用于施工机械的刮板装置和具有刮板装置的施工机械.pdf

本发明的一个目的是提供一用于施工机械的重量轻的刮板装置，施工机械具有一合适地安装在施工机械上的刀片，施工机械执行挖掘、运输和平整操作，其能够每拖拉力的泥土量，降低消耗的马力，提高燃油的经济效率，降低成本，并具有合理的结构，不管形状如何特殊，该结构可容易地进行组装，能够确保要求的刚度和强度并减小整体的体积。刮板装置包括一中心刀片部分(12)，其在下端处设置有一直的第一切割刃(15)，和具有一第二切割刃(16)的一连接的刀片部分(13)，第二切割刃(16)相对于第一切割刃(15)连续地延伸向后通过一预定角，以及一具有第三切割刃(17)的端部刀片部分(14)，第三切割刃(17)相对于第二切割刃(16)向前连续地延伸通过一预定角。刀片部分(12至14)的前表面呈凹陷的弧形表面，它们从上端连续到下端，连接的刀片部分(13)和端部刀片部分(14)之间的交叉线，以及第二切割刃(16)和第三切割刃(17)之间的交叉点C位于第一切割刃(15)的交叉点和中心刀片部分(12)和连接的刀片部分(13)之间的交叉线的后面。中心刀片部分(12)的至少一个中心主要区域A由钢板制成，而至少连接的刀片部分(13)和端部的刀片部分(14)与背表面支承部分(103)和其第一和第二支架(25a、25b)一体地铸造在一起。

1.  一用于施工机械的刮板装置(10)，刮板装置安装在各种施工机械上，其特征在于，
刮板装置包括一中心前表面部分，和呈弯曲的和接连地连续设置在中心前表面部分的各个右和左端上的一连接的前表面部分和一端部的前表面部分；
中心前表面部分具有刀片宽度，其下端与掘进方向相交，并侧向地延伸，且在所述下端的再下端处设置有一第一切割刃(15)；
连接的前表面部分设置在中心前表面部分的各个右和左端上，并在其下端处设置有第二切割刃(16)；
端部的前表面部分连续地形成在连接的前表面部分上，并在其下端处设置有第三切割刃(17)；
连接的前表面部分和端部的前表面部分之间的交叉线、以及第二切割刃(16)和第三切割刃(17)的刀刃之间的交叉点如从上面观看位于第一切割刃(15)的刀刃后面的缩进位置上；
中心前表面部分、连接的前表面部分和端部前表面部分的诸前表面具有一形成在垂直的连续的凹陷的弧形表面上的中心刀片部分(12)和后者通过连接的刀片部分(13)连续地形成在中心刀片部分(12)的各个右和左端上的一端部的刀片部分(14)；以及
刀片(11)，其包括：
一对右和左一体铸件(101)，它们至少包括连接的刀片部分(13)和所有的端部刀片部分(14)，并具有一相对于中心刀片部分(12)的连接侧端表面的连接端表面；以及
一钢板部分(105)，其至少包括中心刀片部分(12)的一主要区域，并具有连接到一体铸件(101)的连接的端表面上的连接的端表面。

2.  如权利要求1所述的用于施工机械的刮板装置，其特征在于，一体铸件(101)包括中心刀片部分(12)的连接侧端部区域B，以及在一体铸件(101)和钢板部分(105)之间的连接线如从前面观看位于一垂直线上。

3.  如权利要求1或2所述的用于施工机械的刮板装置，其特征在于，可枢转地支承右和左提升框架(3)的端部和各液压缸(4、6)的支架(25a至25d)一体地铸造在一体铸件(101)的背表面部分(103)上。

4.  如权利要求3所述的用于施工机械的刮板装置，其特征在于，一其上施加一体铸件(101)的最大载荷的刀片部分和背表面部分(103)至少形成为一个连续的实心结构。

5.  如权利要求1至4中任何一项所述的用于施工机械的刮板装置，其特征在于，背表面支承件(107)设置在钢板部分(105)的背表面上，以使背表面支承件(107)和一体铸件(101)的背表面(103)相对于彼此齐平。

6.  如权利要求5所述的用于施工机械的刮板装置，其特征在于，多个加强肋(107d-1’至107d-3’)设置在钢板部分(105)的至少一部分和背表面支承件(107)的至少一部分之间。

7.  如权利要求6所述的用于施工机械的刮板装置，其特征在于，背表面支承件(107)的至少一部分和多个加强肋(107d-1’至107d-3’)形成为一体铸件。

8.  如权利要求1至7中任何一项所述的用于施工机械的刮板装置，其特征在于，中心刀片部分(12)、连接的刀片部分(13)和端部的刀片部分(14)的对应的刀片部分的前表面是具有相同弧度的垂直地连续凹陷的弧形表面。

9.  如权利要求1至8中任何一项所述的用于施工机械的刮板装置，其特征在于，中心刀片部分(12)、连接的刀片部分(13)和端部的刀片部分(14)分别连续地形成为一V形或U形。

10.  一包括如权利要求1至9中任何一项所述的刮板装置(10)的施工机械。

用于施工机械的刮板装置和具有刮板装置的施工机械
技术领域
本发明涉及一安装在诸如推土机和推土拖拉机之类的各种施工机械上的刮板，具体来说，涉及一施工机械的紧凑的刮板装置和一包括刮板装置的施工机械，刮板装置适于诸如挖掘、运输和平土之类的操作，并具有极佳的组装性能、工作性能、燃料经济和成本效益。
背景技术
在诸如建筑工地和土木工程工地之类的各种工作场所中，繁重地使用诸如推土机和推土拖拉机之类的各种施工机械。在这种类型的施工机械上，安装作为一工作工具的刮板。该刮板广泛地用于诸如挖掘、运输、打桩、填实和平整之类的推土机的操作中。
