用于適于地表挖掘巖石或類似材料的機器的駕駛室懸架的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明公開一種用于為諸如挖溝機或地表采礦機的挖掘機的駕駛室提供懸架的系統(tǒng)。該系統(tǒng)包括定位在平臺和駕駛室之間的氣墊和彈性阻尼器。氣墊允許比彈性阻尼器較大的位移。氣墊具有比彈性阻尼器較低的固有頻率。彈性阻尼器以不被氣墊支撐的不同程度的自由度穩(wěn)定和支撐駕駛室。
【專利說明】用于適于地表挖掘巖石或類似材料的機器的駕駛室懸架
[0001]本申請于2012年4月16日作為PCT國際專利申請案提交，以美國本土公司Vermeer Manufacturing Company的名義用于除美國以外的所有國家的指定 申請人:，并且美國公民Glenn Meinders, Steve Brock和David William Gift作為僅用于美國的指定 申請人:，并且本申請要求2011年4月14日提交的美國臨時專利申請序列號N0.61/475，572的優(yōu)先權，其在此以參考的方式以其全部內(nèi)容引入。
【技術領域】
[0002]本發(fā)明公開內(nèi)容大體地涉及挖掘設備。更具體地說，本發(fā)明公開內(nèi)容涉及適于挖掘巖石和類似材料的挖掘機。
【背景技術】
[0003]巖石是主要地包括礦物的天然材料的不確定的混合/聚合?？梢詾榱私?jīng)濟目的從中開采出礦物或金屬的巖石被稱為礦石。具有類似于巖石屬性的人造材料包括混凝土和浙青。
[0004]某些機器允許從地球地表挖掘巖石或類似材料。這種類型的挖掘機的例子包括地表挖掘機(例如，地表采礦機械)和挖溝機。
[0005]地表挖掘機用于平地和/或從給定的地點位置移除材料層。典型的應用包括地表采礦、拆除道路并且準備用于新建或重建的地點。使用地表挖掘機被挖掘的示例巖石包括石灰石、石膏、鐵礬土、磷和碘。諸如銅、鐵、黃金、鉆石和煤炭等的材料(如礦石)也可以使用地表挖掘機來挖掘。地表挖掘機提供對爆破和錘擊的一種經(jīng)濟替代。此外，地表挖掘機提供在單次通過以后產(chǎn)生一致的輸出材料的優(yōu)勢。因此，地表挖掘機可以減少初碎機、大型裝載機、大型運輸卡車以及運送材料到破碎機的相關許可的需要。
[0006]典型的地表挖掘機包括支撐駕駛室的主底盤。主底盤被支撐在諸如多個履帶的地面驅動系統(tǒng)上。諸如柴油發(fā)動機的發(fā)動機被安裝在主底盤上。發(fā)動機提供了用于驅動機器的各種部件的動力。通常情況下，柴油發(fā)動機為液壓系統(tǒng)提供動，所述液壓系統(tǒng)包括各種液壓馬達和包括在整個機器中的液壓缸。挖掘工具通常安裝在主底盤的后端處。挖掘工具可以包括安裝在樞轉懸臂上的轉動挖掘鼓輪。挖掘鼓輪承載適合切割巖石的多個切割工具(例如，硬質合金齒)。上述類型的示例地表挖掘機公開在美國專利第7，290，360號中，通過引用的方式將其全部并入。
[0007]挖溝機用于在巖石中挖掘溝槽。通常情況下，溝槽被挖掘用于安裝工具/產(chǎn)品的目的，諸如電纜、光纖電纜或管道。典型的挖溝機可以具有與地表挖掘機相同的基本組成部分，除了懸臂和挖掘鼓輪被替換為挖溝附件。挖溝附件包括懸臂，挖掘鏈可轉動地安裝在懸臂上。適合切割巖石的切割工具(如硬質合金齒)由挖掘鏈承載。上述類型的示例地表挖掘機公開在美國專利第5，590，041號中，通過引用的方式將其全部并入。
[0008]地表挖掘機和挖溝機使用一種方法挖掘巖石，所述方法特點在于(例如，經(jīng)由提供給齒的高馬力和高重量的)相對高的齒載荷和相對較低的齒尖速度。在挖掘操作過程中，當相對大塊的材料從挖掘位置被移除(例如，撕裂、裂開等)時，結合巖石的非均勻性的這種類型的挖掘技術導致相對高的作用力、高的位移震動脈沖被轉移到主底盤和駕駛室。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0009]本發(fā)明公開內(nèi)容涉及巖石挖掘機(例如，地表采礦機、挖溝機或類似機器)，其使用相對高的馬力和相對較低的切割頭速度以挖掘巖石或類似材料。挖掘機包括支撐在主底盤上的駕駛室。懸架設置在駕駛室和主底盤之間。懸架配置為將駕駛室與在挖掘操作過程中傳輸?shù)綑C器的高作用力、高的位移震動脈沖隔離。在一個實施例中，懸架包括氣墊。在優(yōu)選的實施例中，懸架大致減少車廂內(nèi)的噪音。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0010]圖1是具有根據(jù)本發(fā)明公開內(nèi)容的精神的駕駛室懸架的地表采礦機的側視圖，顯示駕駛室處于下降位置；
