用于挖掘设备的磨损组件.pdf

一种用于挖掘设备的磨损组件，包括：固定到挖掘设备上的基部，安装在基部上方的磨损元件和将磨损元件可释放地保持到基部上的锁。磨损元件包括用于减小系统上的阻力的副后角。磨损元件和基部均包括半球形的前端和大致梯形的后部。基部包括鼻状部和从鼻状部突出的止动部，从而无需用于将锁接收到鼻状部中的开口就与锁协作。锁是细长的锁，大致定位在轴向方向并在压缩载荷下将磨损元件保持到基部。

1.  一种用于挖掘设备的磨损元件，包括：
沿着纵向轴线大致对齐的作业部和安装部，该安装部包括用于接收固定到挖掘设备的基部的插孔，
前侧，在挖掘操作中，该前侧在磨损元件前进通过土地过程中适于作为向前表面，和
后侧，该后侧在磨损元件前进通过土地过程中适于作为向后表面，
前侧和后侧轴向延伸跨过作业部和安装部，并且，沿着安装部的至少一部分，在垂直于纵向轴线的横截面中，前侧具有比后侧大的宽度。

2.  根据权利要求1的磨损元件，包括开口，用于接收锁，以将磨损元件固定到基部。

3.  根据权利要求1的磨损元件，其中，作业部是细长的刀刃。

4.  根据权利要求1的磨损元件，其中，安装部具有垂直于纵向轴线的大致梯形的横断构造。

5.  根据权利要求4的磨损元件，其中，作业部具有垂直于纵向轴线的大致梯形的横断构造。

6.  根据权利要求4的磨损元件，其中，安装部的基本上整个长度具有垂直于纵向轴线的大致梯形的横断构造。

7.  根据权利要求1的磨损元件，其中，插孔的至少一个壁向内弯曲成弓形，以限定出安装到基部上形成的槽中的突出部。

8.  根据权利要求1的磨损元件，其中，插孔具有大致梯形的横断构造。

9.  根据权利要求8的磨损元件，其中，确定梯形形状的插孔的每个壁具有跨过壁的基本上整个宽度的大致弯曲的凸出形状。

10.  根据权利要求1的磨损元件，其中，沿着作业部的至少一部分，在垂直于纵向轴线的横截面中，前侧具有比后侧大的宽度。

11.  一种用于挖掘设备的磨损元件，包括：
沿着纵向轴线大致对齐的作业部和安装部，安装部包括用于接收固定到挖掘设备的基部的插孔，
前侧，在挖掘操作中，该前侧在磨损元件前进通过土地过程中适于作为向前表面，和
后侧，该后侧在磨损元件前进通过土地过程中适于作为向后表面，
前侧和后侧轴向延伸跨过作业部和安装部，在安装部的至少向前的部分的挖掘轮廓中，在前侧与后侧之间延伸的侧壁大致朝后侧会聚，挖掘轮廓是在挖掘穿入中心点平行于穿过土地的行进方向延伸、且以至少一个挖掘角垂直于纵向轴线横向延伸的截面。

12.  根据权利要求11的磨损元件，包括用于接收锁以将磨损元件固定到基部上的开口。

13.  根据权利要求11的磨损元件，其中，在横跨安装部的基本上整个长度的挖掘轮廓中，侧壁大致朝后侧会聚。

14.  根据权利要求11的磨损元件，其中，作业部是细长的刀刃。

15.  一种用于挖掘设备的磨损元件，包括：沿着纵向轴线大致对齐的作业部和安装部，安装部包括用于接收固定到挖掘设备的基部的插孔，该插孔具有横跨纵向轴线的大致梯形的构造并由均向内弯曲成弓形的表面所限定。

16.  根据权利要求15的磨损元件，其中，插孔的表面在基本上横跨插孔的表面的整个宽度上向内弯曲成弓形。

17.  根据权利要求15的磨损元件，其中，插孔的前端包括大致半球形的前支承面。

18.  根据权利要求15的磨损元件，包括用于接收锁以将磨损元件固定到基部上的开口。

19.  一种用于挖掘设备的磨损元件，包括：沿着纵向轴线大致对齐的作业部和安装部，安装部包括用于接收固定到挖掘设备的基部的插孔，该插孔包括限定出大致半球形的前支承面的前端和在该前端后方的主要部分。

20.  根据权利要求19的磨损元件，其中，所述主要部分具有横跨纵向轴线的大致梯形的构造。

21.  根据权利要求19的磨损元件，其中，所述主要部分包括至少一个基本上平行于纵向轴线轴向延伸的稳定表面。

22.  根据权利要求19的磨损元件，包括用于接收锁以将磨损元件固定到基部的开口。

23.  一种用于挖掘设备的磨损元件，包括：沿着纵向轴线大致对齐的作业部和安装部，该安装部包括用于接收固定到挖掘设备上的基部的插孔，该插孔包括限定出围绕均垂直于纵向轴线的两个轴凹入且弯曲的前支承面的前端，以及在该前端后方且具有横跨纵向轴线的大致梯形构造的主要部分。

