CN107386349A - 带有非线性挖掘组件的绳铲 - Google Patents

Abstract

一种采掘机械，包括框架、支臂、由枢轴元件支撑以相对于所述支臂运动的伸长构件，以及挖掘附件。所述支臂包括耦接至所述框架的第一端，以及与所述第一端相对的第二端。所述枢轴元件位于所述支臂的第一端和第二端之间。提升绳包括跨越所述支臂的第二端延伸的部分。所述伸长构件包括第一端、第二端、靠近所述构件的第一端的第一部分，以及位于所述第一部分和所述构件的第二端之间的第二部分。至少所述第二部分的一部分定向为相对于所述第一部分成一定角度。所述挖掘附件耦接至所述构件的第二端并由所述提升绳支撑。

Description

带有非线性挖掘组件的绳铲

相关申请的交叉引用

本申请要求2016年4月8日提交的、申请号为62/320,237的在先待审美国临时专利申请的优先权，其全部内容通过引用而并入本申请。

技术领域

本公开内容涉及一种工业机械，更具体地，涉及一种用于绳铲的挖掘组件。

背景技术

诸如绳铲、索铲等的工业机械进行挖掘操作，以便从物料堆挖掘或移除物料。绳铲通 常包括支臂、可移动地耦接至支臂并支撑挖掘附件(例如铲斗)的铲柄，以及支撑在支臂上的滑轮车或者支臂滑轮。提升绳跨越支臂滑轮延伸并支撑挖掘附件，以便抬升和降低该附件。

发明内容

在一个方面中，采掘机械包括框架、支臂、枢轴元件、提升绳、由枢轴元件支撑以相对所述支臂运动的伸长构件，以及挖掘附件。所述支臂包括第一端以及与所述第一端相对的第二端，所述第一端耦接至所述框架。所述枢轴元件位于所述支臂的第一端与第二端之间。所述提升绳包括跨越所述支臂的第二端延伸的部分。所述构件包括第一端、第二端、 靠近所述构件的第一端的第一部分，以及位于所述第一部分和所述构件的第二端之间的第二部分。至少所述第二部分的一部分定向为相对于所述第一部分成一定角度。所述挖掘附件与所述构件的第二端耦接并由所述提升绳支撑。

在另一个方面，为绳铲提供挖掘组件。所述绳铲包括具有第一端和第二端的支臂、位 于所述支臂的第一端与第二端之间的枢轴元件，以及跨越所述支臂的第二端延伸的提升 绳。所述挖掘组件包含被配置为由所述提升绳支撑的铲斗，以及伸长铲柄，所述伸长铲柄 配置为被枢轴元件支撑以相对于所述支臂运动。所述铲柄包括：第一端、与所述铲斗耦接 的第二端、靠近所述铲柄的第一端的第一部分、位于所述第一部分与所述铲柄的第二端之 间的第二部分。至少所述第二部分的一部分定向为相对于所述第一部分成一锐角。

在又一个方面，为绳铲提供挖掘组件。所述绳铲包括具有第一端和第二端的支臂，位 于所述支臂的第一端与第二端之间的枢轴元件，以及跨越所述第二端延伸的提升绳。所述 挖掘组件包含被配置为由所述提升绳支撑的铲斗，以及伸长铲柄，所述伸长铲柄被配置为 由枢轴元件支撑以相对于所述支臂运动。所述铲柄包括：第一端、耦接至所述铲斗的第二 端，以及在所述铲柄的第一端与第二端之间延伸的中心轴线。所述铲柄限定在所述铲柄的 第一端和第二端之间延伸的轴向长度，并且所述轴向长度投影到在所述铲柄的第一端与第 二端之间直线延伸的方向上。所述铲柄进一步限定沿所述中心轴线在所述铲柄的第一端与 第二端之间延伸的轮廓，所述轮廓限定的轮廓长度大于所述轴向长度。

