CN102686810B - 用于挖掘设备的磨耗组件 - Google Patents

Abstract

挖掘中使用的磨耗构件，包括具有前稳定端的管筒，该前稳定端包括顶部表面、底部表面和侧表面。这些表面中的至少一个形成有横向向内的突出部并且大致与管筒的纵向轴线平行地轴向延伸。管筒可包括大体与凸出部分的外表面对应的表面，凸出部分可在该外表面上安装到挖掘设备并且其可在该外表面上连接到挖掘设备。

Description

用于挖掘设备的磨耗组件

相关申请数据

本申请要求2009年10月30日以Christopher Snyder的名义提交的标题为“Wear Assembly for Excavating Equipment”的美国临时专利申请No.61/256,561的优先权权益，该申请的全部内容通过引用合并于此。

技术领域

本发明涉及用于将磨耗构件固定到挖掘设备的磨耗组件，诸如适于附接到挖泥船刀盘(cutterhead)并在挖泥船刀盘上使用的磨耗组件。

背景技术

挖泥船刀盘用于挖掘水下的泥土材料，诸如河床。通常，挖泥船刀盘1包括从底座圈3向前延伸到毂盘4的若干臂2(图1)。臂2在底座圈3的周围隔开并且形成有绕刀盘1的中心轴线的宽的螺旋。每个臂2设有一系列隔开的齿5以挖进到地下。齿5由被固定到臂2的适配器或者基部6以及通过锁定器8可释放地附接到基部6的尖端7组成。

在工作时，刀盘1绕其中心轴线旋转以挖掘泥土材料。吸管设置在圈3附近以移去挖出的材料。为挖掘所要求的一条地，刀盘1并排且向前移动。由于水的涌浪及其他运动，刀盘1还趋于上下移动并且周期性地碰撞底部表面。由于操作者不能看到正被挖掘的水下的地面，引起进一步的困难；即，不同于大多数的其它挖掘操作，挖泥船刀盘1不能由操作者沿着某一路径有效引导以最佳地适合待挖掘的地形。

在挖泥作业期间，刀盘1被旋转使得齿5快速打入并穿过地面。随后，需要相当大的动力来驱动刀盘1，特别是当掘进到岩石中时。在最小化功率需求的努力中，挖泥船尖端7通常设有细长的、窄的刀刃(bits)用于更容易地贯穿地面。然而，随着刀刃由于磨耗变短，尖端7的安装部将开始在切削操作中接合地面。安装部比刀刃宽并且不为减小的阻力(drag)而成形。由于所产生的增大的阻力，安装部对刀盘1施加作用，尖端7通常此时在刀刃被完全磨耗之前更换。

鉴于清淤设备操作中的重负载和苛刻环境，对于齿5的尖端7和基部6的互连需要稳定并且紧固。在尖端7和它们的基部6之间的非稳定且不紧固的接合可导致尖端7从基部6不希望的脱离，这增加了挖泥作业中的时间和费用，例如由于丢失部件、用于替换尖端的停机时间等等。因此，在挖泥及其他挖掘设备中的改进的尖端和基部互连将成为本领域受欢迎的进步。

发明内容

以下给出了本发明各方面的总的概述，以提供对于本发明及其各种示例特征的基本理解。该概述并不意图以任何方式限制本发明的范围，而是仅为以下更为详细的说明书提供综述和上下文。

本发明的各方面涉及挖掘设备中使用的磨耗构件、包括与基部接合以用在挖掘设备的某个部件上的磨耗构件的组件以及包括根据本发明的磨耗构件和/或组件的挖掘设备。本发明的更具体的示例性方面在下面更详细地描述。

根据本发明的一个方面，用于挖掘设备的磨耗构件包括用于接合待挖掘材料的正面和用于接收被固定到挖掘设备的基部的后部管筒(socket)。该管筒具有前稳定端，该前稳定端包括顶部表面、底部表面和侧表面。这些表面中的至少一个形成有横向向内的突出部。在根据本发明一些示例性结构中，该横向向内的突出部将大致与管筒的纵向轴线平行地轴向延伸。另外，在根据本发明的一些结构中，至少顶部表面和底部表面将包括横向向内的突出部和/或大致平行的轴向延伸方向。

根据本发明的另外的方面，磨耗构件包括用于接收基部的管筒，其中管筒具有顶部表面、底部表面和侧表面，并且其中所述表面中的至少一个形成有横向向内的突出部，所述突出部大致沿着管筒的整个长度延伸。

根据本发明的另外的方面，磨耗构件包括用于接收基部的管筒，其中该管筒具有顶部表面、底部表面和侧表面，其中所述表面中的至少一个包括位于管筒的前端处的第一轴向部分和邻近管筒的后端的第二轴向部分，并且其中每个轴向部分形成有横向向内的突出部并且大致与管筒的纵向轴线平行地轴向延伸。

根据本发明的另外的方面，磨耗构件包括用于接收被固定到挖掘设备的基部的管筒，并且管筒具有前稳定端，该前稳定端包括顶部表面、底部表面、第一侧表面和第二侧表面。顶部表面、底部表面、第一侧表面和第二侧表面中的至少一个具有弯曲的构造，例如包括弯曲的向内的突出部的弯曲构造。

根据本发明的一个方面，用于挖掘设备的磨耗构件设有管筒，管筒包括一对轴向隔开的大致绕管筒的周缘延伸的稳定带，其中一个带接近管筒的前端并且另一带接近后端。稳定带由每个均大致与磨耗构件和/或包括磨耗构件的组件的纵向轴线平行地延伸的稳定面限定。在一个优选实施方式中，每一稳定带限定大体梯形形状。

根据本发明的另外的方面，用于挖掘设备的磨耗构件形成为使得与挖掘操作关联的阻力最小化并且因此使得需要驱动所述设备的动力最小化。降低的功耗又导致更有效的操作。

在本发明的一个其它的方面，磨耗构件不仅在工作端而且在安装端设有副后角，以降低阻力、要求更少的挖掘动力并且提供长的磨耗构件可用寿命。

在本发明的另外的方面中，磨耗构件具有横断构造，在该横断构造中，导引侧的宽度大于相应的后缘侧的宽度，使得磨耗构件的侧壁跟随导引侧附近以减少阻力。较小后缘侧的使用不仅被设置通过磨耗构件的工作端而且至少部分地设置到其安装端中。结果，磨损的磨耗构件经历的阻力小于常规磨耗构件经历的阻力。更少的阻力产生更小的功耗以及磨耗构件在其需要替换之前的更长时间的使用。因此，磨耗构件的工作端能够在需要替换前被完全地或者几乎磨耗尽。