[0011]圖2是圖1的地表采礦機的側視圖，顯示駕駛室處于升起位置；
[0012]圖3是圖1的地表采礦機的后視圖；
[0013]圖4是在挖掘巖石的地表層的過程中的圖1的地表采礦機的側視圖；
[0014]圖5是安裝到圖1的駕駛室懸架的安裝平臺的圖1的駕駛室的立體圖；
[0015]圖6是安裝到圖5的安裝平臺的圖1的駕駛室的另一個立體圖；
[0016]圖7是安裝到圖5的安裝平臺的圖1的駕駛室的正視剖視圖；
[0017]圖8是安裝到圖5的安裝平臺的圖1的駕駛室的后視剖視圖；
[0018]圖9是圖5的安裝平臺的立體圖；
[0019]圖10是圖5的安裝平臺的另一個立體圖；
[0020]圖11是圖5的安裝平臺的又一個立體圖；
[0021]圖12是圖1的駕駛室的立體圖；
[0022]圖13是圖1的駕駛室的倒置的立體圖；
[0023]圖14是圖1的駕駛室的部分的倒置的立體圖；
[0024]圖15是示出了駕駛室的角柱/支撐件的雙管道結構的剖視圖；
[0025]圖16是示出了駕駛室的頂板和底板支撐件的雙管道結構的剖視圖；
[0026]圖17是示出了用于將駕駛室固定到平臺的垂直的故障安全連接的剖視圖；
[0027]圖18是示出了用于將駕駛室固定到平臺的垂直的故障安全連接的另一個剖視圖；
[0028]圖19是示出了用于將駕駛室固定到平臺的垂直的故障安全連接的立體圖；
[0029]圖19a是圖19的一部分的放大視圖；
[0030]圖20是示出了用于將駕駛室固定到平臺的垂直的故障安全連接的進一步的剖視圖；
[0031]圖21示出根據(jù)本發(fā)明公開內(nèi)容的精神的另一種懸架裝置；和
[0032]圖22示出了根據(jù)本發(fā)明公開內(nèi)容的精神的又一種懸架裝置。
【具體實施方式】[0033]本發(fā)明公開內(nèi)容涉及用于諸如地表采礦機的挖掘機或用于從地球地表挖掘巖石或類似材料的挖溝機的操作者駕駛室系統(tǒng)。在此處所描述的實施例中，地表挖掘機是一種地表采礦機。本發(fā)明公開內(nèi)容說明了用于使地表挖掘機的操作者站(例如操作者駕駛室)隔離震動和震動并且用于大致下降在駕駛室中的噪音的系統(tǒng)。
[0034]地表挖掘(如采礦)機和挖溝機通常被設計為以高的移除率移除材料。材料可以是硬質材料，可以是非均質材料，并且可能碎裂成不規(guī)則的形狀和大小。這可能期望移除大塊的材料，以最大限度地提高地表挖掘機的生產(chǎn)和/或能源效率。地表挖掘機和挖溝機通常是由大馬力發(fā)動機提供動力，大馬力發(fā)動機在挖掘過程中提供相當大的作用力到每個切割尖端。在挖掘巖石或類似的材料的過程中，與低尖端速度結合的提供到切割尖端的高的作用力導致以震動載荷/位移為特點的挖掘過程。本發(fā)明公開內(nèi)容的系統(tǒng)適于使操作者站/駕駛室與這種位移隔離。
[0035]圖1-4示出根據(jù)本發(fā)明公開內(nèi)容的精神的地表采礦機32。地表采礦機32包括具有主底盤34的拖拉機，主底盤34由具有多個履帶36的的地面推進系統(tǒng)承載(參見圖4)。主底盤34 —般地沿著地表采礦機32的前面38和后面40之間的長度Lm延伸。主底盤34的第一端部42被連接到工作附件44(S卩，挖掘工具)。在所描述的實施例中，第一端部42對應于地表采礦機32的后端46。如圖所示，工作附件44包括鼓輪48，鼓輪48圍繞旋轉軸線A2轉動并且承載多個工具50 (例如，具有諸如碳化物尖端的硬化尖端的齒)。如圖所示，旋轉軸線A2 —般地沿著地表采礦機32的寬度Wm延伸(參見圖3)。一個或多個致動器52(例如，液壓缸)可以相對于主底盤34移動工作附件44。致動器52可以改變工作附件44的上升Ew，從而使工具50與被挖掘的材料54接合/分離。在所描述的實施例中，懸臂56鄰近地表采礦機32的后端46，圍繞懸臂樞轉軸線A4樞轉地安裝到主底盤34。懸臂56從拖拉機的后端向后伸出，并且起到將鼓輪48連接到拖拉機的作用。懸臂56通過致動器52圍繞臂樞轉軸線A4樞轉。履帶36可以推動工作附件44進入或遠離被挖掘材料54。