24.  根据权利要求23的磨损元件，包括用于接收锁以将磨损元件固定到基部的开口。

25.  一种用于挖掘设备的磨损元件，包括：沿着纵向轴线大致对齐的作业部和安装部，安装部包括用于接收固定到挖掘设备上的基部的插孔，该插孔包括限定出大致半球形前支承面的前端和在该前端后方的主要部分，主要部分包括基本上平行于纵向轴线轴向延伸且基本上围绕插孔的周长横向延伸的稳定表面。

26.  根据权利要求25的磨损元件，其中，主要部分具有横跨纵向轴线的大致梯形的构造。

27.  根据权利要求25的磨损元件，包括用于接收锁以将磨损元件固定到基部上的开口。

28.  一种用于挖掘设备的磨损元件，包括：沿着纵向轴线大致对齐的作业部和安装部，安装部包括用于接收固定到挖掘设备上的基部的插孔，以及与插孔连通的开口，该开口用于接收锁以将磨损元件可释放地保持到挖掘设备上，该开口具有前壁和后壁，后壁包括孔，锁从开口倾斜于纵向轴线延伸穿过该孔，以便使操作者容易接近以紧固锁。

29.  根据权利要求28的磨损元件，其中，标记邻近开口设置，以在锁已经被充分紧固时向操作者提供视觉指示。

30.  根据权利要求28的磨损元件，其中，插孔包括基本上平行于纵向轴线轴向延伸且定位在孔后方的后稳定表面。

31.  一种用于挖掘设备的磨损组件，包括：
固定到挖掘设备上的基部；
磨损元件，包括：沿着纵向轴线大致对齐的作业部和安装部，安装部包括用于接收固定到挖掘设备上的基部的插孔；前侧，在挖掘操作中，在磨损元件前进通过土地过程中适于作为向前表面；和后侧，在磨损元件前进通过土地过程中适于作为向后表面，前侧和后侧轴向延伸跨过作业部和安装部，并且，沿着安装部的至少一部分，在垂直于纵向轴线的横截面中，前侧具有比后侧大的宽度；以及
将磨损元件可释放地固定到基部上的锁。

32.  根据权利要求31的磨损组件，其中，基部包括被接收到插孔中的鼻状部，并且其中，鼻状部和插孔均具有垂直于纵向轴线的大致梯形的横断构造。

33.  根据权利要求31的磨损组件，其中，基部包括被接收到插孔中的鼻状部，该鼻状部包括多个槽，该插孔包括被接收到槽中的多个突出部。

34.  一种用于挖掘设备的磨损组件，包括：
固定到挖掘设备上的基部；
磨损元件，包括：沿着纵向轴线大致对齐的作业部和安装部，安装部包括用于接收固定到挖掘设备上的基部的插孔；前侧，在挖掘操作中，该前侧在磨损元件前进通过土地过程中适于作为向前表面；和后侧，该后侧在磨损元件前进通过土地过程中适于作为向后表面，前侧和后侧轴向延伸跨过作业部和安装部，在至少一部分安装部的挖掘轮廓中，在前侧与后侧之间延伸的侧壁大致朝后侧会聚，挖掘轮廓是在挖掘穿入中心点平行于穿过土地的行进方向延伸、且以至少一个挖掘角垂直于纵向轴线横向延伸的截面；以及
将磨损元件可释放地固定到基部上的锁。

35.  一种用于挖掘设备的磨损组件，包括：
固定到挖掘设备上的基部；
磨损元件，包括：沿着纵向轴线大致对齐的作业部和安装部，安装部包括插孔，该插孔具有横跨纵向轴线的大致梯形的构造并由均向内弯曲成弓形的表面所限定；以及
将磨损元件可释放地固定到基部上的锁。

36.  根据权利要求31的磨损组件，其中，基部包括鼻状部，该鼻状部具有横跨纵向轴线的大致梯形的构造，以与插孔的形状基本上一致。

37.  一种用于挖掘设备的磨损组件，包括：
基部，固定到挖掘设备上并包括第一表面；
磨损元件，包括：沿着纵向轴线大致对齐的作业部和安装部，该安装部具有接收基座的插孔，以及具有第二表面的开口；以及
细长的锁，定向为与纵向轴线大致相同的方向，从而以压缩状态固定在第一表面与第二表面之间，以将磨损元件可释放地保持到基部上。

38.  根据权利要求37的磨损组件，其中，锁包括：承靠在第一表面上的螺纹轴；与轴螺纹接合的螺母；以及围绕轴以被压缩于第二表面与螺母之间的弹簧。

39.  一种用于将磨损元件安装到挖掘设备上的方法，包括：
将具有插孔的磨损元件安装在固定于挖掘设备的鼻状部上，使得鼻状部被接收于插孔中；
将细长的锁定位在磨损元件中的开口中，使得锁的第一支承表面抵靠于鼻状部上的支承表面上，锁的第二支承表面抵靠于磨损元件上的支承表面上，并且锁的纵向轴线定向为大致处于将磨损元件安装到鼻状部上的方向上；
对锁进行调节，以紧固磨损元件到鼻状部上的安装，使得锁处于压缩状态，从而将磨损元件保持到基部。