为了完全地开拓该施工机械最佳的操作效率，重要的是尽可能增加每一循环的泥土运输量，尽可能减小在挖掘和运输过程中造成的阻力，以及在各种泥土特性之间满足诸如相容性的各种条件。如果施工机械也可执行打桩、填实和平整，则其是较佳的，因为操作效率显著地得到提高。如果能找到满足这些条件的刮板的最佳的结构、形状、宽度和高度，以及切割刀刃的位置和挖掘角，则就有如下的诸多优点：可提高施工机械的操作效率、降低燃油消耗，以及缩短全部的工作周期。当找到最佳的结构等时，还必须使刮板能容易地和便宜地进行生产。
日本专利No.2757135(专利文献1)揭示一用来增加该类型施工机械的工作量的刮板的实例。根据该出版物，当泥土被运输时，设置在一大型推土机上的刮板的姿势通过一刮板控制装置相对于挖掘时的刮板的姿势向后倾斜一预定的角度，由此，增加保持在刮板内的泥土量，而当倾倒泥土时，刮板的姿势相对于挖掘时的刮板的姿势朝向倾倒倾斜一预定的角度，这样，便于泥土的倾倒操作。
为了完全地开拓一推土机的操作效率，推土机在运输操作中的诸力之间的平衡必须设置成：拖拉力大于运输阻力，且车辆的驱动力大于拖拉力。在专利文献1的推土机中，通过如上所述地控制刮板的姿势，可使拖拉力增加，而运输阻力减小，并增加推土机的工作量。然而，这使得在不增加推土机的体积、发动机的输出或刮板的容量的情况下大量地增加运输量变得可能。
当挖掘和运输操作实施时，推土机执行挖掘和运输操作时所需发动机输出的大部分消耗在车辆的驱动力和拖拉力上。因此，还必须在功率传输过程中减小能量的损失和提高燃耗效率。如果这些要求得到满足，则即使刮板具有与传统技术刮板相同的容量，拖拉力与传统技术的拖拉力相同，在挖掘和运输过程中也可能有效地使用发动机的输出。
本申请人提出一完全新的刮板结构来满足WO2004-044337A1(专利文献2)中的以上要求。
在该专利文献2中揭示的刀片包括一中心的前表面部分，以及一连接的前表面部分和一端部的前表面部分，它们呈弯曲并接连地连续形成在中心的前表面部分的各个右和左端部上。中心的前表面部分具有一刀片宽度，其下端相交于掘进方向，并沿侧向方向延伸，在所述下端的另一下端处设置有一第一切割刃，连接的前表面部分设置在中心的前表面部分的各个右和左端部上，在连接的前表面部分的下端处设置有一第二切割刃。端部地前表面部分连续地设置在连接部分上，并在端部的前表面部分的下端处设置有一第三切割刃。连接的前表面部分和端部的前表面部分之间的交叉线，以及第二切割刃和第三切割刃的刀刃之间的交叉点位于从第一切割刃的刀刃缩进的一缩进位置上(如从上面观看)，中心前表面部分、连接的刀片部分和端部刀片部分的诸前表面具有形成为一凹陷的弧形表面的特殊的形状，它从一上端连续到一下端。
一建筑机械和一推土机械都被包括在施加专利文献2的刀片的施工机械内。建筑机械和推土机械的典型实例包括一建筑车辆和一推土车辆，例如，一推土机、一反向铲土机和一马达平土机。本发明刀片的术语“如从前面观看”和“如从上面观看”用于本说明书中，是基于这样的情况：刀片放置在泥土表面上，相交成最高掘进效率的掘进角度。
专利文献2的刀片与传统刀片的相同之处在于，刀片包括构成刀片前表面的一部分的一中心前表面部分，以及右和左端前表面部分，它们在刀片的右和左侧端处延伸向前敞开。然而，专利文献2的刀片与传统刀片大大地不同之处在于，右和左端前表面部分延伸通过右和左连接的前表面部分，它们从中心的前表面部分的右和左端连续地设置，以便向后敞开，中心的前表面部分、连接的前表面部分和端部的前表面部分的所有前表面部分以凹陷的方式从上端到下端呈弧形。
在全部的刀片中，其第一切割刃正向地切割泥土和沙，基本上早于端部前表面部分的第三切割刃。因此，端部前表面部分的第三切割刃的掘进力小于传统的刀片端的掘进力。由此，与传统的刀片相比，施加到端部前表面部分的切割刃上的拖拉力是中等的，诸如掘进阻力和运输阻力之类的阻力基本上均匀地传输到端部前表面部分的第一切割刃和第三切割刃。
在专利文献2的刀片的情形中，拖拉力有效地施加到端部前表面部分的第一切割刃和第三切割刃，被端部前表面部分的第三切割刃切割的泥土和被中心前表面部分的第一切割刃切割的泥土彼此顺利地汇合在一起。其结果，与设置在带有刀片板的刀片本体的右和左部分处的传统的刀片相比，阻力大大地减小，每拖拉力的泥土量也可大大地提高。此外，在掘进和运输过程中消耗的马力可大大地减小，在短时间内以最小的能量可获得最大的挖掘量和运输量，且施工机械的燃料经济效率显著地提高，并可降低单位推土工作量的成本。
当泥土被专利文献2的刀片推动时，泥土向外的外貌形状使中心的前表面部分从其上端朝向其下端大大地向前鼓起，其中心部分超过坐落角。另一方面，在传统刀片的情形中，泥土的向外的外貌形状使得刀片呈直的和平的表面形状，其具有一倾斜角基本上等于从刀片的上端朝向下端的坐落角。
阻力通过协力合作而减小，每拖拉力的泥土量可大大地增加。此外，在挖掘和运输过程中消耗的马力可大大地降低，在短时间内以最小的能量可获得最大的挖掘量和运输量，且施工机械的燃料经济效率显著地提高，并可降低单位推土工作量的成本。
第二切割刃和第三切割刃彼此连续而形成一V形或U形。尤其是当泥土的粘着力较高时，如果第二切割刃和第三切割刃彼此连接形成一V形，则挖掘的泥土附连在连接的前表面部分和端部的前表面部分之间的一变换的部分上，并在大多数情形中凝成块。因此，较佳地是，变换部分弧形成为U形。此外，中心的前表面部分、连接的前表面部分和端部的前表面部分的诸刀片前表面呈垂直地连续的弧形表面，这些弧形表面是具有相同弧度的凹陷表面。如果诸表面以此方式形成为弧形表面，则大量的泥土可装载在对应的前表面部分的刀片的前表面上，可获得车辆的前和后部分的地面压力的最好的平衡，诸如履带板滑动之类的功率损失较小，可获得高的拖拉力。还可防止堆积在刀片的对应的前表面部分的刀片前表面上的泥土超过对应前表面部分的上端和向后溢出。