[0036]如上文所述，致動器52相對于主底盤34和/或履帶36移動工作附件44。通過移動工作附件44，致動器52還在升起位置58和下降位置60(參見圖4)和/或在兩者之間的各種位置之間移動鼓輪48。當致動器52沿第一方向移動時，鼓輪48相對于主底盤34和/或履帶36升起。當致動器52沿第二方向移動時，鼓輪48相對于主底盤34和/或履帶36下降。在所描述的實施例中，當在下降位置60時，鼓輪48可以移動明顯低于履帶36 (BP,地表水平面62)，并且當在升起位置58時，可以移動遠高于履帶36 (B卩，地表水平面62)。如圖所示，鼓輪48優(yōu)選地沿方向47轉動，其向向下切割被移除材料54 (參見圖1和圖4)。在其他實施例中，鼓輪48可以在相反的方向上轉動并且向上切割被移除材料54。
[0037]在地表采礦機32的使用中，地表采礦機32被移動到所希望的挖掘現(xiàn)場，而挖掘工具44處于升起位置58。當需要在挖掘現(xiàn)場處挖掘時，工作附件44從升起位置58下降到下降位置60 (參見圖4)。雖然在下降位置60中，挖掘鼓輪48圍繞軸線A2沿方向47轉動，使得挖掘鼓輪48實現(xiàn)向下切割運動，以移除所需厚度T的材料。向下切割運動導致齒50嚙合/穿透進入被挖掘材料54，并且然后在材料塊破碎時釋放。正在破碎的材料塊具有非均勻形狀，一些形狀是比較大的(有時等于鼓輪48的切割直徑Dd的0.1倍或更大)的。當履帶36沿向前方向49移動采礦機32時(參見圖1)，挖出的材料70在鼓輪48下通過并且留在下地表挖掘機32之后。當齒50嚙合并且然后從切割位置釋放時，震動脈沖/載荷/振動從工作附件44被傳遞到主底盤34和駕駛室74，特別是當大塊材料破碎(break free)時。當鼓輪48被升起并且然后向下回落時，還產(chǎn)生震動載荷，由于較大塊材料在鼓輪下通過，并且被進一步縮小尺寸(參見圖4)。
[0038]如圖所示，發(fā)動機64安裝在主底盤34的第二端部66處。在所描述的實施例中，第二端部66對應于地表采礦機32的前端68處。發(fā)動機64為工作附件44和履帶36提供動力。發(fā)動機64可以經(jīng)由流體靜力回路為工作附件44和/或履帶36提供動力。
[0039]在所描繪的實施例中，鼓輪48具有大于36英寸或大于72英寸或在72-120英寸的范圍內(nèi)的切割直徑Dd (S卩，當鼓輪48轉動時，由齒50的尖端限定的直徑)。在所描繪的實施例中，鼓輪48具有大于96英寸或在范圍為96到200英寸內(nèi)的長度Ld。在其它實施例中，長度Ld大于限定在垂直平面VP之間的履帶寬度Tw，所述垂直平面VP由地表采礦機32的推進結構(例如，履帶36)的外邊緣限定。
[0040]在某些實施例中，挖掘鼓輪48可以切割到挖掘鼓輪48的切割直徑Dd的至少為0.1倍、或者挖掘鼓輪48的切割直徑Dd的至少0.2倍、或者鼓輪48的切割直徑Dd的至少為0.3倍的切割深度Dc。相對于由推進結構(例如，履帶36)的底部限定的地面接觸面P。測量切割深度D。。在某些實施例中，當懸臂在下降和升起位置60，58之間移動時，鼓輪48移動等于切割直徑Dd的至少0.5倍的垂直距離。
[0041]當被移除材料54通常是非均質的時，單個齒沖程可以具有通過它們傳遞的更高或更低的能量值。例如，如果齒/工具50遇到大塊巖石70，該大塊巖石70已經(jīng)通過先前齒行程從周圍巖石54斷裂，由當前齒沖程傳遞的能量可能顯著小于平均齒沖程能量。相反地，其他齒沖程可能會遇到尚未破裂的特別堅硬的巖石。由這個齒沖程傳遞的能量可能會顯著超過平均齒沖程能量。傳遞到一系列順序齒沖程的各個齒沖程能量可能有些隨機，并且至少在部分上取決于被移除的材料54。由于相對高的能量被傳遞到各個齒50時，震動負載可以通過地表采礦機32傳送。在一系列連續(xù)齒沖程(例如，當采礦均質材料時)上,震動載荷在幅度可能大致相等，或者在幅度上可能是隨機的。如以下詳細解釋，本發(fā)明公開內(nèi)容的隔離系統(tǒng)72有效地隔離單個隨機震動載荷以及重復的震動載荷。
[0042]現(xiàn)在轉到圖5-14，將在下面詳細討論本發(fā)明公開內(nèi)容的示例隔離系統(tǒng)72。隔離系統(tǒng)72將地表采礦機32與在它們移除被開采/挖掘材料54時工具50所產(chǎn)生的震動和/或其它載荷有效地隔離。隔離系統(tǒng)72還可以使駕駛室74與地表采礦機32產(chǎn)生的其他振動、震動和噪聲隔離。已經(jīng)確定，隔離系統(tǒng)72可以大致減少駕駛室74內(nèi)的噪音水平。
