CN107206403A - 枢轴灌溉系统和部件 - Google Patents

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CN107206403A CN201580072354.XA CN201580072354A CN107206403A CN 107206403 A CN107206403 A CN 107206403A CN 201580072354 A CN201580072354 A CN 201580072354A CN 107206403 A CN107206403 A CN 107206403A
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Abstract

在一个示例中，提供一种用于灌溉系统的履带运输系统，其包括：履带；和齿轮系，其与所述履带连接并能够操作以将输入扭矩传递到履带以使履带运动。所述齿轮系包括：驱动齿轮，其具有能够与灌溉系统底盘的马达连接的接口；第一驱动轮和第二驱动轮，其连接到所述履带，每个所述驱动轮包括能够与灌溉系统底盘的对应的接口连接的接口；以及第一从动齿轮和第二从动齿轮，其与所述驱动齿轮接合，所述第一从动齿轮和第二从动齿轮安装到相应驱动轮，使得每个从动齿轮与相关联的驱动轮一致地旋转，所述齿轮系的一个或多个齿轮是塑料的。

Description

枢轴灌溉系统和部件
技术领域
本发明总体涉及灌溉系统和相关部件。至少一些示例性实施方式涉及包括履带运输系统的枢轴灌溉系统。
背景技术
灌溉系统有时自动运行而使其能够灌溉大块田地或者部分田地，而很大程度上无需人员动作或干预。对此，这样的灌溉系统可包括一组或多组轮胎，该轮胎能够使灌溉系统移动到被灌溉田地中的不同位置。灌溉系统的移动可以利用联接到轮胎的驱动系统来执行。
虽然一组或多组轮胎能够重新定位灌溉系统，但轮胎的使用可能会带来各种问题。一个这样的问题在于：由于灌溉系统的重量(特别是当装满水时)以及由于轮胎的相对较大尺寸，因而轮胎常常在被灌溉田地的土壤中形成相当深和/或宽的辙迹。这些辙迹(有时被称为枢轴辙迹)可使其它设备(例如收割机、卡车和拖拉机)很难行进通过田地。
而且，当一个或多个灌溉系统移动时，这样的辙迹可使其它灌溉系统的轮难以或者不可能行进通过田地。另外，这些灌溉系统当其试图行驶通过和越过由另一灌溉系统留下的辙迹时可能遭受相当大的磨损。
由于在灌溉系统中使用轮胎而出现的另一示例性问题涉及田地自身。特别地，由这种轮胎形成的辙迹可导致田地中的土壤腐蚀。如果轮胎辙迹变得充满水和泥泞(如常发生的那样)，则腐蚀可能加剧。
相关问题在于：轮胎的相对宽的构造导致可用于种植的田地空间量相应减少。根据灌溉系统尺寸以及相关联轮胎的数量和尺寸，这种减少在一些情况下可能相当明显。
除了上述问题以外，轮胎自身固有地易于产生各种问题。例如，典型用于灌溉系统中的轮胎是充气的。这样，橡胶轮胎材料由于长期暴露于日晒而易于劣化，充气轮胎可能由于阀失效或者与尖锐物体接触而泄气。无论是何种失效机制，轮胎将不得不修理或更换，这可能费时且昂贵。例如，修理或更换一个或多个轮胎引起不希望发生的灌溉系统停工时间。这种停工时间可能特别有问题，例如在充足的水流对于作物生存至关重要的热气候条件下。
另外，如果轮胎泄气，则农民可能没有立刻意识到这个问题，结果，灌溉系统可能继续以(一个或多个)泄气轮胎操作。当灌溉系统移动通过田地时，这可能导致灌溉系统(包括驱动系统部件，例如联动件和轴承)上的过度磨损。
另外，即使轮胎不泄气，问题可能仍然发生。例如，如果在轮胎中未保持适当压力，则轮胎性能将受影响，与轮胎处于正确压力的情况相比，轮胎可能相对更难以移动通过田地。这个问题可能由于采用灌溉系统的田地的状况而进一步加剧。
而且，应显见的是：当前述问题在包括多个灌溉系统和相关联轮胎的大型种植操作中发生时，这些问题对时间、生产率、和经济性会产生相当大的累积影响。
为解决上述这些问题所作的一些努力涉及：使用围绕两个充气轮胎旋转的带(track)。虽然这样的布置可以形成问题略小的带形状，但这些布置引起其本身的一系列问题。例如，出于前述原因，充气轮胎的使用是有问题的。
而且，由于这些带和轮胎布置可能依赖于高水平的带张力以进行有用操作，因而需要使用诸如张紧器之类的设备。然而，这些张紧器可能对诸如轴、轴承和齿轮箱之类部件施加巨大应力，从而减短这些部件的使用寿命。而且，张紧器可能易受轮胎压力变化的影响，使得张紧力可能随轮胎压力而改变。另外，轮胎压力在一天中显著变化，带和轮胎布置的性能将相应改变。相关问题在于：农民或其它用户没有容易的方式监测轮胎压力的变化，且在需要这么做时影响轮胎压力的变化。
最后，采用橡胶带的带和轮胎构造仍存在进一步的问题。例如，橡胶带在长期暴露于日照和受热之后可能劣化。更换这些橡胶带引起部件、劳力、灌溉系统停工时间的形式的进一步的费用。
鉴于这些问题，有用的是具有一种灌溉系统(例如枢轴灌溉系统)，其被构造成使得与使用轮胎相关联的至少一些问题可以避免。
发明内容
应注意，在此公开的实施方式不构成所有可行实施方式的穷尽性总结，本发明内容也不构成任意特定实施方式的所有方面的穷尽性列表。相反，本发明内容仅呈现一些示例性实施方式的所选择方面。应注意，在此的内容应被认为不会构成任何发明或实施方式的必不可少的或不可或缺的元素。相反，所公开的实施方式的各种方面可按照各种方式组合以限定进一步实施方式。这样的进一步的实施方式被认为处于本发明的范围内。
