具有尖端和接頭的地面接合工具齒組件的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明提供一種用于地面接合工具(1，6)的基緣(18)的齒組件(10)的地面接合尖端(14，150，180，190，210)，其中，所述齒組件(10)包括接頭(12，170)，所述接頭(12，170)構(gòu)造為用于附接至所述地面接合工具(1，6)的基緣(18)并且具有向前延伸的接頭鼻部(26)。地面接合尖端(14，150，180，190，210)可具有在頂表面處提供額外磨損材料的大致梯形輪廓，用于頂部磨損土方作業(yè)應(yīng)用。
【專利說明】具有尖端和接頭的地面接合工具齒組件

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明總體涉及具有地面接合工具的土方作業(yè)機器，具體地，涉及具有附接至該地面接合工具前緣或基緣的可替換尖端和接頭系統(tǒng)的齒組件。

【背景技術(shù)】
[0002]本領(lǐng)域中已知的土方作業(yè)機器用于在工地挖掘土地或巖石，并將松散的作業(yè)材料從一個位置運至另一位置。這些機器和設(shè)備通常包括本體部分和較高的操作者駕駛室，本體部分容納有發(fā)動機并具有由發(fā)動機驅(qū)動的后輪、履帶或類似構(gòu)件。這些機器和設(shè)備還包括關(guān)節(jié)連接機械臂或其他類型的聯(lián)動裝置，諸如Z形桿聯(lián)動裝置，用于操縱機器的一個或多個工具。聯(lián)動裝置能夠升起和降下工具并旋轉(zhuǎn)工具，從而以期望的方式接合地面或其他作業(yè)材料。在土方作業(yè)應(yīng)用中，機器或其他設(shè)備的工具是鏟斗，該鏟斗在基緣上設(shè)置有用于移動或挖掘泥土或其他類型作業(yè)材料的有斜面的凸緣或刮刀。
[0003]為了便于土方作業(yè)過程，并延長工具的使用壽命，多個齒組件沿工具基緣間隔開并附接至工具表面。齒組件從基緣向前突出，作為與作業(yè)材料接觸并穿入作業(yè)材料的第一點，并減少基緣的磨損量。通過這種布置，齒組件承受由與作業(yè)材料反復(fù)接合引起的磨損和斷裂。最后，齒組件必須被替換，但工具在替換齒組件的多個周期中保持可用。取決于設(shè)備的各種應(yīng)用和作業(yè)材料，還期望的是改變齒組件的類型或形狀，以最有效地利用工具。
[0004]在很多實施中，通過將齒組件設(shè)置為兩部分系統(tǒng)而方便了齒組件的安裝和替換。系統(tǒng)可包括附接至工具基緣的接頭、構(gòu)造為附接至接頭的地面接合尖端、以及在使用期間將尖端固定至接頭的保持機構(gòu)。接頭可被焊接、栓接、或以其他方式固定至基緣，然后通過保持機構(gòu)使尖端附接至接頭并保持在適當(dāng)位置。尖端承受由與作業(yè)材料接合引起的撞擊和磨損的大部分，并且與接頭相比磨損得更快且更頻繁斷裂。結(jié)果，在接頭自身必須被替換之前，多個尖端可能被附接至接頭、磨損并被替換。最后，在工具基緣磨損之前，接頭可能磨損并需要替換。
[0005]授予Fellner的美國專利N0.4，949，481中示出和描述了挖掘齒組件的一個實例。用于鏟斗的挖掘齒具有凹狀頂表面和凸?fàn)畹妆砻妫鼈兿嘟恍纬上蚯暗那邢鬟吘?。?cè)壁連接兩個表面并且為具有推板形狀的凹狀。齒的后部設(shè)置有安裝組件，安裝組件用于將挖掘齒安裝至鏟斗。底表面從前切削邊緣向后部連續(xù)發(fā)散，而頂表面從前切削邊緣向后部首先會聚然后發(fā)散。后部包括具有頂壁和底壁的柄接收腔，當(dāng)從剖面觀察時，頂壁和底壁隨著腔在齒內(nèi)向前延伸而會聚，以賦予腔三角形或楔形形狀。
[0006]授予Fellner的美國專利N0.5，018，283中提供了裝載機鏟斗齒的實例。用于裝載機鏟斗的挖掘齒包括具有凹狀結(jié)構(gòu)的頂表面和具有扁平前部和凸?fàn)詈蟛康牡妆砻?。扁平前部和頂表面相交以形成前切削邊緣。?cè)壁連接兩個表面并且為具有犁頭形狀的凹狀。齒的后部設(shè)置有安裝組件，用于將齒安裝至鏟斗。底表面從前切削邊緣向后部連續(xù)會聚，而頂表面從前切削邊緣向后部首先會聚然后發(fā)散。后部包括具有底壁和頂壁的柄接收腔，底壁向內(nèi)延伸，頂壁具有大致平行于底壁延伸的第一部分和與底壁成角度并延伸至圓形前部的第二部分。
[0007]授予Skphenson的美國專利N0.2，982，035提供了具有接頭和尖端的挖掘機齒的例子，接頭附接至鏟斗本體的前緣，尖端附接至接頭。尖端包括會聚成相對尖銳的點的上表面和下表面，尖端具有對稱的水平面。接頭的上下表面具有凹進(jìn)的中心面，上中心面具有前表面，前表面從對稱面向上偏離并環(huán)繞進(jìn)入接頭的前表面。尖端內(nèi)部具有對應(yīng)的平坦表面，其由接頭的中心面所接收，并包括隨著其接近接頭前表面而從對稱面發(fā)散的多個前表面，當(dāng)適當(dāng)?shù)亟M裝部件時，尖端的前表面之一鄰接接頭的前表面。
[0008]上述討論的工具可用于具有不同操作條件的各種應(yīng)用中。在裝載機應(yīng)用中，安裝在車輪或履帶裝載機前方的鏟斗具有隨著裝載機向前驅(qū)動沿著地面刮擦并挖入土地或作業(yè)材料堆的底表面和基緣。隨著鏟斗進(jìn)入作業(yè)材料堆，作用在齒組件上的力推動尖端與相應(yīng)接頭接合。然后鏟斗升起并支撐作業(yè)材料負(fù)載，且裝載機運動并將作業(yè)材料傾倒至另一位置。當(dāng)鏟斗經(jīng)過作業(yè)材料升起時，對齒組件施加向下的力。通過與作業(yè)材料的刮擦和接合的組合，在底表面由于與作業(yè)材料更頻繁的接合通常磨損得更快的其他形式的底部磨損應(yīng)用中，尖端的磨損材料從尖端前部以及尖端和接頭底表面磨損。尖端前部磨損材料的損失將起初尖銳的尖端前端改變?yōu)閳A形鈍表面，類似于將具有延伸手指的手改變?yōu)榫哂虚]合的拳頭。雖然尖端仍然具有足夠的磨損材料以供在替換之前在工具上使用一段時間，但磨損的形狀在裝載機向前運動經(jīng)過作業(yè)材料挖掘時變得更低效。
[0009]在挖掘機應(yīng)用和由于與作業(yè)材料更頻繁接合而使頂表面典型地磨損更快的其他類型的頂部磨損應(yīng)用中，與底部磨損應(yīng)用(諸如上述的裝載機應(yīng)用)相比，鏟斗以不同的角度與地面或作業(yè)材料接合并經(jīng)過地面或工作材料，因此，使齒組件的磨損材料以不同的方式磨損。挖掘機裝置，諸如反向鏟，起初使基緣和齒組件與作業(yè)材料接合，基緣和齒組件接近垂直于作業(yè)材料表面取向并大體以向下運動進(jìn)入作業(yè)材料。在起初的穿入作業(yè)材料之后，通過朝挖掘機拉回鏟斗及向內(nèi)旋轉(zhuǎn)鏟斗以將作業(yè)材料挖入鏟斗中，機械臂進(jìn)一步打碎作業(yè)材料，并將作業(yè)材料負(fù)載收集在鏟斗內(nèi)。在向下穿入運動的過程中，當(dāng)力作用為推動尖端與接頭接合時，鏟斗的復(fù)雜運動導(dǎo)致齒組件的尖端磨損。在最初的穿入之后，朝機器拉動鏟斗并旋轉(zhuǎn)以有助于挖取運動從而打碎作業(yè)材料并開始裝載工具。在該運動過程中，力最初在開始幾乎垂直于齒組件頂表面的方向上作用，并且，作業(yè)材料經(jīng)過并圍繞齒的頂部，使得齒的頂表面磨損。由于工具進(jìn)一步旋轉(zhuǎn)并經(jīng)過作業(yè)材料拉動，力和作業(yè)材料再次作用在齒尖端上并導(dǎo)致尖端處磨損。由于使用裝載機齒組件，挖掘機齒組件在反復(fù)侵入作業(yè)材料之后被磨損為低效形狀，但仍保留有足夠的磨損材料用于繼續(xù)使用而無需更換?？紤]到這點，存在改進(jìn)用于裝載機和挖掘機工具的齒組件設(shè)計的需求，其分配磨損材料，使得當(dāng)磨損材料從尖端磨損并改變尖端形狀時,尖端更有效地挖入作業(yè)材料,直到最終必須更換尖端為止。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0010]根據(jù)本發(fā)明的一方面，本發(fā)明涉及一種用于地面接合工具的基緣的齒組件的地面接合尖端，其中，所述齒組件包括接頭，所述接頭構(gòu)造為用于附接至所述地面接合工具的基緣并且具有向前延伸的接頭鼻部。所述地面接合尖端可包括:后緣；頂部外表面；底部外表面，其中所述頂部外表面和所述底部外表面從后緣向前延伸并在前緣處聚合；相對布置的側(cè)向外表面，其從所述頂部外表面向下延伸至所述底部外表面，其中，所述側(cè)向外表面成錐形，使得側(cè)向外表面之間的距離隨著側(cè)向外表面從頂部外表面向底部外表面向下延伸而減?。灰约皟?nèi)表面，其從后緣向內(nèi)延伸進(jìn)入所述地面接合尖端，并在所述地面接合尖端內(nèi)限定鼻腔，該鼻腔具有與所述接頭的所述接頭鼻部互補的形狀，用于將所述接頭鼻部接收在其中。
[0011]根據(jù)本發(fā)明的另一方面，本發(fā)明涉及一種用于地面接合工具的基緣的齒組件的接頭。所述接頭可包括:向后延伸的頂部夾板；向后延伸的底部夾板，其具有頂表面，其中，所述頂部夾板和所述底部夾板在其之間限定間隙，用于接收所述地面接合工具的基緣；以及向前延伸的接頭鼻部。鼻部可包括:底表面，其相對于所述頂部夾板和所述底部夾板向前延伸；前表面；頂表面；相對布置的側(cè)面，其從所述頂表面向下延伸至所述底表面，其中，所述側(cè)面在豎向上成錐形，使得所述側(cè)面之間的距離隨著側(cè)面從頂表面向底表面向下延伸而減小。
[0012]根據(jù)本發(fā)明的又一方面，本發(fā)明涉及一種用于地面接合工具的基緣的地面接合齒組件。地面接合齒組件可包括接頭，其具有向后延伸的頂部夾板；向后延伸的底部夾板，其具有頂表面，其中，所述頂部夾板和所述底部夾板在其之間限定間隙，用于接收所述地面接合工具的基緣；以及向前延伸的接頭鼻部，其具有從頂部夾板和底部夾板向前延伸的底表面、前表面、頂表面、從頂表面向下延伸至底表面的相對布置的側(cè)面。地面接合齒組件還可包括地面接合尖端，其具有后緣；頂部外表面；底部外表面，其中，頂部外表面和底部外表面從后緣向前延伸并在前緣處聚合；相對設(shè)置的側(cè)向外表面，其從頂部外表面向下延伸至底部外表面，其中，所述側(cè)向外表面成錐形，使得側(cè)向外表面之間的距離隨著側(cè)向外表面從頂部外表面向底部外表面向下延伸而減??；以及內(nèi)表面，其從所述后緣向內(nèi)延伸進(jìn)入所述地面接合尖端，并在所述地面接合尖端內(nèi)限定鼻腔，該鼻腔具有與所述接頭的所述接頭鼻部互補的形狀，用于將所述接頭鼻部接收在其中。
[0013]本發(fā)明的其他方面由本專利的權(quán)利要求限定。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0014]圖1是具有根據(jù)本發(fā)明附接在其基緣處的齒組件的裝載機鏟斗的等軸測圖；
[0015]圖2是具有根據(jù)本發(fā)明附接在其基緣處的齒組件的挖掘機鏟斗的等軸測圖；