通过考虑以下具体说明和附图，本发明的其它特征和方面将变得更为明显。

附图说明

图1是绳铲的透视图。

图2是一部分铲车和拖车的透视图。

图3是图2所示一部分铲车和拖车的侧视图。

图4是挖掘组件的透视图。

图5是图4所示挖掘组件的另一透视图。

图6是图4所示挖掘组件的另一透视图。

图7是图4所示挖掘组件的侧视图。

图8是图2所示绳铲的侧视图，其中挖掘组件位于各种不同的位置。

图9是包括根据另一实施方式的挖掘组件的绳铲的侧视图。

图10是根据又一实施方式的挖掘组件的侧视图。

图11是根据再一实施方式的挖掘组件的侧视图。

图12是根据又一实施方式的挖掘组件的透视图。

图13是图12所示挖掘组件的侧视图。

图14是根据再一实施方式的挖掘组件的侧视图。

图15是图12所示挖掘组件铲柄的一部分以及鞍块和一部分支臂的透视图。

图16是图15所示鞍块、支臂和铲柄的侧视图。

图17是拖车和包括图12所示挖掘组件的铲车的侧视图。

图18是图17所示铲车的侧视图，其中挖掘组件位于各种不同的位置。

图19是图17所示铲车的侧视图，其他挖掘组件位于回卷位置。

在详细说明本发明的任何实施例之前，应当了解，本发明的应用不限于在具体实施方 式中讨论的和在附图中展示的部件的详细构造和排布。本发明可用于其它实施例，也可用 多种方式实施本发明。而且，可以理解的是，在此使用的措辞和术语以描述为目的，其不 应被视为限制性的。在此用到的术语“包括”、“包含”或“具有”及其各种变体，意在 既涵盖其后列出的各项内容及其等同替换，也涵盖附加项。“安装”、“连接”、“耦接” 这些术语含义宽泛，涵盖直接和间接的安装、连接和耦接。进一步地，“连接”和“耦接” 并不局限于物理的或机械的连接或耦接，并且可包括电学的或流体的连接或耦接，直接或 间接的皆可。另外，电子通信及通知可以用任何公知的方法进行，包括直接连接、无线连 接等。

具体实施方式

尽管在此描述的内容可以应用于多种工业机械、由多种工业机械运行或与之配合使 用，在此描述的实施方式关于电动绳铲或动力铲，例如图1所示的绳铲10。铲车10包括移动底座14、用于支撑底座14的驱动机构或履带18、支臂22以及挖掘组件26。在所示 的实施方式中，移动底座14包括耦接至履带18的下部30，以及可相对于下部30旋转的 上部或旋转框架34。旋转框架34可绕旋转轴38进行360度旋转(图3)。旋转轴38本 质上垂直于底座14所定义的平面，并且大致与地面或支撑表面的坡度对应。

支臂22包括第一端或下端42(有时称为支臂脚)，以及第二端或上端46(有时称为支臂头)。在靠近上端46的位置处，支臂滑轮48耦接至支臂22。下端42耦接至旋转框 架34。在所示的实施方式中，支臂22被支撑构件(未示出)相对于旋转框架34支撑。支 撑构件可以与2014年2月6日公开的、公开号为2014/0037414的美国专利申请中所描述 的支杆相类似，该专利申请的全部内容通过引用而并入本申请。在预定范围内，支撑构件 在张紧状态和压缩状态时都提供反作用力，以维持支臂22相对于底座14的位置。在其它 实施方式中，支臂22可相对于底座14被包括一个或多个拉索的龙门结构支撑。

如图3所示，支臂轴50在支臂22的下端42与上端46之间延伸，支臂22被支撑为 相对于旋转框架34形成一支臂角52。在所示的实施方式中，支臂轴50以大约55度的支 臂角52相对于旋转框架34的平面定向。在其他实施方式中，支臂角52在大约45度和大 约55度之间。在一些实施方式中，支臂角52为大约50度。在一些实施方式中，支臂角 52为大约45度。

在所示的实施方式中，承运轴(shipper)54横穿支臂22延伸。承运轴54位于支臂22的下端42和上端46之间。承运轴54支撑一对鞍块58，每个鞍块58分别位于支臂22 的一侧。承运轴54还包括小齿轮60。各小齿轮60的旋转可由挖掘驱动单元(未示出)驱 动。

挖掘组件26包括伸长构件或铲柄62，以及耦接至铲柄62的附件或铲斗66。在所示的实施方式中，铲柄62包括一对平行臂64，每个臂64分别沿支臂22的一侧延伸，从而 支臂22位于臂64之间。每个臂6均延伸穿过其中一个鞍块58。鞍块58可以绕着小齿轮 60相对于支臂22枢转，基于小齿轮60的旋转及其与各个臂64上的齿条132(图4)的啮 合，臂64可以相对于鞍块58伸缩。因此，铲柄62被支撑，用于相对于支臂22进行旋转 运动和相对于支臂22进行平移动作。

在一些实施方式中，附件为铲斗66；在其它实施方式中，附件可以是抓斗(例如蛤壳 式抓斗)。铲斗66包括主体70，以及可枢转地耦接于主体70下部的门74。当铲斗66位 于拖车的底座(例如货厢78——图2和图3)上方时，门74可开启(图3)，以将铲斗 66中的内容物释放或倾倒至所述底座中。门74可使用传统的闩锁机构打开，所示闩锁机 构被远程促动而允许门74在铲斗内物料的重力作用下摆动打开。当铲斗66被置于靠近支 臂22底部的回卷位置时，门74可以自动被重新闩锁。主体70包括在物料接收口附近的 挖掘边缘82，用于扎入和挖掘物料堆(未示出)。

如图2和图3所示，铲柄62包括第一端102和第二端106。铲柄62的每个臂64均包 括邻近第二端106的第一或下联轴接头110，以及第二或上联轴接头114。在下联轴接头 110处，铲斗66直接耦接至第二端106。在所示实施方式中，铲斗66被固定，从而不会 相对铲柄62运动。俯仰曲柄118耦接于铲斗66的后壁上部与上联轴接头114之间。在一 些实施方式中，可调整俯仰曲柄118的长度，以提供期望的、相对于铲柄62的铲斗俯仰。