而且，本发明范围内所包含的实施方式不应被认为是对任何具体问题的解决方案或者局限于对任何具体问题的解决方案。这样的实施方式也不应被认为是对任何具体技术效果或解决方案的实施方式或者局限于对任何具体技术效果或解决方案的实施方式。
本发明总体涉及灌溉系统，例如枢轴灌溉系统，其包括履带运输系统。在一些实施方式中，履带运输系统被构造以：改造到已经采用的包括轮胎(例如充气轮胎)灌溉系统中。在其它实施方式中，履带系统可被包括作为灌溉系统的初始组件的一部分。在任一情况下，履带系统可基本相同，也就是说，履带系统的至少一些实施方式同样良好适合在初始构建时安装或者作为改造安装物采用。履带系统特别良好适合用于枢轴灌溉系统中，不过本发明的范围不限于这样的灌溉系统，履带系统可用于任何其它灌溉系统、或不同于灌溉的应用中，其中履带系统可证实是有用的。
现在继续参见进一步的示例性实施方式，应理解，本发明范围内的实施方式可包括按照任意组合方式的以下元件和元件特征中的任意一个或多个：履带运输系统；包括履带运输系统的灌溉系统；无轮的或无轮胎的灌溉系统；采用配件系统形式且可安装在包括轮或轮胎运输系统的现有灌溉系统上的履带运输系统；包括履带运输系统的枢轴灌溉系统；不采用轮胎或轮的履带运输系统；由电动马达或任何其它类型原动机驱动的履带运输系统；包括动力传递齿轮系(其通过可操作以使所述带移动的一个或多个驱动轮连接到履带，且动力传递齿轮系可连接到原动机)的履带运输系统；用于履带运输系统的原动机(其中原动机可远程控制)；包括齿轮系的履带运输系统(齿轮系具有一个或多个齿轮，所述一个或多个齿轮通过至少部分地由金属和/或塑料制成的链条或齿带与一个或多个其它齿轮相连接)；包括一个或多个驱动齿轮(采用塑料链轮形式)的履带运输系统；包括齿轮系(具有基本或完全由塑料制成的一个或多个齿轮)的履带运输系统；与现有灌溉系统的一个或多个轮胎能够互换的履带运输系统；可安装在现有灌溉系统(其中轮胎初始安装或者将被安装)的相同毂上的履带运输系统；被构造为安装到灌溉系统(可为枢轴灌溉系统)的一对毂的履带运输系统；当由给定重量的灌溉系统使用时在土壤中形成压痕比由相同灌溉系统的一对轮胎所形成的压痕具有相对更大面积的履带运输系统；对于给定重量的灌溉系统在土壤上施加的压力小于由相同灌溉系统的一对轮胎所施加的压力的履带运输系统；包括一个或多个可更换履齿的履带运输系统；包括一个或多个塑料履齿的履带运输系统；包括链条(与多个履齿附接)的履带运输系统；包括塑料链条(与一个或多个履齿附接)的履带运输系统；包括塑料链条(与一个或多个塑料履齿附接)的履带运输系统；具有链条(链条的每个连结件与相应履齿一体形成)的履带运输系统；履齿(可为塑料的或金属的，在每侧上包括一个或多个垫块(skid)以利于履齿与土壤保持接触)；具有塑料链条(塑料链条的每个连结件与相应履齿一体形成)的履带运输系统；限定土壤接触区域至少与履带运输系统的两个毂轴之间的距离一样长的履带运输系统；限定土壤接触区域与履带运输系统的长度基本相同的履带运输系统；仅具有单个土壤接触部分的履带运输系统；限定土壤接触区域(其主要部分或者全部与土壤总是保持接触)的履带运输系统；限定土壤接触区域(其中土壤接触区域总是保持基本相同的尺寸)的履带运输系统；限定基本为矩形的土壤接触区域的履带运输系统；限定约400平方英寸至约700平方英寸范围内的土壤接触区域的履带运输系统；具有可调节土壤接触区域的履带运输系统；包括具有多履齿的非张紧带的履带运输系统；具有基本矩形轮廓的履带运输系统；履带运输系统(其带在土壤中形成大体矩形压痕，而不是由可替代所述带使用的一个或多个轮胎形成的大体U形压痕，由所述带形成的压痕显著浅于U形压痕)；以及用于履带运输系统的壳体(所述壳体可被可移除地附接到履带运输系统的框架或其它结构，所述壳体可由金属和/或塑料制成，并可包括一个或多个接近板)。
而且，本发明涵盖在此公开的实施方式(采用相应组装形式和采用相应成套工具形式)。当采用成套工具形式时，实施方式可部分地或完全地拆卸，成套工具可在构建灌溉系统时使用，或者作为现有灌溉系统的配件修改部分。
以下是在本发明范围内的非排他性实施方式列表。应理解，各种实施方式的方面可按照其它方式组合以限定更进一步的实施方式。
在第一示例性实施方式中，履带运输系统包括：与一对驱动轮可操作地接合的履带，每个驱动轮安装到或者能够安装到灌溉系统的对应毂。
在第二示例性实施方式中，灌溉系统的一部分具有包括履带的履带运输系统，履带与一个或多个驱动轮可操作地接合，所述一个或多个驱动轮中的每个安装到或者能够安装到灌溉系统的所述部分的对应毂。
在第三示例性实施方式中，枢轴灌溉系统的塔具有包括履带的履带运输系统，履带与一个或多个驱动轮可操作地接合，所述一个或多个驱动轮中的每个安装到或者能够安装到枢轴灌溉系统的塔的对应毂。
在第四示例性实施方式中，履带运输系统包括履带，履带与一个或多个驱动轮可操作地接合，其中，所述一个或多个驱动轮利用齿轮系联接到驱动马达，所述一个或多个驱动轮中的每个安装到或者能够安装到灌溉系统的对应毂。
在第五示例性实施方式中，履带运输系统包括履带，履带与一个或多个驱动轮可操作地接合，其中，所述一个或多个驱动轮利用齿轮系联接到驱动马达，齿轮系包括一个或多个塑料齿轮和/或塑料链轮，所述一个或多个驱动轮中的每个安装到或者能够安装到灌溉系统的对应毂。
