ВЕРХНЯЯ РАМА МАШИНЫ И УЗЕЛ С ДВУТАВРОВЫМ ПРОФИЛЕМ

ОБЛАСТЬ ТЕХНИКИ, К КОТОРОЙ ОТНОСИТСЯ ПОЛЕЗНАЯ МОДЕЛЬ
Настоящая полезная модель относится к раме машины, а, более конкретно, к узлу рамы для поддержки стрелы и цилиндра стрелы.
УРОВЕНЬ ТЕХНИКИ
У многих общепринятых рабочих машин, таких как машины в строительной и лесотехнической промышленности, рама предусмотрена для поддержки различных конструктивных признаков. Данные признаки могут включать кабину, двигатель, трансмиссию, систему охлаждения, систему выхлопа, резервуары для жидкостей, стрелу, ковш, отвал или любой другой инструмент или рабочее орудие. Экскаватор, например, может содержать раму, выполненную с возможностью поддержки стрелы, рукоять или рычаг стрелы экскаватора и ковш на переднем его конце и противовес на заднем конце. Конструкция рамы экскаватора такова, что нагрузка с противовеса эффективно переносится на землю посредством рамы. Вследствие этого, рама машины выполнена с возможностью удовлетворения требований к долговечности машины и поддержки тех конструктивных признаков, которые необходимы для работы машины.
Наиболее близкими аналогами к заявленной полезной модели являются технические решения, раскрытые в патенте США 3,379,652 (F16H 1/20, 19.06.1973) и в брошюре Caterpillar 336D/336 D L «Гидравлический экскаватор» (2008). На фиг. 1 в патенте США 3,379,652 показан вид сбоку экскаватора, имеющего обычную раму или двутавровый профиль 15. Аналогичным образом, на странице 8 в брошюре Caterpillar показана рама, имеющая обычный двутавровый профиль.
Двутавровые профили, описанные в патенте США 3,379,652 и брошюре Caterpillar, образованы единственной пластиной, которая продолжается от ее проксимального конца (т.е. там, где стрела крепится к двутавровому профилю) к ее дистальному концу. Хотя размеры точно не указаны в вышеуказанных документах, отношение высоты двутаврового профиля на его проксимальном конце (т.е. от оси поворота, вокруг которой стрела поворачивается к нижней части двутаврового профиля) составляет по меньшей мере две высоты двутаврового профиля на его дистальном конце (т.е. расстояние между верхней и нижней поверхностями на дистальном конце двутаврового профиля).
СУЩНОСТЬ ПОЛЕЗНОЙ МОДЕЛИ
Таким образом, в первом варианте осуществления данной полезной модели, предложен узел с двутавровым профилем для установки на верхней раме экскаватора и поддержки стрелы и противовеса. Узел с двутавровым профилем содержит удлиненный корпус, имеющий проксимальный конец, дистальный конец, верхнюю поверхность и нижнюю поверхность, выполненные с возможностью установки на верхней раме, при этом удлиненный корпус содержит множество пластин; первую пластину из множества пластин, расположенную на проксимальном конце, при этом первая пластина образует ось поворота, вокруг которой поворачивается стрела; вторую пластину из множества пластин, расположенную на дистальном конце и соединенную с первой пластиной; при этом удлиненный корпус имеет первую высоту и вторую высоту, причем первая высота образована между верхней поверхностью и нижней поверхностью на его дистальном конце, а вторая высота образована между нижней поверхностью и осью поворота; кроме того при этом отношение первой высоты ко второй высоте составляет между около 0,5 и 1,0.
В одном примере, первая пластина имеет первую толщину, вторая пластина имеет вторую толщину, при этом первая толщина больше, чем вторая толщина. Во втором примере, первая толщина приблизительно в два раза больше второй толщины. В третьем примере, третья пластина соединена между первой пластиной и второй пластиной, при этом третья пластина имеет третью толщину, которая меньше, чем первая толщина, но больше, чем вторая толщина. В четвертом примере, первая пластина и вторая пластина соединены друг с другом с образованием первого соединения, при этом первое соединение расположено под углом относительно вертикальной оси, проходящей через него. В пятом примере, часть первой пластины перекрывает часть второй пластины с образованием первого соединения и второго соединения, при этом первое соединение расположено на внешней стороне первой и второй пластин, а второе соединение расположено на внутренней стороне первой и второй пластин. В шестом примере, первое соединение содержит первый изогнутый конец на верхней поверхности и второй изогнутый конец на нижней поверхности.
В еще одном варианте осуществления, предложен узел с двутавровым профилем для установки на верхней раме экскаватора и поддержки стрелы и противовеса. Узел с двутавровым профилем содержит удлиненный корпус, имеющий проксимальный конец, дистальный конец, верхнюю поверхность и нижнюю поверхность, при этом удлиненный корпус содержит множество пластин; при этом первая пластина из множества пластин расположена на проксимальном конце, причем первая пластина образует ось поворота, вокруг которой поворачивается стрела; вторая пластина из множества пластин соединена с первой пластиной; третья пластина из множества пластин расположена на дистальном конце и соединена со второй пластиной; при этом первая пластина и вторая пластина соединены друг с другом в первом соединении, а вторая пластина и третья пластина соединены друг с другом во втором соединении; кроме того при этом первое соединение и второе соединение расположены под углом относительно вертикальной оси, проходящей через каждое соединение.
