所述支臂的柄、连接至所述柄的铲斗、连接至所述支臂的滑轮和连接至所述滑轮的导索，其中所述平衡器连接至所述导索和铲斗，所述第一端盖和第二端盖连接至所述铲斗。

8.根据权利要求7所述的采掘机械，其特征在于，所述铲斗包括第一配合突出部和第二配合突出部，其中所述第一端盖连接至所述第一配合突出部，所述第二端盖连接至所述第二配合突出部。

9.根据权利要求8所述的采掘机械，其特征在于，所述第一配合突出部包括第一开孔，所述第二配合突出部包括第二开孔，其中所述第一端盖的一部分布置在所述第一开孔内，所述第二端盖的一部分布置在所述第二开孔内。

10.根据权利要求9所述的采掘机械，其特征在于，所述第一端盖的一部分布置在所述第一开孔的外侧，所述第二端盖的一部分布置在所述第二开孔的外侧。

11.根据权利要求9所述的采掘机械，其特征在于，所述平衡器的第一端布置在所述第一开孔和第一端盖中，所述平衡器的第二端布置在所述第二开孔和第二端盖中。

12.根据权利要求9所述的采掘机械，其特征在于，所述平衡器包括延伸穿过所述第一开孔和第二开孔的转轴。

13.根据权利要求8所述的采掘机械，其特征在于，所述平衡器的第一端与第二端之间的距离大于由所述第一配合突出部和第二配合突出部之间的距离所限定的间隙。

14.一种用于将平衡器连接至采掘机械的铲斗的方法，该方法包括：

沿第一方向倾斜平衡器的转轴；

将所述平衡器的第一端插入铲斗中的第一开孔内；

沿相反的第二方向倾斜所述平衡器的转轴；以及

将所述平衡器的第二端插入所述铲斗中的第二开孔内。

15.根据权利要求14所述的方法，其特征在于，所述方法还包括以下步骤：将第一端盖连接至所述铲斗以使所述第一端盖的一部分伸入所述第一开孔，并且将第二端盖连接至所述铲斗以使所述第二端盖的一部分伸入所述第二开孔。

16.根据权利要求15所述的方法，其特征在于，所述方法还包括以下步骤：将所述平衡器的第一端插入所述第一端盖，并且将所述平衡器的第二端插入所述第二端盖。

17.根据权利要求16所述的方法，其特征在于，所述第一端盖包括覆盖所述平衡器的第一端的衬套，所述第二端盖包括覆盖所述平衡器的第二端的衬套，在所述平衡器被连接至所述铲斗后，所述平衡器的转轴延伸穿过所述第一开孔和第二开孔，从而使所述平衡器能够在所述衬套内绕所述转轴旋转。

18.根据权利要求14所述的方法，其特征在于，所述第一开孔位于所述铲斗上的第一配合突出部中，所述第二开孔位于所述铲斗上的第二配合突出部中。

19.根据权利要求18所述的方法，其特征在于，所述平衡器的第一端与第二端之间的距离大于由所述第一配合突出部与第二配合突出部之间的距离所限定的间隙。

20.根据权利要求14所述的方法，其特征在于，所述平衡器包括绳索承接件，并且所述方法进一步包括以下步骤：将提升索连接至该绳索承接件。