磨耗构件可具有由磨耗构件的在任一挖掘行程中被驱动穿过地面的部分的整体横断构造限定的轮廓。在本发明的一个其它方面中，对于磨耗构件的在磨耗构件的寿命期间将接合地面的部分，该轮廓在导引面处最宽而从导引面向后方大体变窄。

在本发明的另外的方面中，磨耗构件的外部横断面可大体是梯形，其中导引侧限定更大的宽度。该梯形形状持续通过工作端并且至少通过安装端的前部。

磨耗构件的管筒设置成用以接收基部构件的可被固定到挖掘设备的凸出部分(nose)。在本发明的另外的方面中，管筒形成有横向的大体梯形外部形状以大体上与磨耗构件的外部轮廓对应。管筒与安装部的外部的大体匹配使得制造容易、使得给定外轮廓的凸出部分的尺寸最大化，并且提高了强度重量比。

在优选构造中，梯形形状的凸出部分的顶部表面、底部表面或侧表面中的一个或更多个以及管筒的相应的壁每个均弯曲以配合在一起。这些表面和壁具有渐变的曲率以使得安装容易、提高磨耗构件的稳定性并且在使用时阻挡磨耗构件绕纵向轴线的旋转。

根据本发明的另外的方面，管筒和凸出部分两者均包括前稳定面和后稳定面(例如，如上所述的稳定带)，所述前稳定面和后稳定面大致与磨耗构件的纵向轴线平行地并且大致绕管筒和凸出部分的周边延伸，以阻挡施加在各个方向上的向后载荷。

根据本发明的另外的方面，管筒和凸出部分形成有互补的前端支承面(或止推面)，所述前端支承面可组成球面的弧或者扇段以减小部件中的应力并且更好地控制发生在磨耗构件和基部之间的拍击。

在本发明的另外的方面中，管筒和凸出部分形成有在它们的前端处的前弯曲支承面，并且从前端向后形成有大体梯形的横断面形状，以提高稳定性、使制造容易、最大化凸出部分的尺寸、降低阻力、应力和磨耗，并且提高强度重量比。

根据本发明的另外的方面，提供了一种磨耗组件，其包括基部、安装到基部的磨耗构件、以及以紧固的、易于使用且预先制造的方式将磨耗构件保持到基部的锁或者接合系统。所述锁或者接合系统可被轴向定向，从而在压缩状态中，该锁或者接合系统将磨耗构件保持到基部并且能够紧固磨耗构件在基部上的配合。在一个优选示例性结构中，磨耗组件包括可调节的轴向锁。

在本发明的另外的方面中，磨耗构件包括接收锁或者接合系统的开口以及在所述开口的后壁中形成的孔，所述孔用以允许锁通过以稳定锁并便于容易地紧固所述锁。

在本发明的另外的方面中，基部与锁仅通过突出止挡件的使用而相互作用。结果，不需要凸出部分中的诸如通常设置以接收锁的孔、凹处或者通路。由此提高了凸出部分的强度。

在本发明的另外的方面中，用于将磨耗构件固定到基部的锁紧装置能够被调整以持续地施加预定力到磨耗构件，而与基部和/或磨耗构件的磨耗量无关。

在本发明的另外的方面中，磨耗构件包括标记，该标记可用于识别在锁已经足够紧固时的情况。

在本发明的另外的方面中，磨耗构件通过包括轴向锁的易于使用的处理被安装且固定到基部。磨耗构件配合到被固定到挖掘设备的基部的凸出部分上。基部包括止挡件，所述止挡件从凸出部分向外伸出。轴向锁被接收在磨耗构件中的开口内并在止挡件和磨耗构件上的支承面之间延伸，以将磨耗构件可释放地保持到凸出部分。

在本发明的另外的方面中，磨耗构件首先滑过被固定到挖掘设备上的基部。轴向定向的锁被定位成一个支承面抵靠基部上的止挡件并且另一支承面抵靠磨耗构件上的支承壁，使得锁处于轴向压缩状态。所述锁被调整以移动磨耗构件并且将磨耗构件紧固地保持到基部上。

在本发明的另外的方面中，用以将磨耗构件可释放地保持到基部的锁包括：带螺纹的线性轴，所述线性轴具有支承端和工具啮合端；被拧到轴上的螺母；和弹簧，所述弹簧包括多个绕螺纹轴在支承端和螺母之间配合的交替的环形弹性体盘和环形隔离物。

本发明的其它的方面、优点和特征将在下面更详细地描述，并且从以下对于根据本发明的示例性结构的详细说明能够认知。

附图说明

本发明通过示例图示并且不局限于附图，其中在全部附图中，同样的附图标记指示相同或相似的元件，在图中：

图1是常规挖泥船刀盘的侧视图；

图2是根据本发明的示例性磨耗构件的侧向透视图；

图3是用于安装根据本发明的磨耗构件的示例性基部的侧视图；

图4是用于安装根据本发明的磨耗构件的示例性基部的凸出部分的透视图；

图5是用于安装根据本发明的磨耗构件的示例性基部的凸出部分的前视图；

图6是沿着图2中的线6-6的竖向横截面图，示出了根据本发明的一个示例的安装在基部的凸出部分上的磨耗构件；

图7是与图6所示类似的横截面图，差异在于本示例的磨耗构件未被示出基部构件和锁，以更好地图示本示例的磨耗构件的管筒的内部结构；

图7A是沿图7中的线7A-7A截取的横截面图，并且图示了磨耗构件的工作部的横截面；

图7B是沿图7中的线7B-7B截取的横截面图，并且图示了磨耗构件在挖掘操作期间接触地面时的横截面；

图7C是沿图7中的线7C-7C截取的横截面图，并且图示了磨耗构件的安装部的横截面；和

图8是向管筒内看时根据本发明的示例性磨耗构件的端视图。

提醒读者的是，图中所示的各个部件不必按比例绘制。

具体实施方式

以下的描述和附图公开了挖掘设备的示例性特征，包括根据本发明的示例的用于挖掘设备的磨耗构件结构以及用于安装该磨耗构件的结构。

本发明的一些方面涉及用于挖掘设备的磨耗组件100，这些磨耗组件可特别良好地适合于挖泥作业。在本申请中，主要就适于附接到挖泥船刀盘的挖泥齿方面描述本发明。然而，本发明的不同方面可被结合其它类型的磨耗组件(例如，管罩)使用，并且可用于其它种类的挖掘设备(例如，用于建筑或采矿设备等等的铲斗)。

