两件式压实机轮顶 |
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| 申请号 | CN200880103626.8 | 申请日 | 2008-08-15 | 公开(公告)号 | CN101784728A | 公开(公告)日 | 2010-07-21 |
| 申请人 | 卡特彼勒公司; | 发明人 | J·D·麦克费尔; M·H·欣里希森; | ||||
| 摘要 | 本 发明 公开一种用于垃圾或 土壤 压实 机的压实机轮顶(10)组件，包括由不同材料制成的底部(200)和顶部。所述顶部(100)可由抗磨损性的高 碳 钢 制成，底部(200)可由易于 焊接 的低 碳钢 制成。通过将底部焊接至压实机的 车轮 上，该压实机轮顶组件被连接至压实机的车轮上。所述顶部和底部都具有接地表面(101，201)，这些表面可以彼此互补。穿过底部在顶部内可形成中空的凹穴(11)。 | ||||||
| 权利要求 | 1.一种压实机轮顶组件，包括： |
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| 说明书全文 | 两件式压实机轮顶技术领域背景技术[0002] 垃圾压实机是在垃圾填埋场的堆放物上移动以压实垃圾的机器。压实垃圾可最大化地使用垃圾填埋场。当垃圾被压实时，由于垃圾被更加密实地堆放，因此垃圾填埋场可以堆放更多的材料。压实垃圾还有助于确保当垃圾填埋场被填满并被土壤覆盖时其长期的结构稳定性。类似地，土壤压实机是在土壤、沙砾或者其他材料上移动以便将这些材料压实以为道路修建或者其他建筑目的做准备的机器。 [0003] 垃圾压实机和土壤压实机通常具有大而重的钢制车轮。机器的体部也较重，每一台机器的体部和车轮组的组合重量为压实提供必要的向下的力。为增加压实能力，压实机的车轮通常都安装有使重力集中的轮顶(tip，顶端/尖端)。这在垃圾压实机中尤其常见，其中所述轮顶将垃圾打碎并碾压成小块从而有助于压实垃圾。所述轮顶安装在车轮的朝向地面的柱形表面上，该表面通常由车轮包裹材料即较厚的钢板部段制成，该部段绕车轮轮毂弯曲并被焊接在车轮轮毂上。所述轮顶从车轮包裹材料处沿远离车轮的中心转轴的方向径向向外延伸。 [0004] 可以使用多种不同的连接方法将轮顶连接至压实机车轮。将轮顶焊接至压实机车轮是常用的方法。还可使用机械保持系统。例如，于2003年9月16日授权的美国专利US6619883公开了将压实机轮顶以机械的方式保持在压实机车轮上。作为另一个例子，于2000年8月1日授权的美国专利US6095717公开了另一种类型的机械保持系统。 [0005] 虽然机械保持系统允许在轮顶被磨损或者损坏后轻松替换轮顶，但也具有多个缺点。机械保持系统会失效并使得轮顶从车轮脱落。当机械保持系统没有将轮顶紧紧地保持在压实机车轮上，从而轮顶可相对于车轮运动时，轮顶在压实机操作过程中的反复运动可致使保持系统磨损，从而增加失效的频率。此外，如果轮顶可相对于压实机车轮运动，轮顶可发出咔嗒声并产生大量的不期望的噪音。如果机械保持系统没有将轮顶紧紧地保持在车轮上，垃圾中的残骸例如线缆和电线可被绊在轮顶和车轮之间的空间内，并且缠绕车轮，可能致使压实机发生问题。机械保持系统还可增加压实机的成本。必须精心设计机械保持系统以避免上述所有不利。 [0006] 部分地由于用于压实机轮顶的机械保持系统的设计复杂性，将轮顶焊接在压实机车轮上仍是具有吸引力的方案。但是，焊接同样具有缺点。一个主要的缺点是难以实现下述目的，即使用冶金学上最适合的钢制造轮顶，同时仍可在轮顶和车轮之间形成一致的、坚固的和持久的焊接接头。 [0007] 在压实垃圾和土壤的环境中，由于极端作业条件，期望使用高持久性和耐磨性的钢。这些作业条件有时可使轮顶磨损过快，因而需要过频繁地更换。尤其是在垃圾填埋场环境中，这里的环境潮湿且伴有磨损材料，轮顶有时会过快地磨损。当维修压实机的轮顶时，压实机不能工作，因此机器的生产力降低。因此，期望使压实机轮顶的磨损率最小化，由此使得轮顶的维修和替换频率最小化。 [0008] 但是，由高持久性和抗磨损钢例如高碳和高合金钢制成的轮顶通常不易焊接。