НАВЕСНОЕ УСТРОЙСТВО ДЛЯ УДАЛЕНИЯ УПЛОТНЕННОГО СНЕГА И ЛЬДА С ДОРОЖНЫХ И ТРОТУАРНЫХ ПОКРЫТИЙ Российский патент 2024 года по МПК E01H5/12 

Изобретение относится к машинам для удаления уплотненного снега и льда с дорог и тротуаров.

Известны навесные или прицепные устройства, содержащие рабочий орган, агрегатированный с базовой машиной (см. патенты RU №№209277 U1, 2100524, 2195527, 2265104, 2328573, 2416690, 2452811, 2460840, 2463407, 2699188, 2474641, 2493318, №№SU 117459, 896158, 1298287, 1339188, 2001192, CN 212658136 U, US 4583307 А, 6560905 В2 и др.).

К недостаткам этих устройств относится сложность конструкции в изготовлении, невысокая ремонтопригодность, относительно высокая энергоемкость процесса разрушения снежного или ледяного покрытия, низкое качество обрабатываемой поверхности.

Наиболее близким техническим решением к изобретению, принятым за прототип, является навесное устройство для разрушения наледи на дорожном покрытии, включающее базовую машину, навесную раму, соединенную с базовой машиной и раму, на которой располагаются режущие диски, гидродвигатель с эксцентриковым валом, который задает колебательное движение раме с дисками, в результате чего она совершает возвратно-поступательное движение в поперечном направлении движению базовой машины, режущие диски располагаются на независимых друг от друга рычагах, упирающихся вторым концом в упругий элемент и повторяющих дорожную поверхность (см. пат.RU №2815581 С1 от 26.01.2023 г. Опубликовано: 19.03.2024. Бюл. №8).

Недостатками известного устройства являются: наличие сил трения скольжения, возникающих в зоне контакта подвижной рамы с направляющими, а также в зоне контакта эксцентрика с пазом, расположенным на раме, определяющим возвратно-поступательное движение подвижной рамы с дисками, что снижает надежность работы устройства, способствует ускоренному износу контактируемых поверхностей, повышает энергоемкость ведения процесса скалывания наледи с дорожного покрытия. Кроме того, контакт дисков с разрушаемой средой по образующей дисков, увеличивает зону разрушаемого материала в месте контакта диска с ледовым покрытием по сравнению с прямым ножом, что приводит к повышению энергоемкости процесса разрушения уплотненного снега и льда, вызывает дополнительное сопротивление из-за увеличения площади контакта.

Техническим результатом предлагаемого решения является повышение эффективности работы устройства за счет исключения сил трения скольжения при передаче энергии гидродвигателя в зону контакта режущего инструмента с разрушаемой средой, повышение надежности работы устройства, снижение энергоемкости процесса разрушения уплотненного снега и льда.

Технический результат достигается тем, что навесное устройство для удаления уплотненного снега и льда с дорожных покрытий, содержащее раму, агрегатированную с базовой машиной, гидродвигатель с приводным валом, отличается тем, что гидродвигатель и приводной вал связаны между собой с помощью шпоночного соединения и расположены в корпусе, закрепленном на раме, приводной вал, с противоположной от гидродвигателя стороны, выполнен с цапфой на конце, при этом ось цапфы смещена относительно оси приводного вала на 15-25 мм, устройство снабжено двумя составными валами, установленными параллельно в одной вертикальной плоскости и закрепленными на раме верхними и нижними частями через подшипниковые опоры, расположенные на раме, при этом один из составных валов снабжен осью, соединенной через сферический шарнир и рычаг с обоймой подшипника, установленного на цапфе, устройство также снабжено балкой с расположенным на ней режущим элементом, соединенной через штанги и подшипниковые опоры с нижними частями составных валов с возможностью передачи балке возвратно-поступательного или возвратно-плоскопараллельного движения, при этом одна из штанг снабжена гидроцилиндром, корпус которого закреплен в нижней части составного вала, а его штоковая часть взаимодействует с подшипниковой опорой, соединенной с балкой, при этом подшипниковая опора установлена с возможностью перемещения относительно паза, выполненного в штанге.

