[發明專利]拉鏟挖土機的鏟斗、索具和裝置

有效

• 申請號: 201210493304.7
• 申請日: 2009-01-21
• 公開（公告）號: CN102966134A
• 公開（公告）日: 2013-03-13
• 發明（設計）人: 肯尼斯.庫伯;史蒂文.D.希德;阿倫.B.利安
• 申請（專利權）人: 愛斯科公司
• 主分類號: E02F3/60
• 分類號: E02F3/60
• 代理公司: 北京市柳沈律師事務所 11105
• 代理人: 曲瑩

本申請是申請人為：愛斯科公司，申請日為：2009年1月21日，申請號為：200980102544.6，名稱為：拉鏟挖土機的鏟斗、索具和裝置的發明的分案申請。

背景技術

拉鏟挖掘裝置已長期在采礦和運土作業中使用。與其它挖掘機不同，拉鏟鏟斗只由鋼絲繩和鏈條控制并支承。在工作中，鏟斗的穩定性和性能在很大程度上必然來自于鏟斗結構。

在較小的鏟斗中，拉鏟挖土機工作中遇到的力不大且有效載荷小。利用這些鏟斗，不需禁止工作，即可容易地補償力和有效載荷。即使小鏟斗設計得效率低，其裝滿時間的差別也不大，因為鏟斗容量小。然而，隨著機器尺寸、礦山大小的增大以及希望產量更高，隨著時間推移，拉鏟挖土機工作的鏟斗尺寸大大增大。在今天的礦山中，30立方碼級別或更大的大拉鏟鏟斗很普遍，并且使用大至175立方碼的鏟斗。在大鏟斗中，設計的范例改變，這是因為對較小鏟斗的設計影響很大的待挖掘材料(例如地面)的剪切力與加在大鏟斗上的大載荷相比變得不太重要了。這些鏟斗的擴張和巨大，大的有效載荷，以及在挖掘循環過程中由牽引鏈所加的非常大的力，都需要不同程度的考慮。然而，許多鏟斗設計還遵循不能優化鏟斗挖掘性能的不完善的舊規則。結果，在今天的拉鏟鏟斗中仍有許多問題。

由于沒有操縱桿或液壓缸用來將鏟斗推入地面中，因此重要的是當拖拉繩將鏟斗推向牽引車時，鏟斗能挖入和穿透地面。為了使產量最大，希望鏟斗盡快地深入地面中。許多較老的鏟斗制成前端重以承受采礦的嚴酷條件。這種結構將重心放在較高的前部分上，這使得當被拉向前時鏟斗向前翻倒在齒上。操作者需要特別小心操作這些鏟斗，以避免鏟斗太向前傾翻和在其前端翻倒過來。即使鏟斗保持在挖掘位置，它仍會保持太向前傾斜，使得在加載過程中材料破碎嚴重。另外，主要由于隆起的土堆，需要大的力拉這種傾斜的鏟斗通過地面。另一方面，重心進一步向后壁偏移的鏟斗會更漸近地和更困難地穿透，這導致裝滿時間更長和生產率降低。Briscoe的美國專利4791738公開了增加拉動致翻倒的概念，它可減低鏟斗翻倒過來的危險，同時可便于更好地更可靠地深入地面中。雖然這個設計概念可改善拉鏟工作，但鏟斗的穿透仍較平緩淺顯，因此為了裝滿，鏟斗的移動需要增加。圖7表示一個常規鏟斗的一個示例的地面G的概括化的穿透輪廓P₁。

拉鏟鏟斗帶有一個底壁，兩個從該底壁直立的相對的側壁和一個在側壁尾端的后壁。這些壁共同形成開放前端和收集土料的鏟斗空腔。帶有挖掘齒和護罩的唇部穿越底壁的前端以增強穿透和挖掘，并減小鏟斗結構的磨損。側壁一般由頂至底和由前至后形成錐度，以便容易和加速傾倒收集的材料。在拉鏟鏟斗中的不完全傾倒會使材料帶回至下一挖掘行程。這個問題不但需要拖運不需要的重量而且降低每個挖掘行程的產量，即，因為老的材料保留在鏟斗中，收集的新材料就少。

在常規鏟斗中，收集的土料塊一般被有錐度的側壁迫使向內和向上通過約一半至三分之二的鏟斗向著后壁通過的行程，然后向著底壁和后壁落下。材料的這種成堆使得向著鏟斗的前端形成一個土堆。在鏟斗內形成這種土堆需要增大拉繩上的力，放慢裝滿速度和在鏟斗前端聚集材料。一旦這種土堆達到一定的塊，它開始像在鏟斗前端推動材料向前的推土機刮板一樣起作用。這種土堆通常也造成在鏟斗前端形成隆起的堆(即在拉鏟鏟斗前端堆起和向前隆起的污物)。在一些操作中，隆起的堆需要用其它設備(例如推土機)定期地弄平，以避免妨礙拉繩和磨損拉繩。在另一些操作中，利用推土機或其它設備將隆起的堆推離牽引車，以便在挖掘工作中，在遠離牽引車的位置形成適當的阻力，使鏟斗可在挖掘行程中移動結束前完全裝滿。即，有時利用隆起的堆在接下來的挖掘過程中給鏟斗裝載，并且為了裝滿鏟斗經常是需要這些隆起的堆的。

在現代拉鏟工作中，為了提供大的有效載荷和承受極大的負載和應力，普通鏟斗本身是巨大的結構。為了減小磨損，一般鏟斗帶有各種磨損部件，這進一步增加鏟斗的重量。容納和控制這種大鏟斗的索具也是很笨重的。懸臂和牽引車設計成可適應最大負荷，該最大負荷為拉鏟鏟斗、磨損部件、索具和鏟斗內的挖掘材料的重量的綜合。索具和拉鏟鏟斗的重量越大，在拉鏟鏟斗內保留的裝載土料的容量越小。雖然作了一些努力減小索具的重量，但大都只是小增量的減小，或導致出現其它不希望的問題。