在第六示例性实施方式中，履带运输系统包括履带，履带与一个或多个驱动轮可操作地接合，其中，所述一个或多个驱动轮联接到包括一个或多个齿轮的齿轮系，其中，齿轮或驱动轮中的一种通过链条或齿带连接到另一齿轮或驱动轮，所述一个或多个驱动轮中的每个安装到或者能够安装到灌溉系统的对应毂。
在第七示例性实施方式中，履带运输系统包括：非张紧的带，非张紧的带与一个或多个驱动轮可操作地接合。
在第八示例性实施方式中，履带运输系统包括具有链条的带，链条具有多个连结件，每个连结件具有与其附接的相应履齿，其中，一个或多个连结件和/或一个或多个履齿是塑料的。
附图说明
附图包含一些示例性实施方式的图以进一步阐明本发明的各个方面。应认识到，这些图仅图示出本发明的一些实施方式，而非试图以任何方式限制其范围。本发明将通过利用附图而以额外的具体性和细节进行描述和阐释，其中：
图1是枢轴灌溉系统的布置的示意性平面图；
图2公开枢轴灌溉系统的示例性塔的方面；
图3公开枢轴灌溉系统的示例性塔的方面，其中塔包括履带运输系统；
图3a公开用于履带运输系统的示例性壳体的方面；
图3b公开用于履带运输系统的示例性罩体的方面；
图4是示例性履带运输系统的右侧透视图；
图5a是示例性履带运输系统的左侧透视图；
图5b是示例性履带运输系统的局部左侧透视图，其中为了清楚而拆除框架的一部分；
图5c是示例性履带运输系统的局部右侧透视图，其中为了清楚而拆除马达；
图5d是示例性驱动毂的局部剖视图；
图5e是示例性轴毂的局部剖视图；
图6是示例性履带运输系统的俯视图；
图7是示例性履带运输系统的仰视图；
图8a是示出履带运输系统与灌溉系统的底盘之间的示例性接口的侧剖视图；
图8b是示例性链条和履齿的一部分的详细图；
图8c是与履齿附接的示例性链条的详细图；
图8d的详细图显示出两个示例性履齿之间的接口；以及
图9公开由履带运输系统形成的辙迹。
具体实施方式
本发明总体涉及灌溉系统和部件。更具体地，本发明的至少一些实施方式涉及灌溉系统，其中一个示例是枢轴灌溉系统，其包括履带运输系统，该履带运输系统能够使灌溉系统在整个田地中移动，同时在很大程度上或者完全避免与使用主要依赖轮胎或轮的运输系统以使相关联的灌溉系统移动的一个或多个问题。本发明的实施方式可用于广泛的多种应用中，因此，本发明的范围不限于在本文中公开的示例性应用和结构。
A.示例性构造和操作环境
首先参见图1，所提供的细节涉及用于本发明的至少一些实施方式的示例性操作环境的方面。在图1的示例中，示出枢轴灌溉系统100。通常且如图2中更详细公开地，枢轴灌溉系统100具有枢轴臂102，枢轴臂102的长度“L”通过多段长度的给水管道限定，其中给水管道端对端连接且由一系列塔支撑。长度“L”限定了圆形区域“A”的半径，当枢轴臂102围绕固定点“B”旋转时，圆形区域“A”可由枢轴灌溉系统100的喷嘴104给水。利用连接到泵站108(其与水源(未示出)连通)的供应管线106，水可被供应到枢轴臂102。基于要给水的田地(field)或区域(area)的尺寸，可提供一个或多个枢轴灌溉系统100。
继续参见图1且现在还着重参见图2，提供涉及示例性枢轴灌溉系统100的进一步的细节。如图所示，枢轴灌溉系统100可包括一个或多个塔110，塔110可按金属框架的形式构建。塔110支撑各个管道长度102a、102b(其形成枢轴臂102的长度的一部分)。管道长度102a、102b中的每个可与一个或多个喷嘴112流体连通，喷嘴112可为如图2中所示的垂挂式喷嘴、或者任何其它类型的喷嘴。继续参见图2，一个或多个塔110可包括由一对轮胎116支撑的底盘114。然而，至少出于在本文其它部分提出的原因，在灌溉系统中使用轮胎(例如轮胎116)已被证明存在问题。
因此，现在着重参见图3，其中提供涉及本发明示例性实施方式的方面的细节。枢轴灌溉系统200可与枢轴灌溉系统100相似或相同，不同之处在于：不采用轮胎(例如轮胎116)，而是使枢轴灌溉系统200包括履带运输系统(CTTS)，CTTS的一个示例以300表示。
CTTS及其部件中的一些或所有部分可涂覆漆或其它材料或没有部分可涂覆漆或其它材料。至少一些这样的材料可用于协助防止或减少生锈和腐蚀。表面处理和纹理也可施加于CTTS的一部分。
用于供给的许多元件通过一种或多种金属而整体地或部分地构建。适合的金属可包括钢(例如不锈钢)、铝、和铝合金，不过本领域技术人员应理解的是，也可采用各种其它金属，本发明的范围不限于上述示例。当在构建部件时采用金属时，金属元件可采取一种或多种形式，包括但不限于：正方形管、矩形管、椭圆形管、多边形管、圆形管、管道、和任何前述形式的实体(而非管状)的形式。金属元件可被挤压、锻造、机加工、或以前述任意方式成型。如在本文其它部分中更详细公开地，材料(例如塑料和橡胶)可单独使用或者结合一种或多种金属使用，以构建CTTS的元件。
通常，当用作改造(backfit)或配件(aftermarket)物件时，CTTS 300可使用毂(未示出)容易地附接到底盘202，其中轮胎(参见图2中的116)以前被安装到所述毂。当然，可替代地可在构建枢轴灌溉系统200时包括CTTS 300而作为枢轴灌溉系统200的元件。在任一情况下，CTTS 300使得不需要轮胎或轮在整个田地中运输枢轴灌溉系统200。