Навесное устройство отличается также тем, что режущий элемент выполнен из составных сегментов с шагом зубьев не более величины размаха колебаний балки 30…50 мм.

Навесное устройство отличается также тем, что режущий элемент выполнен из составных сегментов, выполненных с возможностью закрепления на балке через резьбовое соединение.

Снабжение устройства приводным валом, связанным с одной стороны через шпоночное соединение с гидродвигателем, а с другой - через цапфу с обоймой подшипника, расположенного на цапфе, позволяет преобразовать вращательное движение вала гидродвигателя в возвратно-вращательное движение составного вала. Смещение оси симметрии цапфы на 15…25 мм относительно оси вращения приводного вала позволяет упростить изготовление вала как единой детали вместе с цапфой. Кроме того, развитая длина приводного вала, размещенного в подшипниковых опорах, позволяет исключить радиальные нагрузки на опоры вала гидродвигателя по сравнению с нагрузками на опоры гидродвигателя по прототипу, вызванные преобразованием вращательного движения вала гидродвигателя в возвратно-поступательное движение подвижной рамы.

Снабжение устройства двумя составными валами, установленными параллельно в одной вертикальной плоскости и закрепленными на раме верхними и нижними частями через подшипниковые опоры, расположенные на раме, обеспечивает передачу вращательного движения вала гидродвигателя в возвратно-вращательное движение штангам, расположенным в нижних частях составных валов. Подшипниковые опоры, разнесенные по краям составных валов, позволяют максимально снизить радиальные и изгибные нагрузки, воспринимаемые составными валами.

Снабжение устройства рычагом, связывающим обойму подшипника, расположенного на цапфе приводного вала, со сферическим шарниром, обеспечивает передачу осевого усилия от обоймы подшипника на сферический шарнир.

Снабжение устройства сферическим шарниром, обладающим тремя степенями свободы (например, вращение относительно трех осей декартовой системы координат), позволяет независимо от положения рычага в пространстве, передавать осевое усилие на ось, закрепленную на составном валу.

Снабжение устройства осью, закрепленной на составном валу, позволяет преобразовать поступательное движение конца оси, связанной со сферическим шарниром, в возвратно-вращательное движение составного вала.

Снабжение устройства штангами, расположенными в нижних частях составных валов, обеспечивает передачу возвратно-вращательного движения концов штанг через подшипниковые опоры в возвратно-поступательное или возвратно-плоскопараллельное движение балки.

Снабжение одной из штанг гидроцилиндром, корпус которого закреплен в нижней части составного вала, а его штоковая часть взаимодействует с подшипниковой опорой, соединенной с балкой с возможностью перемещения подшипниковой опоры относительно паза, расположенного в штанге, позволяет изменять траекторию движения точек балки, а, следовательно, и траекторию движения точек режущего элемента от возвратно-поступательного (при одинаковом расстоянии от оси вращения составного вала до оси вращения балки), до плоско-параллельного движения балки. Движение точек, расположенных на вершинах кромки режущего элемента, по криволинейной траектории позволяет интенсифицировать процесс отделения уплотненного снега или ледового покрытия от дорожного полотна и проводить процесс его разрушения с наименьшими затратами.

Снабжение навесного устройства режущим элементом, выполненным из составных сегментов с шагом зубьев не более величины размаха колебаний балки 30…50 мм, позволяет заменять вышедшие из строя составные сегменты при встрече последних с одиночным препятствием. Шаг зубьев составного сегмента меньше 30…50 мм дает возможность проводить очистку дорожного и тротуарного покрытия с перекрытием промежутков между вершинами зубьев.

В совокупности указанные преимущества предлагаемого устройства, по сравнению с прототипом, позволяют повысить надежность и производительность работы устройства, снизить энергоемкость ведения процесса отрыва уплотненного снега и наледи от дорожного покрытия.