铲车10进一步包括跨越滑轮48延伸并且支撑铲斗66的提升绳86。提升绳86可固定至支撑在底座14上的提升卷筒(未示出)。在所示的实施方式中，提梁组件90耦接至铲 斗66，提升绳86耦接至提梁组件90，以支撑铲斗66。提升驱动单元(未示出)可控制提 升卷筒的旋转，使得铲斗66随提升绳86的卷起而提升，以及铲斗66随提升绳86从提升 卷筒的散开而下降。

动力源可向提升驱动单元(未示出)提供动力来驱动提升卷筒，向一个或多个挖掘驱 动单元(未示出)提供动力来驱动各个小齿轮60，以及向一个或多个摆驱动单元(未示出) 提供动力来转动旋转框架34。在所示的实施方式中，这些驱动单元及其它部件由电力驱动； 在其它实施方式中，驱动单元及其它部件由液压驱动。挖掘驱动单元、提升驱动单元及摆 动驱动单元中的每一个皆可由其各自的电动机控制器操作，或可通过响应控制器发出的控 制信号而驱动。控制器可与铲车10的各种模块或部件电连接和/或信号连接。例如，控制 器连接至一个或多个传感器、用户界面、一个或多个提升驱动单元、一个或多个挖掘驱动 单元、一个或多个摆驱动单元等(这些元件未在附图示出)。控制器包括硬件和软件的组 合，其中包括处理单元(例如微处理器、微控制器，或其它合适的可编程设备)，存储器，输入单元，以及输出单元(未示出)。这些部件可传输信号，其中所述信号可操作地控制 绳铲10的操作，控制支臂22、铲斗柄62和铲斗66的位置，以及监测绳铲10的操作。其 中传感器可包括位置传感器、速率传感器、速度传感器、加速度传感器、测斜仪、一个或 多个电机现场模块(motor field modules)等等。其中控制器能够监测和/或控制绳铲10 的挖掘、倾倒、提升、推挤和摆动操作。

下面参考图4-6，铲柄62的每个臂64均包含靠近第一端102的第一部分122，以及靠近第二端106的第二部分126。每个臂64的第一部分122均包括上表面128和下表面 130，齿条132位于下表面130上。齿条132与承运轴54各端的小齿轮60啮合，由此形 成齿条-齿轮连接，以使铲柄62相对支臂22伸缩。

铲柄62进一步包括在臂64之间横向延伸的横向构件(cross-member)或扭力构件134。 在所示的实施方式中，扭力构件134在臂64的第二部分126之间延伸。扭力构件134提供反作用臂或支撑，以抵抗由于在臂64之间沿横向不均匀分布的负载(例如由于沿铲斗 66的挖掘边缘82的负载不均匀)而导致的扭曲或扭转负载。

如图7所示，铲柄62的第一部分122基本上是笔直的或线性的。齿条132位于第一部分122上，齿条132沿齿条线136延伸。齿条线136表示小齿轮60(图5)与各个臂64 之间啮合的作用线，且近似地表示点的轨迹，铲柄62可绕着所述点相对于支臂22枢轴旋 转(图3)。在一个实施方式中，齿条线136的延伸方向平行于第一部分122的下表面130。 在所示的实施方式中，第一部分122终止于铲柄62的下表面130与齿条线136不再平行 的地方。也就是说，下表面130的一部分可以是弯曲的，或者可相对笔直的第一部分122 形成锐角。在所示的实施方式中，第一部分122沿平行于齿条线136的第一轴线146延伸。 第一轴线136可表示第一部分122的上表面128和下表面130之间的中心线。铲斗66可 与齿条线136垂直偏置或间隔开。在其它的实施方式中，齿条线可由线性的第一部分限定， 齿条可进一步包括一个或多个非线性的或倾斜的或弯曲的部分。而且，在其他实施方式中， 齿条线可包括非线性的第一部分和非线性的第二部分。

第二部分126的位置接近第一部分122的端部，且沿第二轴线150延伸。在所示的实施方式中，第二部分126至少有一段是线性的。在所示的实施方式中，铲柄62可包括位 于第一部分122前端的中间部分。也就说，至少第二部分126的一部分呈弧形，过渡区段 可在第一轴线146与第二轴线150的直线区段之间延伸，以形成连续的弧线。中间部分的 下表面30可遵循与过渡区段相同的曲率。在一些实施方式中，第二轴线150定向为平行 于第二部分126的直线区段的下表面130。在一些实施方式中，第二轴线150可定义为在 扭力构件134的中心与第一部分122的端部之间延伸的直线。在其它实施方式中，第二轴 线150可定义为第二部分126的上表面128与下表面130之间的中心线。

第二部分126定向为相对于第一部分122形成铲柄角158，并且相对于齿条线136也成一定角度。在所示的实施方式中，由于第一轴线146与齿条线36平行，这些角度相同。 在所示的实施方式中，铲柄角158由第一轴线146与第二轴线150之间的夹角定义。铲柄 角158为非零度的角。在一些实施方式中，铲柄角158在大约10度和大约60之间。在一 些实施方式中，铲柄角158在大约15度和大约40度之间。在一些实施方式中，铲柄角158 在大约15度和大约35度之间。在一些实施方式中，铲柄角158在大约20度和大约30度 之间。在一些实施方式中，铲柄角158在大约20度和大约23度之间。在一些实施方式中， 铲柄角158大约为20度。在一些实施方式中，铲柄角158至少大约为30度。在一些实施 方式中，铲柄角158大约为30度。

