СПОСОБ СКАЛЫВАНИЯ ЛЬДА И УПЛОТНЕННОГО СНЕГА И УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЕГО ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ Российский патент 2002 года по МПК E01H5/12 

Изобретение относится к устройствам для очистки дорог и улиц.

Известен способ удаления снежно-ледяных образований с дорожных покрытий, предусматривающий воздействие режущими инструментами рабочего органа на обрабатываемую поверхность, осуществляемое в горизонтальной плоскости, обеспечиваемое поступательным движением тянущего механизма и вращательным движением рабочего органа. При этом режущим инструментам сообщается колебательное движение (см. авт. св-во 1217976, кл. Е 01 Н 5/12, опубл. 15.03.86 г.).

Данный способ с течки зрения его создателей способствует повышению эффективности скалывания льда.

Однако известный способ недостаточно эффективен при наличии на обрабатываемой поверхности различного рода препятствий - углублений, выступов.

Известен способ скалывания льда и уплотненного снега, выбранный в качестве ближайшего аналога, предусматривающий воздействие режущей поверхностью рабочего органа на обрабатываемую поверхность, осуществляемое в вертикальной плоскости, обеспечиваемое поступательным движением тянущего механизма и вращательным движением оси рабочего органа, при этом воздействие оси каждой из режущих поверхностей рабочего органа на обрабатываемую поверхность осуществляется однократно за один оборот оси рабочего органа (см. патент RU 2143028, кл. Е 01 Н 5/12, опубл. 20.12.99 г.).

Данный способ позволяет повысить качество скалывания льда и уплотненного снега с дорожных покрытий за счет того, что рабочий орган при движении по дорожному покрытию отслеживает его вертикальный профиль, воздействуя с одинаковым заданным усилием как на выпуклые, так и на вогнутые его участки.

Однако и данный способ имеет недостатки, обусловленные принудительным вращением рабочего органа, что также может служить причиной малоэффективной работы рабочего органа.

Известно устройство для скалывания льда, содержащее платформу с зубьями, жестко закрепленными на ней снизу своими основаниями, несущую центробежный вибратор, расположенный на ней сверху, при этом платформа выполнена в виде диска, вершины зубьев лежат в одной плоскости, зубья размещены симметрично относительно проекции на диск направления действия возмущающей силы вибратора, причем между плоскостью, проходящей через вершины зубьев, и нижней поверхностью диска образован острый угол (см. авт. св-во СССР 1266921, кл. Е 01 Н 5/12, опубл. 30.10.86 г.).

С точки зрения авторов данного изобретения данная конструкция позволяет значительно повысить качестве очистки.

Однако надежность данной конструкции невысока.

Кроме того, достаточно сложна конструкция данного устройства.

Известно устройство для скалывания льда и уплотненного снега, выбранное в качестве ближайшего аналога, содержащее рабочий орган, жестко закрепленные на нем своими основаниями режущие элементы, образующие в проекции режущую поверхность, а также привод с осью вращения, расположенной в вертикальной плоскости (см. патент RU 1217976, кл. Е 01 H 5/12, опубл. 15.03.86 г.).

Данное устройство содержит приводной вертикальный вал, на нижнем конце которого горизонтально закреплена крестовина с вертикально установленными на ней режущими инструментами, соединенными с подпружиненными относительно крестовины вибраторами.

Режущие инструменты установлены с увеличением длины их вылета относительно крестовины в направлении к центру вращения последней. При этом вибраторы жестко соединены с режущими инструментами и кинематически связаны с приводом вертикального вала.

Задача, которую решает данное изобретение, - повышение эффективности скалывания льда. При этом, по мнению авторов известного изобретения, благодаря установке режущих инструментов с увеличением длины их вылета к центру вращения разрушение льда производится на более значительную толщину, что повышает эффективность работы устройства.

Однако данная конструкция имеет значительные недостатки.

Во-первых, конструкция достаточно сложна и, следовательно, недостаточно надежна в эксплуатации.