[0016]圖3是根據(jù)本發(fā)明的齒組件的等軸測圖；
[0017]圖4是圖3的齒組件的側(cè)視圖；
[0018]圖5是圖3的齒組件的接頭的等軸測圖；
[0019]圖6是附接至工具基緣的圖5接頭的側(cè)視圖；
[0020]圖7是圖5的接頭的俯視圖；
[0021]圖8是圖5的接頭的仰視圖；
[0022]圖9是沿著圖7中的線9-9截取的圖5的接頭的截面圖；
[0023]圖10是圖3的齒組件尖端的等軸測圖；
[0024]圖11是圖10尖端的側(cè)視圖；
[0025]圖12是圖10尖端的俯視圖；
[0026]圖13是圖10尖端的仰視圖；
[0027]圖14是圖10尖端的前視圖；
[0028]圖15是沿著圖12中的線15-15截取的圖10的尖端的截面圖；
[0029]圖16是沿著圖14中的線16-16截取的圖10的尖端的截面圖；
[0030]圖17是圖10的尖端的后視圖；
[0031]圖18是根據(jù)本發(fā)明用于齒組件的尖端的替代實施例的等軸測圖；
[0032]圖19是圖18的尖端的俯視圖；
[0033]圖20是圖18的尖端的前視圖；
[0034]圖21是圖18的尖端的側(cè)視圖；
[0035]圖22是沿圖19的線22-22截取的圖18的尖端的截面圖；
[0036]圖23是根據(jù)本發(fā)明用于齒組件的接頭的替代實施例的等軸測圖；
[0037]圖24是圖23的接頭的側(cè)視圖；
[0038]圖25是沿圖24的線25_25截取的圖23的接頭的截面圖；
[0039]圖26是根據(jù)本發(fā)明用于齒組件的尖端的替代實施例的等軸測圖；
[0040]圖27是圖26的尖端的側(cè)視圖；
[0041]圖28是圖26的尖端的前視圖；
[0042]圖29是圖26的尖端的俯視圖；
[0043]圖30是沿圖29的線30-30截取的圖26的尖端的截面圖；
[0044]圖31是根據(jù)本發(fā)明用于齒組件的尖端的又一替代實施例的等軸測圖；
[0045]圖32是圖31的尖端的側(cè)視圖；
[0046]圖33是圖31的尖端的前視圖；
[0047]圖34是圖31的尖端的前視圖，其前緣部分地升起以示出底部外表面；
[0048]圖35是圖31的尖端的后視圖；
[0049]圖36是沿圖35的線36_36截取的圖31的尖端的截面圖；
[0050]圖37是根據(jù)本發(fā)明用于齒組件的尖端的另一替代的等軸測圖；
[0051]圖38是圖37的尖端的俯視圖；
[0052]圖39是圖37的尖端的前視圖；
[0053]圖40是圖31的尖端的側(cè)視圖；
[0054]圖41是沿圖39的線41-41截取的圖37的尖端的截面圖；
[0055]圖42是根據(jù)本發(fā)明的頂部磨損應(yīng)用齒的等軸測圖；
[0056]圖43是圖42的齒的前視圖；
[0057]圖44是圖42的齒的側(cè)視圖；
[0058]圖45是圖42的齒的俯視圖；
[0059]圖46是根據(jù)本發(fā)明的底部磨損應(yīng)用齒的等軸測圖；
[0060]圖47是圖46的齒的前視圖；
[0061]圖48是圖46的齒的側(cè)視圖；以及
[0062]圖49是圖46的齒的俯視圖；
[0063]圖50是沿著線50-50截取的圖3的齒組件的截面圖，其中如圖16所示的尖端安裝在圖6的接頭上；
[0064]圖51是圖50的齒組件的截面圖，其中由于保持機構(gòu)內(nèi)的公差，尖端向前運動；
[0065]圖52(a)_(f)是當(dāng)挖掘機工具收集工作材料負(fù)載時圖3的齒組件取向順序的示意圖；
[0066]圖53是圖50的齒組件的截面圖，剖面線被移除并示出當(dāng)挖掘機工具處于圖52 (a)的取向時施加至齒組件的力；
[0067]圖54是圖53的齒組件的截面圖，示出當(dāng)挖掘機工具處于圖52(c)的取向時施加至齒組件的力；
[0068]圖55是圖54的齒組件的放大圖，示出作用在接頭鼻部和尖端鼻腔表面上的力；
[0069]圖56是圖53的齒組件的截面圖，示出當(dāng)挖掘機工具處于圖52(e)的取向時施加至齒組件的力；
[0070]圖57是根據(jù)本發(fā)明的齒組件的替代實施例的俯視圖；
[0071]圖58是圖57的齒組件的前視圖；
[0072]圖59是由圖23的接頭和圖26的尖端形成的齒組件的截面圖，并示出當(dāng)裝載機工具挖入作業(yè)材料堆時施加至齒組件的力；
[0073]圖60是圖59的齒組件的截面圖，其中齒組件和裝載機工具部分地向上引導(dǎo)，并示出當(dāng)裝載機工具升起經(jīng)過作業(yè)材料堆時施加至齒組件的力；
[0074]圖61是圖60的齒組件的放大圖，示出作用在接頭鼻部和尖端鼻腔表面上的力；
[0075]圖62是圖3的齒組件的側(cè)視圖；
[0076]圖63是沿著線63-63截取的圖62的齒組件的截面圖；
[0077]圖64是沿著線64-64截取的圖62的齒組件的截面圖；
[0078]圖65是沿著線65-65截取的圖62的齒組件的截面圖；
[0079]圖66是沿著線66-66截取的圖62的齒組件的截面圖；
[0080]圖67是沿著線67-67截取的圖62的齒組件的截面圖；
[0081]圖68是沿著線68-68截取的圖62的齒組件的截面圖；
[0082]圖69是由圖23的接頭和圖26的尖端形成的齒組件的側(cè)視圖；
[0083]圖70是沿著線70-70截取的圖69的齒組件的截面圖；
[0084]圖71是沿著線71-71截取的圖69的齒組件的截面圖；
[0085]圖72是沿著線72-72截取的圖69的齒組件的截面圖；
[0086]圖73是沿著線73-73截取的圖69的齒組件的截面圖；
[0087]圖74是沿著線74-74截取的圖69的齒組件的截面圖；以及
[0088]圖75是沿著線75-75截取的圖69的齒組件的截面圖。

【具體實施方式】
[0089]雖然下文提出本發(fā)明多個不同實施例的具體說明，應(yīng)該理解，本發(fā)明的法定范圍由權(quán)利要求的語句所限定。具體說明僅被理解為示例性的，并不能描述本發(fā)明的每種可能的實施例。使用當(dāng)前技術(shù)或本專利提交日期之后研發(fā)的技術(shù)，可實現(xiàn)多種替代實施例，這些仍落在限定本發(fā)明的權(quán)利要求的范圍內(nèi)。
[0090]還應(yīng)該理解，除非本專利中使用句子“如本文使用的，詞語在此處限定為指…”或類似句子對詞語明確限定，本發(fā)明不會明確地或通過暗示限定詞語的意思超出其常用或通常的意思，并且該詞不應(yīng)該解釋為限定在基于本專利任意部分的任意陳述的范圍內(nèi)(除了權(quán)利要求中的語言)。在本專利權(quán)利要求中記載的任意詞語在本專利中以與單一的意思一致的方式被提及的程度上，這樣做僅為了清楚起見并且不使讀者混淆，權(quán)利要求的詞語不會通過暗示或其他方式被限制為單一意思。最后，除非通過詞語“意思是”和沒有任何結(jié)構(gòu)描述的功能來限定權(quán)利要求中的構(gòu)件，權(quán)利要求中任意構(gòu)件的范圍不應(yīng)基于條款35U.S.C.§ 112第6款來解釋。
[0091]現(xiàn)在參照圖1，以合并有本發(fā)明特征的裝載機鏟斗組件I的形式，示出用于底部磨損應(yīng)用(諸如裝載機)的工具。裝載機鏟斗組件I包括圖1部分地示出的鏟斗2。鏟斗2用在裝載機上并以已知方式挖掘材料。鏟斗組件I可包括一對相對布置的支撐臂3，在支撐臂3上可安裝對應(yīng)的角防護(hù)件4。鏟斗組件I還可包括插在根據(jù)本發(fā)明的齒組件10之間的多個邊緣保護(hù)組件5，邊緣保護(hù)組件5與齒組件沿著鏟斗2的基緣18固定。圖2以挖掘機鏟斗組件6的形式示出用于頂部磨損應(yīng)用(諸如挖掘機)的工具。挖掘機鏟斗組件6包括鏟斗7和多個齒組件10，鏟斗7具有連接在每一側(cè)上的角防護(hù)件4，齒組件10附接在鏟斗7的基緣18上。本文描述的齒組件的各種實施例可在底部磨損和頂部磨損應(yīng)用中實現(xiàn)。盡管關(guān)于特定底部磨損或頂部磨損應(yīng)用描述了特定齒組件或構(gòu)件實施例，但本領(lǐng)域技術(shù)人員應(yīng)該理解，齒組件不限于應(yīng)用的具體類型，并且在各種應(yīng)用的實施之間可互換齒組件，對于根據(jù)本發(fā)明的齒組件，發(fā)明人可預(yù)期這種互換。
[0092]圖3和圖4示出根據(jù)本發(fā)明的齒組件10的實施例，其可用于土方作業(yè)工具，并且在頂部磨損應(yīng)用中具有特殊的用途。齒組件10可用于具有基緣18的多種類型的地面接合工具。齒組件10包括構(gòu)造為附接至工具1、6(分別為圖1、2)的基緣18的接頭12、和構(gòu)造為附接至接頭12的尖端14。齒組件10還包括將尖端14固定至接頭12的保持機構(gòu)(未示出)。保持機構(gòu)可利用接頭12和尖端14的外形(aspects)，諸如穿過尖端14側(cè)面的保持孔16，但本領(lǐng)域技術(shù)人員應(yīng)該理解，在根據(jù)本發(fā)明的齒組件10中，可實施很多替代的保持機構(gòu)，并且齒組件10不限于任何特定保持機構(gòu)。如圖4所示，一旦附接至接頭12，尖端14可從工具1、6的基緣18向外延伸，用于與作業(yè)材料(未示出)的最初接合。
[0093]用于頂部磨損應(yīng)用的接頭(圖5-圖9)
[0094]圖5-圖9具體示出接頭12的實施例。參照圖5,如由括弧指示的,接頭12可包括具有頂部夾板20和底部夾板22的后部19、中部24、和布置在接頭12的前部或前方位置的鼻部26。如圖6所示，頂部夾板20和底部夾板22可在其之間限定用于接收工具1、6的基緣18的間隙28。頂部夾板20可具有底表面30，其面對并布置為靠近基緣18的頂表面32，并且，底部夾板22可具有頂表面34，其面對并接合基緣18的底表面36。
[0095]通過使用本領(lǐng)域技術(shù)人員已知的任意連接方法或機構(gòu)將頂部夾板20和底部夾板22附接至基緣18，可將接頭12固定在工具1、6的基緣18上的適當(dāng)位置。在一個實施例中，夾板20、22和基緣18可具有對應(yīng)的孔(未示出)，諸如螺栓或鉚釘?shù)木o固件(未示出)可插入穿過孔以將接頭12保持在適當(dāng)位置。替代地，頂部夾板20和底部夾板22可焊接至基緣18的對應(yīng)頂表面32和底表面36，使得接頭12和基緣18在使用期間不會相對彼此運動。為了減小頂表面和底表面焊接對基緣18的金屬強度的影響，夾板20、22可構(gòu)造為具有不同形狀，以最小化形成在基緣18的頂表面32和底表面36上的焊接重置。如圖7和圖8所示，頂部夾板20的外緣38可具有與底部夾板22的外緣40不同的形狀，使得與底部夾板22相比，頂部夾板20可以大致更短且更寬。除了強度保持優(yōu)勢之外，底部夾板22多出的長度也可在工具1、6的基緣18的底表面36處提供額外的磨損材料。此外，頂部夾板20可以比底部夾板22更厚，以在接頭12的頂部上提供更多的磨損材料，在頂部磨損應(yīng)用中，接頭12的頂部可出現(xiàn)更大量磨損。