[0043]在所描繪的實施例中，無論駕駛室是否保持連接到機器或從機器上拆下，通過被設計為防止駕駛室在翻轉事故中被擠壓，駕駛室74被設計為，如果地表采礦機32翻轉(例如，在事故中)應該減少對操作者的潛在傷害。這種類型的駕駛室可以被稱為R0M，翻轉模塊(Roll Over Module)的首字母縮寫，并且應該能夠承受由機器從任何方向施加的擠壓載荷。由于地表采礦機32重，ROM駕駛室也比較重。在所描述的實施例中，駕駛室的重量至少在7000磅。在其它實施例中，駕駛室的重量可能至少為5000磅。比較大的重量/質量的駕駛室74，在與這里所描述的懸架機構相結合時，有助于阻尼從主底盤34施加到駕駛室74的振動。
[0044]駕駛室74可以包括框架76、窗口(未示出)、門(未示出)、機器控制和信息面板(未示出)、支撐在駕駛室的操作者平臺/地板上的操作者座椅(未示出)、聲音和/或熱絕緣層(圖中未示出)以及氣候控制系統(tǒng)(未示出)。在某些實施例中，角柱和屋頂框架部件可以具有包括雙管75 (例如，鋼管)的結構，每根管子具有矩形橫截面。如圖所示，駕駛室74的框架76包括定位在駕駛室74的底面80上的一系列連接位置78。在下面詳細討論連接位置78。
[0045]在所描述的實施例中，駕駛室74通過安裝平臺82安裝到主底盤34。如圖所示，安裝平臺82包括具有“L”形狀結構86的框架84 (參見圖9)?！癓”形結構86的水平腿部88包括定位在水平腿部88的頂側92處的一系列連接位置90。連接位置90 —般對應于駕駛室74的框架76的連接位置78。在下面詳細討論連接位置90?？蚣?4的“L”形狀結構86的垂直腿部94限定下面進一步描述的第一軸線A6和第二軸線AS (參見圖11)。
[0046]在所描述的實施例中，駕駛室74通過定位系統(tǒng)96安裝到主底盤34。定位系統(tǒng)96可以由操作者使用以定位駕駛室74，并且因而當在下降位置時，提高進入/退出的通路，同時當在升起位置時，提高操作者相對于地表采礦機32的工作附件44和/或其它部分的可見性。定位系統(tǒng)96可以相對于主底盤34在下降位置(見圖1和圖4)和升起位置(見圖2和圖3)之間升起和下降駕駛室74。在某些實施例中，下降和升起位置之間的距離是至少2英尺或至少3英尺，或至少6英尺。在某些實施例中，當駕駛室74是在升起位置時，駕駛室的地板是地表水平面62之上的至少10、12、14、或更多英尺。在圖2和圖3處圖示的實施例被配置成使得在駕駛室74的地板是地表水平面62以上的16英尺-4英寸。在下降位置中，駕駛室74的地板定位用于適當進入/退出考慮。在某些實施例中，當駕駛室74是在最低位置時，駕駛室74的地板是地表水平面62以上至少9英尺，并且駕駛室74可以由定位系統(tǒng)96升起在最低位置以上的至少5英尺。
[0047]如圖所示，定位系統(tǒng)96將被包括在地表采礦機32的主底盤34上的安裝裝置98連接到安裝平臺82(參見圖3)。如圖所示，定位系統(tǒng)96包括四連桿機構裝置100。在所描述的實施例中，四連桿機構裝置100包括長度相等的上臂102和下臂104。如上所述，安裝平臺82的框架84的垂直腿部94的第一軸線A6和第二軸線AS，是四連桿機構裝置100的第一軸線A6和第二軸線AS。主底盤34的安裝裝置98限定四連桿機構裝置100的第三軸線AlO和第四軸線A12。在所示實施例中，第一軸線A6和第二軸線AS被隔開與第三和第四軸線A10，A12之間的間距相等的距離。因此，四連桿機構裝置100包括平行四邊形連桿機構(參見圖3和圖11)。
[0048]被包括在主底盤34上的安裝裝置98限定了四連桿機構裝置100的連桿LI (BP,底座)。上臂102限定了四連桿機構裝置100的連桿L2。安裝平臺82限定了四連桿機構裝置100的連桿L3。以及，下臂104限定了四連桿機構裝置100的連桿L4。連桿LI和連桿L2沿著第三軸線AlO可轉動地連接。連桿LI和連桿L4沿著第四軸線A12可轉動地連接。連桿L2和連桿L3沿著第一軸線A6可轉動地連接。并且，連桿L3和連桿L4沿著第二軸線A8可轉動地連接。
[0049]定位系統(tǒng)96優(yōu)選地包括用于控制定位系統(tǒng)96的結構的致動器106。在所描繪的實施例中，操作者可以通過在駕駛室74中機器控制和信息面板上的控制開關(未示出)控制定位系統(tǒng)96的結構。