В одном примере данного варианта осуществления, первое соединение расположено под углом между 10-50° относительно вертикальной оси, а второе соединение расположено под углом между 5-30°. Во втором примере, первое соединение и второе соединение содержат первый конец и второй конец, при этом первый конец и второй конец являются изогнутыми. В третьем примере, удлиненный корпус имеет первую высоту и вторую высоту, причем первая высота образована между верхней поверхностью и нижней поверхностью на его дистальном конце, а вторая высота образована между нижней поверхностью и осью поворота. В четвертом примере, первая пластина имеет первую толщину, вторая пластина имеет вторую толщину, а третья пластина имеет третью толщину, при этом первая толщина больше, чем вторая толщина и третья толщина, а вторая толщина больше, чем третья толщина.
В пятом примере, вторая пластина расположена наружу от первой пластины и третьей пластины. В шестом примере, часть первой пластины перекрывает первую часть второй пластины в первом соединении с образованием первого сварного шва и второго сварного шва, при этом первый сварной шов образован на внешней стороне первой и второй пластин, а второй сварной шов образован на внутренней стороне первой и второй пластин; часть третьей пластины перекрывает вторую часть второй пластины во втором соединении с образованием третьего сварного шва и четвертого сварного шва, при этом третий сварной шов образован на внешней стороне второй и третьей пластин, а четвертый сварной шов образован на внутренней стороне второй и третьей пластин; кроме того при этом первый сварной шов, второй сварной шов, третий сварной шов и четвертый сварной шов расположены под углом относительно вертикальной оси, проходящей через каждый сварной шов, а каждый сварной шов содержит изогнутые концы на верхней поверхности и нижней поверхности удлиненного корпуса.
В другом варианте осуществления, машина содержит взаимодействующий с землей механизм для передвижения машины; раму, поддерживаемую взаимодействующим с землей механизмом; стрелу, соединенную с возможностью поворота с рамой; первый узел с двутавровым профилем и второй узел с двутавровым профилем, соединенные с рамой и разнесенные друг от друга, при этом каждый из первого и второго двутавровых профилей содержит удлиненный корпус, имеющий проксимальный конец, дистальный конец, верхнюю поверхность и нижнюю поверхность, при этом удлиненный корпус содержит множество пластин; при этом первая пластина из множества пластин расположена на проксимальном конце, первая пластина образует ось поворота, вокруг которой поворачивается стрела; вторая пластина из множества пластин соединена с первой пластиной; третья пластина из множества пластин расположена на дистальном конце и соединена со второй пластиной; при этом удлиненный корпус первого узла с двутавровым профилем и второй узел с двутавровым профилем имеют первую высоту и вторую высоту, причем первая высота образована между верхней поверхностью и нижней поверхностью на его дистальном конце, а вторая высота образована между нижней поверхностью и осью поворота; кроме того при этом отношение первой высоты ко второй высоте составляет между около 0,5 и 1,0.
В примере данного варианта осуществления, машина также может содержать по меньшей мере один резервуар для жидкостей, соединенный с рамой и расположенный между первым узлом с двутавровым профилем и вторым узлом с двутавровым профилем. Во втором примере, машина может дополнительно содержать первый двигатель и второй двигатель для приведения в движение машины, при этом первый и второй двигатели соединены с рамой на внешней стороне одного из первого или второго двутавровых профилей. В третьем примере, первая пластина имеет первую толщину, вторая пластина имеет вторую толщину, а третья пластина имеет третью толщину, при этом первая толщина больше, чем вторая толщина и третья толщина, а вторая толщина больше, чем третья толщина.
В четвертом примере, первая пластина и вторая пластина соединены друг с другом в первом соединении, а вторая пластина и третья пластина соединены друг с другом во втором соединении, при этом первое соединение и второе соединение расположены под углом относительно вертикальной оси, проходящей через каждое соединение. В пятом примере, первое соединение содержит первый конец на верхней поверхности и второй конец на нижней поверхности, при этом первое соединение расположено под первым углом относительно вертикальной оси между первым концом и вторым концом; второе соединение содержит первый конец на верхней поверхности и второй конец на нижней поверхности, при этом второе соединение расположено под вторым углом относительно вертикальной оси между первым концом и вторым концом; при этом первые концы и вторые концы первого и второго соединений являются изогнутыми.
КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ЧЕРТЕЖЕЙ
Упомянутые выше аспекты данной полезной модели и способ их получения станут более очевидны, а сама полезная модель будет более понятной с помощью ссылки на следующее описание вариантов осуществления полезной модели, сделанное в сочетании с сопровождающими чертежами, на которых:
Фиг. 1 представляет собой вид слева сбоку рабочей машины;
Фиг. 2 представляет собой вид сверху рабочей машины по Фиг. 1;
Фиг. 3 представляет собой частичный вид справа сбоку рабочей машины по Фиг. 1;
Фиг. 4 представляет собой частичный вид сверху верхней рамы рабочей машины по Фиг. 1;
Фиг. 5 представляет собой боковое перспективное изображение первого узла с двутавровым профилем и второго узла с двутавровым профилем верхней рамы по Фиг. 4;
Фиг. 6 представляет собой вид сбоку первого узла с двутавровым профилем по Фиг. 5; и
Фиг. 7 представляет собой частичный вид сверху первого узла с двутавровым профилем по Фиг. 5.
Соответствующие ссылочные позиции использованы для обозначения соответствующих элементов на нескольких изображениях.