由于刀片倾向于尺寸大和重量重，所以，通常采用金属板来用于刀片。如果刀片的尺寸大，则其重量当然增加，但即使刀片尺寸小，与通常的零件不同，刀片仍相当地大，于是其重量易于变重。因此，使用一压机从一块金属板中不能同时地获得一理想的形状。因此，多个分成的板沿着刀片的弯曲变换线形成划分，分成的板沿着刀片的弯曲变换线焊接，一具有理想形状的刀片组装成功。当分成板的焊接线是简单的直线时，焊接操作并不困难，但当焊接线的形状复杂或呈弧形时，即使对于熟练的焊工来说，也难于精确地进行焊接，包括劳动力成本在内的生产成本增加，且生产时间增加。其结果，生产成本提高，供货也遭耽误。
专利文献2中提出的刀片具有各种在传统刀片中不能有望实现的优秀的效果，但它的形状复杂，如果在挖掘和运输时考虑切割刃的姿势，又如果用焊接机械臂来实施焊接操作，则要求机械臂具有高性能的运动。因此，必须充分地研究硬件和软件，并且在早期阶段不可能开发出理想的焊接操作。甚至对于熟练的焊工也不可能在短时间内容易地实施高精确度的焊接操作。业已发现，焊接强度变得低于具有小的热滞后的正常材料的强度。为了补偿这一点，需要有高精确度的焊接技术。由于挖掘的泥土融合在一部分弯曲变换线内，所以，如果对于弯曲变换线使用具有内部磨损阻力的焊接线，则就有可能相对地在短时间内要求修补焊接。
一般来说，施工机械的主要操作是挖掘、运输和平整，对于施工机械来说特别有效的是，使用同一刀片就可具有能够实施上述操作的功能，因为这样可减小设备的成本。专利文献2中描述的刀片具有挖掘、运输和平整的功能。
通常，对于该类型的平整操作，需要有两点，即，平整土地同时挖掘地面，并在前面的操作过程中推泥土向前和填充孔洞，从而均匀地平整地面。在专利文献2中，如果中心前表面部分的刀片宽度增加，则所谓的平整功能也提高。在本发明中，连接的前表面部分敞开且从中心前表面部分向后延伸(如从上面观看)，而端部的前表面部分从右或左连接的前表面部分向前敞开。这里，尽管连接的前表面部分和端部的前表面部分也具有平整功能，但该功能主要还是依赖于中心前表面部分。还在专利文献2中，可以增加中心前表面部分的刀片宽度。
然而，在专利文献2中，还有重要的一点在于，由端部的前表面部分的切割刃切割的泥土和由第一切割刃切割的泥土彼此顺利地融合，以便大大地提高运输量。因此，在专利文献2中，由于中心前表面部分的刀片宽度增加，所以使连接的前表面部分和端部的前表面部分的宽度(从上面观看)狭窄变得必要。
为了狭窄连接的前表面部分和端部的前表面部分的宽度，减小诸如挖掘阻力和运输阻力之类的阻力，并大大地提高运输量，最好固定沿连接的前表面部分和端部的前表面部分的下端的长度。即，为了加宽中心前表面部分的刀片宽度和确保沿连接的前表面部分和端部的前表面部分的下端的必要长度，必须减小相对于中心前表面部分的挖掘方向(从上面观看)的。介于连接的前表面部分和端部的前表面部分之间的弯曲角。其结果，自然变得有必要提高中心前表面部分的切割刃的位置和支承刀片的提升框架的支承点之间的距离。
如果中心前表面部分的切割刃的位置和支承刀片的提升框架的支承点之间的距离增加，则在挖掘时对地面大大地施加不均匀点的影响，车辆易于沿纵向方向产生倾斜运动。其结果，刀片沿垂直方向大大地摆动，中心前表面部分不能实施稳定的挖掘操作，挖掘的表面易于变得不均匀，从而地面不能被均匀地平整。如果考虑到这些因素，则必须确定中心前表面部分的刀片宽度，同时考虑连接的前表面部分和端部的前表面部分的刀片宽度。在本发明中，中心前表面部分的刀片宽度设定为基本上等于一标准宽度，该宽度是右和左移动装置的中心之间的距离，由此，提高中心前表面部分的第一切割刃的单位刀片宽度的有效挖掘力，可实施有效的挖掘和运输，并可均匀地平整地面。
发明内容
根据上述的情况，经艰苦的研究之后，完成了本发明，在专利文献2中提出的用于各种施工机械的各种刮板装置中，尤其是，用于在严重环境下施加高载荷的推土机和建筑机械的各种刀片中，本发明的目的是提供一用于施工机械的刮板装置，其能容易地获得沿其纵向方向短的理想的形状，能够确保要求的刚度和强度，但其重量较轻，能够容易地形成一通过焊接不能获得的光滑的弧形表面，以及能够足够显示如专利文献2中所述的刀片的各种功能。
本发明通过以下的刮板装置有效地得以实现。即，刮板装置包括一中心刀片部分，和呈弯曲的和接连地连续设置在中心前表面部分的右和左端上的一连接的刀片部分和一端部刀片部分，其中，中心前表面部分具有刀片宽度，其下端与掘进方向相交，并侧向地延伸，且在其下端处设置有一第一切割刃，连接的前表面部分设置在中心前表面部分的右和左端上，并在其下端处设置有一第二切割刃，端部前表面部分连续地形成在连接的前表面部分上，并在其下端处设置有一第三切割刃，连接的前表面部分和端部的前表面部分之间的交叉线，以及第二切割刃和第三切割刃的刀刃之间的交叉点位于第一切割刃的刀刃后面的缩进位置上(如从上面观看)，中心前表面部分、连接的刀片部分和端部刀片部分的诸前表面包括一中心的刀片部分和通过连接的刀片部分连续地形成在中心刀片部分的右和左端上的一端部的刀片部分，而刀片包括一对右和左一体铸件，它们包括所有的连接刀片部分和端部刀片部分，并包括一相对于中心刀片部分的连接侧端表面的连接端表面，以及一金属板部分包括至少中心刀片部分的主要区域，一连接的端表面连接到一体铸件的连接的端表面上。
当中心刀片部分位于垂直线上(如从前面观看)，且连接到其右和左端上的中心刀片部分的连接端也位于垂直的直线上时，所有的中心刀片部分可包括金属板片部分，连接的刀片部分和端部刀片部分可包括一体铸件和中心刀片部分的金属板片，连接的刀片部分和包括端部刀片部分的一体铸件可通过焊接一体地形成。