[0050]在所描述的實施例中，駕駛室74連接到安裝平臺82。特別地，各種連接元件78將駕駛室74的連接位置78連接到安裝平臺82的相應的連接位置90。各個連接元件被選擇和排列，以將駕駛室74與震動、振動和噪聲隔離，與上述來源隔離，但是保留駕駛室74、安裝平臺82和地表采礦機32的主底盤34之間的結構完整性。
[0051 ] 在其它實施例中，駕駛室74被直接地連接到在主底盤34上的一系列安裝位置。這種實施例可能缺少駕駛室定位系統(tǒng)96。
[0052]連接元件和連接位置78、90兩者在六個自由度中支撐和隔離駕駛室74。特別地，總的平移運動在地表采礦機32的垂直、橫向和軸向方向Τv、TL、ΤΑ上(參見圖3和4)被支撐和分離。此外，總的轉動運動在地表采礦機32的俯仰、翻轉和偏航轉動方向RP、RK、RY上(參見圖2-4)被支撐和隔離。各種平移和轉動方向Tv、TL, Ta、RP、Re, Ry有不同的支撐和隔離的要求。
[0053]在所描述的實施例中，一對空氣彈簧108 (即，氣墊、空氣阻尼器、氣囊等)將駕駛室74連接到安裝平臺82。特別地，第一空氣彈簧IOS1連接在駕駛室74的連接位置78丨和安裝平臺82的連接位置90i之間，并且第二空氣彈簧1082連接在駕駛室74的連接位置782和安裝平臺82的連接位置902之間(參見圖16)?？諝鈴椈?081; 1082以它們的軸線A14平行于地表采礦機32的垂直方向Tv對齊而定位?？諝鈴椈?081; 1082可能是由美國俄亥俄和阿克倫兩地的Goodyear Tire&Rubber公司和/或Veyance Technologies公司銷售的空氣彈簧1R9-003。空氣彈簧1R9-003具有560磅到3700磅的靜載荷范圍，以及8.0英寸到
12.0英寸的設計高度范圍。空氣彈簧1R9-003可以承載不同水平的膨脹壓力(例如，20PSIG到100PSIG)。空氣彈簧1R9-003在恒定承載壓力處展示非線性負載與偏轉對比的特性。負載與偏轉對比的特性依賴于膨脹(即承載)壓力?？諝鈴椈?R9-003和被支撐物質呈現(xiàn)依賴物質的重量、充氣壓力和設計高度的固有頻率的范圍(例如，1.1OHz至2.02赫茲)?？諝鈴椈?R9-003沿著軸線A14提供支撐?？諝鈴椈?R9-003不提供顯著的側向支撐(B卩，垂直于軸線A14的支撐)。
[0054]空氣彈簧IOS1UOS2在地表采礦機32的垂直方向Tv上提供對駕駛室74的支撐和隔離，并且因此支撐部分駕駛室74的重量。由于空氣彈簧1081, 1082沿著地表采礦機32的橫向方向?Υ彼此間隔開，他們還提供對駕駛室圍繞地表采礦機32的翻轉方向Rk的支撐和隔離。在某些實施例中，懸架被設計為允許距空檔位置至少加或減0.5英寸、或者距空檔位置至少加或減1.0英寸、或者距空檔位置至少是加或減1.5英寸的垂直位移。
[0055]在所描述的實施例中，一組四個彈性阻尼器110將駕駛室74連接到安裝平臺82。具體而言，第一彈性阻尼器1101被連接在駕駛室74的連接位置783和安裝平臺82的連接位置903之間，第二彈性阻尼器1102被連接在駕駛室74的連接位置784和安裝平臺82的連接位置904之間，第三彈性阻尼器1103被連接在駕駛室74的連接位置785和安裝平臺82的連接位置905之間，和第四彈性阻尼器1104被連接在駕駛室74的連接位置786和安裝平臺82的連接位置906之間(參見圖8)。彈性阻尼器11(V4以與地表采礦機32的垂直方向Tv平行對齊的它們的軸線A16定向。彈性阻尼器110-4沿著它們的軸線A16提供支撐，并且還提供垂直于軸線A16的支撐(即，橫向支撐)。
[0056]彈性阻尼器110可以具有的固有頻率大致高于空氣彈簧108的固有頻率。在一個實施例中，每個空氣彈簧108的固有頻率小于或等于5赫茲，并且每個彈性阻尼器110的固有頻率大于或等于8赫茲。在另一個實施例中，每個空氣彈簧108的固有頻率小于或等于3赫茲，并且每個彈性阻尼器110的固有頻率大于或等于10赫茲。在又一個實施例中，每個彈性阻尼器Iio的固有頻率是每個空氣彈簧108的固有頻率的至少2、3、4或5倍大。與空氣彈簧108相比，彈性阻尼器110允許駕駛室74的大致較少的垂直運動。在一個實施例中，與由彈性阻尼器110允許的垂直運動相比，空氣彈簧108允許至少5倍或至少10倍多的垂直運動。