ПОДРОБНОЕ ОПИСАНИЕ ПОЛЕЗНОЙ МОДЕЛИ
Варианты осуществления данной полезной модели, описанные ниже, не предназначены считаться исчерпывающими или ограничивать полезную модель точными формами, раскрытыми в следующем подробном описании. Вместо этого, варианты осуществления выбраны и описаны таким образом, чтобы другие квалифицированные специалисты в данной области могли оценить и понять принципы и практическое применение данной полезной модели.
На фиг. 1 показан иллюстративный вариант осуществления рабочей машины. Машина выполнена в виде экскаватора 100. Однако, настоящая полезная модель не ограничена экскаватором и может распространяться на другие рабочие машины. В связи с этим, несмотря на то, что фигуры и следующее описание могут относиться к экскаватору, следует понимать, что объем правовых притязаний данной полезной модели распространяется за пределы экскаватора и где применимо, вместо этого будет использоваться термин «машина» или «рабочая машина». Термин «машина» или «рабочая машина» предназначен быть более широким и для целей данной полезной модели охватывает другие транспортные средства кроме экскаватора.
Со ссылкой на Фиг. 1, машина 100 содержит шасси, содержащее верхнюю раму 102, установленную с возможностью поворота на ходовой части 104. Верхняя рама 102 может быть установлена с возможностью поворота на ходовой части 104 посредством поворотного подшипника и поворотной опоры 108. Верхняя рама 102 может поворачиваться вокруг на 360° относительно ходовой части 104 на поворотном подшипнике и поворотной опоре 108. Привод поворота (не показано) может поворачивать верхнюю раму 102 вокруг поворотного подшипника и поворотной опоры 108.
Для передвижения по земле ходовая часть 104 может содержать пару взаимодействующих с землей механизмов, таких как гусеницы 106, на противоположных сторонах ходовой части 104. В качестве альтернативы, машина 100 может содержать колеса для сцепления с землей. Верхняя рама 102 содержит кабину 110, в которой оператор машины управляет машиной. Кабина 110 может содержать систему управления (не показано), содержащую, но без ограничения, рулевое колесо, рычаг управления, рукоять управления, педали управления или клавиши управления. Для целей эксплуатации машины 100 оператор может приводить в действие одно или более средств управления системы управления.
Машина 100 также содержит стрелу 114, которая продолжается от верхней рамы 102 рядом с кабиной 110. Стрела 114 может поворачиваться вокруг вертикальной дуги посредством приведения в действие пары цилиндров 116 стрелы. Рукоять или рычаг 118 стрелы экскаватора установлен с возможностью вращения на одном конце стрелы 114, и его положением управляет гидравлический цилиндр 122. Противоположный конец стрелы 114 соединен с верхней рамой 102. На конце, расположенном напротив стрелы 114, рукоять или рычаг 118 стрелы экскаватора установлен на ковше 124, который может поворачиваться относительно рычага 118 посредством гидравлического цилиндра 120.
Верхняя рама 102 машины 100 содержит наружную крышку корпуса для защиты одного или более узлов 112 двигателя. На конце, расположенном напротив кабины 110, верхняя рама 102 содержит противовес 126. Противовес 126 добавляет массу задней части машины 100 для уравновешивания груза, собираемого в ковш 124 на передней части машины 100. Уравновешивающая масса может улучшать производительность рытья машины 100.
На Фиг. 2, верхняя рама 102 рабочей машины 100 показана более подробно. Машина 100 снова показана в виде экскаватора, но принципы и идеи данной полезной модели не ограничены исключительно экскаватором. Другие рабочие машины, такие как погрузчик, лесозаготовительная машина, обратная лопата, самоходный грейдер и т.д., могут заключать в себе принципы и идеи данной полезной модели. Машина 100 на Фиг. 2 может содержать множество вырабатывающих энергию устройств, включая первый двигатель 200 и второй двигатель 202. Хотя на Фиг. 2 показаны только два вырабатывающих энергию устройства, следует понимать, что в других вариантах осуществления могут иметься дополнительные вырабатывающие энергию устройства. Рабочая машина 100 также может содержать топливный бак 212 для содержания, например, дизельного топлива и резервуар 214 для гидравлической жидкости для содержания масла и тому подобное. Топливный бак 212 может быть соединен с возможностью прохождения текучей среды с каждым из множества вырабатывающих энергию устройств, а резервуар 214 для гидравлической жидкости может быть соединен с возможностью прохождения текучей среды с одним или более гидравлическими насосами.
Первый двигатель 200 может содержать первый очиститель 204 воздуха и первый глушитель или систему 206 выпуска. Аналогичным образом, второй двигатель 202 может содержать второй очиститель 208 воздуха и второй глушитель или систему 210 выпуска. Добавление второго вырабатывающего энергию устройства (т.е. второго двигателя 202) может обеспечить машине эффективность затрат, повышенную производительность и преимущества ее компактности.
Каждое вырабатывающее энергию устройство может содержать независимую систему охлаждения. Например, первый двигатель 200 может функционально приводить в действие первую систему 220 охлаждения, а второй двигатель 202 может функционально приводить в действие вторую систему 222 охлаждения. Как дополнительно показано на Фиг. 2, первая система 220 охлаждения может содержать первый охлаждающий вентилятор 216, а вторая система 222 охлаждения может содержать второй охлаждающий вентилятор 218. Каждый охлаждающий вентилятор может приводиться в действие своим соответствующим двигателем или вырабатывающим энергию устройством. Управление каждого вырабатывающего энергию устройства и системы охлаждения может быть либо автоматическим, либо ручным, либо и тем и другим. Например, в ручной системе управления для того, чтобы оператор управлял работой машины, в кабине 110 машины 100 может быть предусмотрено множество средств 224 управления оператором.