如图7所示，在所示的实施方式中，扭力构件134与第二轴线150对齐，从而第二轴线150与扭力构件134的中心线相交。下联轴接头110也与第二轴线150大致对齐，使得 第二轴线150至少部分穿过下联轴接头110。将下联轴接头110置于与第二轴线150大致 对齐的位置可进一步提高铲车10回卷的可操作性以及地面平整性能，下文将对此进一步 详细论述。在其它实施方式中，扭力构件134可不与第二轴线150对齐，或者第二轴线 150可与扭力构件134的一部分相交，但不经过其中心线。相似地，在其它实施方式中， 第二轴线150可不与下联轴接头110相交。

第一部分的长度L在齿条132的后端与第一部分122的前端之间延伸。在与齿条线136 的直线部分平行的方向上，铲柄的轴向长度或基长T在齿条132的后端与铲柄62的第二端106之间延伸。换言之，铲柄的基长T表示投影到与齿条线136的直线部分平行的直线 方向上的、齿条132的后端与支撑铲斗66的联轴接头之间的直线距离。在某些实施方式 中，基长T可以在铲柄62的第一端102和第二端106之间测量。

扭力构件的长度D1为第一部分122的端部与扭力构件134中点之间延伸的距离。端部耦接长度D2为沿着第二轴线150在第一部分122的端部与靠近铲柄62第二端106的铲 斗耦接部之间延伸的距离。在所示的实施方式中，长度D1和D2沿着第二轴线150测量； 在某些实施方式中，长度D1和D2可以关于不同的参考特征测量(例如，沿着臂64的下 表面130，沿着臂64的上表面128)。而且，在某些实施方式(图13)中，端部耦接长度 D2可关于铲柄62和铲斗66之间的上耦接部测量。

铲柄62(具体地，各个臂64)还限定轮廓。在所示的实施方式中，轮廓沿着第一端102和第二端106之间的铲柄外形延伸。轮廓具有轮廓长度P。在所示的实施方式中，轮 廓长度P限定在齿条132的后端与位于铲柄62的第二端106附件的铲斗耦接凸耳(例如 图7中的下联轴接头110)之间。在其他实施方式中，轮廓长度可以关于不同的参考点来 限定。在所示的实施方式中，轮廓长度P限定铲柄62的有效长度，该有效长度近似等于 沿着第一轴线146、第二轴线150以及它们之间的任意过渡区段，在齿条132的第一端与 下联轴接头110之间延伸的距离。由于铲柄62的非线性或弯曲或倾斜的几何形态，铲柄 的有效长度大于相同两个参考点之间的轴向距离(例如基长T)。

在某些实施方式中，轮廓长度P此基长T长大约10％到30％。在某些实施方式中，轮廓长度P此基长T长大约10％到25％。在某些实施方式中，轮廓长度P此基长T长大约15％。在某些实施方式中，轮廓长度P此基长T长大约21％。扭力构件偏置距离H1定义为扭力构 件134的中心到齿条线136的垂直偏置距离。下联轴接头偏置距离H2定义为下联轴接头 110的中心到齿条136之间的垂直偏移距离。在所示的实施方式中，偏置距离H1和H2沿 垂直于齿条线136的方向测得。在其它实施方式中，可相对于第一轴线146而非齿条136 线测得偏置距离H1和H2，或者可相对于齿条线136的线性部分测得偏置距离H1和H2。

在一些实施方式中，第一部分的长度L与铲柄的基长T的比值小于或等于大约90％。在 一些实施方式中，第一部分的长度L与铲柄的基长T的比值小于或等于大约80％。在一些 实施方式中，第一部分的长度L与铲柄的基长T的比值在大约50％至大约90％之间。在一 些实施方式中，第一部分的长度L与铲柄的基长T的比值在大约60％至大约85％之间。在 一些实施方式中，第一部分的长度L与铲柄的基长T的比值在大约60％至大约75％之间。在一些实施方式中，第一部分的长度L与铲柄的基长T的比值大约为65％。在一些实施方 式中，第一部分的长度L与铲柄的基长T的比值大约为80％。

在一些实施方式中，扭力构件的长度D1与第一部分的长度L的比值在大约5％和大约 50％之间。在一些实施方式中，扭力构件的长度D1与第一部分的长度L的比值在大约7％和大约45％之间。在一些实施方式中，扭力构件的长度D1与第一部分的长度L的比值在大约10％和大约50％之间。在一些实施方式中，扭力构件的长度D1与第一部分的长度L的比值在大约20％和大约45％之间。在一些实施方式中，扭力构件的长度D1与第一部分的长度L的比值大约为26％。在一些实施方式中，扭力构件的长度D1与第一部分的长度L的比值 大约为42％。