继续参见图3，现在着重简要参见图3a，CTTS的至少一些实施方式(例如示例性的CTTS 300)可包括壳体301。其中，壳体301可协助防止异物和/或其它材料进入CTTS的各种部件中，例如齿轮系(在下文中论述)。而且，壳体301可为CTTS部件提供一定程度的保护(针对环境条件，例如日晒和雨淋)。壳体301可由任意适合材料(例如包括金属和/或塑料)制成。而且，壳体301可被构造为被可移除地附接到CTTS 300的框架和/或其它结构。在至少一些实施方式中，壳体301包括一个或多个接近板301a以能够使用户接近在壳体301内安置的CTTS部件从而进行维护、拆除和/或修理。此外，壳体301可包括一个或多个通气口301b以能够使空气运动通过壳体301。最后，对于一个或多个接近板301a而言另外地或可替代地，壳体301可包括盖301c(可被铰接)，从而使用户可开启盖301c以接近在壳体301内安置的CTTS部件。
继续参见图3、3a，现在着重简要参见图3b，可设置罩体301d，其可针对壳体301而言另外地或可替代地使用。通常，罩体301d可以覆盖CTTS部件(例如齿轮系，在下文中论述)的全部或一部分。以这种方式，罩体301d可协助防止异物进入CTTS的齿轮系和/或其它部件。罩体301d可由与壳体301相同或相似的材料制成，虽然这不是必要的。而且，罩体301d可被可移除地附接到CTTS的结构或其它元件，例如通过螺栓或螺丝附接。在一些实施方式中，罩体301d可包括一个或多个接近板301e以能够使用户接近CTTS的部件而进行例如检查、修理和/或更换。
B.一些示例性实施方式的方面－履带
继续参见图3而且着重参见图4-7，提供涉及示例性CTTS 300的进一步的细节。如在这些图中所示，CTTS 300可包括履带302，履带302包括多个带元件(其可采取履齿302a的形式)，履齿302a连接到一起，使得在相继履齿302a之间的角度是可变的而且能够使带302的一个或多个部分采取曲形构造，例如如图4、5中所示。通常，示例性CTTS 300可具有基本矩形的轮廓，并因而比三角形驱动系统具有相对更小的竖直尺寸。
在至少一些实施方式中，履齿302a中的一个或多个包括一个或多个楔302b。一个或多个楔302b若存在则可当履带302在地上运动时协助提高履带302的牵引力和土壤接触。楔302b可与相应的履齿302一体形成、持久附接到相应的履齿302，或者可被可移除地附接到相应的履齿302而使得楔302b可在磨损时更换或者适应操作条件。例如，适用于砂质土壤的履齿可能无法很好地适用于粘质土壤。
履齿302a和楔302b可由任意适合材料制成，例如包括塑料、橡胶、金属、或者它们的任意组合。另外，履齿302a及其对应的楔302b可采用彼此相同的材料，但这不是必要的。更常见地，任意前述材料的楔302b可与由任意这些材料制成的履齿302a一起使用，而本发明的范围不限于任何具体材料或它们的组合。
在一些情况下，履齿302a可由再生塑料制成，例如包括但不限于：由QuadrantPlastics以商标名称“Tivar ECO”销售的超高分子量聚乙烯(UHMWPE)。这样的塑料也可称为高模聚乙烯(HMPE)、或高性能聚乙烯(HPPE)。其它塑料或非塑料材料可以可替代地用于履齿302a。
最后，应认识到，可限定各种不同的履带302构造。因此，履齿302a的各方面，例如尺寸、形状、和数量，可根据需要选择以限定所希望构造的履带302。涉及示例性履齿和相关联链条的进一步的细节在本文其它部分中论述。
C.一些示例性实施方式的方面－齿轮系
如图中进一步所示，CTTS 300可包括齿轮系304，齿轮系304的一部分或全部可布置在由履带302限定的封套内。最佳地如图6中所示，齿轮系304的齿轮(在下文中论述)可均安置在基本相同的侧平面中以形成基本线性的齿轮系构造。不过，这种构造仅作为示例提供，其它实施方式可采用非线性的齿轮系构造。
在图4-7中所示的示例中，齿轮系304包括驱动齿轮306(可为塑料的或金属的或二者的组合)。原动机400(例如电动马达)包括具有法兰402a的毂402。原动机400可被设置为CTTS 300的一部分，或者可为灌溉系统底盘上的现有设备(其中CTTS 300要被安装到灌溉系统底盘)。特别参见图5d和图6，驱动齿轮306可以安装(例如通过栓接(bolt)安装)到驱动毂308的法兰308a。驱动毂308进一步包括法兰308b，法兰308b被构造为被可移除地附接(例如通过螺栓附接)到毂402的对应法兰402a。以此方式，CTTS 300可容易地附接到原动机400和从原动机400拆卸。
驱动毂308进而安装到轴310，轴310可具有台阶构造，如图5d中所示。如在下文中更详细所述，轴310可被固定到框架500(在下文中论述)，使得驱动毂308且因此驱动齿轮306围绕轴310旋转。对此，一个或多个轴承312可设置在驱动毂308内以当驱动毂308围绕轴310旋转时可旋转地支撑驱动毂308。在一个实施方式中，轴承312是双排锥形轴承，被构造为接受轴向和径向的负载分量。然而，可替代地可采用其它轴承。在一个特定实施方式中，轴310由热轧钢(例如符合ASTM 1018的热轧钢)制成，不过可替代地可采用其它材料。而且，轴310可具有约2.25英寸的直径、约7英寸长，不过轴310可替代地可实现不同尺寸的外直径和长度。
除了驱动齿轮306以外，继续参见图4-7，示例性齿轮系304可包括一个或多个传动齿轮314以接合驱动齿轮306。传动齿轮314可相互具有基本相同的尺寸和构造，并可在尺寸上使得驱动齿轮306的单次(1)旋转引起每个传动齿轮314的多于一次旋转，不过这种构造仅作为示例提供，而不是试图限制本发明的范围。