Со ссылкой на машину 100 на Фиг. 3, множество различных составных элементов, установленных на верхней раме 102 на Фиг. 2, были удалены, чтобы показать узел 300 с двутавровым профилем, соединенный с верхней рамой 102. Узел 300 с двутавровым профилем может содержать удлиненный корпус, соединенный с верхней рамой 102, и выполненный с возможностью переноса нагрузки с противовеса 126 на землю через поворотную опору и подшипник 108, ходовую часть 104 и взаимодействующий с землей механизм 106. На Фиг. 3, показан только один узел 300 с двутавровым профилем. Однако, как показано на фиг. 4, может иметься первый узел 400 с двутавровым профилем и второй узел 402 с двутавровым профилем, разнесенные друг от друга и соединенные с каждой стороной верхней рамы 102 и стрелы 114. Стрела 114 может быть соединена с каждым узлом с двутавровым профилем в первом месте 302 поворота с возможностью поворота вокруг первой оси 404 поворота (см. Фиг. 4). Один цилиндр 116 стрелы может быть соединен с каждым узлом с двутавровым профилем во втором месте 512 поворота с возможностью поворота вокруг второй оси 406 поворота (см. Фиг. 5). Таким образом, в процессе работы машины узел 300 с двутавровым профилем может обеспечивать стреле 114 и цилиндру 116 стрелы конструктивную и поворотную опору.
Как проиллюстрировано более подробно на фиг. 4, первый узел 400 с двутавровым профилем и второй узел 402 с двутавровым профилем могут быть установлены на верхней раме 102 машины 100. Верхняя рама 102 может содержать множество конструктивных элементов 408 рамы и опорных пластин 410 рамы, на которых установлены узлы с двутавровым профилем. Множество конструктивных элементов 408 рамы и опорных пластин 410 рамы также могут поддерживать первый двигатель 200, второй двигатель 202, первую систему 206 выпуска, вторую систему 210 выпуска, первую систему 220 охлаждения и вторую систему 222 охлаждения. Другие конструктивные элементы и системы, включая кабину 110, могут поддерживаться и быть соединены с верхней рамой 102 посредством множества конструктивных элементов 408 рамы и опорных пластин 410 рамы.
Как показано на Фиг. 4-7, первый узел 400 с двутавровым профилем и второй узел 402 с двутавровым профилем могут быть образованы с помощью множества пластин. На фиг. 4, первый узел 400 с двутавровым профилем может содержать первую верхнюю пластину 412, а второй узел 402 с двутавровым профилем может содержать вторую верхнюю пластину 414. В одном примере, первая верхняя пластина 412 и вторая верхняя пластина 414 могут иметь по существу равномерную толщину вдоль своей длины. Во втором примере, первая верхняя пластина 412 и вторая верхняя пластина 414 могут содержать проксимальный конец 416 и дистальный конец 418, при этом проксимальный конец 416 образован ближе всего к первому месту 302 поворота, а дистальный конец 418 образован ближе всего к противовесу 126. Первая верхняя пластина 412 и вторая верхняя пластина 414 могут содержать в себе поперечный изгиб между проксимальным и дистальным концами. Со ссылкой на Фиг. 6, например, первый узел 400 с двутавровым профилем может содержать дистальную часть 614, проксимальную часть 616 и поперечный изгиб 618, образованный между ними. Проксимальная часть 616 наклонена относительно дистальной части 614 на поперечном изгибе 618. В данном примере, дистальная часть 614 первой верхней пластины 412 может быть по существу плоской. Первая верхняя пластина 412 может иметь равномерную толщину между своим проксимальным концом 616 и своим дистальным концом 614. Однако, это не является обязательным и представляет собой только один пример. В другом примере, толщина первой верхней пластины 412 может варьировать между ее проксимальным концом 616 и дистальным концом 614. Вторая верхняя пластина 414 может иметь конструкцию, аналогичную первой верхней пластине 412.
На Фиг. 5, первый узел 400 с двутавровым профилем и второй узел 402 с двутавровым профилем показаны с удаленными своими соответствующими верхними пластинами. В данном случае, показан первый узел 400 с двутавровым профилем, имеющий первое множество пластин, которые образуют его высоту. Первое множество пластин содержит первую пластину 506, расположенную на проксимальном конце 416 первого узла 400 с двутавровым профилем, вторую пластину 508 и третью пластину 510, расположенную на дистальном конце 418. Вторая пластина 508 расположена между первой пластиной 506 и третьей пластиной 510. Как показано, первая пластина 506, вторая пластина 508 и третья пластина 510 могут содержать одно или более отверстий, образованных в них для приема шлангов, кабелей, проводов, шарнирных пальцев и т.д. На фиг. 6, например, первая пластина 506 может содержать первое отверстие, которое образует первое место 302 поворота, и второе отверстие, которое образует второе место 512 поворота. Первая пластина 506 также может содержать множество других отверстий 608, образованных в нем. Вторая пластина 508 может содержать множество отверстий 610, а третья пластина 510 может, соответственно, содержать по меньшей мере одно образованное в нем отверстие 612.