在一些实施方式中，下联轴接头的长度D2与第一部分的长度L的比值在大约5％和大 约70％之间。在一些实施方式中，下联轴接头的长度D2与第一部分的长度L的比值在大约 20％和大约65％之间。在一些实施方式中，下联轴接头的长度D2与第一部分的长度L的比 值在大约20％和大约35％之间。在一些实施方式中，下联轴接头的长度D2与第一部分的长 度L的比值在大约55％和大约65％之间。在一些实施方式中，下联轴接头的长度D2与第一 部分的长度L的比值大约为23％。在一些实施方式中，下联轴接头的长度D2与第一部分的 长度L的比值大约为61％。

在一些实施方式中，扭力构件的偏置距离H1与第一部分的长度L的比值在大约5％至 大约40％之间。在一些实施方式中，扭力构件的偏置距离H1与第一部分的长度L的比值在 大约10％至大约35％之间。在一些实施方式中，扭力构件的偏置距离H1与第一部分的长度 L的比值在大约12％至大约30％之间。在一些实施方式中，扭力构件的偏置距离H1与第一 部分的长度L的比值在大约15％至大约30％之间。在一些实施方式中，扭力构件的偏置距 离H1与第一部分的长度L的比值大约为20％。在一些实施方式中，扭力构件的偏置距离H1与第一部分的长度L的比值大约为28％。

在一些实施方式中，下联轴接头的偏置距离H2与第一部分的长度L的比值在大约5％ 至大约60％之间。在一些实施方式中，下联轴接头的偏置距离H2与第一部分的长度L的比 值在大约10％至大约55％之间。在一些实施方式中，下联轴接头的偏置距离H2与第一部分 的长度L的比值在大约15％至大约50％之间。在一些实施方式中，下联轴接头的偏置距离 H2与第一部分的长度L的比值在大约30％至大约50％之间。在一些实施方式中，下联轴接 头的偏置距离H2与第一部分的长度L的比值至少为大约30％。在一些实施方式中，下联轴 接头的偏置距离H2与第一部分的长度L的比值大约为12％。在一些实施方式中，下联轴接 头的偏置距离H2与第一部分的长度L的比值大约为38％。

图8显示了处于多个位置的挖掘组件26，并且示出其挖掘轮廓162。其中以相对于第 一部分122成一定角度的方式形成铲柄62的第二部分126提供了在回卷位置(即铲斗 66“卷”至最接近基座14的位置)的、改善的可操作性。当使铲斗66靠近基座14时， 扭力构件134的位置则更远离支臂22，铲斗66因而可在扭力构件134接触或干涉支臂22 之前被折叠而靠近基座14。另外，在铲斗66折叠到基座14上时，铲斗66可被竖直升高 的高度可高于传统的绳铲，允许操作者将铲斗抬高到松动的岩石或巨砾上方，以使铲斗移 动到回卷位置。

随着铲穿过物料堆(未示出)前进时，不平整的地面可能会导致整个铲车10在挖掘时整体向上或向下倾斜，这会造成不安全的状态，并且会增加某些结构部件上的应力。依靠独立的推土机或平地机来完成平整操作是耗财又耗时的。因此，在挖掘周期之间，操作员进行平整挖掘以确保铲车10在前进时保持水平。由于铲柄62的第二部分126(即靠近 铲斗66的部分)定向成一定角度，在铲斗66向前推进时，笔直的或线性的第一部分122 可向后旋转地移向铲车10。结果，在铲斗66贴近地面时，铲柄62能够进行大角度的旋转， 由此提高“清理”或平整铲车10与物料堆之间地面的能力。

在一些实施方式中，当支臂角52小于大约55度(例如大约50度或大约45度)时， 铲车10的地面平整范围可增大。通过增加基座14的长度，使得支臂22的下端前移(例 如前移大约2英尺到大约6英尺)，也可扩展平整地面的范围。通过调整支臂轴线的角度 和支臂22下端42的位置中的一项或两者，可增加平整地面的范围。

另外，在铲斗66在物料堆中升高时，铲柄62能够将铲斗66定位成使得挖掘边缘82关于物料堆正确定向。挖掘齿必须定向成能充分穿透物料堆，同时还被定位成能接收挖出的物料，以及在每次经过都能充分填满铲斗66。在一个实施方式中，在挖掘边缘82与承 运轴54处于近似相同的高度时，挖掘边缘82的齿相对于水平面成大约48度的挖掘角170 (图8)。铲柄62还在铲斗66被清空时维持铲斗的正确朝向，并在拖车78的上缘(图2 及图3)与开启的铲斗门74(图3)之间提供足够的间隙。铲斗66被定位成能提供足够的 间隙，以使铲斗门74在重力作用下摆动打开并允许铲斗66充分有效地排空。铲斗66清 空时，铲斗66的前表面相对于水平面形成倾倒角174(图3)。在一些实施方式中，倾倒 角174大于35度。在一些实施方式中，倾倒角大约为47度。