[0096]本領(lǐng)域技術(shù)人員將理解，用于接頭12的其他連接構(gòu)造可作為替代提供給上文示出和描述的頂部夾板20和底部夾板22。例如，接頭12的后部可設(shè)置有單個頂部夾板20而沒有底部夾板22，并且頂部夾板20附接至基緣18的頂表面32。相反，可設(shè)置有單個底部夾板22而沒有頂部夾板20，并且底部夾板22附接至基緣18的底表面36。作為另一替代，可在接頭12的后部設(shè)置單個中央夾板，并且中央夾板插入工具1、6的基緣18中的間隙。另外的替代接頭附接結(jié)構(gòu)對于本領(lǐng)域技術(shù)人員來說是明顯的，并且發(fā)明人可設(shè)想將其用于根據(jù)本發(fā)明的齒組件。
[0097]返回圖5，接頭12的中部24提供了夾板20、22與鼻部26之間的過渡，鼻部26從接頭12的前端向外延伸。如下文更充分說明的，鼻部26構(gòu)造為由尖端14的對應(yīng)鼻腔120 (圖16)所接收。如圖5和圖6所示，鼻部26可具有底表面42、頂表面44、相對側(cè)面46、48、以及前表面50。底表面42可為大致平坦的，并相對于底部夾板22的頂表面34向上傾斜，并相應(yīng)地相對于基緣18的底表面36向上傾斜。底表面42關(guān)于大體縱向軸線“A”的傾斜角δ可為大約5度，縱向軸線“Α”由接頭12的夾板20、22之一與基緣的主要接合表面(如所示出的，諸如底部夾板22的頂表面34)限定。取決于實施，底表面42的角度δ可額外增加1-3度，以便于接頭12從制造接頭12的模具或沖模中移除，并且便于鼻部26在尖端14的鼻腔120 (圖16)內(nèi)的適配。
[0098]在工具1、6的使用期間，鼻部26的頂表面44可構(gòu)造為支撐尖端14，并且當(dāng)承受作業(yè)材料的負(fù)載時，有利于尖端14在鼻部26上的保持。頂表面44可包括布置為靠近前表面50的第一支撐面52、從第一支撐面52朝中部24向后延伸的中間斜面54、以及位于中間面54和與接頭12的中部24的相交位置之間的第二支撐面56。各表面52、54、56可具有大致平坦結(jié)構(gòu)，但相對于彼此可成一定角度取向。在所示出的實施例中，第一支撐面52可大致平行于底表面42，并且相對于底表面42可具有拔模角度，以便于從模具或沖模移除。第二支撐面56也可取向為大致平行于底表面42和第一支撐面52。此外，相對于縱向軸線“Α”，第二支撐面56比第一支撐面52可設(shè)置在接頭12上更高的高度處。中間面54在第一支撐面52的后緣52a和第二支撐面56的前緣56a之間延伸，并且隨著中間面54接近第二支撐面56，中間面54與底表面42之間的距離增加。在一個實施例中，中間面54可取向為相對于鼻部26的底表面42、第一支撐面52和第二支撐面56呈大約30度的角度α。中間面54的斜度有利于鼻部26插入尖端14的鼻腔120 (圖16),同時一旦尖端14安裝在鼻部26上，中間面54的幅寬限制了尖端14的扭轉(zhuǎn)。第一和第二支撐面52、56也幫助維持尖端14在接頭12上的取向，如下文更充分討論的。
[0099]鼻部26的側(cè)面46、48可大致為平坦的并在底表面42和頂表面44之間向上延伸。各側(cè)面46、48上具有一對凸起58中的一個(圖6中僅示出一個)，凸起58沿著軸線“B”大致同軸取向。軸線“B”大致垂直于縱向軸線“Α”。凸起58作為保持機構(gòu)(未示出)的一部分用于將尖端14保持在鼻部26上。凸起58可定位為與尖端14的對應(yīng)孔16(圖3)對齊。側(cè)面46、48可大致平行，或者，隨著其從中部24朝向鼻部26的前表面50向前延伸，側(cè)面46、48可相對于軸線“Α” (為清楚起見，圖7示出相對于平行于軸線“Α”的線)以大致3度的縱向錐角“LTA”向內(nèi)成角度，使得鼻部26如圖7和圖8示出的成錐形。從圖9的截面圖更好地看出，隨著側(cè)面46、48從頂表面44朝底表面42向下延伸，側(cè)面46、48可以成一定角度，使得側(cè)面46、48之間的距離以相對于平行豎向線“VL”成大約6度的豎向錐角“VTA”大致對稱地減小，“VL”取向為垂直于軸線“A”和“B”。以此方式構(gòu)造并且如圖9中截面所示出的，鼻部26可具有由底表面42、頂表面44和側(cè)面44、46限定的大致梯形輪廓62，其中鼻部26在頂表面44附近比在底表面42附近具有更多的材料量。該輪廓62可與尖端14的輪廓93、131 (圖17)互補，尖端14的輪廓93、131可在齒組件10的頂部提供額外的磨損材料，在頂部磨損應(yīng)用中齒組件10的頂部會出現(xiàn)大量的磨損，并且可在拉動尖端14經(jīng)過作業(yè)材料時減少拖拽，如下文進(jìn)一步討論的。
[0100]如圖6所示，鼻部26的前表面50可以為平坦的，或者，可以包括彎曲度。如圖示實施例所示，前表面50可大致為平坦的，并且隨著其從底表面42向上延伸可以偏離中部24成角度。在一個實施例中，前表面50可以相對于垂直于底表面42的線50a成大約15度的角度Y向前延伸。由于前表面50如所示出的成角度，大約垂直于前表面50向內(nèi)延伸并且大致平分凸起58的參考線60將在底表面42和參考線60之間以及還在頂表面44的中間面54和參考線60之間形成角度β 1、β2，各角度測量值為約15度。參考線60也可以大致經(jīng)過線60b、60c的交叉點60a，線60b、60c分別為底表面42和中間面54的延長。使用底表面42作為基準(zhǔn)參照，參考線60相對于底表面42以角度β i取向并平分凸起58，中間面54相對于參考線60以角度β 2取向，以及前表面50大致垂直于參考線60。在替代實施例中，角度β !可大約為16度，以提供約I度的拔模角度，從而便于在制造期間從模具或沖模移除。類似地，角度α可大約為29度，以提供約I度的拔模角度。
[0101]用于頂部磨損應(yīng)用的普通用途尖端(圖10-圖17)
[0102]圖10-圖17更具體地示出齒組件10的尖端14。參照圖10和圖11，尖端14可為大體楔形，并可包括后緣70,后緣70具有從后緣70的頂部邊緣70a向前延伸的頂部外表面72、和從后緣70的底部邊緣70b向前延伸的底部外表面74。頂部外表面72可向下成角度，并且底部外表面74可大體垂直于后緣70延伸，使得頂部外表面72和底部外表面74聚合于在尖端14前部的前緣76處。頂部外表面72可為尖端14的大體平坦表面，但可具有相對于彼此略微成角度的不同部分。因此，頂部外表面72可包括后部78、前部82、和尖端部84，后部78以與垂直于由后緣70限定的平面“P”的線大約成29度角的第一向下角度“FDA”從后緣70向第一頂部過渡區(qū)80延伸，前部82以與垂直于平面“P”的線成大約25度角的第二向下角度“SDA”從過渡區(qū)80向前延伸，尖端部84從前部82與尖端部84之間的第二尖端過渡區(qū)82a以與垂直于平面“P”的線成大約27度角的第三向下角度“TDA”延伸。與如果齒組件具有彎曲度更大、或具有改變作業(yè)材料流動方向的一個或多個凹進(jìn)的頂部外表面的情況相比，當(dāng)前緣76挖入作業(yè)材料堆且對工具1、6向前運動具有較少阻力時，頂部外表面72的大體平坦結(jié)構(gòu)可允許作業(yè)材料在頂部外表面72上并朝向工具1、6的基緣18滑動。
[0103]底部外表面74也可為大體平坦的，但在底部外表面74的底部過渡區(qū)80a處具有中間取向變化。因此，底部外表面74的后部86可以從后緣70以與由后緣70限定的平面“P”大致成垂直關(guān)系向過渡區(qū)80a延伸，直至底部外表面74在下前部分88過渡到向下的角度。取決于齒組件10的尺寸，前部88可以與后部86成大約3度-5度的角度Θ取向，并且以低于后部86距離Cl1的高度延伸至前緣76。通過降低底部外表面74的前部88，當(dāng)工具
1、6的基緣18使前緣76向前運動經(jīng)過作業(yè)材料時，可實現(xiàn)下述討論的由尖端14的大致梯形輪廓提供的一些流動和拖曳減輕的優(yōu)點。
[0104]在尖端14的每一側(cè)上，尖端14還包括在頂部外表面72與底部外表面74之間延伸的側(cè)向外表面90、92。在后部78、86之間的位置，各側(cè)向外表面90、92可具有延伸穿過各側(cè)向外表面90、92的對應(yīng)的一個保持孔16。如在圖13的仰視圖、圖14的前視圖、以及圖15的截面圖中可以更好的看出，側(cè)向外表面90、92可成角度，使得側(cè)向外表面90、92之間的距離隨著側(cè)向外表面90、92從頂部外表面72向底部外表面74向下延伸而減小。以該方式構(gòu)造，尖端14可具有大致梯形輪廓93，其大致對應(yīng)上述鼻部26的大致梯形輪廓62。
[0105]在頂部磨損應(yīng)用中，尖端14在可能出現(xiàn)更大量磨損的頂部外表面72附近設(shè)置有更大量磨損材料，并且在可能出現(xiàn)較少磨損的底部外表面74附近設(shè)置有更少量磨損材料。在該構(gòu)造中，尖端14的磨損材料量、以及對應(yīng)重量和成本可降低或至少更有效地分布，而不會減少齒組件10的使用壽命。側(cè)向外表面90、92從頂部至底部的錐形產(chǎn)生尖端14的大致梯形輪廓93，這可在拉動尖端14經(jīng)過作業(yè)材料時減少由尖端14承擔(dān)的拖曳量。與如果當(dāng)側(cè)向外表面90、92從頂部外表面74向下延伸時平行并保持恒定寬度的情形相比，當(dāng)頂部外表面74被拉動經(jīng)過作業(yè)材料時，作業(yè)材料如圖15中由箭頭“FL”示出的在頂部外表面74上向外并圍繞尖端14流動，與側(cè)向外表面90、92具有更少的接合。
[0106]圖12-圖15進(jìn)一步示出了隨著側(cè)向外表面90、92從后緣70朝前緣76延伸，尖端14可構(gòu)造為錐形，并且在側(cè)向外表面90、92的錐形中側(cè)向外表面具有中間變化。側(cè)向外表面90、92可具有后部94、96，后部94、96從后緣70朝前緣76向前延伸并取向為使得后部94、96之間的距離隨著后部94、96接近側(cè)過渡區(qū)97而減小，后部94、96以與垂直于平面“P”的線成大約3度的側(cè)向錐角“STA”接近側(cè)過渡區(qū)97。應(yīng)該注意到，側(cè)向錐角“STA”大約等于接頭12的鼻部26的縱向錐角“LTA”。超過過渡區(qū)80，側(cè)向外表面90、92過渡至前部98、100，隨著前部98、100向前朝前緣76前進(jìn)，前部98、100可大致平行或相對于由尖端14限定的主縱向軸線“D”以較小的角度會聚。在前緣76后方，側(cè)向外表面90、92的前部98、100的錐度減小可保護(hù)尖端14前部前緣76附近的磨損材料，在此處，尖端14所經(jīng)歷的磨損量大于尖端14的后緣70附近區(qū)域的磨損量。