传动齿轮314可安装到相应的轴316并围绕其旋转。轴316中的一者或两者可以持久地或可拆卸地附接到框架500(在下文中论述)，使得轴316被固定且传动齿轮314围绕固定的轴316旋转。在一个可替代布置中，轴316可由框架500可旋转地支撑(例如利用轴承支撑)，使得传动齿轮314和轴316相互一致地旋转。
在一个特定实施方式中，轴316中的一者或两者由圆形碳钢管(例如符合ASTM A-513-Type 5(1026DOM)的碳钢管)制成，不过可替代地可采用其它材料。轴316中的一者或两者可具有约3.5英寸的外直径，约4英寸长，不过可替代地轴316可实现不同尺寸的外直径和长度。
而且，在一个特定示例性实施方式中，一个或多个传动齿轮314由塑料制成。在此示例性实施方式中，不需要轴承，这是因为，塑料传动齿轮314在其围绕轴316旋转时是自润滑的。其中，这种略去轴承的构造避免了可能的故障机构和维护负担，并减小齿轮系304的总重量和成本。塑料传动齿轮314中的一者或两者可与位于传动齿轮314与框架500之间的分隔部(未示出)配对以防止传动齿轮314在框架500上摩擦。对这种布置而言可替代地，传动齿轮314中的一者或两者(可为塑料的或非塑料的)包括：已被压配合到传动齿轮314中的轴承(未示出)。此轴承可在传动齿轮314围绕对应轴316旋转时对传动齿轮314提供径向和/或轴向的支撑。
继续参见图4-7，特别参见图5e，齿轮系304还包括一个或多个从动齿轮318，每个从动齿轮318接合于相应的传动齿轮314。而且，从动齿轮318均连接到相应的驱动轮320，使得对驱动齿轮306的输入被传递到从动齿轮318，并因而引起驱动轮320的对应旋转。
更特别地，提供包括法兰322a的轴毂322，其中从动齿轮318和驱动轮320栓接到法兰322a。在图5e的示例中，从动齿轮318和驱动轮320可栓接到法兰322a的左侧，而法兰322a的右侧可栓接到底盘毂的对应法兰，如本文其它部分中所述。在一些实施方式中，轴毂322由符合ASTM 1020的钢制成，不过可替代地可使用其它钢。轴毂322进而安装到轴324，轴324可具有台阶构造，如图5e中所示。在一个特定实施方式中，轴324由热轧钢(例如符合ASTM1018的热轧钢)制成，不过可替代地可采用其它材料。轴324中的一者或两者可具有约2.25英寸的直径、约7英寸长，不过可替代地可实现不同尺寸的轴直径和长度。
如在下文中更详细所述，轴324可被固定到框架500(在下文中论述)，使得轴毂322且因此从动齿轮318和驱动轮320围绕轴324旋转。对此，一个或多个轴承326可设置在轴毂322内，以当轴毂322围绕轴324旋转时可旋转地支撑轴毂322。在一个实施方式中，轴承326可被构造为接受径向的负载分量。不过，可替代地可采用其它轴承。
由于驱动轮320均与履带302接合(例如见图8b)，因而驱动轮320旋转引起履带302对应运动，即，在图5a-5c的示例中的顺时针运动。在至少一些实施方式中，驱动轮320中的一者或两者采取链轮的形式。链轮可由塑料制成，在一个特定示例性实施方式中，直径在约14英寸至约18英寸的范围内，厚度在约3/4英寸至约1-1/4英寸的范围内。在一个更特别的示例中，链轮的直径约16英寸，厚度约1英寸。不过，前述仅作为示例提出，本发明的范围不限于这些尺寸或相关联的长宽比。如在驱动轮320的情况中那样，从动齿轮318中的一者或两者可以部分地或完全地由塑料制成，不过这不是必要的。更常见地，齿轮系304中的任意组合的齿轮的至少直径和/或尺寸和齿数可根据需要改变以实现特定的齿轮比和/或其它效果。
最佳地如图5a-5c中所示，齿轮系304的设计和构造使得：对于驱动齿轮306的给定的输出方向，传动齿轮314和驱动轮320均沿相同方向旋转。同样可见，对CTTS 300可实现一定范围的变化。这样，在一些实施方式中，驱动系304的至少一些齿轮可以省略。
例如，传动齿轮314均可省略，驱动齿轮306直接连接或例如通过链条或齿带联接到从动齿轮318。通过这种构造，CTTS 300仍将实现驱动轮320的所希望的旋转。这种构造的另一方面在于：齿轮系304的总长度缩短，而这进而能够实现相对较短的带302和对应较小的土壤接触区域。这种较小的土壤接触区域在例如CTTS 300与相对较小的塔一起使用时可能是所希望的。
在可针对驱动系304进行的另一修改示例中，从动齿轮318可省略，传动齿轮314均安装到相应的轴毂322以及相应的驱动轮320，并与驱动齿轮306直接接合、或者通过链条或齿带接合。在此布置中，假定驱动齿轮306提供的输入与图5a-5c中所示相同，则驱动轮320的旋转方向将与图5a-5c中所示相反。
在针对驱动系304的又一修改方式中，一个传动齿轮314和相关联的从动齿轮318可省略，仅留下单个传动齿轮314和相关联的从动齿轮318。在这种示例性布置中，来自驱动齿轮306的输入因而仅被引导至驱动轮320之一，而其它驱动轮320仅利用带302连接到驱动齿轮306。
虽然以上对齿轮系304的示例性修改方式涉及省略一个或多个齿轮，不过可对驱动系304进行涉及添加一个或多个齿轮的其他修改方式。例如，可添加一个或多个齿轮以有效增加齿轮系304的总长度并对应地增加带302的长度和土壤接触区域。
从图5-7中还将显见的是：从动齿轮318、传动齿轮314、驱动轮320的所希望的输出旋转速度可通过选择适合齿轮尺寸和齿轮布置而获得。参见CTTS300的例示性示例，驱动齿轮306的直径大于传动齿轮314或从动齿轮318。这样，对驱动齿轮306的相对较低的旋转速度输入(可表示为每分钟的转数，或RPM)将引起传动齿轮314、从动齿轮318、驱动轮320的相对较高的旋转速度。在此示例中，传动齿轮314不仅将驱动齿轮306的旋转运动转变为从动齿轮318的旋转运动，而且还使从动齿轮318的旋转速度相对于驱动齿轮306的旋转速度而增加。