40.  根据权利要求39的方法，其中，锁包括：承靠在第一表面上的螺纹轴；与轴螺纹接合的螺母；和围绕轴以被压缩于第二表面与螺母之间的弹簧。

41.  一种用于将磨损元件安装到挖掘设备上的方法，包括：
提供固定到挖掘设备上的鼻状部，该鼻状部具有从其一侧向外突出的止动部；
将具有插孔的磨损元件安装在鼻状部上，使得延伸通过磨损元件的开口定位成在止动部的后方与止动部大致轴向对齐；
沿着鼻状部的外侧定位锁，以使锁抵靠止动部和开口的壁，从而将磨损元件可释放地保持到鼻状部。

42.  根据权利要求41的方法，其中，锁被紧固，以保持在止动部与开口的壁之间处于压缩状态。

43.  一种用于将磨损元件安装到挖掘设备上的方法，包括：
将具有插孔的磨损元件安装在固定于挖掘设备的鼻状部上，使得鼻状部被接收于插孔中；
定位锁，使得锁的第一支承表面抵靠于鼻状部上的支承表面上，锁的第二支承表面抵靠于磨损元件上的支承表面上，
对锁进行调节，以将磨损元件紧固安装到鼻状部上，直至锁的视觉指示部与磨损元件上的标记大致对齐。

44.  一种用于将磨损元件可释放地固定到基部上的锁，该基部固定到挖掘设备，该锁包括：线性的螺纹轴，具有支承端和工具接合端；与轴螺纹接合的螺母；和弹簧，该弹簧包括围绕螺纹轴安装在支承端与螺母之间的多个交替的环形弹性盘和环形衬垫。