[0057]憑借沿著軸線A16的其軸向支撐，彈性阻尼器110卜4在地表采礦機32的垂直方向Tv上為駕駛室74提供支撐和隔離，因此支撐一部分駕駛室74的重量。由于彈性阻尼器110卜4沿著地表采礦機32的橫向方向IY隔開，憑借沿著軸線A16的其軸向支撐，它們還圍繞地表采礦機32的翻轉方向Rk為駕駛室74提供支撐和隔離。憑借橫向于軸線A16的其支撐，彈性阻尼器110卜4在地表采礦機32的軸向方向Ta上為駕駛室74提供支撐和隔離。憑借橫向于軸線A16的其支撐,彈性阻尼器110卜4在地表米礦機32的橫向方向Tli上對駕駛室74提供支撐和隔離。由于彈性阻尼器110卜4沿著地表采礦機32的橫向方向IY隔開，憑借其橫向于軸線Α16的支撐,它們還在地表米礦機32的橫擺方向Ry上為駕駛室74提供支撐和隔尚。
[0058]由于空氣彈簧IOS1UOS2沿著地表采礦機32的軸向方向Ta從彈性阻尼器110隔開，并且空氣彈簧IOS1UOS2和彈性阻尼器110卜4兩者在地表采礦機32的垂直方向Tv上提供支撐，空氣彈簧IOS1UOS2結合彈性阻尼器110卜4圍繞地表采礦機32的俯仰方向Rp提供對駕駛室74的支撐和隔離。
[0059]在所描繪的實施例中，空氣彈簧IOS1UOS2鄰近駕駛室74的最接近工具50的端部定位，并且彈性阻尼器Iio鄰近駕駛室74的最接近發(fā)動機64的端部定位。這種配置允許空氣彈簧IOS1UOS2隔離通過工具50產(chǎn)生和傳輸?shù)妮^大的震動和低頻-高振幅的振動。這個配置還允許彈性阻尼器110卜4隔離由發(fā)動機64產(chǎn)生和傳輸?shù)母哳l-低幅度振動。與在阻尼器110處相比，懸架被設計為在空氣彈簧108處允許基本上更大的垂直位移。當駕駛室74的后端部(即，駕駛室靠近鼓輪48的端部)的較大的垂直方向上的位移由空氣彈簧108調節(jié)時，駕駛室74的前端圍繞阻尼器110樞轉，使得阻尼器110功用作形成懸架系統(tǒng)72的鉸鏈線/位置。
[0060]在所描述的實施例中，一對阻尼器112 (即，減震器)將駕駛室74連接到安裝平臺82。阻尼器112被描述為包括在氣缸內(nèi)軸向地滑動的活塞桿。術語“阻尼器”的目的是通用的術語，還包括稱為氣體震動和液壓震動的裝置，描述作為緩沖器功能的任何裝置。特別地，第一阻尼器IU1連接在駕駛室74的連接位置787和安裝平臺82的安裝區(qū)域907之間，并且阻尼器1122連接在駕駛室74的連接位置788和安裝平臺82的連接位置908之間(參見圖16)。阻尼器112ρ1122以它們的軸線A18相對于彼此成一定角度定向。軸線A18形成垂直于地表采礦機32的軸方向Ta的垂直平面。阻尼器112在正常使用中不提供對于駕駛室74的持續(xù)支撐。相反地，他們抵抗駕駛室的垂直運動，并且吸收和耗散振動能量，從而防止在震動載荷已經(jīng)被施加到駕駛室以后駕駛室的圍繞空氣彈簧108的不受控制的或長期的振蕩。阻尼器112可以是美國密歇根州特洛伊的Gabriel銷售的氣體震動模型89436或等同物，具有如下特征:包括998磅或在800磅到1000磅的范圍內(nèi)的反彈力，和217磅或在150磅至300磅的范圍內(nèi)的壓縮作用力。由于阻尼器以它們的軸線相對于彼此成一定角度定向，除了相關的角度振蕩，他們往往還減少駕駛室的水平和垂直振蕩兩者。
[0061]在圖21和22中描述替代的實施例，其中已經(jīng)發(fā)現(xiàn)額外的阻尼器以改善乘坐舒適性。在這兩個附圖中，鄰近每個空氣彈簧已經(jīng)增加三個額外的阻尼器或緩沖器112。懸架系統(tǒng)包括對應于一個空氣彈簧108的第一組阻尼器112和對應于另外的空氣彈簧108的第二組阻尼器112。示出每一組阻尼器包括相對于垂直成角度的一個阻尼器112和垂直地對齊的三個阻尼器。在其它實施例中，每組阻尼器可以包括多于或少于四個阻尼器。每組阻尼器112的累積的阻尼效果將是:
[0062]-抵抗駕駛室的向上運動，大于3500磅或約4000磅的阻尼器的反彈作用力，和
[0063]-抵抗駕駛室的向下運動，大于800磅或約870磅的阻尼器的壓縮作用力。
[0064]采用這樣的結構，每一組阻尼器的總的反彈作用力略高于由對應于每一組的空氣彈簧108施加的作用力，而每一組阻尼器的總的壓縮作用力是由對應于每一組的空氣彈簧108所施加的作用力的至少20%或約25%。
[0065]在所描繪的實施例中，一對連桿114 (例如,潘哈德桿(panhard rod)等)將駕駛室74連接到安裝平臺82。特別地，第一連桿IH1連接在駕駛室74的連接位置789和安裝平臺82的連接位置909之間，并且第二連桿1142連桿在駕駛室74的連接位置781(|和安裝平臺82的連接位置901(|之間。第一連桿IH1以其軸線A20 —般地平行于地表采礦機32的軸向方向Ta對齊定向，并且第二連桿1142以其軸線A22大致平行于地表采礦機32的橫向方向?Υ對齊(見圖13)。