Первое множество пластин могут быть соединены друг с другом с образованием первого узла 400 с двутавровым профилем. Например, первая пластина 506 может быть сварена со второй пластиной 508 в первом месте 522 сварки и втором месте 524 сварки. Также вторая пластина 508 и третья пластина 510 могут быть сварены друг с другом в третьем месте 526 сварки и четвертом месте 528 сварки. Хотя в данном варианте осуществления пластины описаны с соединением друг с другом посредством сварки, квалифицированный специалист в данной области может учитывать другие способы, посредством которых пластины могут быть соединены друг с другом с образованием первого узла 400 с двутавровым профилем. В связи с этим, в данной полезной модели сварка описана в качестве одного способа для соединения друг с другом первой пластины 506, второй пластины 508 и третьей пластины 510.
Аналогично первому узлу 400 с двутавровым профилем, второе множество пластин могут быть соединены друг с другом с образованием второго узла 402 с двутавровым профилем. Второе множество пластин содержит первую пластину 500, расположенную на проксимальном конце 416 второго узла 402 с двутавровым профилем, вторую пластину 502 и третью пластину 504, расположенную на дистальном конце 418. Вторая пластина 502 может быть расположена между первой пластиной 500 и третьей пластиной 504. Аналогично первому множеству пластин, первая пластина 500, вторая пластина 502 и третья пластина 504 могут содержать одно или более отверстий, образованных в них для приема шлангов, кабелей, проводов, шарнирных пальцев и т.д. Например, в первой пластине 500 образованы первое место 302 поворота и второе место 512 поворота.
В данном примере, первая пластина 500 может быть сварена со второй пластиной 502 в первом месте 514 сварки и втором месте 516 сварки. Так же как, вторая пластина 502 и третья пластина 504 могут быть сварены друг с другом в третьем месте 518 сварки и четвертом месте 520 сварки. Хотя в данном варианте осуществления пластины описаны с соединением друг с другом посредством сварки, квалифицированный специалист в данной области может учитывать другие способы, посредством которых пластины могут быть соединены друг с другом с образованием второго узла 402 с двутавровым профилем. В связи с этим, в данной полезной модели сварка описана в качестве только одного способа для соединения друг с другом первой пластины 500, второй пластины 502 и третьей пластины 504.
Для целей данной полезной модели и как показано на фиг. 7, первый узел 400 с двутавровым профилем содержит его наружную часть 700 и внутреннюю часть 702. Стрела 114 соединена с внутренней частью 702 первого узла 400 с двутавровым профилем и второго узла 402 с двутавровым профилем. Как показано на Фиг. 5 и 7, вторая пластина 508 первого узла 400 с двутавровым профилем и вторая пластина 502 второго узла 402 с двутавровым профилем расположены на внешней стороне соответствующей первой и третьей пластин. Это лучше всего показано на фиг. 7, где вторая пластина 508 расположена на внешней стороне 700 первой пластины 506 и третьей пластины 510. В связи с этим, первое место 522 сварки и третье место 526 сварки расположены на внутренней стороне 702 первого узла 400 с двутавровым профилем, тогда как второе место 524 сварки и четвертое место 528 сварки расположены на его внешней стороне 700. На Фиг. 5, первое место 514 сварки и третье место 518 сварки расположены на внешней стороне второго узла 402 с двутавровым профилем, тогда как второе место 516 сварки и четвертое место 520 сварки расположены на его внутренней стороне.
2
1
1
2
Снова со ссылкой на Фиг. 7, часть первой пластины 506 перекрывает часть второй пластины 508 на расстояние D. В дополнение, еще одна часть второй пластины 508 перекрывает часть третьей пластины 510 на другое расстояние D. Каждое расстояние могут быть образовано за счет промежутка между местами сварки. Например, расстояние Dобразовано между третьим местом 526 сварки и четвертым местом 528 сварки. Кроме того, между первым местом 522 сварки и вторым местом 524 сварки образовано расстояние D. Хотя и не показано на какой-либо фигуре, первая пластина 500 и вторая пластина 502 второго узла 402 с двутавровым профилем могут перекрывать друг друга таким образом, чтобы перекрывать расстояние, образованное между первым местом 514 сварки и вторым местом 516 сварки. Также вторая пластина 502 и третья пластина 504 могут перекрывать друг друга таким образом, что перекрывать расстояние, образованное между третьим местом 518 сварки и четвертым местом 520 сварки.
1
2
3
1
2
2
3
В каждом случае, место сварки, расстояние перекрытия, форма, и размер каждой пластины являются проектными решениями для добавления каждому узлу с двутавровым профилем жесткости и целостности конструкции. В дополнение, каждая пластина может иметь разную толщину. Например, на фиг. 7 первая пластина 506 первого узла 400 с двутавровым профилем содержит первую определенную толщину, t. Вторая пластина 508 содержит вторую определенную толщину, t, а третья пластина 510 содержит третью определенную толщину, t. В одном примере, первая толщина, t, больше, чем вторая толщина, t, а вторая толщина, t, больше, чем третья толщина, t. В одном аспекте, первая толщина может быть приблизительно в два раза больше второй толщины. В еще одном аспекте, вторая толщина может быть приблизительно в два раза больше третьей толщины. В другом аспекте, соотношение толщины между тремя пластинами может составлять приблизительно 3:2:1.