用于挖掘设备的磨损组件
技术领域
本发明涉及一种将磨损元件固定到挖掘设备上的磨损组件，特别是涉及适于附接并用在绞式挖泥机(dredge cutterhead)上的磨损组件。
背景技术
绞式挖泥机用于挖掘水下例如河床的泥土物质。一般地，绞式挖泥机1包括从基环3向毂4延伸的若干臂2(图21)。这些臂围绕基环间隔开并形成有围绕刀盘中心轴线的宽螺旋。每个臂2设置有一系列间隔开的齿5，用于向地下挖掘。齿由固定到臂的转接器或基部6、以及由锁8可释放地附接到基部的尖端7组成。
在使用中，刀盘围绕其中心轴线旋转以挖掘泥土物质。吸管设置在环附近以去除挖出的物质。为了挖掘土地的期望刈幅，刀盘左右且同时向前移动。由于水的上涨和其它运动，刀盘也倾向于上下移动，并周期性地冲击底表面。进一步的困难因操作者不能看到水下正在挖掘的土地所引起，即，与大多数其它挖掘操作不同，不能有效地沿着最适于所挖掘的地形的路径引导绞式挖泥机。考虑到重载和苛刻的环境，要求尖端和基部的互连稳定且牢固。
使刀盘旋转，从而齿被快速驱动到土地中并穿过土地。因此，需要相当大的动力来驱动刀盘，特别是在挖掘岩石的时候。为了努力使动力需求最小化，挖掘机尖端一般具有细长、纤细的刀刃，从而更容易穿透土地。然而，随着刀刃因磨损而变短，在切削操作中尖端的安装部将开始与土地接合。安装部比刀刃宽，但没有为了减小阻力而成形。由于得到的安装部强加于刀盘的增大的阻力，尖端通常在刀刃完全磨损之前会改变。
发明内容
根据本发明的一个方面，用于挖掘设备的磨损元件在作业和安装部中形成有副后角，用于使与挖掘作业有关的阻力最小化，并且，又使驱动该设备所需的动力最小化。动力消耗的减小又导致更有效率的作业和磨损元件更长的使用寿命。
根据本发明，磨损元件具有横断构造，其中，前侧的宽度大于相应的后侧的宽度，使得磨损元件的侧壁跟随前侧的影子，从而减小阻力。采用更小的后侧不仅通过作业端而提供，而且至少局部提供至安装端中。结果，本发明的已磨损的磨损元件所经受的阻力比常规的磨损元件所经受的阻力小。更小的阻力转变为更小的动力消耗和磨损元件在需要更换之前更长时间的使用。因此，磨损元件的作业端可以在需要更换之前进一步磨损。
根据本发明的另一方面，磨损元件具有挖掘轮廓，该挖掘轮廓由在每遍挖掘中在移动通过土地的方向上穿入土地的磨损元件的那部分的横断构造限定。在本发明的另一个方面，磨损元件中的副后角设置在挖掘轮廓中，以减小挖掘作业中经受的阻力。在优选实施例中，副后角设置在磨损元件的寿命中所期望的每个挖掘轮廓中，包括围绕安装部的挖掘轮廓。
在本发明的另一方面，磨损元件包括用于接收固定到挖掘设备的基部的鼻状部的插孔。插孔形成有大致对应于磨损元件的横断梯形外部轮廓的大致梯形的横断形状。该插孔与安装部的外部的大致匹配使制造容易，使鼻状部的尺寸最大化，且提高了强度重量比。
在优选的构造中，梯形鼻状部的顶表面、底表面或侧表面中一个或多个以及插孔的对应的壁均弯曲成弓形以装配到一起。这些表面和壁具有渐进的曲率，以使安装容易，提高磨损元件的稳定性，并阻止使用中磨损元件围绕纵向轴线旋转。
根据本发明的另一方面，插孔和鼻状部均包括后稳定表面，该后稳定表面基本上平行于磨损元件的纵向轴线且基本上围绕插孔和鼻状部的周长延伸，以抵抗沿所有方向施加的向后的载荷。
根据本发明的另一方面，插孔和鼻状部形成有互补的前支承面，所述互补的前支承面为大致半球形，以减小部件中的应力，并更好地控制在磨损元件与基部之间出现的嘎嘎声。
本发明的另一方面，插孔和鼻状部在各自前端形成有前弯曲支承面，前端后方具有大致梯形的横断形状，用于提高稳定性，使制造容易，使鼻状部的尺寸最大化，减小阻力、应力和磨损，并提高强度重量比。
根据本发明的另一方面，磨损组件包括基部、安装到基部的磨损元件、以及轴向定向的锁，该锁在压缩状态以可靠、容易使用、易于制造的方式将磨损元件保持到基部，并可以对磨损元件在基部上的装配进行紧固。在一个优选实施例中，磨损组件包括可调节的轴向锁。
在本发明的另一方面，磨损元件包括：开口，锁被接收于该开口中；孔，形成在开口的后壁中，以适于使锁通过，从而使锁稳定并易于紧固锁。
在本发明的另一方面，基部与锁只通过使用突出的止动部而相互作用。结果，无需在鼻状部中设置常设的孔、凹陷或通路来接收锁。因此鼻状部的强度得以增强。
在本发明的另一方面，用于将磨损元件固定到基部的闭锁布置可以调节，以便无论基部和/或磨损元件中可能存在的磨损量如何，都向磨损元件一贯地施加预定的紧固力。
在本发明的另一方面，磨损元件包括标记部，该标记部可以用于识别何时锁已经被充分紧固。
在本发明的另一方面，磨损元件通过容易使用、包含新方法的轴向锁安装并固定到基部。磨损元件安装在固定到挖掘设备的基部的鼻状部上。基部包括从鼻状部向外突出的止动部。轴向锁被接收到磨损元件中的开口中，并在止动部与磨损元件上的支承表面之间延伸，以可释放地将磨损元件保持到鼻状部。
在本发明的另一方面，磨损元件先在固定到挖掘设备的基部上滑动。轴向定向的锁定位成，一个支承面抵靠基部上的止动部，另一支承面抵靠磨损元件上的支承壁，使得锁处于轴向压缩中。对锁进行调节，以使磨损元件紧紧地移动到基部上。