然而，当中心刀片部分具有一倒置的梯形形状，而连接的刀片部分形成为一瘦和长的梯形或三角形形状以便补偿中心刀片部分，其前表面具有的复杂形状使前表面呈凹陷的弧形部分具有从上端朝向其下端的相同的弧度时，除了主要区域之外的中心刀片部分的两端直线地划分，被划分的端部与连接的刀片部分和端部刀片部分一体地铸造在一起，以形成一体铸件，由金属板制成的中心刀片部分的主要区域和一体铸件的中心刀片部分的分成端部较佳地通过焊接彼此偶连。即，较佳地是，一体铸件包括中心刀片部分的连接的侧端。
为了确保刀片强度和最大程度减小体积，较佳地是，右和左臂端和液压缸的杆端通过支架可枢转地被支承，该支架与一体浇铸的背表面的支架安装部分一体地铸造在一起。此时，铸造支架的背表面支承部分的一部分和该支架形成为一连续的实心结构，其它的背表面支承部分形成为一中空的结构。较佳地是，一体铸件连续地设置在金属板部分的背表面上，并提供一与一体铸件的背表面齐平的背表面支承件。较佳地是，多个加强肋设置在一中空结构中，该中空结构形成在金属板部分的至少一部分和背表面支承件的至少一部分之间。较佳地是，背表面支承件的至少一部分和肋形成为一体的铸件。
如上所述，较佳地是，中心刀片部分、连接的刀片部分和端部刀片部分的刀片部分的前表面是具有相同弧度的沿垂直方向连续凹陷的弧形表面。此外，较佳地是，中心刀片部分、连接的刀片部分和端部刀片部分连续地形成为V形或U形。
具有这样一结构的刀片可合适地安装在各种施工机械上，例如，挖土机、反向铲土机和马达平土机，它们是具有代表性的建筑机械和推土机械。
用于专利文献2中揭示的施工机械的刮板装置是本发明的主题，其起初具有如上所述的复杂的形状和结构。因此，焊接包括有连续的中心前表面部分、连接的前表面部分和端部的前表面部分的分成的诸板是极其困难的事情，又由于形状更为复杂，要确保要求的焊接强度变得困难。此外，刀片前表面部分的右和左连接前表面部分延伸，以使它们从中心前表面部分的右和左端向后敞开，而端部前表面部分延伸，以使端部前表面部分向前折回，并从各个连接的前表面部分敞开。由于刀片前表面部分的形状，为了通过一体地形成圆筒形的背表面支承件，它是带有刀片前表面部分的背表面的支承件，来确保刀片的刚度和强度，必须在背表面支承件和各个中心刀片部分、连接的刀片部分和端部刀片部分之间插入必要数量的加强肋。
在最后的组装阶段，加强肋也必须通过焊接一体地固定在背表面支承件和各个中心刀片部分、连接的刀片部分和端部刀片部分之间。金属板是一其前部敞开的箱形结构。大量的加强肋设置在背表面支承件和各个中心刀片部分、连接的刀片部分和端部刀片部分之间的空间内。因此，需要花费长的时间来焊接加强肋。此外，在具有设置在带有弯曲空间的前和后部分处的特殊形状的刀片的情形中，加强肋的形状不一致，用来生产肋和焊接肋的成本增加，这就增加了花费。
在刀片和背表面支承件之间的距离为最短(从上面观看)的地方，连接的前表面部分和端部前表面部分之间的弯曲的变换区域，是接受载荷最高的区域。因此，必须确保足够的刚度和强度。为了满足这一点，在弯曲的变换区域内也需有加强肋，肋也需要有一定程度的纵向长度。为此原因，全部的背表面支承件必须从刀片的前表面部分大大地缩进。背表面支承件的背表面增加刮板装置本身的最大纵向长度，而全部刮板装置在尺寸上增加。
为了用传统技术组装专利文献2中揭示的刮板装置并确保要求的刚度和强度，需要一不同于传统技术的新技术，其考虑到如下的事实：刮板装置被迫增加尺寸和重量，上述要求的焊接强度不容易获得，刀片前表面部分沿垂直方向呈弧形，且由于刀片沿宽度方向弯曲成V形或U形，所以倾斜于保留住泥土，而焊接部分必须完成。作为进一步研究的结果，本发明者达到这样的结论：一区域具有的弯曲表面包括至少连接的前表面部分和端部的前表面部分，其中，刀片前表面部分和背表面支承件之间的距离最短，并且形状变化最大，这样的一区域与背表面支承件一体地铸造在一起，中心刀片部分的至少中心主要区域，其中，刀片前表面部分和背表面支承件之间的距离最大，并且形状变化最小，这样的中心主要区域由金属板制成，而且这是解决上述与生产相关的诸问题的最好手段。
即，在本发明中，金属板部分和一体铸件分别进行生产，刀片前表面部分的一部分与背表面支承部分一体地铸造，在最小必要的深度内确保必要的刚度和强度，主要地由金属板制成的背表面支承件设置在金属板部分上，而与加强肋一体地铸造的背表面支承件设置在背表面支承件的一部分上。由于使用这样一结构，在弧形部分和弯曲部分内可获得光滑的表面，且可获得具有必要刚度和强度和必要最小体积和重量的刮板装置。中心刀片部分和连接的刀片部分实施焊接的焊接部分可以形成为直线(从前面观看)，因此，可容易地使用机械臂焊接，生产成本可降低，且生产时间也可大大地减小。
如上所述，本发明的刮板装置具有特殊的形状，其具有弯曲部分和弧形表面，该刮板装置获得一包括所有弯曲区域的一体铸件，由金属板制成的具有不变弧度的弧形板仅用于中心刀片部分的主要区域。例如，当中心刀片部分的右和左端具有向下减小的宽度形状时，连接的刀片部分和包括背表面支承部分的右和左端之间的边界线沿垂直方向自然地呈弧形，而侧向宽度逐渐地向下减小。因此，在此边界线区域避免焊接是明智的策略。在本发明中，当刀片具有上述形状时，金属板部分和一体铸件之间的边界线形成为垂直直线形(从前面观看)，因此，从中心刀片部分的上端边缘侧向延伸的两端，沿着垂直线可分成三部分，分成的端部变换成一体铸件，分成端部与连接的刀片部分和端部刀片部分一体地铸造在一起，由此，形成一体的铸件。由此，中心刀片部分的中心主要区域变成矩形形状(从前面观看)，金属板可以容易地弯曲，它易于焊接主要区域和一体铸件的分成端部之间的对接的端部表面。