铲柄62至少关于以上讨论的几个方面提供了最佳性能(即，回卷的可操作性、平地平整、挖掘时的挖掘边缘朝向，以及清空时铲斗的朝向)，尤其是在承运轴54的位置相 对靠近旋转轴38的铲车结构中。铲柄62提供所述性能，而无需增加重量、复杂性、或可 实施而允许铲斗66独立于铲柄62枢轴旋转的辅助系统(例如液压系统)的成本。

在一些实施方式中(例如图12)，齿条132沿着第一部分122延伸，且至少部分地沿着第二部分126延伸。齿条132可沿着铲柄62的弯曲区段或过渡区段延伸。在该配置中， 齿条132的、沿铲柄62的第一部分122延伸的部分可定义齿条线136。使齿条132沿着过 渡区段延伸会提供更多的通用性，其中会使铲斗66能够被置于在通常情况下不可能达到 的位置，且会在铲斗66回卷时提供增大的间隙和竖直可移动性。另外，由于铲斗66能够 朝着铲车10进一步回卷，平地铲平的可操作范围因而得以增大(例如地面铲平的范围扩 展到更接近铲车10的基座14)。

图9示出根据另一实施方式的、包括铲柄462的挖掘组件426。挖掘组件426类似于上文关于图2-8所描述的挖掘组件26，相同的元件以相同的附图标记加上400来标识。

铲柄462包括沿着本质上线性的第二轴线550延伸的第二部分526，在第一部分522与第二部分526的线性区段之间没有弧形的过渡区段。而是过渡区段包括不连续的弯折或拐角。结果，铲柄462的轮廓长度本质上等于直线距离L与D2之和。另外，在所示的实 例方式中，扭力构件534的位置本质上在铲斗连接(例如下联轴接头510与上联轴接头 514)之间。扭力构件534甚至从第一轴线546偏移得更远，并且定位成比上述示于图2-8 中的实施方式中的扭力构件134本质上更靠近铲斗66的后壁。此外，铲斗66的一部分与 齿条线536在同一直线上，且铲斗66的大部分位于齿条536的、与下联轴接头510和上 联轴接头514及扭力构件534相对的一侧。在一些实施方式中，与第一部分522相比，第 二部分526的相对长度可更长，以增大扭力构件的偏置距离H1、缩小联轴接头偏置距离 H2，或保证铲斗66的更少部分与齿条线536处于同一直线。

图10示出包括根据另一实施方式的铲柄862的挖掘组件826。挖掘组件826类似于上 文关于图2-8所描述的挖掘组件26，相同的元件以相同的附图标记加上800来标识。

铲柄862的后端(即与铲斗66相对的一端)包括后弧形区段898。在所示的实施方式中，齿条932沿后弧形区段898延伸。在一些实施方式中，后弧形区段898的曲率可与第 一部分922与铲柄862的第二部分926之间的过渡区段相同。在其他实施方式中，后弧形 区段898的曲率可与过渡区段的曲率不同。

后弧形区段898增加了在铲斗66位于物料堆的基部或坡脚(未示出)时挖掘边缘所施加的切削力，提高了对物料堆的穿透力。在一些实施方式中，推挤运动与铲斗66的挖 掘边缘本质上在同一直线上，由此辅助提升力。如图10所示，在一些实施方式中，铲柄 包括接近铲柄各端部的弧形区段。图11示出另一种实施方式，其中铲柄1062的后端包括 明显弯曲的区段1098，而铲柄1062的接近铲斗66的端部则只包括很小的曲率，如果存在 曲率的话。

图12和13示出了根据另一实施方式的挖掘组件1226。挖掘组件1226与上面关于图2-8描述的挖掘组件26相似，相同的元件用相同的附图标记加1200表示。

如图13所示，挖掘组件1226包括铲柄1262，铲柄1262具有相对于第一部分1322定向成一定角度的第二部分1326。在所示的实施方式中，第一部分1322沿着第一轴线1346 延伸，第二部分1326沿着第二轴线1350延伸，扭力箱(torsion box)1334与第二轴线 1350对齐。在某些实施方式中，铲柄角1358在大约20度和大约70度之间。在某些实施 方式中，铲柄角1358在大约30度和大约70度之间。在某些实施方式中，铲柄角1358在 大约35度和大约65度之间。在某些实施方式中，铲柄角1358在大约40度和大约60度 之间。在某些实施方式中，铲柄角1358在大约45度和大约60度之间。在所示的实施方 式中，铲柄角1358大约为58度。在其他实施方式中(图14)，铲柄角1358大约为49度。 在某些实施方式中，铲柄角1358至少为大约40度。

在所示的实施方式中，扭力箱1334的位置靠近铲柄1262的第二端1306，上联轴接头 1314和下联轴接头1310位于第二轴线1350的同一侧。即，第二轴线1350不在联轴接头1310，1314之间延伸。另外，上联轴接头1314的位置靠近铲柄1262的端部1306，并且直 接耦接至铲斗66，同时下联轴接头1310位于铲柄1262的下表面上并且通过托架构件 (bracemember)1382耦接至铲斗66。在某些实施方式中，托架构件1382的长度可以调 节，以便基于挖掘特性而提供期望的冲角。