[0107]如圖13所示，底部外表面74的前部88可包括凹陷部(relief) 102。凹陷部102可從底部外表面74向上延伸進(jìn)入尖端14的本體，以在尖端14中限定凹坑“P”。圖16的截面圖示出凹陷部102的一個實施例的幾何構(gòu)造。凹陷部102可包括在前緣76附近向上延伸進(jìn)入尖端14本體的向上彎曲部104。觀察凹陷部102，當(dāng)其從前緣76附近朝后緣70延伸、且凹陷部102的彎曲部104向上延伸時，凹陷部102過渡至錐形部106。錐形部106隨著其向后朝后緣70延伸而向下延伸，并最終終止于過渡區(qū)80和底部外表面74的后部86。所示出的凹陷部102的構(gòu)造減少了尖端14的重量、降低了尖端14運動經(jīng)過作業(yè)材料的阻力、并為尖端14提供了自鋒利特征，如下文更詳細(xì)說明的。然而，為尖端14提供優(yōu)點的凹陷部102的替代構(gòu)造對于本領(lǐng)域技術(shù)人員來說是明顯的，發(fā)明人設(shè)想這些也在根據(jù)本發(fā)明的齒組件10的范圍內(nèi)。
[0108]尖端14可構(gòu)造為接收在接頭12的鼻部26上。在圖17的尖端14的后視圖中，鼻腔120可限定在尖端14內(nèi)。鼻腔120可具有相對于接頭12的鼻部26互補的結(jié)構(gòu)，并且可包括底部內(nèi)表面122、頂部內(nèi)表面124、一對相對側(cè)內(nèi)表面126、128、以及前內(nèi)表面130。如從后方可以看到的，鼻腔120可具有以與尖端14外部的輪廓93和接頭12的鼻部26的輪廓62互補的方式的大致梯形輪廓131。在經(jīng)過尖端14的橫向，頂部外表面72和頂部內(nèi)表面124之間的距離、以及底部外表面74與底部內(nèi)表面122之間的距離可以為恒定的。側(cè)內(nèi)表面126、128可向內(nèi)成角度，使得側(cè)內(nèi)表面126、128之間的距離隨著側(cè)內(nèi)表面126、128從頂部內(nèi)表面124朝底部內(nèi)表面122向下延伸而減小。以此方式取向，側(cè)內(nèi)表面126、128與側(cè)向外表面90、92鏡像，并且分別保持鼻腔120的側(cè)內(nèi)表面126、128和尖端14外部的側(cè)向外表面90、92之間的恒定厚度。圖17還示出鼻腔120在側(cè)內(nèi)表面126、128中可包括凹進(jìn)140，該凹進(jìn)140可構(gòu)造為當(dāng)鼻部26插入鼻腔120中時接收接頭12的鼻部26的凸起58。一旦被接收，齒組件10的保持機構(gòu)(未示出)可與凸起58接合，以將尖端14固定在接頭12上。
[0109]圖16的截面圖示出尖端14的鼻腔120和如圖6所示的接頭12的鼻部26之間的對應(yīng)。底部內(nèi)表面122可大體為平坦的，并且大致垂直于后緣70。底部內(nèi)表面122也可大體平行于底部外表面74的后部86。如果接頭12的底表面42具有向上的拔模角度，尖端14的底部內(nèi)表面122可具有對應(yīng)的向上傾斜以匹配拔模角度。
[0110]頂部內(nèi)表面124可成形為與鼻部26的頂表面44匹配，并且可包括第一支撐部132、傾斜中部134、和第二支撐部136。第一和第二支撐部132、136可大體為平坦的并大致平行于底部內(nèi)表面122，但可具有對應(yīng)于設(shè)置在鼻部26的頂表面44的第一和第二支撐面52、56中的取向的略微向下斜度，以便于從模具或沖模移除。頂部內(nèi)表面124的中部134可在第一支撐部132的后緣132a和第二支撐部136的前緣136a之間延伸，并且中部134與底部內(nèi)表面122之間的距離以與接頭12的鼻部26的中間面54與底表面42之間的距離相似的方式增加。與接頭12的鼻部26的底表面42和中間面54之間的關(guān)系一致，尖端14的鼻腔120的中部134可以相對于底部內(nèi)表面122和第一和第二支撐部132、136成大約30度的角度α取向。
[0111]鼻腔120的前內(nèi)表面130具有對應(yīng)于鼻部26的前表面50的形狀，并且可以如所示為平坦的或具有與前表面50的形狀互補的所需形狀。如圖16所示,前內(nèi)表面130可以朝前緣76以與垂直于底部內(nèi)表面122的線130a成大約15度的角度、成角度。參考線138可大致垂直于前內(nèi)表面130向內(nèi)延伸并大致平分保持孔16。為了匹配鼻部26的形狀，參考線138可與鼻腔120的底部內(nèi)表面122成大約15度的角度取向，并且與頂部內(nèi)表面124的中部134成大約15度的角度β 2取向。鼻部26和鼻腔120的形狀是根據(jù)本發(fā)明的齒組件10的一個實施例的示例。本領(lǐng)域技術(shù)人員應(yīng)該理解，鼻部26和鼻腔120的不同表面之間的相對角度和距離的變化可以從所示出的實施例變化，同時仍能產(chǎn)生具有互補形狀的鼻部和鼻腔，并且發(fā)明人設(shè)想這些變化用于根據(jù)本發(fā)明的齒組件10。
[0112]用于頂部磨損應(yīng)用的穿入尖端(圖18-圖22)
[0113]當(dāng)齒組件10用于要求穿入作業(yè)材料的能力較強的巖石環(huán)境中時，通過提供具有用于破碎作業(yè)材料的鋒利穿入端的尖端，可有利于挖掘。參照圖18-圖22，示出穿入尖端150，其中，與尖端14的構(gòu)件類似或?qū)?yīng)的尖端150的表面和其他構(gòu)件由相同的附圖標(biāo)記表示，并且尖端150可包括后緣70、頂部外表面72和底部外表面74，并且頂部外表面72與底部外表面74從后緣70向前延伸并向前緣76聚合。側(cè)向外表面90、92可包括如上所述的保持孔16。頂部外表面72可具有后部78和前部82，并且底部外表面74具有后部86和前部88。如同尖端14，底部外表面74的后部86可大致垂直于后緣70并大致平行于鼻腔120的底部內(nèi)表面122(圖21和圖22)。取決于齒組件10的尺寸，前部88可以以與后部86成8度-10度范圍內(nèi)的角度Θ取向，并且可以為大約9度，以及，可以在比后部86低(12距離的高度處延伸至前緣76。尖端組件10的尺寸也可確定尖端外表面72是否包括從其延伸的鉤部152，鉤部152可在安裝期間用于升起和定位尖端150。
[0114]后部78、86可從后緣70向前延伸，并且隨著側(cè)向外表面90、92從后緣70以大約3度的側(cè)錐角“STA”延伸，側(cè)向外表面90、92的后部94、96成錐形并聚合。隨著后部78、86接近前緣76，頂部外表面72和底部外表面74可過渡至前部82、88。側(cè)向外表面90、92可過渡至前部98、100，前部98、100開始為大致平行，然后隨著前部98、100接近前緣76而進(jìn)一步過渡，以與垂直于平面“P”的線成大約20度的穿入錐角“PTA”而具有較大錐度，從而與后部94、96中的聚合相比以更大的會聚率聚合。結(jié)果，與如圖12所示的尖端14的實施例相比，如圖19清楚示出的，前緣76相對于穿入尖端150的總體寬度可以更窄。尖端150的窄前緣76可提供更小的表面面積用于與巖石作業(yè)材料接合，但增大了由附接在工具1、6的基緣18處的齒組件10系列施加至巖石作業(yè)材料以破碎巖石作業(yè)材料的每單位接觸面積上的力。
[0115]除了縮窄尖端150的前緣76的寬度，由于磨損材料隨時間從尖端150磨損，通過減小尖端150的總豎向厚度可進(jìn)一步增強尖端150穿入巖石作業(yè)材料的能力。在圖示的實施例中，凹陷部154、156可設(shè)置在頂部外表面72的前部82各側(cè)，并且凹陷部158、160可設(shè)置在底部外表面74的前部88的各側(cè)。凹陷部154、156、158、160可從前緣76和尖端部84向后延伸。由于磨損材料隨時間從尖端150的前緣76向尖端150的后緣70磨損，尖端150的剩余作業(yè)材料接合表面的厚度T可隨著尖端部84的材料磨損而最初增加。當(dāng)磨損材料磨損并且作業(yè)材料接合表面到達(dá)凹陷部154時，厚度T可保持相對恒定，除了前部82、88的在凹陷部154、156、158、160之間的區(qū)域以外，在該區(qū)域處，隨著磨損材料繼續(xù)在后部78、86的方向磨損，厚度逐漸增加。
[0116]用于底部磨損應(yīng)用的接頭(圖23-圖25)
[0117]如上所述，與頂部磨損應(yīng)用相比，底部磨損應(yīng)用可涉及不同操作條件，因此對齒組件的接頭和尖端可具有不同的設(shè)計要求，這樣可以使作業(yè)材料的挖掘和裝載更有效。例如，期望的是，使底部磨損尖端的底表面平行于地面并平行于工具I的底表面對齊，以有利于沿地面運動從而收集作業(yè)材料，然而，對于如上所述的頂部磨損尖端，理想的是，更接近地延伸工具6的形狀以有利于將作業(yè)材料挖進(jìn)工具6的鏟斗7。不同設(shè)計要求可導(dǎo)致齒組件的接頭和尖端設(shè)計的不同。
[0118]圖23-圖25示出根據(jù)本發(fā)明的齒組件10的接頭170的實施例，其可以特別用在用于底部磨損應(yīng)用的工具I上以及具有基緣18的其他類型的地面接合工具1、6。與如上所述接頭12的構(gòu)件相似或相應(yīng)的接頭170的表面和其他構(gòu)件使用相同的附圖標(biāo)記表示。參照圖23和圖25，接頭170可包括頂部夾板20、底部夾板22、中部24、和鼻部26，并且頂部夾板20和底部夾板22在其之間限定間隙28，用于接收工具1、6的基緣18。頂部夾板20可具有底表面30，其面向并布置為接近基緣18的頂表面32，并且底部夾板22可具有頂表面34，其面向并接合基緣18的底表面36。取決于應(yīng)用的尺寸及由此齒組件10的尺寸，接頭170可包括從頂部夾板20向上延伸的鉤部172，用于附接升起裝置(未示出)，其在安裝期間可用于升起接頭170并將其定位在基緣18上。如果在較大應(yīng)用中需要，如上所述的接頭12可類似地設(shè)置有鉤部172。
[0119]接頭170的夾板20、22可構(gòu)造為類似于接頭12，具有不同形狀以最小化形成在基緣18的頂表面32和底表面36上的焊接重疊。雖然在底部磨損應(yīng)用中，期望的是使頂部夾板20長于底部夾板22，并使底部夾板22厚于頂部夾板20，以在接頭170的底部提供額外的磨損材料，但隨著接頭在底部磨損應(yīng)用中沿地面刮擦，接頭170的底部處可發(fā)生額外的磨損。
[0120]鼻部26也可具有與接頭12的鼻部26相同的整體結(jié)構(gòu)，并構(gòu)造為由下文詳細(xì)說明的尖端的對應(yīng)鼻腔120接收。鼻部26可具有底表面42、頂表面44、相對側(cè)面46、48，以及前表面50,并且頂表面44具有第一和第二支撐面52、56和在第一和第二支撐面52、56之間延伸的中間面54。鼻部26的側(cè)面46、48可以為大體平坦的，并在底表面42和頂表面44之間豎向延伸，如圖25清楚示出的，并且可大致平行或隨著其從中部24延伸向內(nèi)成角度，使得鼻部26從后向前成錐形。側(cè)面46、48可成角度，使得由于豎向錐角“VTA”，側(cè)面46、48之間的距離隨著側(cè)面46、48從頂表面44朝底表面42向下延伸而減小，以限定類似于上述的大致梯形輪廓174。接頭170的大致梯形輪廓174可與下述的尖端輪廓互補。