此外，一体铸件的背表面支承部分与支架一体地铸造在一起，诸如右和左臂的端部通过支架可枢转地被支承，一端通过右和左臂可枢转地被施工机械和缸杆的本体支承。由此，与传统技术不同，将支架焊接在背表面支承件上变得不必要，必要的支架强度可容易地获得。此时，支架和支架设置在其上的背表面支承部分之间的一部分被铸造成一实心的结构，而其它的背表面支承部分形成为一中空的结构。由此，可容易地确保必要的刚度和强度，且重量也可减轻。
图1是一示出用于本发明的典型的刮板装置的全部示意结构的前视的立体图；
图2是刮板装置的前视图；
图3是刮板装置的后视图；
图4是示出全部施工机械的侧视图，以解释刮板的上下运动；
图5是示出施工机械的主要部分的一结构的实例的俯视图；
图6是刮板装置的左侧的一体铸件的立体图，该图从背表面的左侧观看；
图7是刮板装置的右侧的一体铸件的立体图，该图从背表面的右侧观看；
图8是沿图2中的线VIII-VIII截取的截面图；
图9是沿图3中的线IX-IX截取的截面图；
图10是沿图3中的线X-X截取的截面图；
图11是右侧的一体铸件的立体图，该图对角地从右到前地观看；
图12是刮板装置的立体图，该图在其背表面的一侧上对角地从右到后方向地观看；
图13是金属板部分的背表面支承件的立体图，该图对角地从左侧观看；
图14是金属板部分的另一背表面支承件的一部分的立体图，该图从前面观看；
图15是金属板部分的另一背表面支承件的一部分的立体图，该图从前面观看；
图16是示出一刮板部分的前表面内的一切割刃和一弧形表面之间的相交角的关系的视图；以及
图17是示出挖掘和运输时刮板的正常姿势和向后倾斜(后倾)姿势之间的贮积在刮板前部上的泥土的关系的解释性视图。
现将根据附图具体地解释本发明的优选的实施例。本发明的刮板装置可用作为一安装在各种施工机械上的工作工具。应用于本发明的施工机械的实例是建筑机械和推土机械，但本发明不局限于此。例如，可包括诸如挖土机、反向铲土机和马达平土机之类的建筑机械和推土机械。
本发明的刮板装置的前表面部分是基于专利文献2中所揭示的刮板装置前表面部分的形状。因此，基于该基本形状获得的具体的效果与专利文献2中所描述的效果相同。由此，将只简要地解释一下该结果的要点和详细解释特别与本发明不同的结果。本发明的刮刀装置10的刀片11具有一如图1所示的基本结构。即，刀片11的前表面呈一弧形表面，它以内凹的方式呈垂直的弧形。刀片11包括一中心的刀片部分12，在其下端处设置有一直的第一切割刃15，一对具有第二切割刃16的右和左连接刀片部分13，第二切割刃16呈开放并从第一切割刃15向后连续地延伸通过一预定角，以及一对具有直的第三切割刃17的右和左端部刀片部分14，其呈开放并从第二切割刃16向前连续地延伸通过一预定角。
在本发明的刮板装置10中，如图5所示，端部刀片部分14的侧边线和第三切割刃17的顶端可以从中心刀片部分12的一侧边线和第一切割刃15缩进，但它们可从中心刀片部分12的一侧边缘和第一切割刃15向前突出。简而言之，只需连接的刀片部分13是弯曲的，而从中心刀片部分12的右和左边线连续地敞开，连接的刀片部分13从右和左连接刀片部分13的外侧线连续地弯曲，同时向前敞开。然而，连接的刀片部分13和端部刀片部分14之间的交叉线，以及第二切割刃16和第三切割刃17之间的交叉点C必须位于离中心刀片部分12和第一切割刃15的右和左侧线的向后的位置处。
本发明不同于专利文献2的特征部分在于，本发明的中心刀片部分12的右和左端部区域B，连接刀片部分13和端部刀片部分14是包括背表面的整体浇铸的铸件，还在于，中心刀片部分12中心主要区域A与在下文中将描述的前表面板106和背表面支承件107分开地形成，然后它们用焊接方法形成一体。中心刀片部分12的前表面板106的至少中心主要区域由轧制钢板制成，对应于前表面板106的背表面支承件107部分地由钢板制成，一对于与一体浇铸的部分分开的背表面支承件铸件特别设计的浇铸，用于背表面支承件107的需要强度的一部分。
具有上述特殊形状的如专利文献2所述的刮板装置的所有部分通过钢板的焊接进行组装。为了组装刮板装置，需要焊接的零件数量极其大，由于其特殊的形状，要求极其精确的定位和高的焊接技术。在专利文献2中所述的刮板装置的情形中，如果刀片前表面部分和背表面的钢板仅并排设置，而在连接的前表面部分和端部前表面部分之间的弯曲边界部分上不提供加强肋，则不能确保弯曲边界部分所需要的刚度和强度，所述端部前表面部分是这样一区域，其中，刀片前表面部分和背表面的钢板之间的距离最短(从上方观看)。为避免这一点，如果增加其厚度来提高钢板本身的刚度和强度，则其重量不利地增加。如果在弯曲的边界部分上设置加强肋，则刀片前表面部分和背表面的支承部分之间的距离必须增加，而零件的数量也增加。其结果，刀片沿其纵向方向的最大长度大大地增加，因此，刀片在尺寸和重量上大大地增加。
在此实施例中，如图1和2所示，中心刀片部分12具有大致倒置的梯形形状，从前面观看，可以分成三部分，即，中心主要区域A的分成矩形的中心区域12a，以及大致分成三角形的端部12b，它们是右和左端部区域B。各个分成的端部12b向后敞开成V形或U形达一预定的角度，连接的刀片部分13连接到分成的端部12b，连接的刀片部分13向前敞开成V形或U形达一预定的角度，端部刀片部分14分别连接到连接的刀片部分13。此时，中心刀片部分12的前表面、连接的刀片部分13和端部的刀片部分14呈弧形，以内凹的方式沿垂直方向形成相同的弧度。