组件100和/或其部分通常以相对术语比如“上”、“下”、“水平的”、“垂直的”、“前”和“后”等等来描述。这样的术语并不认为是必要的并且仅被提供以易于描述。磨耗组件100在挖掘工作中并且具体地挖泥操作中的定向能够明显地变化。除非另有说明，这些相对术语应参考图2中所示的磨耗组件100的定向来理解。

磨耗组件100包括固定到挖泥船刀盘(或者其它挖掘设备)的基部102、磨耗构件104以及锁或者接合系统106，所述锁或者接合系统106用以将磨耗构件104可释放地保持到基部102(图2和6)。锁或者接合系统可以采用已知的保持器或者销(未示出)的形式，但优选地具有如下所述的构造。

(这里还可称为“适配器”的)基部102包括：向前突出的凸出部分108，磨耗构件104安装在凸出部分108上；和安装端110(见图3)，所述安装端110被固定到挖泥船刀盘(或者其它挖掘设备)的臂上。基部102可以铸造为所述臂的部分、焊接到所述臂或者通过机械装置附接。仅作为示例，基部102可以形成并安装到刀盘，诸如在美国专利No.4,470,210或美国专利No.6,729,052中公开的刀盘，所述每个专利的全部内容通过引用被合并于此。安装端110的大小可以设置成并且成形为防止相对于刀盘臂的旋转并且防止组件100从刀盘臂无意地分离。

在挖泥齿中，磨耗构件104(本文还可称为“尖端”)设有工作部112(本文还称为“刀刃”)和安装部114，所述工作部112为细长的、窄的刀刃的形式，并且安装部114限定管筒120以接收基部构件102的凸出部分108。磨耗构件104通过刀盘旋转，使得其通过每个挖掘行程而以大体相同的方式接合地面。结果，磨耗构件104包括导引侧122和后缘侧124。导引侧122是通过刀盘的每一转而首先接合地面并导致地面被贯穿的一侧。在本发明中，(即，沿着与磨耗构件104的纵向轴线128垂直的平面，见图7和7A)通过工作部112并且至少部分地通过安装部114(参照图7B和7C)，后缘侧124具有比导引侧122小的宽度。在一些实施方式中，后缘侧124在磨耗构件104的整个长度上具有比导引侧122小的宽度。

如图2和图7A所示，至少磨耗构件104的工作部112优选地具有大体梯形的横断构造，该横断构造具有的导引侧122比后缘侧124宽。术语“横断构造”这里用以指代沿着垂直于磨耗构件104的纵向轴线128的平面的二维构造。由于磨耗构件104的变窄，侧壁130和132在挖掘期间跟随导引侧122附近并且由此对于切削操作几乎不产生阻力(本阻力减小的特征在本说明书还叫作“副后角(side relief)”)。在一些构造中，侧壁130、132以约16°的角度θ朝后缘侧124会聚(见图7A)；但是，其它的角度构造也是可以的。导引侧122、后缘侧124和侧壁130、132能够是平面的、弯曲的或者不规则的。此外，能够使用梯形之外的形状来提供副后角。

在工作时，挖泥机磨耗构件104通过每个挖掘行程(即，通过刀盘的每一转)穿过地面到达某个深度。在磨耗构件的使用寿命的大部分时间内，工作端112单独穿过地面。作为一个示例，一个挖掘周期中的地平面大体沿着图7中的线7B-7B在挖掘行程的中心点处延伸。因为仅工作端112穿过地面并且因为工作端112比较细小，所以作用于挖掘操作的阻力在可控范围内。然而，由于许多挖泥齿被不断地驱动快速穿过地面，功率要求总是高的，并且甚至降低磨耗构件104的刀刃部分112中的阻力对于操作也是有益的，尤其是当通过岩石挖掘时。

在一些优选构造中，侧壁130、132不仅向后缘侧124会聚，而且它们还构造成使得侧壁130、132在挖掘轮廓中位于导引侧122的投影内(图7B)。术语“挖掘轮廓”在这里用以表示磨耗构件104的某个部分的横截面构造，该部分沿着(i)与移动方向平行位于穿过地面的挖掘行程的中心点处并且(ii)横向垂直于纵向轴线的平面穿过地面。挖掘轮廓比真实的横断横截面更好地指示了工作期间施加在磨耗构件104上的阻力。在挖掘轮廓中设置副后角取决于侧壁向后缘侧会聚的角度以及磨耗构件表面在向后方向上的轴向斜度或者扩展。该意图在于提供一种当从挖掘轮廓的透视图考虑时从导引侧122向后缘侧124大体变窄的宽度。挖掘轮廓中的副后角优选地延伸过预期的刀盘切入角(digging angle)，但如果这样的副后角存在于至少一个切入角中仍能够获得益处。仅作为一个示例，图7B中图示的横截面构造表示了的被驱动穿过地面的磨耗构件104的一部分的一个挖掘轮廓。如能够看到的，由于侧壁130、132向后缘侧124会聚以降低阻力，工作端112甚至在挖掘轮廓中仍具有副后角。

随着工作部112磨耗，地平面渐进地向后蠕变使得在每个挖掘周期，磨耗构件104的更后的且更厚的部分被推动穿过地面。因此，随着工作构件磨耗，需要更多的动力来驱动刀盘。最后，工作部112的足够部分被磨耗，使得磨耗构件104的安装部114通过每个挖掘行程被驱动穿过地面。在根据本发明的至少一些示例结构中，安装部114还至少在安装部的前端处包括副后角(图7C)，并且优选地整个安装部114包括副后角。

如图2、图6和图7所示，安装部114比工作部112大以允许凸出部分108收纳到管筒120内，并且为磨耗构件104和基部102之间的互连提供足够的强度。侧壁130、132倾斜以便向后缘侧124会聚。在这一个示例中，侧壁130、132沿着线7C-7C以约26°的角度α倾斜(图7B)，但是其它的倾斜也可使用。如上所述，在挖掘轮廓中所要求的副后角取决于侧壁130、132的横向倾斜和磨耗构件104的轴向膨胀之间的关系。