通过以上观点并继续参见图5a-5c和图6-7，驱动系304的一个特定的示例性实施方式包括各种具体尺寸的齿轮。更特别地，在这个示例性实施方式中，提供驱动齿轮306、两个传动齿轮314和两个从动齿轮318。在这个示例中，驱动齿轮306具有约16英寸的节圆直径和32个齿，传动齿轮314具有约13英寸的节圆直径和26个齿，从动齿轮318具有约8英寸的节圆直径和16个齿。上述在节圆直径与齿之间的关系可用于选择具有其它节圆直径和齿数的齿轮。不过，本发明的范围不限于上述示例，也不限于上述关系，因而可采用任何其它适合的齿轮构造和关系。
如前述阐明，履带302的运动可通过广泛各种不同CTTS齿轮布置和齿轮系构造实现。因此，本发明的范围不限于在此公开的示例性布置和构造。
结合前述应注意的是：本发明范围内的任何齿轮可通过各种不同材料构建。这样，通常，任何公开的齿轮(以任何组合方式)可例如由塑料或金属制成。也就是说，驱动齿轮306、传动齿轮314、从动齿轮318、驱动轮320中的一种或多种的任意组合可由塑料或金属制成。另外，齿轮系可包括仅塑料齿轮、仅金属齿轮，或者可包括塑料齿轮和金属齿轮的组合。可用于构建金属齿轮的金属包括但不限于：钢、钢合金、铝、铝合金。
在至少一个实施方式中，齿轮系的所有齿轮是塑料的。如下文中更详细所述，对于每个齿轮的塑料可以相同，或者不同类型的塑料可用于两种或更多种不同的齿轮中。虽然塑料齿轮在特定环境中可能是有利的(如下所述)，不过其不需用于所有实施方式中或用于任何实施方式中。
更轻重量的齿轮材料(例如塑料)在至少一些应用中可能特别有用，这是因为，这样的材料可有助于减小CTTS的总重量，还减小施加于原动机400上的负载。塑料齿轮由于其对生锈、腐蚀、磨擦(galling)、卡死(seizing)以及其它有时可与使用特定金属和金属组合相关联的问题的抗性而可能也是所希望的。塑料齿轮也可以比金属齿轮更具气候抗性。例如，塑料齿轮的一些实施方式可包括使塑料齿轮抵抗紫外(UV)光的添加物或其它一种或多种材料。
而且，塑料齿轮与尺寸和构造相当的钢齿轮相比相对较轻和便宜。例如，一些类型的塑料仅为钢重量的约1/7。而且，塑料齿轮可以模制而成，因而避免有时与金属齿轮构建相关联的至少一些工艺(例如铸造)。另外，在此公开的任何齿轮(无论是塑料的还是金属的)可包括：一个或多个减重孔，以实现进一步的减重。
还应注意，当齿轮系(例如齿轮系304)包括多于一个塑料齿轮时，对于不同齿轮可使用不同塑料。例如，参见相互接合的两个齿轮，齿轮中的一个可由第一类型的塑料制成，而两个齿轮中的另一个可由与第一类型的塑料不同的第二类型的塑料制成。基于所选的塑料，这样的塑料与塑料的接合布置与两种塑料相同的布置或者一个齿轮为塑料制且另一齿轮为金属制的布置相比，能够相对减小磨损和摩擦。
所公开的塑料齿轮可通过任意各种工艺或工艺组合形成。用于塑料齿轮的示例性生产工艺包括但不限于：注射成型、挤出、旋转成型、和吹塑成型中的任意一种或多种。而且，塑料齿轮可从料块切下，并然后使用诸如车削、铣削、钻孔、成型、和滚铣之类的方法机加工。各种因素可影响齿轮的设计和生产，无论其由塑料或其它材料制成。这种因素的示例包括：气候、土壤类型、湿度、地形、所希望的齿轮系重量、成本、摩擦性能、和可靠性。
通过前述观点，以下简要论述可用于构建齿轮系(其一个示例是齿轮系304)的各种部件的示例性塑料。例如，驱动轮、从动齿轮、驱动齿轮、垫块(skids)、或上述的任意组合可由相同类型的塑料制成。这种塑料的一个示例包括：来自合成聚合物族的任何塑料，通常公知为脂肪族聚酰胺，有时以商标名称“nylon”销售。
在更特别的示例中，包含二硫化钼(MoS2)细分颗粒的脂肪族聚酰胺可能特别良好适合于一些应用。一种这样的塑料由Quadrant Plastics以商标名称 GSM销售。MoS2的存在可用于增强此塑料的负载承载能力，而同时保持作为脂肪族聚酰胺特性的抗冲击性。
驱动系的一个或多个实施方式的其它各部件可由不同塑料制成。例如，传动齿轮可由聚甲醛(POM)制成。POM是热塑性的，可用于需要高硬度、低摩擦和尺寸稳定性的部件中。应注意的是，POM有时被称为缩醛、聚缩醛、聚甲醛。而且，POM可按照例如Delrin、Celcon、Ramtal、Duracon、Hostaform之类的商标名称销售。
如前述阐明，各种不同塑料可用于本发明的不同实施方式中。因此，本发明的范围不限于任何特定塑料或塑料组合的使用。
D.一些示例性实施方式的方面－框架
继续参见图4-7，CTTS 300的至少一些实施方式包括框架500。框架500可包括支撑臂502，支撑臂502支撑相应轴(在本文其它部分论述)，驱动齿轮306、传动齿轮314、从动齿轮318安装到所述轴，例如如图5a-5c中所示。通常，支撑臂502于是可支撑轴310、一个或多个轴316、和一个或多个轴324。