Толщина каждой первой пластины 506, второй пластины 508, и третьей пластины 510 может оставаться по существу равномерной на всем протяжении каждой пластины. Однако, в другом примере, толщина одной или более пластин может варьировать от одного конца до ее противоположного конца. Например, толщина одной пластины может сужаться от более толстого конца к более тонкому концу. В качестве альтернативы, толщина каждой пластины может варьировать между каждым ее концом и центром. В данном случае, например, около центра каждой пластины ее толщина может быть максимальной или минимальной. Для уменьшения напряжения в каждом месте сварки и добавления прочности узлу с двутавровым профилем и верхней раме толщина может быть оптимизирована.
На фиг. 7, первая пластина 506 имеет наибольшую толщину и расположена на проксимальном конце 416 первого узла 400 с двутавровым профилем. Кроме того, третья пластина 510 имеет наименьшую толщину и расположена на дистальном конце 418 наиболее близком к противовесу 126 машины 100. Толщина второго множества пластин, которые образуют второй узел 402 с двутавровым профилем, может быть по существу аналогична толщине первого множества пластин (т.е. первая пластина 506 первого узла 400 с двутавровым профилем и первая пластина 500 второго узла 402 с двутавровым профилем могут быть по существу одинаковыми и т.д.). В любом случае, пластина, имеющая наименьшую толщину, может быть расположена наиболее близко к противовесу 126. Это может быть предпочтительно для противодействия или уменьшения величины момента, вызываемого на верхней раме 102 противовесом 126.
На Фиг. 4-7, каждый из первого узла 400 с двутавровым профилем и второго узла 402 с двутавровым профилем показан образованным тремя пластинами. Однако, в других примерах, первый узел 400 с двутавровым профилем и второй узел 402 с двутавровым профилем могут быть образованы с помощью двух или более пластин. Кроме того, две или более пластин в других примерах могут быть соединены посредством сварки, клея, механических крепежных приспособлений или любого другого известного способа соединения.
2
1
На фиг. 6 первый узел 400 с двутавровым профилем показан более подробно. Второй узел 402 с двутавровым профилем может иметь по существу такую же конструкцию и компоновку, как первый узел 400 с двутавровым профилем, и соответственно описание первого узла 400 с двутавровым профилем по существу применимо ко второму узлу 402 с двутавровым профилем за исключением того, что отмечалось в данной полезной модели. Как описано выше, первый узел 400 с двутавровым профилем может быть образован с помощью первого множества пластин, включая первую пластину 506, вторую пластину 508 и третью пластину 510. Несмотря на то, что в данном документе показаны и описаны только три пластины, следует понимать, что первый узел 400 с двутавровым профилем может быть образован двумя или более пластинами. Каждая пластина может быть сварена с другой пластиной вдоль сварного шва или соединения. Сварной шов или соединение образовано в каждом соответствующем месте сварки. Со ссылкой на Фигуры 6 и 7, первый сварной шов 620 образован во втором месте 524 сварки, образованном на внешней стороне 700 первого узла 400 с двутавровым профилем. Как показано, первый сварной шов 620 наклонен относительно вертикальной оси под углом Θ. В дополнение, первый сварной шов 620 закруглен на каждом конце с первым радиусом 600 и вторым радиусом 602. Второй сварной шов 622 образован в четвертом месте 528 сварки наружу 700 от первого узла 400 с двутавровым профилем между второй пластиной 508 и третьей пластиной 510. Второй сварной шов 622 может быть наклонен относительно вертикальной оси под углом Θ. В дополнение, второй сварной шов 622 может быть закруглен на каждом конце с третьим радиусом 604 и четвертым радиусом 606.
1
2
Формы первого сварного шва 620 и второго сварного шва 622 на фиг. 6 могут быть выполнены с возможностью расположения соответствующих мест сварки в месте самого низкого напряжения вдоль узла с двутавровым профилем. Место самого низкого напряжения, например, может зависеть от массы противовеса, особенно поскольку каждый узел с двутавровым профилем выполнен с возможностью переноса нагрузки с противовеса 126 на поворотный подшипник и поворотную опору 108. Например, результатом анализа методом конечных элементов напряжений, индуцируемых в узле с двутавровым профилем, могут быть углы, Θ и Θ и радиусы, которые отличаются между машиной, имеющей противовес в 9500 кг, по сравнению с противовесом в 10000 кг. В любом случае, сварные швы наклонены относительно каждой соответствующей вертикальной оси, а каждый конец закруглен, как показано на фиг. 6.
1
2
1
1
2
В одном неограничивающем примере, угол Θ может быть приблизительно между 5-30°, а угол Θ может быть приблизительно между 10-50°. В еще одном примере, угол Θ может быть приблизительно между 10-20°, а угол  может быть приблизительно между 20-30°. В дополнительном примере, угол Θ может быть приблизительно между 10-15°, а угол Θ может быть приблизительно между 22-28°. Каждый угол может отличаться на основании размера противовеса 126, как описано выше.
Нагрузка от противовеса 126 может приводить первый сварной шов 620 в первом радиусе 600 в натяженное состояние, а первый сварной шов 620 во втором радиусе 602 в сжатое состояние. Аналогичным образом, один и тот же груз может вызывать натяжение во втором сварном шве 622 в третьем радиусе 604 и вызывать сжатие около четвертого радиуса 606. В результате, первый радиус 600 может отличаться от второго радиуса 602 вдоль первого сварного шва 620, а третий радиус 604 может отличаться от четвертого радиуса 606 вдоль второго сварного шва 622.