如上提到的，在工作时，工作部112可以磨损至安装部114的一部分在刀盘旋转期间可被驱动穿过地面的程度。如果需要，在根据本发明的至少一些示例性结构中，侧壁130、132从磨耗构件104的前端134向后端136持续变尖。在安装部114中存在副后角产生了更少的阻力，并且由此需要较少的功率以被驱动穿过地面。降低的阻力又能够使刀盘与被磨耗至安装部114穿过地面的尖端处的磨耗构件104一起继续操作。在大多数的常规磨耗构件中，安装部并不具有带有向后缘侧会聚的侧壁的梯形横断构造。在挖掘轮廓中缺少副后角使得常规磨耗构件随着磨耗构件被驱动穿过地面而被施加重的阻力，尤其是与本创造性的磨耗构件104相比而言。由于在本状态下常规磨耗构件产生了重的阻力，当它们的安装部开始被驱动穿过地面时，即使工作段可能未完全磨损，许多操作者也将替换磨耗构件。利用本发明的至少一些示例，与许多常规磨耗构件相比，磨耗构件104能够支撑在基部102上直到工作段112被进一步磨损。

如上所述的具有在工作部112和安装部114中的副后角的磨耗构件104的使用能够被用于多种凸出部分和管筒构造。尽管如此，在根据本发明的至少一些示例构造中，凸出部分108的前端140包括具有梯形形状的横截面的前向支承面或止推面142(图2至图6)。同样地，形成在磨耗构件104中的管筒120的前端150形成有互补的梯形形状的支承面或止推面152，以设置抵抗止推面142(图6、7、7C和9)。虽然止推面142、152可以是任何所希望的形状(诸如在半球至平坦以至凹面之间的任何形状)，在根据本发明的一些示例结构中，止推面142可逐渐向外弯曲(例如，作为球面的一部分或弧(或扇段))，使得其中心点(或者接近它的中心点)是面142的最前点。在其它的例子中，止推面142将是凸状的并且绕两个垂直轴线弯曲。止推面152可成形为与面142的形状匹配或大致匹配。用于主要荷载支承的相配地圆化(例如，球面弧)成形的止推面142和152有助于使面142和152保持接触，而不会随着作用在工作部112上的载荷在整个挖掘操作过程中的变化(例如，从轴向载荷向非轴向载荷变化等等)而翻转或者移位。止推面142、152可以是平坦的、凹进的或具有其它形状，只要它们足以抵抗意图用途中的预期推力载荷。

凸出部分108包括从前端140向后的主体160(图3-5)。主体160由上部表面162、下部表面164和侧表面166、168限定。在一些示例构造中，主体表面162-168向后方发散使得凸出部分108从前端140向外扩展以提供更强的凸出部分以承受挖掘的严格要求。然而，可以是仅上部表面和下部表面162、164彼此发散以及侧表面166、168大致彼此平行地轴向延伸。管筒120具有从前端150向后的主要部分180，以接收主体160。主要部分180包括分别地大体与主体表面162-168贴合的顶壁182、底壁184和侧壁186、188。在根据本发明的至少一些优选示例构造中，主体160和主要部分180每个均具有梯形横断构造。主要地沿着凸出部分108和管筒120的长度使用梯形形状提供了四个角部170、190，所述角部作用为隔开的脊以阻挡磨耗构件104绕轴线128的转动。

此外，在根据本发明的至少一些示例构造中，主体表面162-168中的至少一个和管筒壁182-188(并且优选地它们全部)将具有相互成弓形的构造(见图4、5、7、7C和8)。换句话说，在根据本发明的一些示例结构中，主体表面162-168优选地在横过它们的大致整个宽度上是凹面并且是弯曲的，以在主体160的四侧上的每一侧上限定沟槽172。同样地，管筒壁182-188优选地在横过它们的大致整个宽度上是凸状并且是弯曲的，以限定被接收到沟槽172中的突出部192。凸出部分表面162-168和管筒壁182-188在它们的大致整个宽度上的优选弓形，为工作期间的磨耗构件104绕基部102的旋转提供了增大的抵抗力，并且增大了对于挖掘期间尖端的竖向和侧向载荷的抵抗力。沟槽和突出部还减少了磨耗构件104作用在基部102上的旋转拍击。虽然弓形的表面162-168和壁182-188是优选的，但是在不偏离本发明的情况下，诸如公开在美国专利申请No.11/706,592中的其它的沟槽和突出部构造也可以使用，该申请通过引用被合并于此。在不偏离本发明的情况下，还可使用其它的旋转抵抗构造。

沟槽172和突出部192、并且特别地渐进弯曲且大致在横过表面162-168和壁182-188的整个宽度上延伸的沟槽172和突出部192的使用使得易于将磨耗构件104装配到凸出部分108上；即，在装配时，沟槽172和突出部192协作而将磨耗构件104引导到凸出部分108上的适当组装位置。例如，如果磨耗构件104在被安装到凸出部分108上时初始与凸出部分108未正确对准地安装在凸出部分108上，则接收在沟槽172中的突出部192的接合将趋于随着磨耗构件被向后进给到凸出部分108上而使磨耗构件104旋转到正确对准中。沟槽172和突出部192的协同效应极大地减轻和加快了角部170到角部190中的安装和设置。在管筒120和凸出部分108的形状中还可使用一些变化例，只要管筒120主要匹配凸出部分108的形状即可。

如各个附图所示(例如，图2、4、5、7、7C和8)，凸出部分108的前端140处以及管筒120的前端150处的表面(例如，顶部表面、底部表面和侧表面)中的一个或多个可具有大体弯曲的(例如，从一个角部向止推面142和152处或附近的下一角部连续地弯曲的)构造或者结构，并且角部也可以被圆化。具有该弯曲的构造或者结构的表面中的至少一些表面可包括向内弯曲的突出部(例如，使得该表面的角部分别相对于凸出部分108和管筒120的前端140和150的中央从该表面的中央向外设置)。根据本发明的凸出部分108和管筒120的另外的或者替换示例特征在下面更详细地描述。

