[发明专利]磨耗总成

说明书

相关申请的交叉引用

本申请要求于2012年2月17日提交的美国临时申请No.61/600437的优先权，该申请整体通过引用合并于此并且作为本申请的一部分。

技术领域

本发明涉及各种用于土方工程设备的磨耗部件和磨耗总成。

背景技术

铲斗和其它土方工程设备会经受严酷的条件，包括研磨材料，极限载荷和循环应力与应变。各种磨耗部件和磨耗总成被附接在刃口、其它挖掘边缘和表面上，用来防止它们受到磨耗和腐蚀。磨耗总成从挖掘边缘和表面延伸，在操作过程中经受高内部应力，这可以导致组件失效。磨耗总成不仅要求具备足够的强度来避免失效，同时还要具有延展性以将施加的载荷通过宽阔的支撑结构传递出去，避免在关键点产生过度的应力集中。在组件局部区域由于循环载荷和应力集中共同作用产生的疲劳会导致磨耗总成减少使用寿命或者发生严重失效。

发明内容

用于采矿业和其它土方工程设备的磨耗部件是损耗部件，所以会被经常替换。它们附着在铲斗和其它土方工程设备的刃口或其它表面上，否则这些刃口或表面是裸露在外并与地面接触的。被挖掘的材料是有研磨性的，所以磨耗部件会被很快地磨耗掉。在挖掘过程中施加在磨耗部件上的载荷是多种多样的，包括例如轴向的、竖直的和侧向的载荷。这些载荷以各种形式发生作用，例如冲击、振动和反向载荷。

采矿业和挖掘设备可以在单个周期内搬运数吨重的材料。这些大量的载荷要求组件可以吸收并承受施加的这些应力。即使组件个头巨大并且经过了强度和延展度的平衡性设计，这些组件中的应力也可以达到极限。组件具有过度的刚度或脆度会引起装配组件在关键点例如焊接处和内部尖角处产生破裂。这些种类的特征会使施加的应力集中并达到临界水平。这些组件必须具备足够的延展性以弯曲，使载荷可以通过组件的所有支撑结构得到分散。

依照本发明，一种磨耗组件包括可以调节和平衡由施加载荷在组件中引起的应力的应变释放区域。应变释放区域是组件的一部分，它具有改变的材料特性例如弹性模量或者改变的组件特性例如刚度。

应变释放可以包括材料的减薄，材料的缩窄或者在应变释放区域材料特性的改变。这导致应变释放区域的刚度相对于组件的其它部分有所降低。应变释放区域通过弯曲和偏斜使应力通过组件支撑部分或锚固件得到分散。应变释放是有效的，例如，当其位于组件支撑部分如焊接部位和载荷施放区域如磨耗部件的作业端或者接收磨耗部件的底座之间时。

在本发明的一个方面中，一种用于土方工程设备的磨耗组件具备安装部分、作业部分和位于安装部分与作业部分之间的应变释放区域。安装部分是被固定在设备上的。作业部分起磨耗部件的底座或者与地面接触的磨耗表面的作用。应变释放区域位于两个部分之间以允许具有足够的柔韧度来降低由于所施加载荷带来的发生破裂或固定附接失效的风险。这使磨耗组件具有更高的可靠性并且通常具有更长的使用寿命。

在一个实施方案中，磨耗组件是一种用来支撑位于土方工程设备如铲斗刃口的磨耗部件的基座。在这个实施方案中，基座包覆在刃口的前沿并且在基座的每一端都有安装部分，例如，一个安装端覆在刃口的内表面上，一个安装端覆在刃口的外表面上。作业部分在安装端之间延伸并限定用于支撑刃口上磨耗部件(如护罩)的底座。安装端被焊接在刃口上，而作业部分没有焊接。在这个例子中，应变释放区域包括一对相对的、侧面开口的凹槽，它们限定位于安装部分和作业部分之间的狭窄区域。

在另一个实施方案中，磨耗组件是一种被焊接在土方工程设备如铲斗刃口的磨耗部件。在这个实施方案中，与前一个实施方案一样，磨耗部件包括被固定在刃口内表面和外表面的安装端。作业部分是在安装端之间延伸与地表材料接触的耐磨部分，如保护下面的刃口。在这个实施方案中的磨耗部件可以是护罩。

本发明同样适用于其它采矿业和土方应用，例如滑行件基座或者用于焊接在铲斗、溜槽、货车车身或其它装备上的磨耗部件。

作为另外一种可以替代的实施方案，磨耗组件整个未被焊接的部分都可以由应变释放区域构成。在一种实施方案中，位于磨耗组件相对端的焊接部分可以被焊接在支撑结构上。磨耗组件的中间部分(如作业部分)未被焊接在支撑结构上，可以在焊接法兰盘的限制下自由弯曲和偏斜，比如，没有一个专门定义的狭窄区域。

在本发明的另一个实施方案中，一种用来将磨耗部件安装在挖掘设备的挖掘边缘上的基座包括接收磨耗部件的底座，和底座后方的内部和外部焊接法兰盘，每个焊接法兰盘被焊接在土方工程设备挖掘边缘的内表面和外表面之一上，在这里底座和应变释放区域是与挖掘边缘分离的。