В одном неограничивающем примере, первый радиус 600 может быть приблизительно между 200-300 мм, а второй радиус 602 может быть приблизительно между 20-100 мм. В еще одном примере, первый радиус 600 может быть приблизительно между 225-275 мм, а второй радиус 602 может быть приблизительно между 20-60 мм. В дополнительном примере, первый радиус 600 может быть по меньшей мере 225 мм, а второй радиус 602 может быть по меньшей мере 30 мм.
В другом неограничивающем примере, третий радиус 604 может быть приблизительно между 200-300 мм, а четвертый радиус 606 может быть приблизительно между 20-100 мм. В еще одном примере, третий радиус 604 может быть приблизительно между 225-275 мм, а четвертый радиус 606 может быть приблизительно между 60-80 мм. В дополнительном примере, третий радиус 604 может быть по меньшей мере 225 мм, а четвертый радиус 606 может быть по меньшей мере 60 мм. В данных примерах, первый радиус 600 и третий радиус 604 могут быть приблизительно одинаковыми в некоторых примерах, но каждый может отличаться в других примерах. Так же как, второй радиус 602 и четвертый радиус 606 могут быть по существу аналогичными в некоторых примерах, тогда как каждый может отличаться в других примерах. Как описано выше, размер противовеса 126 может оказывать влияние на угловое положение сварных швов и радиуса каждого закругленного конца.
1
2
1
2
Еще одним аспектом узла с двутавровым профилем является его высота. Для целей данной полезной модели, имеются две высоты узла с двутавровым профилем, показанного на фиг. 6. Как проиллюстрировано, первый узел 400 с двутавровым профилем имеет первую высоту, H, и вторую высоту, H. В данной полезной модели, высота двутаврового профиля упоминается, как первая высота, H, а высота пальца основания стрелы упоминается, как вторая высота, H. Первая высота или высота двутаврового профиля образована около дистального конца 418 и между верхней и нижней поверхностями узла 400 с двутавровым профилем. Вторая высота или высота пальца основания стрелы образована около проксимального конца 416 и между нижней частью узла 400 с двутавровым профилем и осью 404 поворота стрелы (т.е. в первом месте 302 поворота). Нижняя часть первого узла 400 с двутавровым профилем также может коррелировать с нижней поверхностью верхней рамы 102 для целей определения первой высоты и второй высоты.
Во многих общеизвестных экскаваторах, вторая высота или высота пальца основания стрелы по существу одинаковая или постоянная для одного и того же размера или класса экскаватора у разных производителей. Например, высота пальца основания стрелы экскаватора 48 метрических тонн приблизительно одинаковая среди производителей экскаваторов. Так же как, высота пальца основания стрелы экскаватора 36 метрических тонн приблизительно одинаковая среди большинства производителей экскаваторов. Одна причина для сходства объясняется тем, что высота пальца основания стрелы влияет на кинематику переднего конца машины. В частности, высота пальца основания стрелы связана с тем, насколько высоко может добираться машина, напр., насколько высоко или далеко может добираться ковш 124. У многих экскаваторов, технические характеристики копания и вылета машины представляют собой два из нескольких проектных решений, принимаемых в расчет при конструировании машины. Техническая характеристика рытья может быть приблизительно одинаковой для большинства общепринятых экскаваторов, что не является неожиданным, учитывая что высота пальца основания стрелы является приблизительно одинаковой среди большинства общепринятых экскаваторов.
1
2
1
2
1
2
Первая высота или высота двутаврового профиля, H, может увеличиваться по мере увеличения размера машины, но высота пальца основания стрелы, H, также может увеличиваться по мере увеличения размера машины. Соответственно, отношение высоты двутаврового профиля, H, к высоте пальца основания стрелы, H, является приблизительно одинаковым, даже когда размер машины изменяется. Например, разница между отношениями высоты двутаврового профиля, H, к высоте пальца основания стрелы, H, для экскаваторов между 14 метрическими тоннами и 36 метрическими тоннами может быть меньше, чем 0,10.
1
2
1
2
В еще одном примере, отношение высоты двутаврового профиля, H, к высоте пальца основания стрелы, H, для экскаваторов разных классов в настоящее время на рынке колеблется между 0,24 и 0,30. Другими словами, соотношение остается довольно постоянным среди экскаваторов разных классов (т.е. между 14 метрическими тоннами и 36 метрическими тоннами) даже, когда высота двутаврового профиля, H, и высота пальца основания стрелы, H, увеличивается по мере увеличения размера машины.
Компоновка верхней рамы большинства общепринятых экскаваторов такова, что она ограничивает высоту двутаврового профиля. Например, в большинстве общепринятых экскаваторов имеется только единственный двигатель, и двигатель расположен сверху двух общепринятых двутавровых профилей. В частности, двигатель установлен на двутавровых профилях в направлении их дистального конца (т.е. наиболее близко к противовесу). В данной конфигурации, промежуточный вал двигателя обычно расположен перпендикулярно двутавровым профилям. В некоторых альтернативных конфигурациях, промежуточный вал двигателя расположен параллельно двутавровым профилям.