在所示的实施方式中，齿条1332沿着第一部分1322的大部分延伸，并且部分地沿着 第一部分1322和第二部分1326之间的过渡区段延伸。而且，如图15和16所示，铲柄1262的每个臂1264均包括沿着第一部分1322和第二部分1326之间的过渡区段的内表面1356 延伸的肋1352。引导件1360耦接至各个鞍块1258的内部，并且啮合铲柄1262的上表面 1328。在所示的实施方式中，引导件1360包括一对辊子，当小齿轮60(图16)啮合齿条 1332的弯曲部分时，肋1352位于辊子之间。肋1352可提供额外的强度，以降低铲柄1262 的弯曲部分的应力，引导件1360保持齿条1332与小齿轮60之间的啮合。

如图17-19所示，挖掘组件1226保持合适的、关于拖车78的倾倒角1374(图17)和倾倒间隙。挖掘组件1226还规定挖掘包络线1362(图18)、挖掘路径以及平坦地面范围， 这些参数与具有多个复杂抓斗枢转机构的绳铲有可比性，但挖掘组件1226明显没有那么 复杂。挖掘组件1226还提高了回卷能力和铲斗66被回卷时的可操作性，提供了关于地面 的显著间隙1372(图19)。

虽然已经详细描述了某些实施方案，但是在所描述的一个或多个独立方面的范围和精 神内存在变化和修改。各种特征及优势列于以下的权利要求中。

Claims (29)

1.一种采掘机械，其特征在于，所述采掘机械包括：

框架；

支臂，所述支臂包括第一端和与所述第一端相对的第二端，所述第一端耦接至所述框架；

枢轴元件，所述枢轴元件位于所述支臂的第一端与第二端之间；

提升绳，所述提升绳包括跨越所述支臂的第二端延伸的部分；

伸长构件，所述伸长构件由所述枢轴元件支撑以相对于所述支臂运动，所述伸长构件包括第一端、第二端、靠近所述伸长构件的第一端的第一部分，以及位于所述第一部分与所述伸长构件的第二端之间的第二部分，至少所述第二部分的一部分定位成相对于所述第一部分成一定角度；以及

挖掘附件，所述挖掘附件耦接至所述构件的第二端并由所述提升绳支撑。

2.根据权利要求1所述的采掘机械，其特征在于，所述枢轴元件包括贯穿所述支臂的承运轴，以及靠近所述支臂一侧的至少一个小齿轮，

其中所述伸长构件包括一对彼此平行的臂，所述一对臂中的至少一个臂包括下表面以及位于所述下表面上的齿条，所述齿条与所述小齿轮啮合，所述齿条沿齿条线延伸，

其中所述第一部分在与所述齿条线平行的方向上延伸。

3.根据权利要求2所述的采掘机械，其特征在于，所述下表面在所述齿条与所述伸长构件的第二端之间延伸,所述第一部分的下表面与所述齿条线平行，所述第二部分的下表面以一定角度远离所述齿条线延伸。

4.根据权利要求2所述的采掘机械，其特征在于，所述齿条线偏离所述挖掘附件，从而所述挖掘附件的任何一部分都不与所述齿条线处于同一条直线。

5.根据权利要求1所述的采掘机械，其特征在于，所述第二部分与所述第一部分之间的角度在大约30度和大约70度之间。

6.根据权利要求5所述的采掘机械，其特征在于，所述第二部分与所述第一部分之间的角度在大约40度和大约60度之间。

7.根据权利要求1所述的采掘机械，其特征在于，所述伸长构件包括一对方向彼此平行的臂，以及在所述一对臂之间横向延伸的横向构件，其中在每一个所述臂上限定所述第一部分，在每一个所述臂上限定所述第二部分，其中所述横向构件在每一个所述臂的第二部分之间延伸。

8.根据权利要求1所述的采掘机械，其特征在于，所述伸长构件包括彼此平行定向的一对臂，其中所述支臂位于所述一对臂之间，所述采掘机械进一步包括用于支撑所述臂的一对鞍块，每个所述鞍块均包括啮合各自臂的上表面的滚动构件。

9.一种用于绳铲的挖掘组件，所述绳铲包括：具有第一端和第二端的支臂、位于所述支臂的第一端与第二端之间的枢轴元件，以及跨越所述支臂的第二端延伸的提升绳；其特征在于，所述挖掘组件包含：

铲斗，所述铲斗被配置为由所述提升绳支撑；以及

伸长铲柄，所述伸长铲柄被配置为由所述枢轴元件支撑以相对于所述支臂运动；所述铲柄包括第一端、耦接至所述铲斗的第二端、靠近所述铲柄的第一端的第一部分，以及位于所述第一部分与所述铲柄的第二端之间的第二部分，至少所述第二部分的一部分定向成相对于所述第一部分成一锐角。

10.根据权利要求9所述的挖掘组件，其特征在于，所述第二部分与所述第一部分之间的角度在大约30度和大约70度之间。

11.根据权利要求10所述的挖掘组件，其特征在于，所述第二部分与所述第一部分之间的角度在大约40度和大约60度之间。

12.根据权利要求9所述挖掘组件，其特征在于，所述伸长铲柄包括彼此平行定向的一对臂，其中所述第一部分限定在每个所述臂上，所述第二部分限定在每个所述臂上，其中所述铲柄进一步包括沿着所述臂之一的上表面的一部分延伸的一对肋。