凸出部分108的前端140包括前稳定面202，更准确地说包括共同地绕凸出部分108的前端140的周边延伸的上稳定面202a、下稳定面202b和两个侧稳定面202c。这些稳定面202a、202b、202c优选地限定大体梯形构造，虽然能够使用其它的形状。在优选结构中，上稳定面202a具有比下稳定面202b短的宽度，以匹配磨耗构件104的外轮廓。当然，如某些应用所希望的，定向可以被反转，或者可以设置其它的尺寸相对设定的选项。类似地，限定管筒120的前端150的内部侧壁包括类似地成形和设置的稳定面212a至212c，所述稳定面212a至212c分别与稳定面202a至202c匹配和接触。在本图示的示例布置中，在凸出部分108上和在管筒120中的前稳定面提供了与凸出部分108和管筒120的止推面142和152相邻的前稳定端。顶部和底部稳定面202a、202b、212a和212b从它们的相应的止推面142和152向后延伸。

前稳定面202、212优选地大致与纵向轴线128平行地轴向延伸。这里在本文中使用的术语“大致平行”意图是包括平行表面以及以小的(例如，约1°-7°的)角度相对于轴线128向后发散以用于制造或者其它目的的那些表面。在一个优选实施方式中，每个前稳定面202、212以不大于约5°的相对于轴线128的角度轴向向后发散，并且在某些情况下，以约2°-3°的角度。前稳定面202、212此外优选地围绕(或者至少大致围绕)凸出部分108和管筒120以更好地抵抗非轴向载荷。然而，能够通过将上部表面202a、212a、底部表面202b、212b和侧表面202c、212c中的一个或多个表面形成为大致与纵向轴线128平行地轴向延伸获得益处。

凸出部分108的前端140上的前稳定面202优选地每个设有横向上的横向向内的凹处(见图2和5)。同样地，管筒120的前端150上的前稳定面212优选地每个设有相应的横向向内的突出部。相应的向内的凹处和突出部允许稳定面202、212中的每一个抵抗全部作用载荷，而与载荷是被竖向还是横向施加无关(例如，抵抗竖向和侧向载荷)。例如，当向上的载荷被竖向施加到尖端的刀刃时，该载荷至少部分地被与下稳定面202b接触的下稳定面212b抵抗。在前端处使用该相应的凹处和突出部还以上述关于从前端140、150向后的沟槽和突出部的同样方式加强了磨耗构件在基部上的安装。

凸出部分108的后部包括后稳定面200，更准确地说包括上稳定面200a、下稳定面200b和两个侧稳定面200c，所述稳定面共同地绕凸出部分108的后端的周边延伸。后稳定面200能较好地抵抗施加于磨耗构件104的竖向和侧向载荷，而不趋于将磨耗构件104推离基部构件102。这些稳定面200a、200b、200c优选地绕凸出部分108的周边限定大体梯形的构造，当然也可使用其它形状。在优选结构中，上稳定面200a比下稳定面200b窄以匹配磨耗构件104的外轮廓。类似地，管筒120的内部侧壁包括类似地成形和设置的稳定面210a至210c，所述稳定面210a至210c分别地与稳定面200a至200c匹配并接触。当然，对于某些应用，该定向可以反转，或者可以设置其它的尺寸相对设定的选项。另外，前稳定面和后稳定面200、202、210、212优选地形成隔开的稳定面的带，每个带绕凸出部分108和管筒的整个周边或者至少大致绕整个周边延伸，如下面将更详细地描述的。

更准确地说，具有沟槽172的凸出部分表面162-168每个优选地在它们向后延伸时轴向倾斜以向外展开，以向凸出部分108提供强度直到到达凸出部分108的后稳定面200。同样地，具有突出部192的管筒壁182-188每个也扩展以贴合表面162-168。管筒壁182-188也限定后稳定面210以承靠后稳定面200。后稳定面200、210大致与纵向轴线128平行。如上提到的，如在这里使用的术语“大致平行”意图是包括平行表面以及以小(例如，约1°-7°的)角度从轴线128向后方发散用于制造或者其它的目的的表面。在一个优选实施方式中，每个后稳定面200、210以不大于约7°的关于轴线128的角度轴向向后发散，并且在一些情况下约2°-3°。后稳定面200、210还优选地围绕(或者至少大致围绕)凸出部分108和管筒120以更好地抵抗非轴向载荷。然而，通过在凸出部分108和管筒120的上部表面、下部表面和侧表面中的仅一个或更多个表面上包括这样的稳定面200、210，能够实现益处。

虽然在挖掘操作期间将可能发生在各个管筒120表面和凸出部分108之间的接触，止推面142、152、相应的前稳定面202、212和相应的后稳定面200、210之间接触的意图是提供对齿上的作用载荷的主要抵抗力并且从而提供所要求的稳定性。虽然这些稳定面200、202、210、212可以在纵向128上形成有比较短的轴向延伸，但是它们也可以具有更长的或不同的构造。稳定面、具体地前稳定面202和212的存在有助于在磨耗构件104安装到凸出部分108上时的对准。

前稳定面202、212和后稳定面200、210被设置以使磨耗构件104在凸出部分108上稳定并且减小部件中的应力。凸出部分108和管筒120前端140、150处的前稳定面202、212分别地能够在与载荷相反方向上稳定地抵抗轴向和非轴向的向后力，而与施加它们的方向无关。后稳定面200、210通过减少磨耗构件104的后部处的拍击以及提供对于磨耗构件104的后部部分的稳定抵抗力而配合前稳定面202、212，如美国专利No.5,709,043中所述，该专利通过引用合并于此。通过稳定面200、202、210和212绕凸出部分108和管筒120的整个周边(或至少大致绕这些构件的整个周边)延伸，它们还能够抵抗在任意方向上施加的非轴向指向的载荷。

管筒120的主要部分优选地具有大体梯形的横断构造，以接收匹配形状的凸出部分108(见图7C和图8)。管筒120的大体梯形的横断构造大体跟随凸出部分108的外部的大体梯形的横断构造。管筒120和凸出部分108的外部的配合成形使得能够被容纳在磨耗构件104内的凸出部分108的尺寸最大化、使得磨耗构件104在浇铸过程中的制造容易并且提高所述强度重量比。然而，能够使用多种不同的构造。