在至少一些实施方式中，支撑臂502包括预成形孔阵列，能够使用户限定所希望的齿轮系304构造。在示例中，支撑臂502可包括多个(例如四个或更多个)开口，每个开口被构造为容纳轴324。以此方式，用户可将轴324定位在各种不同位置并由此定制齿轮系构造304以适应具体需要或应用。另外地或者可替代地，例如如图5a所示，支撑臂502可包括一个或多个槽502b，槽502b可竖直地、水平地、或成角度地取向。这样的槽502b能够使轴滑动到所希望的位置，由此允许容易地定制和/或调节驱动系304。这样的槽502b可包括多个切口502c，切口502c被构造以容纳轴的一部分，其中每个切口502c限定不同的相应轴位置。未示出的锁定杆或其它结构可用于将轴保持在特定的切口502c中，直到希望将所述轴从所述切口502c移除。
继续参见图4-7，现在将提供涉及示例性框架500的进一步细节。如图中所示，多个竖直支撑构件504连接到支撑臂502。每个竖直支撑构件504安置在相应的横越件506上，横越件506安置在一对平行基底构件508上。支撑构件502、竖直支撑构件504、横越件506、基底构件508中的一个、一些或全部可采用管或管道的形式，或者可采用实体构件的形式。框架500的各种件和构件可按照任意适合方式持久地或可移除地相互附接，例如但不限于：栓接、焊接、或钎焊、或上述的任意组合。
在至少一些实施方式中，支撑臂502、支撑构件504、和/或横越件506、或上述的任意组合可通过冷成型碳钢(例如符合ASTM A 500规范的冷成型碳钢)制成，不过可替代地可采用其它材料。在一个特定实施方式中，横越件506是2"×2"×12"(长)的正方形管，不过可替代地可使用其它尺寸和材料构造。在相同的实施方式中和/或在其它的实施方式中，支撑臂502是2"×6"×56"(长)的矩形管，不过可替代地可使用其它尺寸和材料构造。在其它实施方式中，框架500的一个或多个部件(例如支撑臂502)可由塑料制成，例如本文中公开的任何塑料。
最佳地如图4、5a-5c中所示，基底构件508的一些实施方式被构造和布置为使得：当履齿352在基底构件508下方运动时，基底构件508用作针对履齿352(和/或302a)的摩擦轨道(rub rail)。而且，接触件508a可用作链条引导件，其限制或防止链条360侧向运动(在下文中论述)。接触件508a可由相对刚性的材料制成，所述材料能够支撑齿轮系304的重量，但又足够柔软而使其不会使其所接触的履齿302a的内表面上过度磨损。而且，接触件508a的材料可为相对较低摩擦的材料。用于接触件508a的这种材料的示例包括但不限于：实体碳氟化合物，例如聚四氟乙烯(PTFE)，其可以商标销售；热塑性塑料，例如聚甲醛(POM)，其可以商标销售。
E.一些示例性实施方式的方面－灌溉系统底盘
现在简要参见图8a，提供的细节涉及系统(例如CTTS 300)与灌溉系统(例如枢轴灌溉系统)的底盘600之间的示例性接口。底盘600可与底盘114(见图2)相同或相似，或者可具有另一构造。
在图8的示例中，CTTS 300或另一CTTS的轴毂322的法兰322a被构造和布置为与底盘600的对应底盘毂602连接。更特别地，轴毂322的法兰322a可栓接或以其它方式附接到底盘毂602的法兰602a。CTTS 300的这种构造的结果是：其可容易地附接到现有的灌溉系统底盘毂和从现有的灌溉系统底盘毂。因此，如果需要，则这种构造能够容易地通过CTTS更换灌溉系统轮胎，而且还能容易地从灌溉系统底盘移除CTTS。当然，本发明的范围不限于毂和/或法兰的使用。更通常地，可替代地可采用能够使CTTS易于附接和脱离于灌溉系统底盘的任何其它结构。
现在转到图8b-8d，所提供的细节涉及可用于至少一些实施方式中的履齿和链条构造的特定示例。在图8b-8d的示例中，所述带在整体上以350表示，并包括链条360，链条360接合于采用链轮370形式的驱动齿轮。链轮的示例性方面(例如链轮370)在本文其它部分公开。不过通常链轮370可包括多个齿372，其中相继各齿通过各分隔部374分离，分隔部374相继地接合链条360的对应的各销362。销362还将链条360的相继各连结件364相互固定。在图8b-8d的示例中，连结件364是金属的，不过这不是必要的。在其它实施方式中，连结件364可为塑料的，并通过销(其可为金属的)相互连接。
最佳地如图8b中所示，每个连结件364可限定一个或多个孔364a，孔364a可容纳相应的紧固件366(例如螺栓、螺丝、或铆钉)以将履齿352可释放地紧固到连结件364。如图8d中所示，履齿352和连结件364的构造和布置使得相邻的履齿352可改变其相对于彼此的角度位置。
在至少一个示例性实施方式中，连结件364和履齿352可以均为塑料的。在又一示例性实施方式中，连结件364和履齿352可彼此一体形成。也就是说，连结件364和相关联的履齿352可采取单个材料件(例如塑料的)的形式，各连结件364通过金属或塑料销相互接合。
F.一些示例性实施方式的操作方面
通常，CTTS的操作类似于轮胎之处在于：CTTS能够将灌溉系统运输通过田地。然而，最后注意图9，可见CTTS可解决典型关联于与灌溉系统(例如枢轴灌溉系统)中轮胎使用的多个问题。
特别地且如图9中所示，可见灌溉系统的传统轮胎700在土壤中形成相对较宽、较深的辙迹702轮廓。形成这样的辙迹702是有问题的，其原因在本文其它部分中论述。
另外，由轮胎700施加于土壤上的压力相对较大，因为在轮胎700与土壤之间的接触区域704相对较小。
与此不同的是，履带800，例如可用于CTTS的实施方式中，在土壤中形成相对较宽但较浅的辙迹802。至少出于在本文其它部分阐释的原因，辙迹802比辙迹702的问题少得多。这种辙迹802轮廓至少部分地由于以下事实引起：至少与许多灌溉系统上典型采用的轮胎700相比，由履带800施加于土壤上的压力相对较低。低压力进而相关于在履带800与土壤之间的相对较大接触区域804。