[0121]相對于用于頂部磨損應(yīng)用的接頭12的鼻部26，接頭170的鼻部26可相對于夾板20、22向下取向，以形成大約O度的角度δ (圖4示出的頂部磨損型式)。以該取向，底表面42可大體為平坦的并大致平行于底部夾板22的頂表面34，并因此平行于工具1、6的底表面36。此外，相對于大致縱向軸線“Α”，底表面42可在接頭12上布置為低于底部夾板22的頂表面34。可保持接頭12的表面的其余相對定位。因此，使用底表面42作為基準(zhǔn)參照，參考線60取向為與底表面42成角度P1并平分凸起58，中間面與參考線60成角度β2取向，并且前表面50大致垂直于參考線60。角度βρ β2可各自為約15度，中間面54可以與鼻部26的底表面42、底部夾板22的頂表面34、以及第一和第二支撐面52、56成大約30度的角度α取向，并且前表面50可與垂直于底表面42或底部夾板22的頂表面34的線50a成大約15度的角度Y向前延伸。與下述尖端結(jié)構(gòu)聯(lián)接的接頭12的鼻部26相對于夾板20、22的取向可將尖端的底部外表面大致平行于工具1、6的底部和地面對齊，以使齒組件10的所有底部沿地表面滑動并進(jìn)入作業(yè)材料，從而使工具1、6加載。
[0122]用于底部磨損應(yīng)用的普通用途尖端(圖26-圖30)
[0123]除了接頭170，齒組件10的尖端可構(gòu)造為在底部磨損應(yīng)用中具有改進(jìn)的性能。與接頭170 —起使用的普通用途尖端180的一個實例在圖26-圖30中更詳細(xì)示出，其中，與ill面關(guān)于尖端14討論的相似的表面和構(gòu)件由相同的附圖標(biāo)記表不。參照圖26和圖27,尖端180可大體為楔形，并且頂部和底部外表面72、74分別從后緣70的頂部邊緣70a和底部邊緣70b向前延伸并在前緣76處聚合。頂部外表面72可類似于尖端14向下成角度，并且后部78可具有大約29度的第一向下角度“FDA”，前部82可具有大約25度的第二向下角度“SDA”，并且尖端部84可具有大約27度的第三向下角度“TDA”。當(dāng)前緣76挖入作業(yè)材料堆時，頂部外表面72的大體平坦結(jié)構(gòu)可允許作業(yè)材料在頂部外表面72上滑動并進(jìn)入機器(未示出)的鏟斗(未示出)。如圖28中清楚示出的，側(cè)向外表面90、92可成角度，使得側(cè)向外表面90、92之間的距離隨著側(cè)向外表面90、92從頂部外表面72朝底部外表面74以大約3度的豎向錐角“VTA”向下延伸而減小，以限定與上述接頭170的鼻部26的輪廓174互補的大致梯形輪廓188。
[0124]底部外表面74也可大體為平坦的，但在過渡區(qū)80a具有中間高度變化。底部外表面74的后部86可大致垂直于后緣70向前延伸至過渡區(qū)80，在過渡區(qū)80處，底部外表面74過渡至下前部88。前部88也可大致垂直于后緣70取向，并以低于后部86距離d3的高度延伸至前緣76。當(dāng)工具1、6的齒組件10挖入作業(yè)材料時，尖端180和作業(yè)材料之間的大部分磨損發(fā)生在前緣76、頂部外表面的尖端部84、以及尖端14的底部外表面74的前部88處。通過降低底部外表面74的前部88，在高磨損區(qū)設(shè)置額外的磨損材料以延長齒組件10的使用壽命。
[0125]尖端180的頂部外表面72可包括凹陷部182，其延伸經(jīng)過前部82和與后部78和尖端部84的相鄰部分。如圖28-圖30所示，凹陷部182可從頂部外表面72向下延伸進(jìn)入尖端180的本體，以在尖端180中限定凹坑。圖30的截面圖示出凹陷部182的一個實施例的幾何結(jié)構(gòu)。凹陷部182可包括在尖端部84和前緣76附近向下延伸進(jìn)入尖端180的本體的向下彎曲部184。隨著彎曲部184向下延伸，凹陷部182可朝后緣70向后轉(zhuǎn)向并過渡至后方錐形部186。隨著錐形部186朝后緣76向后延伸，其可向上延伸，并最終與過渡區(qū)80和頂部外表面72的后部78相交。示出的凹陷部182的結(jié)構(gòu)減少了尖端180的重量，減少了尖端180經(jīng)過作業(yè)材料的運動阻力，并為尖端180提供自鋒利特征，如下文詳細(xì)說明的。然而，為尖端180提供優(yōu)點的凹陷部182的替代結(jié)構(gòu)對本領(lǐng)域技術(shù)人員來說是明顯的，并且發(fā)明人設(shè)想將其用在根據(jù)本發(fā)明的齒組件10中。
[0126]通過給鼻腔120提供以類似于尖端14的鼻腔120的、具有相對于接頭170的鼻部26的互補結(jié)構(gòu)，包括與接頭170的外部輪廓互補的梯形輪廓，尖端180可構(gòu)造為接收在接頭170的鼻部26上。圖30的截面圖示出尖端180的鼻腔120與接頭170的鼻部26之間的對應(yīng)。底部內(nèi)表面122可大體為平坦的，并大致垂直于后緣70，并且也可大體平行于底部外表面74的后部86和前部88，以在尖端180組裝至接頭170時使底部外表面74大致平行于工具1、6的基緣18取向。根據(jù)其他方面，頂部內(nèi)表面124、側(cè)內(nèi)表面126、128、和前內(nèi)表面130可具有與鼻部26的對應(yīng)表面互補的形狀，使得當(dāng)尖端180組裝至接頭170時這些表面互相面對并接合。
[0127]用于底部磨損應(yīng)用的磨損尖端(圖31-圖36)
[0128]取決于使用齒組件10的特定土方作業(yè)環(huán)境，上面關(guān)于圖26-圖30示出并說明的齒組件10的尖端180可按需要修改。例如，在機器對高磨損并以較快的速率磨損尖端的作業(yè)材料進(jìn)行操作時，期望的是，在尖端前部處和底部上提供更多的磨損材料。圖31-圖36示出在裝載磨損性作業(yè)材料中使用的尖端190的一個實施例。尖端190可具有與上述尖端180相同的大體楔形結(jié)構(gòu)，并且具有從后緣70向前延伸并聚合至前緣76的頂部和底部外表面72、74，如圖31和圖32所示。為了減少低磨損區(qū)的重量并提供自鋒利性能的測量，尖端外表面72的前部82可在每一側(cè)上設(shè)置凹陷部192、194 (圖33和圖34)。凹陷部192、194可在尖端部84附近向后延伸。隨著磨損材料隨時間從尖端190前部磨損，在頂部外表面72的前部82的外緣附近，尖端190的材料接合表面的高度將保持相對恒定。為進(jìn)一步減少尖端190的重量，在底部外表面74中可設(shè)置另一凹陷部196。凹陷部196可向上延伸至尖端190的本體內(nèi)，并且比頂部凹陷部192、194可進(jìn)一步向后布置，以在前緣76附近的高磨損區(qū)不會移除太多的磨損材料。
[0129]為了補償由尖端190經(jīng)歷的較大磨損，底部外表面74可加寬以提供額外的磨損材料。如圖33和圖35清楚示出的，尖端190的上部具有與上述討論的尖端相似的梯形輪廓，其與接頭鼻部26的輪廓互補。在側(cè)向外表面90、92與底部外表面74的交叉附近，側(cè)凸緣198,200分別從側(cè)向外表面90、92在側(cè)向延伸，以加寬底部外表面74。側(cè)凸緣198、200可從后緣70至前緣76延伸經(jīng)過尖端190的整個長度。頂部凸緣表面202、204可大致垂直于尖端190的后緣70向前延伸，并且底部外表面74也是底部凸緣表面，而且相對于頂部凸緣表面202、204以I度-3度范圍內(nèi)的角度Θ向下成角度，角度Θ可以為大約2度。更具體地，角度Θ是指底部外表面74與大致垂直于后緣70并大致平行于頂部凸緣表面202、204的線之間的角度,如圖32和圖35所示。通過這種結(jié)構(gòu)，底部外表面74與頂部凸緣表面202、204之間的距離可隨著側(cè)凸緣198、200從后緣70朝前緣76向前延伸而增加，直至頂部凸緣表面202、204與頂部外表面72的尖端部84相交，其進(jìn)而朝前緣76與底部外表面74聚合。通過該布置，側(cè)凸緣198、200在可能發(fā)生最大磨損的尖端190前部和底部提供額外的磨損材料。還參照圖36，所示出的鼻腔120在結(jié)構(gòu)上類似于如上所述的鼻腔120，并與接頭170的鼻部26互補，底部內(nèi)表面122大致垂直于后緣70。
[0130]用于底部磨損應(yīng)用的穿入尖端(圖37-圖41)
[0131]當(dāng)齒組件10用于需要穿入作業(yè)材料的能力較強的巖石環(huán)境中時，需要提供具有用于破碎作業(yè)材料的鋒利穿入端的尖端。參照圖37-圖41，示出穿入尖端210，其具有從后緣70向前延伸并聚合至前緣76的頂部外表面72和底部外表面74。頂部外表面72可包括在前部82每一側(cè)上的與上述凹陷部192、194類似的凹陷部212、214。頂部外表面72的后部78可從后緣70向前延伸，側(cè)向外表面90、92大致平行或以大約3度的側(cè)錐角“ STA”略微呈錐形以與接頭170的鼻部26的錐形匹配，并且隨著側(cè)向外表面90、92從后緣70延伸而聚合。隨著后部78接近前緣76，頂部外表面72可過渡至前部82。側(cè)向外表面90、92具有更大錐度，使得側(cè)向外表面90、92可過渡至前部98、100，其開始可為大致平行，相對于垂直于平面“P”的線具有大約0.8度的中間錐角“ITA”，然后隨著前部98、100接近前緣76而進(jìn)一步過渡，相對于垂直于平面“P”的線具有大約為10度的穿入錐角“PTA”的更大錐度，從而與后部78內(nèi)的聚合相比以更大會聚率聚合。因此，與尖端180、190的其他實施例相比，前緣76相對于穿入尖端210的總體寬度可以更窄。窄前緣76可提供與巖石作業(yè)材料接合的更小表面區(qū)域，但增加由附接在工具1、6的基緣18處的齒組件10系列施加至巖石作業(yè)材料以破碎巖石作業(yè)材料的每單位接觸面積上的力。
[0132]雖然通過縮窄前緣76可從穿入尖端210移除磨損材料，但如圖40和圖41所示，通過使底部外表面74隨著其從后緣70延伸而向下成角度，仍可將額外的磨損材料設(shè)置至底部外表面74。鼻腔120具有上述結(jié)構(gòu)，其中底部內(nèi)表面122大致垂直于尖端210的后緣70延伸。底部外表面74可相對于大致平行于底部內(nèi)表面122且大致垂直于后緣70的線以角度Θ向下成角度，角度Θ在6度-8度的范圍內(nèi)，并且可以為大約7度。
[0133]用于頂部磨損應(yīng)用的單個齒(圖42-圖45)