虽然凸出部分壁162-168和管筒壁182-188可以大体成形为沿着大致它们的整个长度匹配和彼此配合，优选地沿着凸出部分壁162-168和管筒壁182-188的长度的中部存在一个或更多个间隙220，例如如图6中所示，用以更好地确保沿着前稳定面和后稳定面的承载接触。间隙还可以沿着装配部的其它部分设置。在图6所示的示例结构中，间隙220设置在凸出部分和管筒的中部中在沿着上部表面、下部表面和侧表面中每一个的稳定面200、202、210、212之间。这些间隙220也可有助于更容易地将凸出部分108装配到管筒120中、有助于将凸出部分108从管筒120移去以及降低对于凸出部分108和管筒120的总体制造中的高公差和/或精度的需要。由于存在前稳定面和后稳定面200、202、210、212，能够使间隙220较大以保证不产生不希望的接触(由此维持在接触部分之间的希望的杠杆臂距离)。稳定面200、202、210、212在工作构件104的凸出部分108的前部和后部两者处以及在工作构件104的管筒120内的存在减小了磨耗构件104和凸出部分108之间的相对运动并且增大了这些部件的可用寿命。

隔开的前和后稳定面200、210(以及管筒120中的相应的表面)的带允许组件100有效地抵抗从各个方向上施加的载荷，例如，如果未被充分抵抗，则施加于磨耗构件104的前端134的向下载荷L1(见图2)将趋于使磨耗构件104向前旋转脱离凸出部分108。组件100中的该载荷大体被前稳定面202(例如，顶部表面202a)和后稳定面200(例如，底部表面200b)(以及设置在管筒120内的相应的稳定面212和210)抵抗。同样地，施加于前端134的侧向载荷L2大体上被一侧上的前稳定面202c和相反侧上的后稳定面200c(以及设置在管筒120内的相应的稳定面212和210)抵抗。稳定面200、202、210、212的使用提供了对于这样的载荷的稳定抵抗性，而不会过度地依赖于锁106。绕周边的整体或大部分使用稳定面带使得真正在各个方向上加强了支撑，这在挖泥作业中特别重要。然而，如果需要，稳定面带不必绕整个周边形成。

在优选实施方式中，凸出部分108和管筒120的上部表面、下部表面和侧表面优选地在凸出部分108上沿凸出部分108的整个长度设有横向向内的凹处以及在管筒120上沿管筒120的整个长度设有横向向内的突出部。然而，通过仅在凸出部分108和管筒120的前端140、150上设置该构造，即提供从前端向后不同地成形的凸出部分和管筒，能够实现稳定性、强度和/或安装方面的益处。如上所述，前端140、150优选地形成有大致与纵向轴线128平行地轴向延伸同时具有横向向内的凹处和突出部的稳定面，但是即使没有该优选轴向延伸，也实现了一些益处。

多种不同的锁可用于将磨耗构件104可释放地紧固到基部102。尽管如此，在优选实施方式中，锁106被接收在磨耗构件104的开口300中，优选地形成在后缘壁124中，虽然其也可以形成在其它地方。开口300优选地具有轴向细长的形状并且包括前壁302、后壁304和侧壁306、308。如在下面更详细地描述的，锁106将被接合以压靠开口300的后壁304。凸缘310绕开口300形成，用于锁106的防护以及用于增加强度。凸缘310此外沿着后壁304增大，以从外表面向外更远地延伸并且限定用于锁106的通路的孔312。孔312使锁106的位置稳定并且允许操作者易于达到锁106。

凸出部分108包括止挡件320，止挡件320从凸出部分108的上侧162向外突出以接合锁106。止挡件320优选具有背面，该背面带有凹形的弯曲的凹处，锁106的前端在工作时被接收并保持在该凹处内(见图6)，但可使用其它的布置将锁106与止挡件320接合。在一个示例构造中，开口300足够长，且后缘的壁124充分倾斜以当磨耗构件104安装在凸出部分108上时提供用于止挡件320的余隙。然而，如果需要，间隙(relief)或者其它形式的余隙(clearance)可以被设置在管筒120中，用作止挡件320的通路。另外，止挡件320的突出部优选地由设置凹陷处322以接纳锁106的一部分而被限制。优选地，止挡件320不包括在凸出部分108中的开口，以维持更强且更可靠的凸出部分构造。

本示例构造中的锁106可以是大体轴向定向的线性锁以将磨耗构件104保持在基部102上并且紧固磨耗构件104到凸出部分108上的装配。轴向定向的线性锁的使用增大了锁106对磨耗构件104在凸出部分108上的装配进行紧固的能力；即，其提供了更大长度的张紧并且牢固地将止推面142和152保持抵靠彼此(所述面142接触所述面152是磨耗构件104和凸出部分108之间的主要接触方式中的一种)。在一个优选结构布置中，锁106包括具有前端和带着顶端326的后端的螺纹轴，旋拧到该螺纹轴324上的螺母328，以及弹簧330。弹簧330优选地由泡沫、像胶或者其它弹性材料组成的一系列弹性体盘332形成，这些弹性体盘332通过优选地呈垫圈形式的隔离物334分离。许多盘332可用以提供充分的力、弹性和张紧。隔离物334将弹性体盘332隔离，使得它们作为一系列独立的弹簧构件工作。隔离物334优选地由金属或者金属合金组成，但是如果需要，它们能够由其它材料制成，诸如塑性材料。此外，具有优选构造的弹簧330的制作和在轴324上的装配是经济的。然而，能够使用其它种类的弹簧。止推垫圈336或者其它装置优选地设置在弹簧330的后端，以提供靠着后壁304的足够支撑。

轴324在中央延伸穿过弹簧330以接合螺母328。轴324的前端配合到止挡件320的凹处内，使得轴324被设置靠着止挡件320用于支撑。锁106的后端延伸穿过磨耗构件104中的孔312，以允许使用者能够从开口300外部接触锁106。轴324优选地设置成相对于轴线128成某个角度，使得更易于达到顶端326。弹簧330设定在后壁304和螺母328之间，使得弹簧330能够在锁106被紧固时施加偏压力到磨耗构件104。孔312优选比顶端326大，以实现在锁106的安装期间顶端326进入组件100中的通路。此外，孔312可形成为开口槽以接纳轴324简单地从上方的插入。其它的工具接合结构可用在图示的顶部326的情况中。