Конструкция общепринятых экскаваторов такая, что часто необходимо устанавливать двигатель на верхней раме как можно ниже. В действительности, это ограничивает высоту общепринятого узла с двутавровым профилем. Когда промежуточный вал двигателя расположен перпендикулярно двутавровым профилям, высота двутаврового профиля ограничена местоположением нижней части двигателя. Когда промежуточный вал двигателя расположен параллельно двутавровым профилям, высота двутаврового профиля ограничена необходимостью сохранять доступность к боковым сторонам двигателя для ремонта и технического обслуживания. Однако, общепринятый узел с двутавровым профилем, также требует минимальной высоты для поддержки противовеса. В дополнение, по мере уменьшения высоты двутаврового профиля общепринятого узла с двутавровым профилем, толщина пластины или пластин общепринятого двутаврового профиля увеличивается для дополнительной поддержки противовеса. Вследствие этого, обычные экскаваторы часто конструируют с обычными двутавровыми профилями, имеющими минимальную высоту, и более толстые пластины.
Однако, в данной полезной модели, верхняя рама 102 переконструирована так, чтобы содержать два двигателя. Более конкретно, как показано на фиг.4, компоновка верхней рамы 102 переконструирована таким образом, что топливный бак 212 и резервуар для гидравлической жидкости 214 расположены между первым узлом 400 с двутавровым профилем и вторым узлом 402 с двутавровым профилем. Хотя двутавровые профили на Фиг. 2 не показаны, первый двигатель 200 и второй двигатель 202 расположены на внешней стороне 700 первого узла 400 с двутавровым профилем, и вследствие этого двигатель ни расположен, ни установлен сверху любого из узлов с двутавровым профилем. Топливный бак 212 и резервуар 214 для гидравлической жидкости могут быть установлены на одной из множества пластин 410 опоры рамы и соответственно нет соответствующей конструкции для ограничения высоты первого и второго узлов с двутавровым профилем.
1
1
2
Принимая во внимание компоновку верхней рамы Фиг. 2, первый узел 400 с двутавровым профилем и второй узел 402 с двутавровым профилем могут иметь увеличенную первую высоту или высоту двутаврового профиля, H. Несмотря на то, что многие из упомянутых ранее общепринятых двутавровых профилей имеют высоту двутавровых профилей менее чем 250 мм вследствие того, что на них установлен двигатель, первый узел 400 с двутавровым профилем и второй узел 402 с двутавровым профилем могут иметь высоту двутавровых профилей, равную приблизительно 700 мм. Для целей данной полезной модели, первый узел 400 с двутавровым профилем и второй узел 402 с двутавровым профилем могут упоминаться, как «высокие двутавровые профили». «Узел с высоким двутавровым профилем» или «высокий двутавровый профиль» может быть образован в виде узла с двутавровым профилем, имеющего отношение высоты двутаврового профиля, H, к высоте пальца основания стрелы, H, между 0,5 и 1,0.
1
2
1
2
Соответственно, отношение высоты двутаврового профиля, H, к высоте пальца основания стрелы, H, первого и второго двутавровых профилей может быть приблизительно двукратным или в два раза больше, чем отношение высоты двутаврового профиля, H, к высоте пальца основания стрелы, H, упомянутых ранее общепринятых двутавровых профилей.
1
2
В одном неограничивающем примере, Таблица 1 ниже иллюстрирует отношение высоты двутаврового профиля, H, к высоте пальца основания стрелы, H, для серий экскаваторов, имеющихся в настоящее время на рынке.
Таблица 1
Отношения высоты двутаврового профиля к высоте пальца основания стрелы
Тип машины
Соотношение
14 Метрических тонн, Общепринятые двутавровые профили
0,30
16 Метрических тонн, Общепринятые двутавровые профили
0,27
21 Метрических тонн, Общепринятые двутавровые профили
0,28
24 Метрических тонн, Общепринятые двутавровые профили
0,26
29 Метрических тонн, Общепринятые двутавровые профили
0,24
36 Метрических тонн, Общепринятые двутавровые профили
0,29
48 Метрических тонн, Высокие двутавровые профили
0,72
1
2
Как показано в Таблице 1, отношение высоты двутаврового профиля, H, к высоте пальца основания стрелы, H, может быть по существу больше при использовании высоких двутавровых профилей. Соотношение 0,72 является только примером и может отличаться для разных типов машин, особенно тех, которые могут содержать противовесы с различными размерами или имеют различные технические характеристики рытья или выноса.
Соотношение при использовании более высоких двутавровых профилей может отличаться для того, чтобы достигать оптимальной прочности и весовых характеристик. Например, более высокие двутавровые профили также могут допускать, чтобы множество пластин были более тонкими, чем те пластины, которые образуют общепринятые двутавровые профили. Например, первая пластина 506, вторая пластина 508 и третья пластина 510 могут содержать уменьшенную толщину по сравнению с аналогичными пластинами на общепринятых двутавровых профилях. Комбинация более тонких пластин и разделенного на части узла с двутавровым профилем (т.е. множества пластин, которые образуют узел с двутавровым профилем) может уменьшить общую массу узла с двутавровым профилем и дополнительно усилить верхнюю раму 102 машины 100.
Несмотря на то, что выше были раскрыты иллюстративные варианты осуществления, содержащие принципы данной полезной модели, настоящая полезная модель не ограничено раскрытыми вариантами осуществления. Вместо этого, данная заявка охватывает любые варианты, области применения или изменения полезной модели, использующие его общие принципы. Кроме того, данная заявка охватывает такие отклонения от данной полезной модели, которые попадают в пределы известной или общепринятой практики в области, к которой относится данная полезная модель, и которые попадают в пределы ограничений приложенной формулы полезной модели.