在本发明中，如上所述，形成一弯曲表面和在前表面上的弧形表面的划分的端部12b、中心刀片部分12和端部刀片部分14一体地浇铸成包括背表面的支承件107的铸件，由此，形成一体的铸件101。分成矩形的中心区域12a的主构件由钢板制成的钢板部分105形成。
中心的刀片部分12包括前表面板106和下文中描述的背表面支承件107。前表面板106是侧向长的矩形(如图2所示，从前面观看)。当具有倒置梯形形状的中心刀片部分12从其上底部的相对端部朝向一下底部切割成直角时，即，一板材料构成分成矩形的中心区域12a的前表面，前表面板106是一中心的矩形部分。切割后的相对端的倒置三角形部分是包括连接的刀片部分13、端部的刀片部分14和背表面支承部分的一体的铸件。在本说明书中，一包括前表面板106和背表面支承件107的中心刀片部分12的区域，被称之为钢板部分105，而包括下文中描述的背表面支承部分103的一体铸成的铸件的区域被称之为一体铸件101，所述背表面支承部分103是排除钢板部分105之外的其它刀片部分。如果中心刀片部分12分成三部分，即，分成矩形的中心区域12a，以及沿垂直线分成三角形的端部12b，分成矩形的中心区域12a和分成三角形的端部12b的前表面形成在一光滑连续的表面上，同时，偶联线是一沿弧形部分的直线。因此，可使用焊接机械臂而不需使用人手就可自动地实施组装步骤中的焊接操作。
本实施例的连接的刀片部分13的前表面形成为一大致三角形或梯形形状，与中心刀片部分12不同，梯形的宽度从其上部到其下部逐渐地增加。如图2中从前边观看，连接的刀片部分13的侧线呈弧形，并沿与中心刀片部分12的连接侧端边缘相同的方向延伸。端部刀片部分14的前表面从其上部到其下部具有相同的宽度(从前面观看)，并形成为一垂直方向长的大致矩形的形状，该形状以与中心刀片部分12和连接的刀片部分13的弧度相同的弧度以凹陷的方式呈弧形。中心刀片部分12的下端从端部刀片部分14的末端位置向前突出。刀片11的全部形状是侧向长的矩形形状(从前面观看)。刀片部分12、13和14的前表面彼此连接成一V形，其在图1中所示沿水平方向大大地散开。尽管附图示出V形形状，但该形状不局限于V形，它可以是敞开端大大地敞开的U形。这里，表达语“从前面观看”是基于这样一条件，其中，切割刃与地面接触，以使相对于地面的掘进角β设定为最高掘进效率角(如图4所示)。
图4和5示出本实施例的刮板装置10安装在推土机1上时的一轮廓结构。一对提升框架3的前端向前延伸，且各具有被履带型移动装置2的中心部分可枢转地支承的底端，并向前延伸，一(液压)倾斜缸4向前延伸并具有一被提升框架3的中心部分可枢转地支承的底端，一(液压)提升缸6的一端被设置在驾驶员座前部内的发动机室5的侧壁可枢转地支承，一支撑臂7朝向刀片11的背表面的中心部分沿对角线延伸，并具有一被提升框架3可枢转地支承的底端(从上面观看)，它们可枢转地进行安装。因此，一用于支承提升框架的支架以及诸如此类的支架通常通过焊接从刀片的背表面支承件向后突出。在此实施例中，如图4和5所示，在一对右和左一体的铸件101中，一支承提升框架3的前端的第一支架25a是一体的铸件，并从一体铸件101的背表面支承部分103的外侧下端角朝向后突出。支承(液压)倾斜缸4的前端的第二支架25b是在背表面支承部分103的支架25a的上部上的一体的铸件，并朝向后突出。
图6和7示出成对的右和左一体铸件101的全部形状。正如可以理解的，一体的铸件101形成为侧向对称。实施例的一体铸件101包括在前表面的一侧上的前表面板部分102，并包括背表面支承部分103和在背表面侧上的第一和第二支架25a和25b。前表面板部分102的厚度在全部的部分上相等。在前表面板部分102中，中心刀片部分12的端部三角形部分，以及连接的刀片部分13和端部的刀片部分14之间的弯曲偶联部分的上端边缘，均厚于其它部分，以增加刚度和强度(见图6至10)。
如图6和7所示，侧向长的矩形筒的第一和第二背表面支承部分103a和103b，从一体铸件101的背表面支承部分103的上部的一中心端和一下端朝向后突出(从后面观看)。背表面支承部分103a和103b之间的一部分用柱形支架加强，一侧向彼此连通的中空部分形成在背表面支承部分103a和103b内，以减少其重量。中空部分的一垂直截面根据前表面板部分102的弯曲和偶联部分而变化。基本上在第一支架25a的浇铸位置处，中空部分的截面最小，以确保刚度和强度。
即，图8是沿图2中的线VIII-VIII截取的截面图。该截面图示出中空部分沿连接的刀片部分13和端部刀片部分14的各前表面板部分102内的弯曲线的截面。图9是沿图3中的线IX-IX截取的截面图，并显示沿通过一中间部分的垂直线截取的成对的右和左第一支架25a的截面。图10是沿图3中的线X-X截取的截面图，并显示较靠近一体铸件101和钢板部分105之间的边界线的铸件的截面。
从以上附图中可以理解到，前表面板部分102和背表面支承部分103a和103b的下端之间的中空部分的距离，在连接的刀片部分13和端部刀片部分14之间的边界部分处最短，而中心刀片部分12的右和左分成端12b和12b的前表面板部分102(其中，前表面板部分102的下端最向前突出)和背表面支承部分103a和103b的下端之间的距离最长。右和左一体铸件101的各个外端表面形成有一设置在外侧的第一支架25a的轴孔25a’，一“L”形开口103b’，以及一位于前一开口上方的矩形开口103a’，所有其它部分用预定厚度关闭。