[0066]連接位置789，7810,909，9010可以包括相應的圓柱形接頭、球形接頭或彈性接頭。如圖所示，連接位置789，781(|，909，901(|對應接頭116，理想化為筒狀接頭116。然而，這些接頭116可以允許除圍繞筒狀接頭116的理想軸線以外的方向上的轉動運動(例如，如果接頭116是彈性體接頭)。這些接頭116也可以允許平移運動(例如，如果接頭116是彈性體接頭)。連接位置789對應于接頭1161;并且連接位置909對應于的接頭1162。接頭IW1和1162分別地限定軸A24和A26 。軸A24，A26 —般地與地表采礦機32的橫向方向I；平行對齊。軸A24，A26大致垂直于第一連桿IH1的軸線A20對齊。連接位置781(|對應于接頭1163，連接位置901(|對應于接頭1164。接頭1163和1164分別地限定軸A28和A30。軸A28、A30大致平行于地表采礦機32的軸向方向Ta對齊。軸A28、A30大致垂直于第二連桿1142的軸線A22對齊。
[0067]第一連桿IH1能夠沿著其軸線A20傳送大量拉伸和/或壓縮。第一連桿IH1因而限制地表采礦機32在駕駛室74和安裝平臺82之間的軸向方向Ta上的移動。第一連桿IH1在軸向方向Ta以外的方向上對限制駕駛室74和安裝平臺82之間的運動只有很小的影響。第二連桿1142能夠沿著其軸線A22傳送大量拉伸和/或壓縮。第二連桿1142因而限制地表采礦機32在駕駛室74和安裝平臺82之間在橫向方向IY上的運動。第二連桿1142在除橫向方向TY以外的方向上對于限制在駕駛室74和安裝平臺82之間的運動僅具有很小的影響。第一連桿IH1和第二連桿1142分別地沿著其軸向方向A20和A22都具有相當?shù)膹姸取?br> [0068]在某些實施例中，根據(jù)本發(fā)明公開內(nèi)容的精神的駕駛室懸架系統(tǒng)可以與在操作者座椅和駕駛室地板之間設置的懸架系統(tǒng)結合使用。座椅懸架系統(tǒng)可以包括隔離器(例如:彈性隔離器、彈簧、氣墊等)，用于阻尼在駕駛室地板和操作者座位之間傳輸?shù)恼駝印?br> [0069]參看圖17-20，還設置輔助連接裝置302用于將駕駛室74連接到平臺82。輔助連接裝置302允許駕駛室74相對于平臺82移動，但是限制由懸架72所允許的整體運動，并且用作故障安全裝置，防止駕駛室74在極端條件下從平臺82脫離。如在圖17-20處所描繪，輔助連接裝置302包括垂直連接螺栓300，所述垂直連接螺栓300鄰近駕駛室74的后角部304，鄰近駕駛室74的設置四桿聯(lián)動機構100的一側，將駕駛室74連接到平臺82。垂直連接螺栓300被配置為是可調整的，以在向上方向上限制駕駛室懸架從空檔位置到可調節(jié)極限的偏置。在一個實施例中，可調節(jié)限制范圍從1.0英寸到1.5英寸。
[0070]根據(jù)本發(fā)明公開內(nèi)容的精神的地表采礦機和挖溝機可以在挖掘過程中操作，從而提供具有小于900英尺每分鐘或小于850英尺每分鐘或小于700英尺每分鐘的最大尖端速度的切割齒50。根據(jù)本發(fā)明公開內(nèi)容的精神的地表采礦機器和挖溝機可以具有至少0.2或
0.3的線性拉力(磅)與整機重量(磅)比例。在與鼓輪的圓周相切的方向上，用于地表采礦機的線性拉力是在挖掘過程中可以由鼓輪48施加的最大的作用力。用于挖溝機的線性拉力是可以在挖掘過程中沿著沿挖溝機懸臂長度延伸的直線由鏈施加的最大作用力。
[0071]從前面的詳細描述中，顯而易見地，在不脫離本發(fā)明公開內(nèi)容的精神和范圍的情況下，可以對本發(fā)明公開內(nèi)容的裝置進行修改和改變。
【權利要求】
1.一種挖掘機，包括: 主底盤； 多個履帶，主底盤支撐在所述多個履帶上； 由主底盤承載的挖掘部件，所述挖掘部件從由地表挖掘鼓輪和挖溝懸臂組成的組中選擇； 發(fā)動機，支撐在主底盤上，用于為履帶和挖掘部件提供動力； 駕駛室，支撐在主底盤上；和 支撐駕駛室的懸架，所述懸架包括具有小于5赫茲的固有頻率的至少一個襯墊，所述懸架允許在所述襯墊處的從空檔位置向上至少0.5英寸和從空檔位置向下的至少為0.5英寸的垂直駕駛室位移。