在本发明的另一方面，可释放地将磨损元件保持到基部上的锁包括：螺纹直线轴，具有支承端和工具接合端；螺纹接合到轴上的螺母；和弹簧，包括围绕螺纹轴安装在支承端与螺母之间的多个交替的环形弹性盘和环形衬垫。
附图说明
图1是根据本发明的磨损组件。
图2是本发明的磨损元件的侧视图。
图2A是常规的磨损元件的侧视图。
图3是沿着图2中的线3-3剖开的横截面图。
图3A是沿着图2A中的线3A-3A剖开的横截面图。
图4是沿着图2中的线4-4剖开的横截面图。
图5是沿着图2中的线5-5剖开的横截面图。
图6是沿着图2中的线6-6剖开的横截面图。
图6A是沿着图2A中的线6A-6A剖开的横截面图。
图7是沿着图2中的线7-7剖开的横截面图。
图8是沿着图2中的线8-8剖开的横截面图。
图9是沿着图1中的线9-9剖开的横截面图。
图10是磨损元件的顶视图。
图11是磨损元件的后视图。
图12是本发明的基部的鼻状部的透视图。
图13是鼻状部的正视图。
图14是鼻状部的侧视图。
图15是磨损组件中的锁的放大透视图。
图16是磨损组件中的锁在紧固之前的放大透视图。
图17是锁的透视图。
图18是锁的侧视图。
图19是锁的分解透视图。
图20是具有鼻状部的锁的透视图(尖端已经省去)。
图21是常规的挖掘机刀盘的侧视图。
具体实施方式
本发明涉及一种用于挖掘设备的磨损组件10，本发明特别适合于挖掘作业。在该应用中，针对适于联接到绞式挖泥机的挖掘齿方面描述本发明。然而，本发明的不同方面可以用于其它种类的磨损组件(例如，护罩)和其它种类的挖掘设备(例如，铲斗)。
有时以例如上、下、水平、垂直、前和后的相对术语来描述组件；这些术语不应当被认为是必要的，而仅仅是为了便于描述。磨损元件在挖掘作业中、特别是在挖泥作业中的取向可以有很大程度的改变。除非另有说明，这些相对的术语应当结合图1所示的磨损组件10的取向加以理解。
磨损组件10包括：固定到挖掘机刀盘的基部12、磨损元件14、和可释放地将磨损元件保持到基部12上的锁16(参见图1-10)。
基部12包括：向前突出的鼻状部18，磨损元件14安装到该鼻状部18上；和安装端(未示出)，其固定到绞式挖泥机的臂上(图1、9和11-14)。基部可以被铸造成臂的一部分、焊接到臂或者通过机械装置附接。仅仅作为示例，基部可以如US专利No.4,470,210或US专利No.6,729,052中公开的那样形成并安装到刀盘。
在挖泥机的齿中，磨损元件14是具有作业部21和安装部23的尖端，作业部21是细长的纤细刀刃的形式，安装部23限定出接收鼻状部18的插孔20(图1-10)。尖端14通过刀盘而旋转，使得其对于每遍挖掘都基本上以相同的方式与土地接合。结果，尖端14包括前侧25和后侧27。随着刀盘的每次旋转，前侧25是首先与土地接合并引导穿入土地的一侧。在本发明中，通过刀刃21(图5)以及至少部分地通过安装部23(图4)，后侧27具有比前侧25小的宽度(即，沿着垂直于尖端14的纵向轴线28的平面)。在优选实施例中，贯穿尖端14的长度，后侧27具有比前侧25小的宽度(图4、5和7)。
尖端14的刀刃21优选地具有大致梯形的横断构造，其中，前侧25比后侧27宽(图5)。术语“横断构造”用于指沿着垂直于磨损元件14的纵向轴线28的平面的二维构造。由于尖端的变窄，侧壁29、31在挖掘时跟随前侧25的影子，从而在开凿操作时几乎不产生阻力。在优选的构造中，侧壁29、31以约16度的角度θ朝后侧27会聚(图5)；然而，其它角度的构造也是可以的。前侧25、后侧27和侧壁29、31可以是平面的、曲面的或不规则的。此外，可以采用提供副后角(side relief)的除了梯形以外的形状。
在使用中，随着每遍挖掘(即，随着刀盘的每次旋转)，挖泥机尖端14将土地穿透一定深度。在尖端的大部分有效寿命期间，刀刃独自穿透土地。作为一个示例，一个挖掘循环中的土地高度大致沿着线3-3(图2)在每遍挖掘的中心点延伸。由于仅刀刃穿透土地且刀刃相对较薄，因此挖掘操作时的阻力处于可控范围内。然而，随着许多齿被以较快的速度恒定地驱动穿过土地，动力需求总是较高，并且，特别是在挖透岩石时，即使是在刀刃中减小阻力对操作来讲也是有益的。
在优选构造中，侧壁29、31不仅朝后侧27会聚，而且构造成使得侧壁位于挖掘轮廓中的前侧25的影子内。“挖掘轮廓”用于指沿着一平面穿入土地的尖端14的一部分的横截面构造，其中所述平面(i)在穿过土地的每遍挖掘的中心点平行于前进方向34且(ii)横向垂直于纵向轴线。与真实的横截面相比，挖掘轮廓是对使用期间施加在尖端上的阻力的更好的表示。在挖掘轮廓中提供副后角取决于侧壁朝后侧会聚的角度和尖端表面在向后方向上的轴向斜度或扩展。旨在提供这样的宽度，在考虑挖掘轮廓的透视图时，该宽度基本上从前侧向后侧变窄。挖掘轮廓中的副后角优选地延伸通过期望的刀盘挖掘角，但是如果在至少一个挖掘角中存在这样的副后角的话，仍然能获得好处。仅仅作为一个示例，图3示出的横截面构造表示被驱动穿过土地的尖端14的一部分的一个挖掘轮廓35。正如可以看出的，随着侧壁29、31朝后侧27会聚以减小阻力，刀刃21甚至在挖掘轮廓中仍具有副后角。