Во-вторых, при наезде на препятствие, вследствие того, что рабочему органу сообщается принудительное вращение, возникают сильные разрывные усилия на валы, что может привести к аварийном ситуации.

В-третьих, в известном устройстве режущие инструменты работают как фрезы, т. е. велика нагрузка на каждый инструмент и, следовательно, велика опасность их частых поломок.

В-четвертых, в случае остановки устройства центральный участок остается необработанным, что снижает эффективность данной установки.

Таким образом, техническим результатом, на решение которого направлено данное изобретение, является повышение эффективности способа скалывания льда и уплотненного снега и используемого для этой цели устройства.

Дополнительным техническим результатом, на решение которого направлено данное изобретение, является повышение надежности заявляемой конструкции.

Указанные технические результаты достигаются тем, что в известном способе скалывания льда и уплотненного снега, предусматривающем воздействие режущей поверхностью рабочего органа на обрабатываемую поверхность, осуществляемое в вертикальной плоскости, обеспечиваемое вращательным движением рабочего органа при воздействии каждой из режущих поверхностей рабочего органа на обрабатываемую поверхность, осуществляемое однократно за один оборот оси рабочего органа, согласно изобретению однократное воздействие каждой режущей поверхности рабочего органа дополнительно совмещено с колебательным движением режущей поверхности, осуществляемым в вертикальной плоскости от центра рабочего органа к его периферии, а вращение оси рабочего органа при этом осуществляется вокруг оси, перпендикулярной обрабатываемой поверхности.

Кроме того, указанные технические результаты достигаются тем, что в известном устройстве для скалывания льда и уплотненного снега, содержащем рабочий орган, жестко закрепленные на нем своими основаниями режущие элементы, образующие в проекции режущую поверхность, а также привод с осью вращения, расположенной в вертикальной плоскости, согласно изобретению поверхность, проходящая через вершины режущих элементов, образует обратный конус с тупым углом при вершине, а ось привода выполнена наклоненной к оси, перпендикулярной к обрабатываемой поверхности, под углом, обеспечивающим параллельность режущей поверхности рабочего органа обрабатываемой поверхности.

При этом привод устройства выполнен с возможностью осуществления рабочим органом кругового качательного движения.

Заявителем установлено, что именно однократное воздействие каждой режущей поверхности рабочего органа, совмещенное с качательным движением режущей поверхности, осуществляемое в вертикальной плоскости от центра рабочего органа к его периферии при вращении оси рабочего органа вокруг оси, перпендикулярной обрабатываемой поверхности, значительно повышает эффективность способа.

Это обеспечивается за счет того, что в каждый момент времени в работе по скалыванию льда участвует элементарный участок режущей поверхности. Рабочий орган совершает при этом круговое качательное движение как бы перекатываясь режущими поверхностями, поочередно опуская одни режущие поверхности в вертикальной плоскости в обрабатываемую поверхность и приподнимая другие. Режущие поверхности плавно вдавливаются в обрабатываемую поверхность в направлении от центра к периферии. При этом за счет вращения оси рабочего органа вокруг оси, перпендикулярной обрабатываемой поверхности, происходит обкатывание рельефа поверхности, копируются все неровности, что способствует значительному повышению качества очистки поверхности и, как следствие, повышению эффективности способа.

Образование поверхностью, проходящей через вершины режущих элементов, обратного конуса с тупым углом при вершине и выполнение оси привода наклоненной к оси, перпендикулярной обрабатываемой поверхности, под углом, обеспечивающим параллельность режущей поверхности рабочего органа обрабатываемой поверхности, способствует также значительному повышению эффективности работы данного устройства.

Это обеспечивается благодаря тому, что расположение режущих поверхностей на рабочем органе с формированием символической поверхностью, проходящей через их вершины, символического обратного конуса с тупым углом при вершине способствует постепенному плавному вдавливанию режущих поверхностей в обрабатываемую поверхность в направлении от центра к периферии.