钢板部分105包括中心刀片部分12的一分成矩形的中心区域12a。如图2、3和12至15所示，钢板部分105包括一从一钢板中获得的前表面板106，一个通过焊接一体地形成在前表面板106的背表面上的钢板，以及一包括一铸件的背表面支承件107。从图3中所示的刮板装置10的后背观看，背表面支承件107包括一由平的和梯形钢板制成的第一钢板部分107a，其呈倾斜并从刀片装置10的上端边缘焊接到形成在一体铸件101的上部上的圆筒形第一背表面支承部分103a的上端边缘，一第二背表面支承件107b通过焊接连接在成对的右和左一体铸件101的圆筒形上背表面支承部分103a之间，使中心刀片部分12的中心矩形部分插入在其间，一由钢板制成的第三背表面支承件107c通过焊接闭合第一背表面支承部分103a和第二背表面支承部分103b之间的一空间，所述第二背表面支承部分103b设置在第一背表面支承部分103a的下面并横贯刀片11的右和左端部，以及一第四背表面支承件107d通过焊接连接右和左圆筒形第二背表面支承部分103b。
第一和第三背表面支承件107a和107c由钢板制成。多个加强肋插入在第一和第三背表面支承件107a和107c和前表面板106之间。第二背表面支承件107b是具有侧向长的横截面的U形的单一铸件。如图3和12所示，第四背表面支承件107d包括一分成三件的铸件，即，一左分成件107d-1、一中心分成件107d-2和-右分成件107d-3。如图3和12所示，中心分成件107d-2是一具有U形截面的块体，而一第四支架25d是一体的铸件，以使第四支架25d从中心分成件107d-2的中心部分向后突出。第四支架25d支承支撑臂7的一端。多个加强肋107d-2’是内壁表面之间的铸件。设置在左和右侧上的分成件107d-1和107d-3也是具有U形截面的块体，它们与中心分成件107d-2一样在内壁表面之间包括多个加强肋107d-1’和107d-3’。
具有上述构件的本发明的刮板装置以下列方式组装：
首先，成对的右和左一体铸件101的前表面板部分的内端表面和中心刀片部分12的矩形前表面板106的右和左端表面彼此对接，由此，一体地焊接这三个部件。由于那时的焊接线位于垂直直线上(从前面观看)，因此，如果部件定位，则它们可通过焊接臂容易地进行焊接。在焊接操作之前，具有从一体铸件101的外端表面的弧形前端向前延伸的纵向宽度的侧板108一体地形成在一体铸件101的外侧表面上。侧板108具有保持运输的泥土的功能，并防止泥土从刀片侧跌落，且用来加强端部刀片部分14。
各种背表面支承件107接连地一体组装到刀片11的背表面。在组装操作完成之后，支承如图4和5所示的(液压)提升缸6的活塞杆端的两组右和左对的钩状的第三支架25c，通过焊接固定在第三背表面支承件107c和第四背表面支承件107d的右和左分成件107d-1和107d-3之间。第一至第三切割刃15至17沿以此方式组装的刀片11的中心刀片部分12、连接的刀片部分13和端部刀片部分14的下端固定，与传统刀片相同，于是本发明的刮板装置10完成。第一切割刃15沿中心刀片部分12的下端是平的和直线的形状。因此，可有效地使用第一切割刃15来作挖掘、运输和平整操作，而不需为每个操作更换刀片11，各个操作可顺利地和有效地实施。
根据以此方式完成的刮板装置10，中心刀片部分12前表面板106、中心刀片部分12的端部三角形部分、连接的刀片部分13和端部刀片部分14可通过焊接与只通过一体地形成一体铸件101进行组装，铸件与在钢板部分105的前表面板106的右和左端部上的中心刀片部分12的三角形分成端12b、连接的刀片部分13和端部刀片部分14一体地铸成，所述钢板部分105是中心刀片部分12的矩形分成的中心区域12a。此时，由于圆筒形的第一和第二背表面支承部分103a和103b，以及第一和第二支架25a和25b是一体浇铸的，所以，三角形分成端12b、连接的刀片部分13和端部刀片部分14的分成板不需特殊的加工和组装，又由于使用焊接机械臂，所以，可提高全部刮板的组装实施，大大地缩短了组装时间。
在一体的铸件101中，在前表面板部分102和背表面支承部分103彼此接近的地方，连接的刀片部分13和端部刀片部分14之间的弯曲的边界部分尽可能地缩短。在第一支架25a可枢转地支承需要刚度和强度、尤其是提升臂3的部分的铸造区域中，前表面板部分102和第二背表面支承部分103b浇铸成一连续的实心结构，而在其它背表面区域内的前表面板部分102和背表面支承部分103a和103b之间的一部分是一中空结构。因此，刮板装置10的纵向宽度可减小到一最小值，其重量也可减小。尤其是，第一和第二支架25a和25b一体地浇铸在第一和第二背表面支承部分103a和103b上，其底部被拉入背表面支承部分103内，可减小一向后的突出量，因此，可进一步减小刀片11的最大纵向深度。另一方面，在不需高的刚度和强度的中心刀片部分12的钢板部分105的背表面支承件107的区域内，采用一使用钢板的中空结构，具有加强肋107d-1’、107d-2’、107d-3’的中空结构用于需要高刚度和强度的区域。因此，可确保用于全部刀片所需要的刚度和强度，刀片在尺寸和重量上得到减小。由于组装操作得到提高，刀片在尺寸和重量上得以减小，所以可降低成本。