2.根據(jù)權利要求1所述的挖掘機，其中懸架還包括具有大于10赫茲固有頻率的彈性阻尼器。
3.根據(jù)權利要求1所述的挖掘機，其中主底盤限定從底盤的前端延伸到后端的長度，其中所述駕駛室包括沿著主底盤的長度彼此間隔開的第一端部和第二端部，其中第一端部比第二端部更接近發(fā)動機，其中所述第二端部比第一端部更接近挖掘部件，其中所述懸架包括安裝在駕駛室的第一端部附近的彈性阻尼器，其中彈性阻尼器具有大于10的固有頻率，并且其中至少一個襯墊包括安裝在駕駛室的第二端部附近的兩個空氣彈簧。
4.根據(jù)權利要求3所述的挖掘機，其中所述襯墊具有小于3赫茲的固有頻率。
5.根據(jù)權利要求1所述的挖掘機，其中所述駕駛室能夠相對于主底盤升起和下降至少2英尺高度。
6.根據(jù)權利要求5所述的挖掘機，其中駕駛室通過四連桿機構連接到主底盤，所述四連桿機構用于相對于主底盤升起和下降駕駛室。
7.根據(jù)權利要求5所述的挖掘機，其中所述襯墊包括氣墊。
8.根據(jù)權利要求7所述的挖掘機，其中所述懸架包括至少兩個氣墊。
9.根據(jù)權利要求8所述的挖掘機，其中所述懸架包括至少兩個彈性阻尼器，每個彈性阻尼器的固有頻率大致高于襯墊的固有頻率。
10.根據(jù)權利要求9所述的挖掘機，其中所述懸架包括用于阻尼由懸架所允許的駕駛室的垂直運動的至少兩個減震缸。
11.根據(jù)權利要求10所述的挖掘機，其中所述懸架包括用于限制由懸架所允許的駕駛室的水平運動的至少兩個潘哈德桿。
12.根據(jù)權利要求11所述的挖掘機，其中所述潘哈德桿彼此垂直對齊。
13.根據(jù)權利要求10所述的挖掘機，其中所述減震缸中的至少一個相對于垂直面成角度。
14.根據(jù)權利要求13所述的挖掘機，其中所述減震缸中的至少一個垂直對齊。
15.根據(jù)權利要求14所述的挖掘機，其中所述減震氣缸中的至少四個被布置為對應于襯墊的一組。
16.根據(jù)權利要求15所述的挖掘機，其中所述一組減震缸的總的反彈作用力高于襯墊的作用力，并且所述一組減震缸的總的壓縮作用力是由襯墊施加的作用力的至少20%，并且其中襯墊是氣墊。
17.根據(jù)權利要求1所述的挖掘機，其中襯墊是氣墊，并且其中對應于氣墊設置一組緩沖器。
18.根據(jù)權利要求17所述的挖掘機，其中所述一組緩沖器提供高于襯墊的作用力的總的反彈作用力以及由襯墊所施加的作用力的至少20%的總的壓縮作用力。
19.一種挖掘機，包括: 主底盤； 多個履帶，主底盤支撐在所述多個履帶上； 由主底盤承載的挖掘部件，所述挖掘部件從由地表挖掘鼓輪和挖溝懸臂組成的組中選擇； 發(fā)動機，支撐在主底盤上，用于為履帶和挖掘部件提供動力； 駕駛室，支撐在主底盤上；和 支撐駕駛室的懸架，所述懸架包括至少一個空氣彈簧，所述懸架還包括至少一個彈性阻尼器，所述至少一個彈性阻尼器的固有頻率大于所述空氣彈簧的固有頻率。
20.—種地表米礦機,包括: 主底盤，具有在前端和后端之間延伸的長度； 多個履帶，主底盤支撐在所述多個履帶上； 鄰近主底盤的后端樞轉地安裝到主底盤的懸臂，所述懸臂能夠樞轉地圍繞樞轉軸線相對于主底盤移動，所述懸臂樞轉地圍繞樞轉軸線在升起位置和下降位置之間移動； 安裝到懸臂的鼓輪，所述鼓輪能夠相對于懸臂圍繞樞轉軸線轉動，所述樞轉軸線沿著主底盤的寬度延伸； 由鼓輪承載的多個齒； 發(fā)動機，支撐在主底盤上，提供用于驅動履帶和用于圍繞樞轉軸線轉動鼓輪的動力； 安裝在平臺上的駕駛室，所述平臺從懸臂向前偏置； 升降裝置，用于相對于主底盤升起和下降平臺和駕駛室，平臺和駕駛室能夠通過所述升降裝置在升起位置和下降位置之間移動，所述升起位置是下降位置之上的至少3英尺；和 定位在平臺和駕駛室之間的懸架，所述懸架包括鄰近駕駛室的后方區(qū)域定位的氣墊和鄰近駕駛室的前方區(qū)域定位的彈性阻尼器，氣墊允許獲得比彈性阻尼器較大的位移，并且氣墊具有比彈性阻尼器較低的固有頻率。
21.根據(jù)權利要求20所述的地表采礦機，還包括用于阻尼駕駛室相對于平臺的垂直運動的兩個減震缸。
22.根據(jù)權利要求21所述的地表采礦機，進一步包括用于限制駕駛室相對于平臺的水平運動的潘哈德桿。
【文檔編號】E02F9/08GK103492645SQ201280018374
【公開日】2014年1月1日 申請日期:2012年4月16日 優(yōu)先權日:2011年4月14日
【發(fā)明者】格倫·邁因德斯, 蓋伊·史蒂芬·布魯克, 大衛(wèi)·威廉·吉夫特 申請人:維米爾制造公司