[0134]上述齒組件各自包括接頭和附接至接頭的尖端。在一些應(yīng)用中，期望的是，將單個構(gòu)件附接至工具1、6，例如以消除將尖端附接至接頭鼻部的保持機構(gòu)失效的風(fēng)險。為適應(yīng)這種實施，上述提出的接頭和尖端的各種結(jié)合可構(gòu)造為提供本文描述的操作優(yōu)點的單一構(gòu)件。作為實例，圖42-圖45示出用于頂部磨損應(yīng)用的整體形成的單個普通用途齒270，其具有接頭12和尖端14的特征。齒270可分別包括后部的頂部夾板272和底部夾板274、以及由中部278連接的前部尖端部276。尖端部276可包括從中部278向前延伸并在前緣284處聚合的頂部外表面280和底部外表面282。頂部外表面280和底部外表面282可分別與尖端14的頂部外表面72和底部外表面74具有大體相同的幾何形狀，并且底部外表面282可包括凹陷部(未示出)。尖端部276還可包括在頂部外表面280和底部外表面282之間延伸的相對布置的側(cè)向外表面286、288。
[0135]如圖43清楚示出的，側(cè)向外表面286、288可成角度，使得側(cè)向外表面286、288之間的距離隨著側(cè)向外表面286、288從底部外表面282朝頂部外表面280豎向延伸而增加。以這種方式構(gòu)造，尖端部276可具有與尖端14相似的梯形輪廓，以在頂表面280附近比在底表面282附近設(shè)置更多的磨損材料量，在頂部磨損應(yīng)用中頂表面280附近會發(fā)生大量的磨損和磨耗。如圖63-圖70示出并在下文說明的，由于幾何形狀相似，尖端部276可以與尖端14相似的方式隨著時間使磨損材料磨損。
[0136]為了使齒270為可替換的，代替焊接至表面，可將齒270栓接或以相似方式可拆卸地固定至工具1、6的基緣18。如圖42、44和45所示，夾板272、274可構(gòu)造為通過分別設(shè)置穿過夾板272、274的孔290、292而附接至基緣18。在組裝過程中，孔290、292可與基緣18的對應(yīng)孔對齊，并且可插入適當(dāng)?shù)倪B接硬件，以將齒270保持在工具1、6的基緣18上。在尖端部276磨損至需要更換的點之后，可拆下連接硬件并移除殘余的齒270，并且更換新齒270。
[0137]用于底部磨損應(yīng)用的單個齒(圖46-圖49)
[0138]在底部磨損實施(諸如裝載機鏟斗)中，同樣期望的是，將單個構(gòu)件附接至工具1、6的基緣18。圖46-圖49示出用于底部磨損應(yīng)用的整體形成的單個普通用途齒300，其具有接頭170和普通用途尖端180的特征。齒300可分別包括后部的頂部夾板302和底部夾板304、以及由中部308連接的前部尖端部306。尖端部306可包括從中部308向前延伸并在前緣314處聚合的頂部外表面310和底部外表面312。頂部外表面310和底部外表面312可分別與尖端180的頂部外表面72和底部外表面74具有大體相同的幾何形狀，并且頂部外表面312可包括凹陷部316。尖端部306還可包括在頂部外表面310和底部外表面312之間延伸的相對布置的側(cè)向外表面318、320。如圖47清楚示出的，側(cè)向外表面318、320可成角度，使得側(cè)向外表面318、320之間的距離隨著側(cè)向外表面318、320從底部外表面312朝頂部外表面310豎向延伸而增加。如圖70-圖75示出并在下文說明的，由于幾何形狀相似，尖端部306可以與尖端180相似的方式隨著時間使磨損材料磨損。
[0139]為了使齒300為可替換的，代替焊接至表面，可將齒300栓接或以相似方式可拆卸地固定至工具1、6的基緣18。如圖46、48和49所示，夾板302、304可構(gòu)造為通過分別設(shè)置穿過夾板302、304的孔322、324而附接至基緣18。在組裝過程中，孔322、324可與基緣18的對應(yīng)孔對齊，并且可插入適當(dāng)?shù)倪B接硬件，以將齒300保持在工具1、6的基緣18上。在尖端部306磨損至需要更換的點之后，可拆下連接硬件并移除殘余的齒300，并且更換新齒300。
[0140]工業(yè)實用件
[0141]根據(jù)本發(fā)明的齒組件10具有可延長齒組件10使用壽命和改進(jìn)齒組件10穿入作業(yè)材料效率的特征。如上所討論的，例如尖端14的大致梯形輪廓93朝在頂部磨損應(yīng)用中發(fā)生大量磨損的尖端14頂部設(shè)置更大的磨損材料量。同時，從發(fā)生較少磨損的尖端14下部移除磨損材料，從而減少尖端14的重量和成本，雖然在一些實施中頂部夾板20可能需要比磨損要求更厚，以提供足夠強度并幫助防止由于裝載力而破裂。在底部磨損應(yīng)用中，尖端180,190,210可在尖端180、190、210的底部附近設(shè)置有額外的磨損材料，當(dāng)尖端180、190、210沿地面刮擦?xí)r，尖端180、190、210的底部附近會發(fā)生大量磨損。
[0142]根據(jù)本發(fā)明的齒組件10設(shè)計也可減少施加至將尖端14、150、180、190、210連接至接頭12、170的凸起58和保持機構(gòu)上的應(yīng)力。在機器的使用過程中，基于在保持孔16、凸起58和保持機構(gòu)(未示出)的對應(yīng)構(gòu)件中所需的加工公差，使用圖51和圖52示出的接頭12和尖端14，尖端14可經(jīng)歷相對于接頭12的運動，特別地相對于鼻部26的運動。隨著接頭12和尖端14在相反方向運動,相對運動可引起保持機構(gòu)構(gòu)件中的到切應(yīng)力。在接頭的鼻部可具有三角形截面或可具有比鼻部26的大致梯形輪廓62更圓的形狀的前述齒組件中，接頭的鼻部和尖端的鼻腔的相向表面可分離并允許尖端相對于接頭圍繞齒組件的縱向軸線旋轉(zhuǎn)。尖端的扭轉(zhuǎn)可引起保持機構(gòu)構(gòu)件上的額外剪切應(yīng)力。
[0143]相比較，在根據(jù)本發(fā)明的齒組件10中，接頭鼻部26的支撐面52、56可由限定鼻腔120的對應(yīng)支撐部132、136接合。如圖50的截面圖所示，當(dāng)尖端14安裝在接頭鼻部26上并布置在最大接合位置時，鼻部26的平坦表面由限定尖端14的鼻腔120的表面的對應(yīng)平坦部分所接合。因此，接頭12的底表面42可面向并接合尖端14的底部內(nèi)表面122，接頭12的頂表面44的支撐面52、54、56可面對并接合尖端14的頂部內(nèi)表面124的對應(yīng)部分132、134、136，以及接頭12的前表面50可面對并接合尖端14的前內(nèi)表面130。雖然未示出，接頭12的鼻部26的側(cè)面46、48可分別面對并接合尖端14的鼻腔120的側(cè)內(nèi)表面126、128。通過表面接合，尖端14可相對于接頭12的鼻腔26保持相對靜止。
[0144]由于保持機構(gòu)內(nèi)的公差，尖端14能夠在接頭12的鼻部26上向前滑動，這在圖51中示出。隨著尖端14向前滑動，接頭12的鼻部26和尖端14的鼻腔120的一些面對表面會分開和脫離。例如，尖端14的頂部內(nèi)表面124的中部134可從接頭12的鼻部26的中間面54脫離，以及尖端14的前內(nèi)表面130可從接頭12的前表面50脫離。如圖7和圖8所示，由于隨著鼻部26從接頭12的中部24向外延伸，接頭12的鼻部26的側(cè)面46、48之間的距離很窄，尖端14的側(cè)內(nèi)表面126、128可分別從側(cè)面46、48分離。雖然一些表面分離，但在由保持機構(gòu)內(nèi)公差引起的尖端14的運動沮圍上，可保持接頭12的鼻部26與尖端14的鼻腔120之間的接合。如前所述，接頭12的鼻部26的底表面42和支撐面52、56，以及尖端14的底部內(nèi)表面122和頂部內(nèi)表面124的支撐部132、136，可大體為平行的。因此，例如，尖端14可具有大致平行于接頭12的鼻部26的底表面42的運動方向，底表面42保持與尖端14的鼻腔120的底部內(nèi)表面122接觸，并且尖端14的頂部內(nèi)表面124的支撐部132、136分別保持與接頭12的支撐面52、56接觸。通過平坦表面保持接觸，可限制尖端14相對于鼻部26的基本旋轉(zhuǎn)，其否則會引起保持機構(gòu)構(gòu)件上的額外剪切應(yīng)力。即使可以在底表面42、底部內(nèi)表面122、支撐面52、56和支撐部132、136上提供拔模角度，并且面對表面之間可以出現(xiàn)略微分離，但尖端14的旋轉(zhuǎn)量可以限制為小于保持機構(gòu)構(gòu)件被施加剪切應(yīng)力時的旋轉(zhuǎn)量。通過減少施加至保持機構(gòu)的剪切應(yīng)力，可以預(yù)期能夠減少保持機構(gòu)在其使用壽命結(jié)束之前的失效率以及由此減少尖端14在其使用壽命結(jié)束之前破裂的事件。
[0145]根據(jù)本發(fā)明的齒組件10的構(gòu)造也可有利于當(dāng)施加力時減小保持機構(gòu)上的剪切應(yīng)力，其否則易于引起尖端14、150、180、190、210、220(圖57和圖58)從接頭12、170的鼻部26滑落。由于本領(lǐng)域已知的接頭鼻部典型地具有大致三角形結(jié)構(gòu)并隨著鼻部向前延伸遠(yuǎn)離夾板而在側(cè)向上成錐形,使用期間施加的力可總體影響尖端從接頭鼻部前方滑落。這種運動由保持機構(gòu)阻止，因此引起剪切應(yīng)力。根據(jù)本發(fā)明的接頭12、170的鼻部26可至少部分地抵消傾向于引起尖端14、150、180、190、210、220從接頭鼻部26滑落的力。
[0146]圖52(a)_(f)示出隨著頂部磨損應(yīng)用的工具(諸如挖掘機鏟斗組件6)挖入作業(yè)材料并挖取負(fù)載時，由接頭12和尖端14形成的齒組件10的取向。圖52-圖56示出接頭12和尖端14的使用，但本領(lǐng)域技術(shù)人員將理解，接頭12、170和尖端14、150、180、190、210、220的各種組合將以如下文所述的相似方式互相作用。齒組件10的前緣76開始以如圖52(a)所示略微超過豎向的取向向下穿入作業(yè)材料。在開始穿入之后，工具6和齒組件10可通過機器的吊桿而向后旋轉(zhuǎn)并朝土方作業(yè)機器拖拽，因此，旋轉(zhuǎn)經(jīng)過圖52(b)-(d)中示出的取向。在該運動經(jīng)過作業(yè)材料的過程中，尖端14的頂部外表面72形成與作業(yè)材料的主要接合面，并且隨著尖端14破碎作業(yè)材料，尖端14可經(jīng)歷最大的力。尖端14在頂部外表面72上也經(jīng)歷最大的磨損。尖端14的大致梯形輪廓93在頂部外表面72處提供額外的磨損材料，以延長尖端14的使用壽命。隨著作業(yè)材料圍繞與錐形側(cè)向外表面90、92較少接合的頂部外表面72的邊緣流動時，大致梯形輪廓93還有利于尖端14運動經(jīng)過作業(yè)材料。
[0147]最后，工具6將齒組件10旋轉(zhuǎn)至圖52(c)示出的水平取向。在該位置，工具6被進(jìn)一步朝機器向后拉，前緣76引導(dǎo)齒組件10經(jīng)過作業(yè)材料。最后，在工具6進(jìn)一步旋轉(zhuǎn)至圖52(f)所示的位置之后，齒組件10可向上取向，并且工具6可升起具有挖掘負(fù)載的作業(yè)材料。