在工作时，磨耗构件104滑过凸出部分108使得凸出部分108配合到管筒120内(图2和图6)。锁106能够通过可释放的保持器(例如，简单的绞合约束)被临时保持在孔312中，用于运输、存储和/或安装，所述保持器在开口300外部绕轴324装配，或者锁106能够在磨耗构件104安装到凸出部分108上之后被安装。在任何情况中，轴324插入通孔312并且其前端被设定在止挡件320的凹处中。锁106定位成沿着凸出部分108的外部布置，从而不需要在凸出部分108中形成孔、槽口等等以容纳锁106用于抵抗载荷。顶端326由工具接合并转动以将锁106紧固到压缩状态以保持磨耗构件104(即，轴324相对于螺母328转动使得前端压靠止挡件320)。该运动又将螺母328向后拉动靠着弹簧330，弹簧330在螺母328和后壁304之间被压缩。在工作期间，锁106的该紧固将磨耗构件104拉紧到凸出部分108上(即，接合前止推面142、152)用于滑动配合和更少的磨耗。轴324的继续转动进一步压缩弹簧330。被压缩的弹簧330然后随着凸出部分108和管筒120开始磨耗而向后推动磨耗构件104。该优选的凸出部分108和磨耗构件104配置的稳定性允许利用轴向锁106，即，没有显著的弯曲力会被施加到锁106上，从而螺栓的高的轴向抗压强度能够将磨耗构件104保持到基部102。锁106是轻量化的、无锤击、易于制造，不耗费多的空间，并且不要求凸出部分108中有任何开口。

在根据本发明的一个优选示例构造中，锁106还包括安装到与螺母328关联的轴324上的指示器340。指示器340可以例如是钢或者其它刚性材料形成的板，所述板具有紧密地装配到开口300的侧壁然而并不紧固地装配到开口300内的侧边。指示器340包括完全地或者部分地接收螺母328的开口，以阻止当轴324转动时螺母328旋转。指示器340的侧边到开口300的侧壁的紧密接收阻止指示器340转动。替代地，如果要求，指示器340可以具有螺纹孔，以起到螺母328的作用，并且可以提供其它装置以保持螺母328并阻止螺母328转动。如果要求，指示器340还可以从螺母328分离。

在轴324已经适当地被紧固以施加期望的压力到磨耗构件104而没有对轴324和/或弹簧330施加不适当应力的情况下，指示器340提供可见指示。在根据本发明的一个可能的构造中，指示器340与沿开口300形成的标记342协作，例如与沿着凸缘310和/或开口的内部侧壁形成的标记342协作。标记342优选地在凸缘310沿着一个或者两个侧壁，但其能够具有其它的构造。标记342可以例如是隆起部或者记号之外的一些结构，从而标记342能够在磨耗开始发展以后重新紧固锁106时以及当全部部件为新部件而起始紧固时被使用。

当轴324转动并且螺母328向后拖拉时，指示器340随螺母328在开口300内向后移动。当指示器340对准标记342时，操作者知晓能够终止紧固。在该位置，锁106在磨耗构件104上施加预定压力，而与凸出部分108上和/或管筒120中的磨耗无关。由此，锁106的紧固不足以及过紧固两者都能够被容易地避免。作为替代，指示器340能够被省略并且轴324可被紧固至预定的扭矩量。

该大的止推面(142、152)接触连同前稳定面和后稳定面(200、202、210、212)以及这些平面之间的接触和锁特征106(例如，如上所述)一起允许磨耗构件104和凸出部分108比许多现用的系统磨耗得更为退后(包括磨耗到止推面区域中)，而不需中间焊补。在许多情况中，如果要求，直接用户能够改造凸出部分108，取代或者替代整个安装基座102。此外，与凸出部分108上的磨耗无关，锁106有助于在磨耗构件104安装时维持相对恒定的磨耗构件104作用在凸出部分108上的预加载力。本发明的方面，包括止推面142、152、前稳定面和后稳定面200、202、210、212和/或锁特征106(例如，如上所述)，增强了磨耗构件104在凸出部分108上的稳定性并且减小了磨耗构件104在凸出部分上的运动，从而减小了凸出部分上的磨耗并延长了其寿命。

本发明的各个方面被优选地共同用于最佳性能和优点。然而，所述不同方面能够独立使用以提供它们每一个所提供的益处。

结论

以上和在附图中关于多种示例结构、特征、元件以及结构、特征和元件的组合描述了本发明。然而，本公开的目的是提供与本发明相关的各个特征和构思的示例，并不在于限制本发明的范围。本领域技术人员将认识到在不偏离本发明的范围的情况下，可对上述的示例结构进行许多变化和修改。

Claims (19)

1.用于挖掘设备的磨耗构件，所述磨耗构件包括工作部和大体沿着纵向轴线延伸的安装部，所述安装部包括用于接收被固定到挖掘设备的基部的管筒，并且所述管筒具有前稳定端和后稳定端，所述前稳定端在所述后稳定端前面，所述后稳定端包括多个后稳定表面，所述前稳定端包括大致横向于所述纵向轴线延伸的前推力面以及顶部表面、底部表面、第一侧表面和第二侧表面，每个所述顶部表面、底部表面、第一侧表面和第二侧表面从所述前推力面向后延伸，其中所述顶部表面和所述底部表面以及所述第一侧表面和所述第二侧表面任一中的至少一个具有横向向内的突出部，所述突出部在由支承面限定的前稳定端中，所述支承面相邻于所述前推力面并且从所述前推力面大致在轴向方向上与所述纵向轴线平行地延伸。

2.根据权利要求1所述的磨耗构件，其中所述顶部表面和所述底部表面每个均具有在由支承面限定的横向向内的突出部，所述支承面相邻于并且大致与所述纵向轴线平行地轴向延伸。

3.根据权利要求1所述的磨耗构件，其中所述向内的突出部中的每一个是弯曲的并且大致延伸过所述前稳定端的宽度。

4.用于挖掘设备的磨耗组件，包括：

基部，所述基部被固定到挖掘设备；

磨耗构件，包括工作部和大体沿着所述磨耗构件的纵向轴线延伸的安装部，所述安装部包括具有前稳定端和后稳定端的管筒，所述前稳定端在所述后稳定端前面，所述后稳定端包括多个后稳定表面，所述前稳定端包括大致横向于所述纵向轴线延伸的前推力面以及顶部表面、底部表面、第一侧表面和第二侧表面，每个所述顶部表面、底部表面、第一侧表面和第二侧表面从所述前推力面向后延伸，其中所述第一侧表面和所述第二侧表面中的每个具有横向向内的突出部，所述突出部在由支承面限定的前稳定端中，所述支承面相邻于所述前推力面并从所述前推力面大致在轴向方向上与所述纵向轴线平行地延伸；和