随着刀刃21磨损，土地高度逐渐向后蔓延，从而在每个挖掘循环中尖端14的更靠后的更厚的部分被推动穿过土地。因此，随着尖端磨损，需要更多的动力来驱动刀盘。最终，足够的刀刃被磨损，使得在每遍挖掘中尖端14的安装部23被驱动通过土地。在本发明中，安装部23至少在安装部的前端40(图4)且优选地在整个安装部上(图4和7)连续包括副后角。如图4所示，安装部23比刀刃21大，以适于将鼻状部18接收到插孔20中并提供用于尖端14与基部12之间的相互连接的足够强度。侧壁29、31倾斜，以向后侧27会聚。侧壁29、31沿着线4-4的倾斜度在这一个示例中是约26度的角度α(图4)，但也可以采用其它的倾角。正如上面所讨论的，挖掘轮廓中期望的副后角取决于侧壁横向倾斜与尖端的轴向扩展之间的关系。
在一个常规的尖端14a中，刀刃21a具有梯形的横断构造，具有比后侧27a宽的前侧25a。然而，刀刃21a在挖掘轮廓中不提供副后角。正如在图3A中所看出的，图2A中的挖掘轮廓35a(即，沿着线3A-3A)不具有朝后侧27a会聚的侧壁29a、31a(图2A和3A)。而是，随着侧壁朝后侧延伸，挖掘轮廓35a中的侧壁29a、31a以逐渐增大的斜度向外扩展。侧壁29a、31a的向后张开将会在刀盘上产生增加的阻力。与只是在横断构造中采用已知的侧壁相比，在挖掘轮廓的尖端14中有效采用副后角，更好地减小了阻力。
在另一个示例中，刀刃21已经被磨损成安装部23的沿着线6-6(图2和6)的一部分被驱动穿过土地的程度。甚至安装部23提供用于减小阻力的副后角；即，侧壁29、31甚至在挖掘轮廓45中朝后侧会聚。挖掘轮廓45中存在副后角使阻力更小，从而将其驱动穿过土地所需的动力更小。反过来，减小的阻力能够使刀盘继续用磨损至安装部穿入土地的程度的尖端来进行作业。在常规的尖端14a中，安装部23a不具有带朝后侧27a会聚的侧壁29a、31a的梯形横断构造。而且，正如在图6A中看出的，侧壁29a、31a在沿着围绕安装部23a的前端40a的线6a-6a剖开的挖掘轮廓45a中从前侧25a分开。特别是与本发明的尖端14相比，挖掘轮廓中缺少副后角在尖端14a被驱动通过土地时在尖端14a上施加很大的阻力。由于此情况下尖端14a产生的很大阻力，许多操作者会在安装部23a开始被驱动通过土地时(即使刀刃21a没有完全磨损)更换尖端。借助本发明，尖端14可以继续在基部12上直至刀刃21被进一步磨损。
在优选的构造中，侧壁29、31从尖端14的前端37到后端47持续逐渐变尖。如图7所示，甚至在安装部23的后部，侧壁29、31也朝后侧27会聚。此外，甚至在沿着线8-8(图2和8)的挖掘轮廓55中也提供副后角，即，甚至在这个后面的挖掘轮廓55中侧壁29、31也朝后侧27会聚。
如上所述，在刀刃21和安装部23中使用具有副后角的尖端14，事实上可以与任何鼻状部和插孔构造一起使用。然而，在一个优选构造中，鼻状部18的前端58包括面向前的支承面60，该面向前的支承面60围绕两个垂直轴凸出且弯曲(图1、9和11-14)。类似地，插孔20的前端62形成有互补的凹入且弯曲的支承面64，以抵靠支承面60设置(图1、7、9和11)。在所示的构造中，前支承面60、64均与球截形一致，以减少因非轴向载荷的施加(例如在US专利No.6,729,052中公开的，该专利的全部内容在此引入作为参考)而产生在部件中的应力。
优选地，前端58、62均为大致半球形，以减小尖端14与基部12之间的嘎嘎声，并更有效地抵抗来自所有方向的载荷。插孔20的前支承面64优选地比其端部和中心处的半球形略宽，从而适于可靠地将尖端14安装在不同的基部上(即，无需捆绑或者降至最低点)，所述基部在一般载荷或随后的磨损下在基部12的半球形球表面上作为真正的半球形插孔表面而操作。在常规的齿10a(图2A)中，随着齿被迫通过土地，尖端14a在鼻状部上移动。插孔和鼻状部的前端相对于平的支承表面和坚硬的拐角是有角度的。在使用中，尖端14a在鼻状部上移动，使得插孔20a的前部在鼻状部前端周围并抵靠鼻状部前端而发出嘎嘎声，并且插孔后端围绕鼻状部后端移动并抵靠鼻状部后端而发出嘎嘎声。这种移动和发出嘎嘎声使尖端和基部磨损。在本发明中，使用大致半球形的前支承面60、64很大程度上减少了鼻状部18和插孔20前端处的嘎嘎声(图1和9)。然而，使用平滑的连续的前支承面能够使尖端在鼻状部处滚动以减小磨损。基本上平行于纵向轴线28的小带条65优选地直接在大致半球形的支承表面的后方延伸，从而为鼻状部提供在磨损的同时仍保持着期望的支撑的能力。术语“基本上平行”旨在包括平行的表面和那些出于制造或其它目的以小角度(例如，约1-7度)从轴线28向后轴向偏离的表面。小带条65优选地相对于轴线28轴向倾斜不大于5度，最优选地，轴向倾斜约2-3度。