[0148]圖53示出具有圖52 (a)的大體豎向取向的齒組件10，當(dāng)工具6受到驅(qū)動在由箭頭“M”指示的方向向下進(jìn)入作業(yè)材料堆或作業(yè)材料表面時，齒組件10處于大體豎向取向。作業(yè)材料可阻擋齒組件10的穿入，產(chǎn)生施加在前緣76上的豎向力Fv。力Fv可朝接頭12推動尖端14并使其與接頭12的鼻部26進(jìn)入更緊的接合，而不增加保持機構(gòu)上的剪切應(yīng)力。
[0149]在圖54中，示出齒組件10在圖52(c)的位置，其中隨著機器如由箭頭“M”示出的向后并向上拉工具6，工具6可部分地向上上挑(racked)以進(jìn)一步破碎和收集作業(yè)材料負(fù)載。隨著工具6被拉動經(jīng)過作業(yè)材料，可向尖端14的頂部外表面72施加力F。力F可以為作用在尖端14的前部82和/或尖端部84上的合力，其可以為作業(yè)材料重量和防作業(yè)材料溢出的阻力的結(jié)合。力F可經(jīng)過尖端14傳遞至接頭鼻部26和用于支撐的尖端14的鼻腔120的頂部內(nèi)表面124，并因此在接頭12的前支撐面52上產(chǎn)生第一合力FK1。由于豎向力Fv的作用線位于前緣76附近，豎向力Fv易于在示出的逆時針方向圍繞接頭12的鼻部26旋轉(zhuǎn)尖端14，并且接頭12的第一支撐面52用作旋轉(zhuǎn)支點。由豎向力Fv產(chǎn)生的力矩產(chǎn)生在接頭12的中部24附近作用在接頭12的底表面42上的第二合力FK2。
[0150]在前述已知的具有鼻部的連續(xù)傾斜頂表面的尖端組件中，第一合力Fki將趨于使尖端從鼻部前方滑落，并因此在保持機構(gòu)上產(chǎn)生額外的張力。相比較，接頭12的前支撐面52相對于接頭12的中間面54的取向使得尖端14滑動進(jìn)入與鼻部26接合。圖55示出接頭鼻部26和尖纟而14的放大部分，并不出趨于使尖纟而14相對于接頭鼻部26運動的合力。作用在接頭12的第一支撐面52和尖端14的第一支撐部132上的第一合力Fki具有垂直于第一支撐面52作用的第一法向分量Fn、和平行于前支撐面52和第一支撐部132作用的第二分量FP。由于接頭12的前支撐面52和尖端14的第一支撐部132相對于接頭12的中間面54和尖端14的中部134的取向，平行分量Fp或第一合力Fki趨于使尖端14向后滑動并進(jìn)入與接頭12的鼻部26接合。趨于使尖端14在鼻部26上滑動的平行分量Fp減小了施加在保持機構(gòu)構(gòu)件上的剪切應(yīng)力并相應(yīng)減小了保持機構(gòu)的失效概率。
[0151]圖56示出在圖52(e)中示出的大體水平取向的齒組件10，該取向會在工具6在箭頭“M”的大體水平方向被朝機器向后拉時出現(xiàn)。作業(yè)材料可阻擋齒組件10的運動，產(chǎn)生施加在前緣76上的水平力Fh。類似于圖53的豎向力Fv，水平力Fh可朝接頭12推動尖端14并使其與鼻部26進(jìn)入更緊的接合，而不會增加作用在保持機構(gòu)上的剪切應(yīng)力。
[0152]如上所討論的，當(dāng)具有如圖52(b)_(d)引導(dǎo)的頂部外表面72的尖端14運動經(jīng)過作業(yè)材料時，尖端14的大致梯形輪廓93可提供具有減小的拖曳的土壤流動。然而，當(dāng)圖3的齒組件10如圖52(a)、(e)和(f)取向并在前緣76引導(dǎo)下運動經(jīng)過作業(yè)材料時，大致梯形輪廓93的該優(yōu)點可最小化。圖57和圖58示出尖端220的替代實施例，尖端220構(gòu)造成當(dāng)前緣76引導(dǎo)尖端220經(jīng)過作業(yè)材料時減少土壤流動引起的拖曳。在該實施例中，相似的元件由與尖端14的討論中使用的相同的附圖標(biāo)記表示。尖端220可在縱向構(gòu)造為大致沙漏形輪廓。隨著側(cè)向外表面90、92的后部94、96從后緣70向前延伸，側(cè)向外表面90、92的后部94、96可向內(nèi)成錐形，使得后部94、96之間的距離隨著后部94、96接近側(cè)過渡區(qū)97而減小。超過過渡區(qū)97，隨著前部98、100接近前緣76向前行進(jìn)到最大寬度，前部98、100可發(fā)散。前緣76后方側(cè)向外表面90、92的前部98、100的錐形可減少當(dāng)尖端220經(jīng)過作業(yè)材料時其所遭受的拖曳量。隨著前緣76挖入作業(yè)材料，側(cè)面的作業(yè)材料如圖57中箭頭“FL”表示的向外并圍繞尖端220流動，與隨著前部98、100從前緣76朝后緣70延伸如果前部98、100平行并保持恒定寬度相比，側(cè)向外表面90、92被更少地接合。
[0153]上述圖52-圖56的討論提出在頂部磨損應(yīng)用中工具6的運動范圍內(nèi)根據(jù)本發(fā)明的齒組件10構(gòu)件的性能。根據(jù)本發(fā)明的接頭鼻部26可類似地抵消在底部磨損應(yīng)用中(諸如在圖59-圖61中示出的加載順序過程中)趨于引起尖端14、150、180、190、210、220滑離接頭12、170的接頭鼻部26的力。圖59示出由大致水平取向的接頭170和尖端180形成的齒組件10，當(dāng)機器如箭頭“M”示出的被向前驅(qū)動進(jìn)入作業(yè)材料堆時，接頭170和尖端180會出現(xiàn)大致水平取向。作業(yè)材料可阻擋齒組件10穿入材料堆，產(chǎn)生施加在前緣76上的水平力Fh。力Fh可朝接頭12推動尖端14并使其與鼻部26進(jìn)入更緊的接合，而不會增加保持結(jié)構(gòu)上的剪切應(yīng)力。
[0154]在圖60中，示出齒組件10處于如下位置，其中隨著機器開始從材料堆中升起作業(yè)材料負(fù)載，工具I可在箭頭“M”指示的方向上部分地向上上挑。隨著工具I從作業(yè)材料中升起，可向尖端180的頂部外表面72施加豎向力Fv。豎向力Fv可以是作用在前部82和/或尖端部84上的合力，該合力可以是作業(yè)材料重量和防作業(yè)材料離開材料堆的阻力的結(jié)合。豎向力Fv可經(jīng)過尖端180傳遞至用于支撐的接頭鼻部26，并因此產(chǎn)生作用在接頭鼻部26的前支撐面52上的第一合力Fki。由于豎向力Fv的作用線位于前緣76附近，豎向力Fv趨于如示出的在逆時針方向圍繞接頭170的鼻部26旋轉(zhuǎn)尖端180，并且鼻部26的第一支撐面52用作旋轉(zhuǎn)支點。由豎向力Fv產(chǎn)生的動量引起在接頭170的中部24附近作用在底表面42上的第二合力FK2。在先前已知的具有鼻部的連續(xù)傾斜頂表面的尖端組件中，第一合力Fki將趨于引起尖端從鼻部前方滑離，并因此在保持機構(gòu)上產(chǎn)生額外的張力。
[0155]相比較，前支撐表面52關(guān)于中間面54的取向使尖端180滑動進(jìn)入與鼻部26接合。圖61示出接頭170的鼻部26和尖端180的放大部分，并示出趨于引起尖端180相對于鼻部26運動的合力。作用在接頭170的前支撐面52和尖端180的第一支撐部132上的第一合力Fki具有垂直于前支撐面52作用的第一法向分量Fn、和平行于前支撐面52和第一支撐部132作用的第二分量FP。由于前支撐面52和第一支撐部132相對于接頭170的中間面54和尖端180的中部134的取向，第一合力Fki的平行分量Fp趨于使尖端180向后滑動并進(jìn)入與接頭170的鼻部26的接合。趨于在鼻部26上滑動尖端180的平行分量Fp減少了施加在保持機構(gòu)構(gòu)件上的剪切應(yīng)力，并相應(yīng)降低保持機構(gòu)的失效概率。
[0156]除了上述討論的接頭12、170的鼻部26和尖端14、150、180、190、210、220的鼻腔120的結(jié)構(gòu)的保持優(yōu)勢，在頂部磨損和底部磨損應(yīng)用中的使用期間，齒組件10可提供優(yōu)點。與本領(lǐng)域中先前已知的尖端相比，在頂部磨損應(yīng)用中，根據(jù)本發(fā)明的齒組件10的尖端14、150、190的幾何結(jié)構(gòu)可在尖端14、150、190的使用壽命中對于穿入作業(yè)材料提供改進(jìn)的效率。由于磨損材料從尖端14、150、180、190、210前部磨損，凹陷部102、158、160、196可向提供改進(jìn)穿入的尖端14、150、190提供自鋒利特征，先前已知的尖端可能變鈍并且與切削工具相比形狀更像拳頭。為了示出自鋒利特征，使用尖端14作為示例，圖14中尖端14的前視圖示出形成最初進(jìn)入作業(yè)材料的引導(dǎo)切削面的前緣76。圖62是示出由接頭12和尖端14形成的齒組件10的圖4的再現(xiàn)，并且圖63-圖68示出的截面圖示出隨著磨損材料從尖端14前部磨損，切削面的幾何形狀的變化。圖63示出在前緣76和凹陷部102之間截取截面的圖62的齒組件10的截面圖。在尖端14磨損到該點之后，隨著機器使工具I挖入作業(yè)材料，尖端14的切削面220提供不如前緣76鋒利的與作業(yè)材料接合的截面區(qū)域。對本領(lǐng)域技術(shù)人員明顯的是，與作業(yè)材料接合造成的磨損可使切削面330的外緣變鈍，并且頂部外表面72的部分78、82、84如由截面陰影區(qū)域330a表示的磨損，并因此減小切削面330的厚度。
[0157]尖端14的磨損材料繼續(xù)向后朝凹陷部102磨損。圖64示出齒組件10在如下位置的截面圖，在該位置，尖端14前部已磨損進(jìn)入尖端14中設(shè)置凹陷部102的部分，以形成切削面332。在該位置，尖端14可磨損經(jīng)過凹陷部102的彎曲部分104，使得切削面332包括減少厚度的中間區(qū)域。減少厚度的區(qū)域可使切削面332具有略微倒U形。由凹陷部102從切削面332移除的磨損材料減少了尖端14的引導(dǎo)切削面332的截面積，以使尖端14“鋒利”，并相應(yīng)減少當(dāng)工具I的尖端14進(jìn)入作業(yè)材料時所遭受的阻力。磨損材料繼續(xù)如截面陰影區(qū)域332a示出的從部分78、82、84磨損，以進(jìn)一步減少尖端14的厚度。同時，磨損材料分別從側(cè)向外表面90、92的前部98、100磨損，以減少尖端14前部的寬度。與如果凹陷部102的后部平坦或為圓形并更直接面向作業(yè)材料相比，凹陷部102的錐形部106允許作業(yè)材料以更少的阻力流動經(jīng)過凹陷部表面102。錐形部106的錐形減小了垂直于表面作用的力，該力可阻礙作業(yè)材料流動和將尖端14穿入作業(yè)材料。