При этом выполнение оси привода, наклоненной к оси, перпендикулярной обрабатываемой поверхности, под углом, обеспечивающим параллельность режущей поверхности рабочего органа обрабатываемой поверхности, способствует поочередному обкатыванию рельефа поверхности режущими поверхностями, т.е. режущие поверхности копируют все неровности обрабатываемой поверхности, что обеспечивает значительное снижение нагрузки на каждую режущую поверхность и повышение эффективности работы.

При этом в момент вдавливания режущей поверхности в обрабатываемую поверхность усилие всего устройства направлено именно на эту режущую поверхность, что обеспечивает возможность использования данной конструкции для скалывания льда и уплотненного снега практически любой толщины.

Кроме того, такое выполнение режущих поверхностей и оси привода исключает принудительное вращение рабочего органа и, как следствие, исключает наличие сложных кинематических связей, что упрощает конструкцию в целом, устраняет вероятность разрывных усилий при перегрузках. А отсутствие принудительного вращения рабочего органа обеспечивает эффективность работы устройства как в состоянии отсутствия поступательного движения, так и при его наличии.

Расположение режущих поверхностей заявляемым образом также обеспечивает эффективность работы устройства за счет исключения необработанных участков в центральной части в случае отсутствия поступательного движения и пропусков при его наличии.

Совокупность существенных признаков заявляемых объектов "способ" и "устройство" имеет отличия от ближайшего аналога и не следует явным образом из изученного уровня техники, что свидетельствует о их соответствии критериям "новизна" и "изобретательский уровень".

Заявляемые изобретения могут изготавливаться на машиностроительных предприятиях, что свидетельствует о их соответствии критерию "промышленная применимость".

Заявляемое изобретение поясняется чертежами, на которых: на фиг.1 и 2 изображена принципиальная схема устройства, вариант 1; на фиг.3 - принципиальная схема устройства, вариант 2.

Устройство для скалывания льда и уплотненного снега содержит рабочий орган, представляющий собой либо плиту (диск) 1 (вариант 1), либо обратный конус 1 (вариант 2).

На поверхности плиты (конуса) 1 жестко закреплены своими основаниями 2 режущие элементы 3. В случае выполнения рабочего органа в виде плиты (диска) 1 одним из вариантов расположения режущих элементов 3 является их расположение по концентрическим окружностям (фиг.2). При этом высота режущих элементов 3, расположенных на каждой из окружностей, увеличивается от наружной части диска (плиты) 1 к ее центру (от периферии к центру). В другом варианте выполнения рабочего элемента в виде плиты (диска) 1 режущие элементы 3 расположены радиально, симметрично по всей поверхности (фиг.1). При этом режущие элементы 3 выполнены также переменной высоты, увеличивающейся от периферии к центру.

В случае выполнения рабочего органа в виде конуса 1 (фиг.3) режущие элементы 3 расположены на нем радиально, симметрично по всей поверхности конуса 1. В этом случае высота режущих элементов постоянна.

Во всех вариантах символическая поверхность, проходящая через вершины режущих элементов 3, представляет собой символический обратный конус с тупым углом α при вершине. Режущие элементы 3 в проекции образуют режущую поверхность 4.

Устройство содержит привод (не показан) с осью вращения, расположенной в вертикальной плоскости. При этом ось 5 привода рабочего органа выполнена наклонной к оси 6, перпендикулярной обрабатываемой поверхности 7, что обеспечивает параллельность режущей поверхности 4 обрабатываемой поверхности 7.

Привод выполнен с возможностью осуществления рабочим органом качательного движения.

Устройство работает и способ осуществляется следующим образом.

Навесное оборудование (рабочий орган) опускается на обрабатываемую поверхность 7. Включается привод. Рабочий орган совершает при этом круговое качательное движение как бы перекатываясь кромками режущих элементов 3 по обрабатываемой поверхности 7, попеременно опуская одни режущие элементы 3 и поочередно поднимая другие. Режущие элементы 3, образующие в проекции режущие поверхности 4 рабочего органа, плавно вдавливаются в обрабатываемую поверхность (лед или уплотненный снег) в направлении от центра к периферии.