根据本发明的刮板装置10，由于它具有与上述专利文献2相同的刀片前表面，甚至在实施例中，连接的刀片部分13的前表面也具有这样的功能：允许泥土从中心刀片部分12的前表面和端部刀片部分14进行运输，以便在挖掘和运输时顺利地融合。端部刀片部分14具有这样的功能：在挖掘和运输过程中可靠地保持泥土，以使泥土不从刀片侧溢出。由于连接的刀片部分13和端部刀片部分14保持住泥土，例如，沿各刀片的前表面堆积起泥土，所以，减小泥土的损失量，减小泥土试图从端部刀片部分14朝向中心刀片部分12流动的阻力，堆积在中心刀片部分12的刀片前表面上的泥土量可大大地增加。
第一切割刃15、第二切割刃16和第三切割刃17由不容易损坏、具有极佳耐磨损能力的强材料、即硼钢制成。如果第一切割刃15、第二切割刃16和第三切割刃17如上所述地设置，则第一切割刃15的挖掘早于第二切割刃16和第三切割刃17。由于第一切割刃15挖掘其周缘的地面，所以，第二切割刃16和第三切割刃17所需要的挖掘力设定为小于第一切割刃15的挖掘力，而第二切割刃16和第三切割刃17挖掘的泥土量少于第一切割刃15。用来加强切割刃15至17的多个垂直板肋26…沿纵向从对应于如图3所示的刀片11的下端板的第一至第三切割刃15至17的一部分延伸，垂直板肋26…的前端和切割刃15至17的后表面螺纹地彼此啮合。
中心刀片部分12和端部刀片部分14的切割刃15和17的延长线彼此相交形成的交角θ(如图5所示)，设定为16°。如果交角θ设定为大于25°，则泥土从端部刀片部分14移动到连接的刀片部分13的阻力变小，超过沿前表面部分12至14的刀片前表面坐落的角度的自然堆砌模式和保持模式不能获得。因此，较佳地是，交角θ设定为25°或更小，可确保放置在连接的刀片部分13和端部刀片部分14的刀片前表面上的最佳泥土量，较佳地是，交角θ设定在10至20°的范围内。
在各个刀片部分12至14中，与第一切割刃15的前表面相比，至少中心刀片部分12的刀片前表面向后倾斜(后倾)。在所示的实例中，与专利文献2的刮板装置相同，一向后倾斜的角γ是角α(刀刃角)和角β(挖掘角)之间的差，角α形成在地面和第一切割刃15的前表面之间，而角β形成在地面和中心刀片部分12的刀片下端表面之间，角γ设定为10°(见图16)。如果向后倾斜角设定为15°或更小，则在挖掘和运输时可减小泥土向后溢出刀片部分12至14。
为了在运输操作时减小地面和刀片前部的堆积在地面上的泥土之间滑动阻力，应减小堆积在地面上的泥土量。如图17中的实线和虚线所示，当泥土被刀片装载时堆积的泥土的前表面坐落的角是恒定的。为了减小堆积在地面上的泥土量，将泥土端部尽可能靠近地接近刮板装置10的刀刃，以使刀刃和堆积在地面上的泥土端部之间的距离变得等于L2至L1，图中用实线所示的向左下倾斜线和虚线的阴影区域从S2变换到S1。图17是一解释性的视图，用来示意地说明地面和基于刀片姿势的位于刀片前部堆积在地面上的泥土之间的滑动阻力的变化。在图17中，实线示出本发明的刮板装置10的运输姿势，虚线示出一正常刀片的运输。这里，两个刀片的前表面的弧形表面是相同的，而挖掘角β是恒定的。
如果试图令堆积在地面上的泥土的端部靠近刀刃，则由于堆积在地面上的泥土的前表面总是形成相同的倾斜角，所以，如果挖掘角β和向后倾斜角γ被设定为恒定，则刀片的高度自然减小，从而堆积在刀片上的保持的泥土量也减少。为了设定保持量等于正常值，由于刀片宽度是恒定的，所以必须使由实线和虚线显示的右倾斜的阴影的区域S1和S2保持相同。
其结果，为了减小运输阻力和将挖掘量和运输量设定到正常值，须调整刀刃角α，刮板装置10向后倾斜(后倾)，刀片的高度增加而不改变挖掘角β(如图16中实线所示)。即，如果作为挖掘角β和刀刃角α之间的差的向后倾斜角γ设定为一大于正常向后倾斜角γ的缩进角，刮板装置10可向后倾斜。然而，如果向后倾斜角γ过度地增加，则泥土从刀片中向后溢出量也增加，且堆积的泥土不容易从刮板装置中落下。因此，较佳地是，向后倾斜角如上所述地是15°或更小。
还在此实施例中，向后倾斜角是10°，与此时堆积在刀刃前部的地面上的正常堆积的泥土的地面长度L2相比，在此实施例中的刮板装置10的堆积泥土的地面长度L1减小约10％，堆积在地面上的泥土大大地减小。在挖掘和运输过程中，可装载堆积在刀片部分12至14前部的大量泥土，所谓的装载量增加。其结果，运输阻力可大大地减小，因此，每拖拉力消耗的马力大大地减小，可获得极佳的燃油经济性。
如上所述，由于大量泥土可装载在刀片11的前表面上，所以车体纵向的地面压力很好地得到平衡，诸如履带板滑动的功率损失可减小，并可获得高的拖拉力。可防止堆积在刀片11的刀片前表面上的泥土超过刀片部分12至14的上端和向后溢出。挖掘的泥土在压力下不与刀片前表面接触，在泥土排出操作时泥土较佳地分离，从而提高泥土的排出操作。当切割刃15至17的切割刀片在地面上时，地面和前表面之间形成的刀刃角α较佳地是35°或更大。由此，有效地获得最小的挖掘、运输能耗，以及最大的泥土量。
与传统的刀片相比，由本发明的刀片造成的拖拉力和每拖拉力的泥土量可提高。根据本发明的刀片，挖掘阻力小于传统刀片的阻力，而运输阻力也更小。因此，在挖掘和运输时本发明的刀片内消耗的马力小于传统刀片在挖掘和运输时消耗的马力。从以上几点来看，与传统的刀片相比，本发明的刀片可以较短的操作时间和较小的拖拉力和较小的掘进力有效地实现理想的推土机操作。
从以上的描述中显然可见，由于本发明刮板装置的刀片通过有效地组合一体铸件和钢板而形成，所以，简化了刀片结构，便于组装操作和焊接操作，刀片在尺寸和重量上减小。专利文献2中所描述的抵抗拖拉力的阻力减小，大大地增加每拖拉力的泥土量。在挖掘和运输过程中消耗的马力可大大地降低，在短时间内以最小的能量可获得最大的挖掘量和运输量，且施工机械的燃料经济效率显著地提高，并可降低成本。