如果压实机车轮由低碳钢制成，轮顶由不同的更持久的钢例如中碳钢或者高碳钢制成，由于车轮和轮顶由不同的金属制成，这使得将轮顶焊接至车轮的工作更加复杂。至少，在由不同金属制成的压实机轮顶和压实机车轮之间产生一致的、坚固的并且持久的焊接接头，需要一定条件，而这一条件在通常进行此焊接的环境/场地下很难实现，或者实现所述条件需要技术娴熟的、富有经验的焊工。 [0009] 为了避免焊接某种类型的钢和某种不同类型的钢的困难，一些制造商已避免使用高持久性和抗磨损性钢，而是使用低碳钢并且依靠热处理技术实现轮顶的必要硬度。但是热处理的需要还导致需要将轮顶设计成有助于这种热处理的几何形状，但是这种几何形状对于压实不是最佳选择。 [0010] 总之，现有技术中压实机轮顶的设计导致在材料抗磨损性、持久性和焊接性的选择和轮顶几何形状的选择之间做出取舍。制造技术有时也是一种取舍，其中铸造和锻造是制造中主要的选择，因为某些钢比其他钢更易于铸造和/或锻造。 [0011] 需要一种新的用于压实机轮顶的技术，这种技术通过提供一种即持久又抗磨损并且可容易地焊接至压实机车轮上的轮顶以在这些取舍中找到平衡。 发明内容[0012] 一种压实机轮顶组件，该组件可包括由第一金属制成的顶部，和由与第一金属不同的第二金属制成的底部，其中所述顶部和所述底部通过焊接接头连结在一起。所述顶部和所述底部都可具有接地表面。 [0013] 压实机轮顶组件也可包括顶部和底部，其中所述顶部和所述底部通过焊接接头连结在一起，并且至少在所述底部中形成有中空的凹穴。所述顶部和底部均可具有接地表面。 [0015] 图1和图2是压实机轮顶组件的立体图，该压实机轮顶组件包括顶部和底部； [0016] 图3和图4是图1和图2所示的顶部的立体图； [0017] 图5示出图1和图2所示的底部； [0018] 图6示出一组安装在示例性的压实机车轮上的图1和图2中的压实机轮顶组件； [0019] 图7-10示出示例性的、组装好的垃圾压实机轮顶组件的装饰性设计； [0020] 图7示出示例性的垃圾压实机轮顶组件； [0021] 图8是图7所示的示例性轮顶的前视图，后视图和前视图相同； [0022] 图9是图7所示的示例性轮顶的侧视图，侧视图均相同；以及 [0023] 图10是图7所示的示例性轮顶的顶部视图，底部视图不是装饰性设计的一部分，未示出。 具体实施方式[0024] 下文是对本发明的示例性实施方式的详细说明。本文所述的、且在附图中示出的示例性实施方式意在阐释本发明的原理，从而使本领域的普通技术人员能够在多种不同的环境和不同的应用中制造并使用本发明。因此，所述示例性实施方式并不意在并且也不应被认为是对专利保护范围的限制。专利保护范围应由后附的权利要求限定。 [0025] 说明书附图中示出压实机轮顶组件10，该轮顶组件部分地由高持久性和抗磨损钢制成，同时仍可将其一致、牢固并持久地焊接至压实机车轮上。该压实机轮顶组件10由连接到底部200的顶部100形成。顶部100可由能够提供垃圾或土壤压实机以期望的耐磨性能的钢制成。底部200可由具有良好的焊接特性从而可容易地将轮顶组件10焊接至压实机车轮的钢制成。顶部100和底部200分别制造，从而可以使用不同的材料和工艺。然后在可保证顶部100和底部200之间的焊接质量的工厂条件下将顶部100和底部200焊接在一起。顶部100和底部200被焊接在一起后，压实机轮顶组件10即可准备安装。通过将底部100焊接至压实机车轮，压实机轮顶组件10被连接至压实机车轮。由于底部100可由具有良好可焊接特性的钢制成，轮顶组件10和压实机车轮之间的焊接可以是一致、牢固和持久的，并且可在现场作业条件下更加容易的进行，并且可由技术较为不娴熟的焊工焊接。 [0026] 顶部100的外表面包括接地表面101和底部接合表面102。当顶部100与底部200连接形成压实机轮顶组件10后，在顶部100的使用过程中接地表面101与土壤或者垃圾接触。图1和3中示出的顶部100的所有外表面都是接地表面101，位于图1和3中可见的所述表面相对侧的类似外表面也是接地表面101。当顶部100与垃圾材料或者土壤接合时，接地表面101可用于提供合适的压实、撕揭和粉碎动作。附图中示出的接地表面101特别适于垃圾压实，下文对此进一步说明。 [0027] 底部接合表面102是顶部100的面向底部200并且一部分与底部200接触的表面。