G.一些示例性实施方式的操作方面
参见图4-7和9，CTTS的示例性实施方式通常如下所述地操作。特别地，由原动机(例如原动机400)施加于驱动齿轮(例如驱动齿轮306)的输入扭矩引发齿轮系(例如齿轮系304)的操作。齿轮系的操作使一对驱动轮(例如驱动轮320)旋转，这进而使连接到驱动轮的履带(例如履带302)旋转。履带的运动使通过田地的灌溉系统的相关联部分运动。当灌溉系统运动通过所述田地时，可形成辙迹轮廓(例如辙迹802)。在一些情况下，土壤和田地条件可使得CTTS形成很小辙迹或者不形成辙迹。
H.一些示例性实施方式的有用方面
如从本发明中所显见，CTTS的一个或多个实施方式可按照任意组合提供一个或多个优点和意想不到的效果，其中一些示例在下文中提出。应注意的是，本文中列举的这些效果并未试图、也不应被认为是以任何方式限制所要求保护的本发明的范围。
本发明的一些实施方式的一个有用方面在于：这样的实施方式不形成宽且深的辙迹(这种辙迹常由于在可移动灌溉系统上使用轮胎或轮所致)。因此，与使用这种轮胎或轮典型相关联的土壤腐蚀和相关问题可通过使用CTTS而得以减少或避免。
本发明的一些实施方式的另一有用方面在于：与使用轮胎和轮相关联的维护和成本负担可通过采用CTTS而得以减少或消除。
虽然本发明已按照特定示例性实施方式进行描述，不过对于本领域普通技术人员而言显见的其它实施方式也处于本发明的范围内。

Claims (20)

1.一种适合用于与灌溉系统连接的履带运输系统(CTTS)，包括：
履带，其包括链条，多个履齿连接到所述链条；
齿轮系，其与所述履带连接并且能够操作以将输入扭矩传递到所述履带以使所述履带运动，所述齿轮系包括：
驱动齿轮，其具有能够与灌溉系统底盘的马达连接的接口；
第一驱动轮和第二驱动轮，其安装到相应的第一轴和第二轴并与所述履带接合，每个所述驱动轮包括能够与灌溉系统底盘的对应的接口连接的接口；以及
第一从动齿轮和第二从动齿轮，其与所述驱动齿轮直接或间接接合，所述第一从动齿轮和第二从动齿轮安装到所述第一轴和第二轴，使得每个从动齿轮与相关联的驱动轮一致地旋转；
其中，所述齿轮系的一个或多个齿轮基本由塑料制成；以及
框架，所述齿轮系的一个或多个齿轮被可旋转地安装到所述框架。
2.根据权利要求1所述的履带运输系统，其中，
所述第一驱动轮和第二驱动轮均采用相应的塑料链轮的形式。
3.根据权利要求1所述的履带运输系统，其中，
一个或多个所述履齿由塑料制成。
4.根据权利要求1所述的履带运输系统，其中，
由所述履带限定的接触区域与所述履带运输系统在长度上基本相等。
5.根据权利要求1所述的履带运输系统，其中，
当在土中操作时，所述履带形成辙迹，所述辙迹的宽度显著大于所述辙迹的深度。
6.根据权利要求1所述的履带运输系统，还包括：
第一传动齿轮和第二传动齿轮，每个所述传动齿轮与所述驱动齿轮和相应的从动齿轮直接接合。
7.根据权利要求1所述的履带运输系统，其中，
所述驱动齿轮和所述从动齿轮均安装在由所述框架可旋转地支撑的轴上。
8.根据权利要求1所述的履带运输系统，其中，
所述齿轮系和框架均基本安置在由所述履带限定的封套内。
9.根据权利要求1所述的履带运输系统，其中，
所述齿轮系是基本线性的齿轮系。
10.根据权利要求1所述的履带运输系统，其中，
对于给定输入，所述驱动齿轮的旋转速度相对小于所述从动齿轮的旋转速度。
11.根据权利要求1所述的履带运输系统，其中，
所述链条的主要部分由塑料制成。
12.一种灌溉系统部分，所述部分包括：
底盘，其包括一对毂；
履带运输系统(CTTS)，其被可移除地连接到所述底盘并且包括：
非张紧的履带，其包括链条，多个履齿连接到所述链条；
齿轮系，其与所述履带连接并能够操作以将输入扭矩传递到所述履带以使所述履带运动，所述齿轮系包括：
驱动齿轮，其具有能够与灌溉系统底盘的马达连接的接口；
第一驱动轮和第二驱动轮，其安装到相应的第一轴第二轴并与所述履带接合，每个所述驱动轮包括与所述底盘的对应毂可移除地连接的毂；以及
第一从动齿轮和第二从动齿轮，其与所述驱动齿轮直接或间接接合，所述第一从动齿轮和第二从动齿轮分别安装到所述第一轴和第二轴，使得每个从动齿轮与相关联的驱动轮一致地旋转；以及
框架，所述齿轮系的一个或多个齿轮被可旋转地安装到所述框架。
13.根据权利要求11所述的灌溉系统部分，还包括：
塔，其中所述底盘连接到所述塔。
14.根据权利要求11所述的灌溉系统部分，其中，
所述齿轮系的一个或多个齿轮基本由塑料制成。
15.根据权利要求11所述的灌溉系统部分，其中，
所述第一从动齿轮和第二从动齿轮与所述驱动齿轮直接接合。
16.根据权利要求11所述的灌溉系统部分，还包括：
第一传动齿轮和第二传动齿轮，每个所述传动齿轮与所述驱动齿轮和相应的从动齿轮直接接合。
17.根据权利要求11所述的灌溉系统部分，其中，
所述传动齿轮基本由塑料制成。
18.根据权利要求11所述的灌溉系统部分，其中，
所述履带基本由橡胶和/或塑料制成。
19.根据权利要求11所述的灌溉系统部分，还包括：
一定长度的管道，其由所述塔支撑；和
枢轴臂，其连接到所述一定长度的管道并被构造为连接到泵站。
20.根据权利要求11所述的灌溉系统部分，其中，
一个或多个所述履齿是塑料的。
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