鼻状部18包括在前端58后方的主体66(图11-14)。主体66由上表面68、下表面69和侧表面70、71限定。在优选的构造中，主体表面68-71向后发散，使得鼻状部18从前端58向外扩展，从而提供更坚固的鼻状部来经受挖掘的苛刻条件。然而，可以仅使上和下表面68、69彼此分散，并使侧表面70、71基本上彼此平行地轴向延伸。插孔20具有位于前端62的后方以接收主体66的主要部分76。该主要部分76包括与主体表面68-71一致的上壁78、下壁79和侧壁80、81。在优选实施例中，主体66和主要部分76均具有梯形的横断构造。采用主要沿插孔20和鼻状部18的长度的梯形提供了四个拐角67、77，这四个拐角67、77用作间隔开的脊，以阻止磨损元件14围绕轴线28转动。
此外，在优选实施例中，主体表面68-71和插孔壁78-81中至少之一(且优选地为所有这些)具有相互弯曲成弓形的构造(图7、11和13)；即，主体表面68-71优选在基本上横跨其整个宽度上为凹入且弯曲的，以在主体66的四个侧面中的每个侧面上限定出槽84。类似地，插孔壁78-81在基本上横跨其整个宽度上优选地为凸出且弯曲的，以限定出接收在槽84中的突出部86。鼻状部表面68-71和插孔壁78-81在基本上横跨其整个宽度上优选弯曲成弓形，加强了拐角67、77，以在作业中对尖端14围绕基部12的旋转提供增大的阻力。槽和突出部也会减小尖端在基部上的旋转嘎嘎声。虽然弓形表面68-71和壁78-81是优选的，但是也可以采用其它的槽和突出部构造，例如这里引用作为参考的US专利申请No.11/706,582中公开的。也可以采用其它的旋转阻止构造。
槽84和突出部86的使用，特别是逐渐弯曲并基本上延伸穿过表面68-71和壁78-81的整个宽度的槽84和突出部86，使尖端14容易组装到鼻状部18上；即，槽84和突出部86在组装时协同地将尖端14导入鼻状部18上的正确组装位置。例如，在将尖端14安装到鼻状部上时，如果尖端14最初没有与鼻状部正确对齐而安装在鼻状部18上，则随着尖端被向后供给到鼻状部18上，被接收的突出部86接合到槽84中将使尖端旋转成正确的对齐。该槽84和突出部86的协同作用大大简化并加快了拐角67安装并设置到拐角77中。在插孔和鼻状部的形状之间，也可以采用一些变型，只要插孔主体上与鼻状部的形状匹配即可。
具有槽84的鼻状部表面68-71均优选地轴向倾斜，从而随着向后延伸而向外扩展，以给鼻状部18提供强度，直到到达鼻状部18的后稳定表面85。同样地，具有突出部86的插孔壁78-81也均扩展以与表面68-71一致。插孔壁78-81也限定后稳定表面95，以承靠稳定表面85。后稳定表面85、95基本上与纵向轴线28平行。在一个优选实施例中，每个稳定表面85、95以相对于轴线28约7度的角度轴向向后分散。后稳定表面85、95还优选地包围(或至少基本上包围)鼻状部18和插孔20，以更好地抵抗非轴向载荷。虽然在挖掘作业期间各种插孔表面与鼻状部之间的接触可能会出现，但是相应的前支承表面60、64与后稳定表面85、95之间的接触旨在首要阻止施加在齿上的载荷，从而提供期望的稳定性。虽然稳定表面85、95优选地形成有短的轴向延伸部，但是它们可以具有更长或不同的构造。此外，在一些情况下，例如，在轻负荷作业中，可以在无需稳定表面85、95的条件下获得益处。
前支承面60、64和后稳定表面85、95设置成使尖端稳定在鼻状部上，并减轻部件中的应力。在插孔20和鼻状部18的前端58、62处的大致半球形支承面60、64能够稳定地抵抗与载荷(与它们的施加方向无关)正相反的轴向和非轴向向后的力。采用弯曲的连续前支承表面减小了尖端在鼻状部上的嘎嘎声并减小了存在拐角时会有的应力集中。如这里引用作为参考的US专利No.5,709,043所公开的，通过减小尖端后部的嘎嘎声并提供对尖端后部的稳定抵抗，后稳定表面85、95与前支承面60、64互补。借助稳定表面85、95围绕鼻状部18的整个周长或者至少基本上围绕整个周长延伸(图7、9和11-14)，它们也能够抵抗沿任何方向施加的非轴向定向的载荷。
插孔20的主要部分76优选地具有大致梯形的横断构造来接收匹配形状的鼻状部18(图7和11)。插孔20的大致梯形的横断构造一般遵循尖端14的外部97的大致梯形的横断构造。插孔20和外部97的协同定形使可被容纳在尖端14内的鼻状部18的尺寸最大化，并使得尖端14易于在铸造过程中制造出来，并提高了强度重量比。
可以使用很多种类的不同的锁将磨损元件14可释放地固定到基部12。然而，在优选实施例中，锁16被接收到磨损元件14中的开口101内，开口101优选地形成在后壁27中，虽然其也可以形成在其它地方(图1、9和15-20)。开口101优选地具有轴向细长的形状，并包括前壁103、后壁105和侧壁107、109。轮缘111构建在开口101周围，以保护锁并提供额外的强度。轮缘111也沿着后壁105扩大，从而延伸到外部表面97之外更远，并确定用于使锁16通过的孔113。该孔使锁16的位置稳定，并允许操作者容易接近。
