РАБОЧИЙ ОРГАН ДЛЯ СКАЛЫВАНИЯ СНЕЖНО-ЛЕДЯНЫХ ОБРАЗОВАНИЙ НА ДОРОГАХ И ТРОТУАРАХ Российский патент 1994 года по МПК E01H5/12 

Изобретение относится к области машин для разрушения снежно-ледяных образований на дорогах и тротуарах.

Известен рабочий орган для разрушения снежно-ледяных образований, содержащий ленточную фрезу с горизонтальной осью вращения, на которой жестко закреплены скалывающие зубья. При поступательном перемещении и одновременном относительном вращении фрезы зубья скалывают крупными фрагментами снежно-ледяные образования с поверхности дороги.

Недостатком известного устройства является высокая вероятность разрушения зубьями фрезы дорожного покрытия вследствие тождественности физико-механических характеристик снежно-ледяных образований и асфальтобетона при отрицательной температуре окружающей среды.

Прототипом изобретения является рабочий орган для скалывания снежно-ледяных образований, содержащий смонтированную с возможностью вращения на вертикальной оси и связанную с приводным валом втулку, на радиальных спицах которой установлены посредством вертикальных осей с возможностью свободного вращения скалывающие конусы, обращенные основаниями в сторону дороги. При поступательном перемещении и одновременном планетарном вращении рабочего органа скалывающие конусы скользят нижними основаниями по поверхности дороги, не повреждая ее, а нижними кромками конусы в процессе сложного гипоциклического движения в горизонтальной плоскости обеспечивают разрушение снежно-ледяных образований крупным сколом за счет действия центробежной силы инерции каждого конуса на снежно-ледяной забой.

Основным недостатком прототипа является ограничение динамического скалывающего воздействия на снежно-ледяные образования величиной центробежной силы инерции, которая пропорциональна массе, радиусу окружности вращения в горизонтальной плоскости скалывающих конусов и квадрату угловой скорости этого планетарного вращения. Увеличение центробежной силы и повышение эффективности скалывания невозможно за счет увеличения радиуса окружности планетарного вращения, ограниченного шириной захвата рабочего органа, а также габаритом по ширине и необходимой маневренностью машины, и нецелесообразно за счет увеличения массы скалывающих конусов, что связано с ростом их размеров, тогда как радиус окружности основания скалывающего конуса и радиус окружности его планетарного вращения должны находиться в определенном рациональном соотношении. Увеличение частоты вращения рабочего органа приводит к пропорциональному росту мощности привода рабочего органа и требует, как правило, использования дополнительного повышающего редуктора. Кроме того, радиальная направленность центробежной силы не соответствует рациональному направлению вектора скалывающих напряжений в снежно-ледяном забое, за счет чего существенно снижаются КПД скалывающего воздействия и эффективность разрушения снежно-ледяных образований.

Изобретение направлено на решение задачи повышения эффективности скалывания снежно-ледяных образований путем дополнительного воздействия на эти образования кориолисовой силы инерции скалывающих конусов без изменения рациональных соотношений размеров и массы рабочего органа, что обеспечивается планетарным движением конусов в горизонтальной плоскости по некруглой траектории с переменным радиусом кривизны относительно оси их вращения.

На фиг. 1 схематично показан рабочий орган для скалывания снежно-ледяных образований, вид сбоку; на фиг. 2 - то же, вид сверху.