底部接合表面102在图4中可见。底部接合表面102的一部分与底部200接触，但是由于用于生产这些部件的制造工艺，这些表面不能精确地对准，从而沿着整个底部接合表面102与底部200的连续接触是不可能也是不必要的。 [0028] 底部200的外表面包括接地表面201和顶部接合表面202。当底部200与顶部100连接从而形成压实机轮顶组件10时，在底部200的使用过程中接地表面201与土壤或者垃圾材料接触。图1中可见的底部200的全部外表面都是接地表面201，位于图1中可见的表面相对侧的类似表面也都是接地表面201。当底部200接合垃圾材料或者土壤时，接地表面201可以提供合适的压实、撕揭和粉碎动作。附图中示出的接地表面201尤其适用于垃圾压实，下文将对此进行详细说明。此外，底部200的接地表面201可以形成为使得接地表面201与顶部100的接地表面101互补。 [0029] 底部200上形成的顶部接合表面202朝向并接触顶部100的底部接合表面102。 [0030] 底部200的外表面还包括车轮接合表面203。车轮接合表面203形成为与顶部接合表面202大致相对，接地表面201通常将车轮接合表面和顶部接合表面隔开。车轮接合表面203是底部200的朝向压实机车轮并且一部分与压实机车轮接触的表面。车轮接合表面203在图2中很好地示出。当压实机轮顶组件10被安装在车轮上时，车轮接合表面203的一部分与压实机车轮接触，但是由于用于生产这些部件的制造工艺，这些表面不能精确地对准，因此沿着全部车轮接合表面203与压实机车轮连续接触是不可能的也是不必要的。有利地，车轮接触表面203弯曲以配合压实机车轮的周向轮廓，如图1和2所示。 [0031] 对于用于制造顶部100的材料，本领域的普通技术人员会理解，可以选择任何适于顶部100的作业环境、期望的制造方法(例如铸造或者锻造)和其他因素的特殊材料。重要的是，顶部100的材料选择可更多地考虑“端部性能”因素，而非基于焊接性因素。即使选择的用于顶部100的材料会导致顶部100和底部200的连接困难，这种困难可通过提供有助于可重复的和高精确性的连结操作的可控工厂条件来克服。 [0032] 对于形成底部200的材料，本领域的普通技术人员会理解，可以选择任何适于连接至压实机车轮的特殊材料。重要的是，底部200材料的选择可更多地考虑该材料是否易于连结，而不是基于该材料是否能承受垃圾或土壤压实过程中顶部100所经历的恶劣的环境。 [0033] 在一个实施方式中，顶部100可由具有良好的强度和磨损性能的中碳钢(重量比为2.0％至0.5％)或者高碳钢(重量比为0.5％以及更高)制成。优选地，顶部100由中碳或高碳钢、低合金钢(合金成份重量比少于8％)制成，因为较高的合金含量使得顶部100和底部200的连结更加困难，并且没有带来显著的性能改进。在示出的实施方式中，顶部100的形状允许锻造，锻造顶部100可使其磨损性能进一步改进。底部200可由具有良好焊接性能的低碳钢(重量比少于等于0.2％)制成。优选地，底部200由低碳、低合金钢(合金含量重量比少于8％)制成，因为较高的合金含量可使得顶部100和底部200的连结更加困难，并且没有带来显著的性能改进。在示出的实施方式中，底部200的形状同样允许锻造，锻造底部200可使其磨损性能改进。顶部100和底部200可通过焊接彼此连结。有利地，焊接可在可被精确地控制和重复的工厂条件下进行，以形成一致、持久的和坚固的焊接接头。将由中碳或高碳、低合金、高强度钢制成的顶部100焊接至低碳钢底部200优选包括预热。在一个实施方式中，底部接合表面102和顶部接合表面202在焊接前均被预热至位于150℃和230℃之间的温度。在连接压实机轮顶组件10的各部分时，进行预热是可行的，这是因为顶部100和底部200都是较小的零件，可以在熔炉中处理和预热这些零件，或者使用基本的设备以其它的方式进行处理和预热。 [0034] 将轮顶组件10分割成两个部件即顶部100和底部200的一个优点是改进其制造性。与压实机轮顶组件10的尺寸和重量相当的类似的一体式轮顶与组成轮顶组件10的较小的、分开的部件相比更难制造。顶部100和底部200的尺寸可以允许其通过锻造以成本有效的方式制造。