接合系统，所述接合系统用于可释放地将所述磨耗构件保持到所述基部。

5.根据权利要求4所述的磨耗组件，其中所述基部包括凸出部分，所述凸出部分具有前端，所述前端具有成形为与所述管筒的所述前稳定端的形状大致贴合的外部构造。

6.用于挖掘设备的磨耗构件，包括工作部和大体沿着纵向轴线延伸的安装部，所述安装部包括用于接收被固定到挖掘设备的基部的管筒，并且所述管筒具有前端和后端，所述前端在所述后端前面，所述后端包括多个后稳定表面，所述前端包括大致横向于所述纵向轴线延伸的前推力面以及顶部表面、底部表面、第一侧表面和第二侧表面，所述顶部表面、底部表面、第一侧表面和第二侧表面中的每个从所述前推力面向后延伸，其中所述第一侧表面和所述第二侧表面中的每个具有在所述前端从所述前推力面轴向延伸的向内的突出部，并且其中所述向内的突出部延伸于所述管筒的后端中并且大致沿着所述管筒的整个长度延伸，所述向内的突出部具有在所述前端中相邻于所述前推力面的前支承面和在所述后端中各自大致与所述纵向轴线平行地轴向延伸的后支承面。

7.根据权利要求6所述的磨耗构件，其中所述顶部表面、所述底部表面、所述第一侧表面和所述第二侧表面中的每一个均具有横向向内的突出部，所述突出部从所述前推力面并且大致沿着所述管筒的整个长度延伸。

8.根据权利要求7所述的磨耗构件，其中所述向内的突出部中的每一个是弯曲的并且大致延伸过所述前端的宽度。

9.用于挖掘设备的磨耗组件，包括：

基部，所述基部被固定到挖掘设备；

磨耗构件，包括工作部和大体沿着所述磨耗构件的纵向轴线延伸的安装部，所述安装部包括具有前端和后端的管筒，所述前端在所述后端前面，所述后端包括多个后稳定表面，所述前端包括大致横向于所述纵向轴线延伸的前推力面以及顶部表面、底部表面、第一侧表面和第二侧表面，所述顶部表面、底部表面、第一侧表面和第二侧表面中的每个从所述前推力面向后延伸，其中所述顶部表面和所述底部表面以及所述第一侧表面和所述第二侧表面任一中的至少一个具有在所述前端从所述前推力面轴向延伸的向内的突出部，并且其中所述向内的突出部延伸于所述管筒的后端中并且大致沿着所述管筒的整个长度延伸，所述向内的突出部具有在所述前端中相邻于所述前推力面的前支承面和在所述后端中各自大致与所述纵向轴线平行地轴向延伸的后支承面；以及

接合系统，所述接合系统用于可释放地将所述磨耗构件保持到所述基部。

10.根据权利要求9所述的磨耗组件，其中所述基部包括凸出部分，所述凸出部分具有前端，所述前端的外部构造包括被成形以接收所述管筒的每一个所述横向向内的突出部的沟槽。

11.根据权利要求9所述的磨耗构件，其中所述向内的突出部中的每一个是弯曲的并且大致延伸过所述前稳定端的宽度。

12.根据权利要求11所述的磨耗组件，其中所述基部包括凸出部分，所述凸出部分具有前端，所述前端的外部构造包括被成形以接收所述管筒的每一个所述横向向内的突出部的沟槽。

13.用于挖掘设备的磨耗构件，包括工作部和安装部，所述安装部包括用于接收被固定到挖掘设备的基部的向后开口的管筒，所述管筒具有纵向轴线并且包括前端和后端，所述前端包括前推力面、顶侧、底侧和相对的横向侧，所述顶侧、底侧和横向侧中的每个从所述前推力面向后延伸，所述横向侧中的每个包括由用于接触和支承在所述基部上的支承面限定的向内轴向延伸的突出部，所述支承面相邻于大致与所述纵向轴线平行的所述前推力面并在轴向方位上从所述前推力面向后延伸，其中所述管筒的后端在所述前端的顶侧、底侧和横向侧后面。

14.根据权利要求13所述的磨耗组件，其中所述后端由各自从所述前端向后延伸的顶侧、底侧和相对的横向侧限定，并且所述后端的每个横向侧包括由用于接触和支承在所述基部上的支承面限定的横向向内的突出部，所述支承面与所述前端中的突出部对准并连续。

15.根据权利要求13所述的磨耗组件，其中所述顶侧和所述底侧中的至少一个包括由用于接触和支承在所述基部上的支承面限定的向内轴向延伸的突出部，并且所述支承面相邻于大致与所述纵向轴线平行的所述前推力面并在轴向方位上从所述前推力面向后延伸。

16.用于挖掘设备的磨耗构件，包括：

基部，所述基部被固定到挖掘设备；

磨耗构件，包括工作部和安装部，所述安装部包括用于接收被固定到挖掘设备的基部的向后开口的管筒，所述管筒具有纵向轴线并且包括前端和后端，所述前端包括前推力面、顶侧、底侧和相对的横向侧，所述顶侧、底侧和横向侧中的每个从所述前推力面向后延伸，所述横向侧中的每个包括由用于接触和支承在所述基部上的支承面限定的向内轴向延伸的突出部，所述支承面相邻于大致与所述纵向轴线平行的所述前推力面并在轴向方位上从所述前推力面向后延伸，其中所述管筒的后端在所述前端的顶侧、底侧和横向侧后面；以及

锁，所述锁用于接触所述基部和所述磨耗构件，并且可释放地将所述磨耗构件保持到所述基部。

17.根据权利要求16所述的磨耗组件，其中所述后端由各自从所述前端向后延伸的顶侧、底侧和相对的横向侧限定，并且所述后端的每个横向侧包括由用于接触和支承在所述基部上的支承面限定的横向向内的突出部，所述支承面与所述前端中的突出部对准并连续。

18.根据权利要求16所述的磨耗组件，其中所述基部包括顶壁、底壁和相对的侧壁，并且每个侧壁包括与所述管筒中的相应突出部形状对应并接受所述相应突出部的槽。

19.根据权利要求16所述的磨耗组件，其中所述顶侧和所述底侧中的至少一个包括由用于接触和支承在所述基部上的支承面限定的向内轴向延伸的突出部，并且所述支承面相邻于大致与所述纵向轴线平行的所述前推力面并在轴向方位上从所述前推力面向后延伸。