[0158]圖75和圖76分別示出當(dāng)磨損材料從尖端14前端和從頂部外表面72的部分78、82和側(cè)向外表面90、92的前部98、100繼續(xù)磨損時的切削面334、336的進(jìn)一步細(xì)節(jié)，如由截面陰影區(qū)域334a、336a表示的。由于凹陷部102的形狀，切削面334、336中由凹陷部102切開的部分可隨著尖端14的引導(dǎo)邊緣向后行進(jìn)至切削面334而最初先增加，并隨著磨損繼續(xù)行進(jìn)到切削面336最后再減少。最后，磨損材料從尖端14前部朝凹陷部102的后向極限磨損。
[0159]如圖67所示，切削面338在凹陷部102后端附近緊密接近尖端14的截面區(qū)域，因此產(chǎn)生相對大的表面區(qū)域用于嘗試穿入作業(yè)材料。大表面區(qū)域可通過截面陰影區(qū)域338a表示的磨損而部分減少。隨著尖端14接近其使用壽命終端時，尖端14對于切入作業(yè)材料開始變得低效。朝凹陷部102端部磨損尖端14可提供用于更換尖端14的可視指示。尖端14的連續(xù)使用引起尖端14前部處磨損材料的進(jìn)一步磨蝕，并可最終導(dǎo)致如圖68示出的切削面340處鼻腔120的破裂。隨著齒組件10的連續(xù)使用，如截面陰影區(qū)域340a表示的從外表面72、74、90、92向內(nèi)行進(jìn)的磨損可最終導(dǎo)致鼻腔120的進(jìn)一步破裂。在該位置，接頭12的鼻部26可暴露于作業(yè)材料，并且可能開始磨損至接頭12也必須從工具I的基緣18移除并更換的位置。
[0160]在尖端150、180、190、210的使用壽命期間，尖端150、180、190、210的幾何結(jié)構(gòu)也可在穿入作業(yè)材料方面提供改進(jìn)的效率。隨著磨損材料從尖端前部磨損，頂部外表面72上的凹陷部154、156、182、192、194、212、214可向尖端150、180、190、210提供改進(jìn)穿入的自鋒利特征。作為實例，圖69示出可由接頭170和普通用途尖端180形成的齒組件10，并且圖70-圖75的截面圖示出隨著磨損材料從尖端180前部磨損，切削面的幾何形狀的變化。圖71示出具有從前緣76和凹陷部182之間截取的截面的圖69中齒組件10的截面圖。在尖端180磨損至該位置之后，隨著機器向前驅(qū)動，尖端180的切削面350現(xiàn)在具有與作業(yè)材料接合的截面區(qū)域，其不如前緣76鋒利。對于本領(lǐng)域技術(shù)人員明顯的是，與作業(yè)材料接合引起的磨損可引起切削面350的外邊緣變鈍，并且底部外表面74的前部88如由截面陰影區(qū)域350a表示的磨損，因此減少切削面350的厚度。
[0161]尖端180的磨損材料繼續(xù)朝凹陷部182向后磨損。圖71示出齒組件10在如下位置的截面圖，在該位置，尖端180前部已磨損進(jìn)入尖端180中設(shè)置凹陷部182的部分，以形成切削面352。在該位置，尖端180可磨損經(jīng)過凹陷部182的彎曲部分184，使得切削面352包括減少厚度的中間區(qū)域。減少厚度的區(qū)域可使切削面352具有略微U形。通過凹陷部182從切削面352移除的磨損材料減少了尖端180的引導(dǎo)切削面352的截面積，以使尖端180 “鋒利”，并相應(yīng)減少當(dāng)工具I的尖端180進(jìn)入作業(yè)材料時所遭受的阻力。磨損材料繼續(xù)從底部外表面76的前部88磨損，以減少切削面352的厚度，并且磨損材料分別從側(cè)向外表面90、92的前部98、100磨損，以減小尖端180前部的寬度，如截面陰影區(qū)域352a所示。與如果凹陷部182的后部平坦或為圓形并更直接面向作業(yè)材料相比，凹陷部182的錐形部186允許作業(yè)材料以較少的阻力流動經(jīng)過凹陷部182。錐形部186的錐形減小了垂直于表面作用的力，該力可阻礙作業(yè)材料流動和將尖端180穿入作業(yè)材料。
[0162]圖72和圖73分別示出隨著磨損材料繼續(xù)從尖端180的前緣76和從尖端180的底部外表面74的前部88以及尖端180的側(cè)向外表面90、92的前部98、100磨損時的切削面354、356的進(jìn)一步細(xì)節(jié)，如由截面陰影區(qū)域354a、356a表示的。由于凹陷部182的形狀，切削面354、356中由凹陷部182切開的部分可隨著尖端180的引導(dǎo)邊緣向后行進(jìn)至切削面354而最初先增加,并隨著磨損繼續(xù)行進(jìn)到切削面356而最后再減少。最后，磨損材料朝凹陷部182的后向極限磨損。
[0163]如圖7所示，切削面358在凹陷部182后方緊密接近尖端180的截面區(qū)域，因此產(chǎn)生相對大的表面區(qū)域用于嘗試穿入作業(yè)材料。大表面區(qū)域可通過截面陰影區(qū)域358a表示的磨損而部分減少。隨著尖端180接近使用壽命終端時，尖端180對于切入作業(yè)材料開始變得低效。尖端180的磨損超過凹陷部182可提供用于更換尖端180的可視指示。尖端180的連續(xù)使用引起尖端180前部磨損材料的進(jìn)一步腐蝕，并可最終導(dǎo)致如圖75示出的切削面360處鼻腔120的破裂。隨著齒組件10的連續(xù)使用，如截面陰影區(qū)域360a表示的從外表面72、74、90、92向內(nèi)行進(jìn)的磨損可最終導(dǎo)致鼻腔120的進(jìn)一步破裂。在該位置，接頭170的鼻部26可暴露于作業(yè)材料，并且可能開始磨損至接頭170也必須從工具I的基緣18移除并更換的位置。
[0164] 雖然上文提出了本發(fā)明多種不同實施例的具體描述，可以理解本發(fā)明的法律范圍由本專利的權(quán)利要求所限定。具體說明僅作為示例解釋，并沒有描述本發(fā)明的每種可能，因為描述每種可能的實施例不現(xiàn)實也不可能。使用當(dāng)前技術(shù)或在本專利提交日期之后研發(fā)的技術(shù)可實現(xiàn)多種替代實施例，這些仍然落在限定本發(fā)明的權(quán)利要求的范圍之內(nèi)。
【權(quán)利要求】
1.一種用于地面接合工具(1，6)的基緣(18)的齒組件(10)的地面接合尖端(14，150，180，190，210)，其中，所述齒組件包括接頭(12，170)，所述接頭(12，170)能夠附接至所述地面接合工具(1，6)的基緣(18)并且具有向前延伸的接頭鼻部(26)，所述地面接合尖端(14，150，180，190,210)包括: 后緣(70)； 頂部外表面(72)； 底部外表面(74)，其中，所述頂部外表面(72)和所述底部外表面(74)從所述后緣(70)向前延伸并在前緣(76)處聚合； 相對布置的側(cè)向外表面(90,92),其從所述頂部外表面(72)向下延伸至所述底部外表面(74)，其中，所述側(cè)向外表面(90，92)成錐形，使得側(cè)向外表面(90，92)之間的距離隨著側(cè)向外表面(90，92)從頂部外表面(72)向底部外表面(74)向下延伸而減??；以及 內(nèi)表面(122，124，126，128)，其從所述后緣(70)向內(nèi)延伸進(jìn)入所述地面接合尖端(14，150，180，190，210)，并在所述地面接合尖端(14，150，180，190，210)內(nèi)限定鼻腔(120)，該鼻腔(120)具有與所述接頭(12，170)的所述接頭鼻部(26)互補的形狀，用于將所述接頭鼻部(26)接收在其中， 其中，側(cè)向外表面(90，92)中的每個包括從其向外延伸的凸起部分。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的地面接合尖端(14，150，180，190，210)，其中，所述側(cè)向外表面(90，92)中的每個與豎向線限定豎向錐角，并且其中，由所述側(cè)向外表面(90，92)限定的豎向錐角相等。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的地面接合尖端(14，150，180，190，210)，其中，由所述側(cè)向外表面(90，92)限定的豎向錐角為大約3度。
4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的地面接合尖端(14，150，180，190，210)，其中，由所述側(cè)向外表面(90，92)限定的豎向錐角為大約6度。
5.根據(jù)前述權(quán)利要求中任意一項權(quán)利要求所述的地面接合尖端(14，150，180，190，210)，其中，所述側(cè)向外表面(90，92)的每個包括后部(94，96)和前部(98，100)，并且其中，所述側(cè)向外表面(90，92)的前部(98，100)關(guān)于彼此成錐形，使得側(cè)向外表面(90，92)的前部(98，100)之間的距離隨著前部(98，100)從側(cè)向外表面(90,92)的后部(94,96)向前延伸而增大。
6.一種用于地面接合工具(1，6)的基緣(18)的齒組件(10)的接頭(12，170)，所述接頭(12，170)包括: 向后延伸的頂部夾板(20)； 向后延伸的底部夾板(22)，其具有頂表面(34)，其中，所述頂部夾板(20)和所述底部夾板(22)在其之間限定間隙(28)，用于接收所述地面接合工具(1，6)的基緣(18);以及向前延伸的接頭鼻部(26)，其包括: 底表面(42)，其相對于所述頂部夾板(20)和所述底部夾板(22)向前延伸， 前表面(50), 頂表面(44)， 相對布置的側(cè)面(46，48)，其從所述頂表面(44)向下延伸至所述底表面(42)，其中，所述側(cè)面(46，48)在豎向上成錐形，使得所述側(cè)面(46，48)之間的距離隨著側(cè)面(46，48)從頂表面(44)向底表面(42)向下延伸而減小， 其中，所述側(cè)面(46，48)中的每個包括從其向外延伸的凸起(58)。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的接頭(12，170)，其中，所述側(cè)面(46，48)中的每個與豎向線限定豎向錐角，并且其中，由所述側(cè)面(46，48)限定的豎向錐角相等。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的接頭(12，170)，其中，由所述側(cè)面(46，48)限定的豎向錐角為大約3度。
9.根據(jù)權(quán)利要求7所述的接頭(12，170)，其中，由所述側(cè)面(46，48)限定的豎向錐角為大約6度。
10.根據(jù)前述權(quán)利要求中任意一項權(quán)利要求所述的接頭(12，170)，其中，所述側(cè)面(46,48)在水平方向上成錐形，使得所述側(cè)面(46，48)之間的距離隨著所述側(cè)面(46，48)從所述頂部甲板(20)和所述底部甲板(22)向前延伸而減小。
【文檔編號】E02F9/28GK104204366SQ201280058205
【公開日】2014年12月10日 申請日期:2012年10月5日 優(yōu)先權(quán)日:2011年10月8日
【發(fā)明者】W·J·倫斯基, J·R·拉霍德 申請人:卡特彼勒公司