Рабочий орган содержит смонтированную на базовом шасси (не показано) центральную вертикальную ось 1, на которой установлена с возможностью вращения втулка 2 с зубчатым колесом 3, связанным посредством шестерни 4 с приводным валом 5. В нижней части на втулке 2 жестко закреплены радиальные спицы 6, на которых с возможностью продольного перемещения в радиальных направлениях установлены ползуны 7 с вертикальными осями 8. На осях 8 с возможностью свободного вращения смонтированы скалывающие конусы 9, обращенные основаниями в сторону поверхности 10 дороги и зафиксированные на осях 8 в вертикальном направлении посредством упоров 11 (фиг. 1). Ползуны 7 соединены при помощи тяг 12, которые выполнены в виде пружин, с дополнительной втулкой 13, смонтированной также с возможностью вращения на вертикальной оси 14, причем ось 14 жестко закреплена посредством кронштейна 15 на оси 1 с эксцентриситетом относительно последней в сторону, противоположную поступательному движению рабочего органа, указанному стрелкой А. В процессе планетарного вращения рабочего органа конусы 9 обеспечивают скалывание снежно-ледяных образований 16 на поверхности 10 дорог и тротуаров.

При поступательном перемещении по стрелке А в сторону снежно-ледяного забоя приводной вал 5 вращает втулку 2 и тем самым обеспечивает планетарное движение скалывающих конусов 9 с постоянным радиусом перемещения их центров масс относительно вертикальной оси 14 и переменным радиусом относительно центральной вертикальной оси 1. Соответственно конусы 9 перемещаются в горизонтальной плоскости с постоянной угловой скоростью относительно оси 1 и с переменной угловой скоростью относительно оси 14, а нижние основания конусов 9 скользят по поверхности 10 дороги. Постоянная величина радиуса обеспечивается тягами 12, а выполнение этих тяг в виде пружин уменьшает динамическую нагруженность металлоконструкций и приводы рабочего органа при высокой динамической нагруженности зоны контакта конусов 9 со снежно-ледяным забоем. Планетарное движение конусов 9 сопровождается их радиальными знакопеременными перемещениями на ползунах 7 вдоль спиц 6, как показано стрелками Б на фиг. 1. Нижняя кромка каждого конуса 9 воздействует на снежно-ледяные образования 16, обеспечивая их разрушение крупным сколом, при этом поверхность 10 дороги предохраняется от разрушения скалывающими конусами. Свободное вращение конусов 9 на осях 8 обеспечивает их качение в горизонтальной плоскости по поверхности снежно-ледяного забоя, что минимизирует момент сопротивления вращению рабочего органа, при этом скалывание льда происходит за счет реализации запаса кинетической энергии, накапливаемой каждым конусом 9 за один оборот рабочего органа в планетарном движении, а скалывающая сила каждого конуса в основном является силой его инерции вследствие наличия зазора между конусом 9 и его осью 8.

Использование: для разрушения снежно-ледяных образований на дорогах и тротуарах. Сущность изобретения: рабочий орган содержит смонтированную на вертикальной оси 1 с возможностью вращения втулку 2, связанную с приводным валом 5. На радиальных спицах 6 втулки установлены с возможностью продольного перемещения в радиальных направлениях ползуны 7 с вертикальными осями 8, на которых с возможностью свободного вращения установлены скалывающие конусы 9, обращенные основаниями в сторону дороги. Ползуны 7 соединены тягами 12, выполненными в виде пружин, с дополнительной втулкой 13, которая установлена с возможностью свободного вращения на вертикальной оси 14 с эксцентриситетом относительно оси 1. 1 з.п.ф-лы, 2 ил.

1. РАБОЧИЙ ОРГАН ДЛЯ СКАЛЫВАНИЯ СНЕЖНО-ЛЕДЯНЫХ ОБРАЗОВАНИЙ НА ДОРОГАХ И ТРОТУАРАХ, содержащий смонтированную с возможностью вращения на центральной вертикальной оси и связанную с валом втулку, на которой радиально закреплены спицы, несущие вертикальные оси со свободно вращающимися скалывающими конусами, обращенными основаниями в сторону обрабатываемой поверхности, отличающийся тем, что оси скалывающих конусов смонтированы на спицах при помощи ползунов с возможностью продольных перемещений и соединены посредством тяг с дополнительной втулкой, которая установлена с возможностью свободного вращения на дополнительной вертикальной оси, смонтированной с эксцентриситетом на центральной оси. 2. Рабочий орган по п.1, отличающийся тем, что тяги выполнены в виде пружин.