鼻状部18包括从鼻状部18的上侧68向外突出以与锁16接合的止动部115。止动部115优选地具有背面119，该背面119具有凹入的弯曲凹陷121，锁16的前端123在使用中被接收并保持到该凹陷121中，但是也可以采用其它的布置与锁协作。在优选的构造中，开口101足够长且后壁27足够倾斜，从而在磨损元件14安装到鼻状部18上时提供用于止动部115的间隙。然而，如果需要，可以在插孔20中设置离隙或其它形式的间隙以使止动部115通过。此外，优选地通过提供下陷部118以容纳锁16的一部分，来限制止动部115的突出部。
锁16是线性锁，定向为大致轴向，以将磨损元件14保持到基部12上，并对磨损元件14到鼻状部18上的安装进行紧固。采用轴向定向的线性锁增加了锁对磨损元件安装在鼻状部上的紧固能力；即，其提供了收紧的更大长度。在优选实施例中，锁16包括具有前端123和带有头的后端134的螺纹轴130、螺纹接合到轴130的螺母136、以及弹簧138(图1、9和15-20)。弹簧138优选地由一系列弹性盘140形成，盘140由泡沫、橡胶或其它弹性材料构成，并由衬垫142分隔开，衬垫142优选地是垫圈的形式。多个盘140用于提供足够的力、弹性和收紧。垫圈对弹性盘进行隔离，使得它们作为一系列单个弹簧元件而操作。垫圈142优选地由塑料构成，但也可以由其它材料制成。此外，优选构造的弹簧对于制造和组装在轴130上是经济的。然而，可以采用其它种类的弹簧。止推垫圈142a或其它装置优选地设置在弹簧的端部以提供足够的支撑。
轴130中心延伸通过弹簧138以接合螺母136。轴130的前端123安装到凹陷121中，使得轴130设置成抵靠止动部115以进行支撑。锁16的后端134延伸通过磨损元件14中的孔113，以能够使使用者在开口101的外侧接近锁。轴优选地设定为相对于轴线28成一角度，使得头134更容易接近。弹簧138设置在后壁105与螺母136之间，使得其在锁被紧固期间可以向磨损元件施加偏置力。孔113优选地比头134大，以允许其在将锁16安装到组件10期间通过。孔113也可以形成为开放狭槽，以适于使轴130简单地从上方插入。也可以采用其它的工具接合结构来代替所示的头134。
使用中，磨损元件14在鼻状部18上滑动，使得鼻状部18安装到插孔20中(图1和9)。锁可以通过位于开口101外侧且安装在轴130周围的可释放保持器(例如，简单的扭转带)暂时地保持在用于运输、存储和/或安装的孔113中，或者其可以在磨损元件安装到鼻状部上之后安装。在任何情况下，轴130插过孔113，其前端123设置在止动部115的凹陷121中。锁16定位成沿着鼻状部18的外部，使得无需在鼻状部中形成孔、狭槽等来容纳锁，从而抵抗载荷。头134被工具接合并转动，以将锁紧固到压缩状态，从而保持磨损元件；即，轴130相对于螺母136转动，使得前端123压靠在止动部115上。该运动反过来又将螺母136向后拉拽以抵靠弹簧138，该弹簧138被压缩在螺母136与后壁105之间。锁16的紧固将磨损元件14紧紧地拉到鼻状部18上(即，前支承面60、64接合)，从而在使用期间进行滑动配合，且磨损更小。轴130的持续转动进一步压缩弹簧138。然后，随着鼻状部和插孔开始磨损，被压缩的弹簧138迫使磨损元件14向后。优选的鼻状部18和尖端14的稳定性使得能够使用轴向锁，即，没有很大的弯曲力会施加到锁上，从而可以利用螺栓的高轴向压缩强度，将磨损元件保持到基部。锁16重量轻、无撞针、容易制造、不占用很多空间、且无需在鼻状部中具有任何开口。
在优选的构造中，锁16还包括连同螺母136一起安装到轴130上的指示部146(图15-20)。指示部146优选地是由钢或其它刚性材料制成的板，具有接近开口101的侧壁107、109安装、但不是紧紧地安装到开口101内的侧边缘148、149。指示部146包括完全或局部地接收螺母136的开口，以防止螺母在轴130转动时发生旋转。侧边缘148、149到侧壁107、109的紧密接收防止了指示部146转动。或者，指示部可以具有用作螺母的螺纹孔；如果省去指示部的话，则需要其它的装置来保持螺母136不发生旋转。指示部146也可以与螺母136是不连续的。
指示部146提供关于轴130何时已经适当地紧固以向磨损元件施加期望的压力的可视指示，从而不会在轴130和/或弹簧138上施加过度的应力。在优选的构造中，指示部146与沿着开口101、即沿着轮缘111和/或侧壁107、109形成的标记部152协作。标记部152优选地沿着侧壁107、109中之一或两者位于轮缘111上，但也可以具有其它的构造。标记部146优选地是脊或一些结构，而不仅仅是标记，从而其可以在磨损开始出现和最初紧固时用于使锁16重新紧固。
当轴130转动且螺母136被向后拉拽时，指示部146在螺母136位于开口101内的条件下向后运动(自图16中的位置)。当指示部146与标记部152对齐时(图15)，操作者知道紧固可以停止。在此位置，无论鼻状部上和/或插孔20中的磨损如何，锁16在磨损元件14上施加预定的压力。因此，可以容易地避免锁的紧固不足和过度紧固。作为选择，指示部146可以省去，轴130紧固至预定量的扭矩。
本发明的各个方面优选地一起采用，以得到最优的表现和优点。然而，不同的方面可以单独地采用，以提供它们各自所提供的益处。