В вертикальной плоскости режущие поверхности 4 осуществляют качательное движение. В любой момент времени в работе по скалыванию льда или уплотненного снега участвует элементарный участок режущей поверхности 4, перемещаясь в радиальном от центра к периферии и круговом направлениях.

Воздействие каждой из режущих поверхностей 4 рабочего органа на обрабатываемую поверхность 7 осуществляется однократно за один оборот оси рабочего органа. При этом однократное воздействие каждой режущей поверхности 4 рабочего органа совмещено с качательным движением режущей поверхности 4, осуществляемым в вертикальной плоскости от центра к периферии, при вращении оси 5 привода вокруг оси 6, перпендикулярной обрабатываемой поверхности 7.

При вращении оси 5 рабочего органа (привода) вокруг оси 6, перпендикулярной обрабатываемой поверхности 7, происходит обкатывание режущими поверхностями 4 обрабатываемой поверхности 7, т.е. копирование режущими поверхностями 4 всех неровностей обрабатываемой поверхности 7.

Это осуществляется благодаря выполнению оси 5 привода (рабочего органа) наклоненной к оси 6, перпендикулярной поверхности 7, под углом α, который и обеспечивает параллельность режущей поверхности 4 обрабатываемой поверхности 7 и, как следствие, копирование режущей поверхностью 4 всех неровностей обрабатываемой поверхности 4.

Режущие поверхности 4 плавно и постепенно вдавливаются в обрабатываемую поверхность 7 (лед или уплотненный снег) в направлении от центра к периферии. В момент вдавливания режущей поверхности 4 в обрабатываемую поверхность 7 усилие всего устройства направлено именно на эту режущую поверхность 4, благодаря чему обеспечивается скалывание льда или уплотненного снега практически любой толщины.

Изобретение относится к коммунальному хозяйству и может быть использовано для очистки дорог и улиц. Способ предусматривает воздействие режущими поверхностями режущих элементов, закрепленными основаниями на рабочем органе, на обрабатываемую поверхность в вертикальной плоскости. При этом вращательное движение рабочего органа дополнительно совмещено с качательным движением от центра рабочего органа к его периферии. Устройство содержит рабочий орган, жестко закрепленные на нем своими основаниями режущие элементы, образующие режущую поверхность, и привод. При этом поверхность, проходящая через вершины режущих элементов, образует конус с тупым углом при вершине, а ось привода наклонена таким образом, что обеспечивает параллельность режущей и обрабатываемой поверхностей. Технический результат - повышение эффективности скалывания льда и уплотненного снега, а также повышение надежности работе. 2 с. и 1 з.п. ф-лы, 3 ил.

1. Способ скалывания льда и уплотненного снега, предусматривающий воздействие режущими поверхностями режущих элементов, закрепленных основаниями на рабочем органе, на обрабатываемую поверхность, осуществляемое в вертикальной плоскости, обеспечиваемое вращательным движением оси рабочего органа, при этом воздействие каждой из режущих поверхностей режущих элементов на обрабатываемую поверхность осуществляется однократно за один оборот оси рабочего органа, отличающийся тем, что однократное воздействие каждой режущей поверхности режущего элемента дополнительно совмещено с качательным ее движением, осуществляемым в вертикальной плоскости от центра рабочего органа к его периферии, а вращение оси рабочего органа при этом осуществляется вокруг оси, перпендикулярной обрабатываемой поверхности. 2. Устройство для скалывания льда и уплотненного снега, содержащее рабочий орган, жестко закрепленные на нем своими основаниями режущие элементы, образующие режущую поверхность, а также привод, отличающееся тем, что поверхность, проходящая через вершины режущих элементов, образует конус с тупым углом при вершине, а ось привода выполнена наклонной к оси, перпендикулярной обрабатываемой поверхности, под углом, обеспечивающим параллельность режущей поверхности рабочего органа обрабатываемой поверхности. 3. Устройство по п. 2, отличающееся тем, что привод выполнен с возможностью осуществления рабочим органом кругового качательного движения.