锻造与压实机轮顶组件10的尺寸相当的一体式轮顶更加昂贵，因为被锻造成零件的坯料越大，所需的设备越大，成本越高。此外，与类似尺寸的一体式轮顶相比，顶部100和底部200是更轻更小的零部件，这些零部件在制造过程中易于运输和操作。 [0035] 将压实机轮顶组件10分割成两个部件——顶部100和底部200的另一个优点是，提高能够在使制造成本最小的情况下提供不同尺寸和样式的压实机轮顶组件10的能力。可以制造单一尺寸和样式的底部200，配以多种尺寸和/或样式的顶部100。单一尺寸和样式的底部200可以与不同尺寸和样式的顶部100结合形成不同尺寸和样式的压实机轮顶组件10。这使得可以制造多种样式或尺寸的压实机轮顶组件10，而无需制造和储存单独尺寸和样式的底部200。 [0036] 在压实机轮顶组件10中设置可选的中空的凹穴11有助于减轻重量。中空的凹穴11可在附图2所示的实施方式中最好地示出，其包括位于底部200内的通道210和形成在顶部100中的凹陷110。中空的凹穴11不必以相同的方式形成，也不必与所示的实施方式中的形状相同。凹陷110穿过底部接合表面102与顶部100的外表面相交。在示出的实施方式中，在凹陷110与顶部100的外表面相交处限定相交边界111，相交边界111的整个周边被底部接合表面102包围。凹陷110从底部接合表面102向上延伸进入顶部100。底部 200的通道210在车轮接合表面203和顶部接合表面202之间延伸并与车轮接合表面和顶部接合表面均相交。在示出的实施方式中，在通道210与车轮接合表面203相交处限定相交边界211，相交边界211的整个周边被车轮接合表面203包围。同样地，在示出的实施方式中，在通道210与顶部接合表面202相交处限定相交边界212，相交边界212的整个周边被车轮接合表面202包围。 [0037] 通道210和凹陷110彼此可基本对准从而在压实机轮顶组件10内形成连续的凹穴11。相交边界212和111的形状和尺寸可基本相同，因而通道210和凹陷110的表面彼此光滑地连接。通过这种布置，可在凹穴11内、顶部100和底部200之间靠近相交边界212和111处形成可选的第二焊接接头。 [0038] 在示出的实施方式中，顶部100和底部200都分别具有接地表面101，201。但是，也可以形成顶部100和底部200使得只有顶部100具有接地表面101，底部200没有接地表面。 [0039] 在示出的实施方式中，接地表面101和201是互补的。这里互补的意思是接地表面101和201功能性地协同合作，或者基本一致地并且光滑地彼此容合。接地表面101可包括“+”状的头部120(即中心彼此重叠并且相对彼此成九十度定向的两个长方形)。加号状的头部120朝向底部向下延伸，并在顶部100的一侧形成升高/突起的肋130，肋130在每一侧都被两条槽140包围并由该两条槽140限定。同样地，肋130与底部200中形成的肋230大致一致并光滑地延伸至肋230内。槽140与在底部200内形成的槽240大致一致并光滑地延伸至槽240内。肋230和槽240形成在底部200的接地表面201上。槽240围绕并且至少部分地限定肋230。肋230是肋130的形状的延续，肋130和肋230彼此对准，从而使得当在顶部100和底部200之间形成焊缝时，肋130和肋230可以看起来像单个肋。同样地，槽240是槽140的形状的延续，槽140和槽240彼此对准，从而使得当在顶部100和底部200之间形成焊缝时，槽140和槽240可看起来像单个槽。 [0040] 上述接地表面101和201的结构适于垃圾压实机轮顶。本领域的普通技术人员会理解，土壤压实机轮顶组件的接地表面101和201可使用不同的结构。但是，土壤压实机轮顶组件上的接地表面101和201仍可包括在顶部100和底部200之间延续并光滑地延伸至彼此的互补结构。 [0041] 工业适用性 [0042] 上述发明可用于多种工业应用，例如在建筑业和矿产业中为土壤压实机提供改进的土壤压实轮顶，以及在垃圾填埋场和垃圾搬运工业中为垃圾压实机提供改进的垃圾压实轮顶。图6示出一种示例性的垃圾压实机车轮20，该车轮具有多个连接至车轮包裹材料21的压实机轮顶组件10。 |
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