13.根据权利要求9所述的挖掘组件，其特征在于，所述铲柄包括一对方向彼此平行的臂，所述一对臂中的至少一个臂包括下表面和位于所述下表面上的齿条，所述齿条被配置为与所述枢轴元件啮合并且沿齿条线延伸，其中所述第一部分沿着平行于所述齿条线的第一轴线延伸。

14.根据权利要求13所述的挖掘组件，其特征在于，所述下表面在所述齿条与所述铲柄的第二端之间延伸，所述第一部分的下表面与所述齿条线平行，所述第二部分的下表面以一定角度远离所述齿条线延伸。

15.根据权利要求13所述的挖掘组件，其特征在于，所述齿条线偏离所述铲斗，从而所述铲斗的任何一部分都不与所述齿条线处于同一条直线。

16.根据权利要求9所述的挖掘组件，其特征在于，所述第一部分沿第一轴线延伸，所述第二部分沿第二轴线延伸，所述第一轴线由所述第一部分的中心线限定，所述第二轴线由所述第二部分的中心线限定。

17.根据权利要求9所述的挖掘组件，其特征在于，所述第二部分包括弧形区段和线性区段，所述弧形区段位于所述第一部分与所述线性区段之间。

18.根据权利要求9所述的挖掘组件，其特征在于，所述铲柄包括一对方向彼此平行的臂，以及在所述一对臂之间横向延伸的横向构件，其中在每一个所述臂上限定所述第一部分及所述第二部分，其中所述横向构件在每一个所述臂的第二部分之间延伸并且偏离所述第一部分的轴线。

19.根据权利要求18所述的挖掘组件，其特征在于，所述第二部分沿第二轴线延伸，所述第二轴线与所述横向构件相交。

20.根据权利要求9所述的挖掘组件，其特征在于，所述第一部分沿第一轴线延伸，所述第二部分沿第二轴线延伸，其中所述铲斗在第一耦接部和第二耦接部处直接耦接至所述铲柄，所述第二耦接部与所述第一耦接部间隔开，其中所述第一耦接部和第二耦接部布置在所述第二轴线的同一侧。

21.一种用于绳铲的挖掘组件，所述绳铲包括：具有第一端和第二端的支臂、位于所述支臂的第一端与第二端之间的枢轴元件，以及跨越所述支臂的第二端延伸的提升绳；其特征在于，所述挖掘组件包含：

铲斗，所述铲斗被配置为由所述提升绳支撑；以及

伸长铲柄，所述伸长铲柄被配置为由枢轴元件支撑以相对于所述支臂运动，所述铲柄包括第一端、耦接至所述铲斗的第二端，以及在所述铲柄的第一端与第二端之间延伸的中心轴线，所述铲柄限定轴向长度，所述轴向长度在所述铲柄的第一端和第二端之间延伸并且投影到在所述铲柄的第一端和第二端之间线性延伸的方向上，所述铲柄进一步限定沿着所述中心轴线在所述铲柄的第一端和第二端之间延伸的轮廓，所述轮廓限定的轮廓长度大于所述轴向长度。

22.根据权利要求21所述的挖掘组件，其特征在于，所述铲柄包括一对方向彼此平行的臂，所述一对臂中的每一个均包括下表面和位于所述下表面上的齿条，所述齿条沿齿条线延伸并且被配置为与所述枢轴元件啮合。

23.根据权利要求22所述的挖掘组件，其特征在于，所述铲柄包括线性部分和弯曲部分，其中所述齿条沿着所述线性部分和所述弯曲部分的至少一部分延伸。

24.根据权利要求21所述的挖掘组件，其特征在于，所述中心轴线包括第一部分和第二部分，所述第一部分沿第一方向定向，所述第二部分沿第二方向定向，所述第二方向相对于所述第一方向成一非零角度。

25.根据权利要求24所述的挖掘组件，其特征在于，所述铲柄进一步包括一对方向彼此平行的臂，每一个所述臂在所述铲柄的第一端与第二端之间延伸，所述铲柄进一步包括在所述一对臂之间横向延伸的横向构件，所述横向构件偏离所述中心轴线的第一部分。

26.根据权利要求21所述的挖掘组件，其特征在于，所述中心轴线包括线性部分和弯曲部分，所述弯曲部分定位成相对于所述线性部分成一非零角度。

27.根据权利要求26所述的挖掘组件，其特征在于，所述第二部分和所述第一部分之间的角度在大约30度和大约70度之间。

28.根据权利要求27所述的挖掘组件，其特征在于，所述第二部分和所述第一部分之间的夹角在大约40和大约60度之间。

29.根据权利要求21所述的挖掘组件，其特征在于，所述铲斗在第一耦接部和与所述第一耦接部间隔开的第二耦接部处被耦接至所述铲柄，其中所述第一耦接部和第二耦接部位于所述第二轴线的同一侧。