На фиг.1 изображено навесное оборудование для удаления уплотненного снега и льда с дорог и тротуаров, агрегатированное с базовой машиной, общий вид экспериментального образца. На фиг.2 - вид сбоку на навесное оборудование (базовая машина условно не показана). На фиг.3 показан вид спереди на навесное оборудование. На фиг.4 представлен вид сверху на навесное оборудование (навесное оборудование условно повернуто на 90°). На фиг.5 представлена конструктивная схема передачи движения от гидродвигателя 3 к составному валу 12. На фиг.6 показана конструктивная схема изменения расстояния между осями вращения составного вала 21 и подшипниковой опоры 18. На фиг.7 представлен экспериментальный образец устройства для удаления уплотненного снега и льда с дорожного покрытия (фото).

Навесное устройство содержит раму 1, агрегатированную с базовой машиной 2, гидродвигатель 3, приводной вал 4, связанный с гидродвигателем 3 через шпоночное соединение. С противоположной стороны приводного вала 4 выполнена цапфа 5, ось симметрии которой смещена относительно оси вращения вала на 10…15 мм. Цапфа 5 приводного вала 4 через подшипник 6 взаимодействует с обоймой 7. Гидродвигатель 3 и приводной вал 4 установлены в корпусе 8, расположенном на раме 1. К обойме 7 присоединен рычаг 9, с противоположной стороны которого установлен сферический шарнир 10 и ось 11, закрепленная на составном валу 12. Составной вал 12 присоединен к раме 1 при помощи подшипниковых опор 13. В нижней части составного вала 3 присоединена штанга 14, взаимодействующая через подшипниковую опору 15 с балкой 16 и режущим элементом 17. С противоположной стороны балки 16 установлена подшипниковая опора 18, с возможностью перемещения по пазу, расположенному на штанге 19. Перемещение подшипниковой опоры 18 относительно паза осуществляется штоком гидроцилиндра 20, корпус которого присоединен к составному валу 21, установленному в подшипниковых опорах 13.

Навесное устройство работает следующим образом. При опускании рамы 1, агрегатированной с базовой машиной 2, происходит касание режущего элемента 17 с ледовым или уплотненным снежным покрытием под углом примерно 70° к горизонту. Одновременно с этим производится включение гидродвигателя 3, вращательное движение от которого передается по кинематической цепи « вал гидродвигателя 3 - приводной вал 4 - цапфа 5 - подшипник 6» на обойму 7 и рычаг 9. При этом вращательное движение вала гидродвигателя 3 преобразуется в возвратно-поступательное движение рычага 9. Далее, через сферический шарнир 10, поступательное Движение передается на конец оси 11, соединенной с составным валом 12, приводя его в возвратно-вращательное движение относительно подшипниковых опор 13. Закрепленная в нижней части составного вала 12 штанга 14, через подшипниковую опору 15 воздействует на балку 16, с установленным на ней через резьбовое соединение режущим элементом 17. Для обеспечения поступательного или плоскопараллельного движения балки 16, с ее противоположной стороны установлена подшипниковая опора 18, взаимодействующая со штоком гидроцилиндра 20, закрепленного в нижней части составного вала 21, соединенного через подшипниковые опоры 13 с рамой 1. При этом подшипниковая опора 18 выполнена с возможностью перемещения относительно паза, выполненного в штанге 19, закрепленной в нижней части составного вала 21.

При установившемся движении базовой машины, передняя грань режущего элемента 17 устанавливается под углом 30° к дневной поверхности. Активированное движение режущего элемента 17 в поперечном направлении способствует снижению сил сопротивления в зоне контакта вершины режущего элемента с обрабатываемым массивом, что снижает энергоемкость процесса, уменьшает силы сцепления снежного или ледового слоя с дорожным покрытием. Изменение траектории движения точек, находящихся на вершине режущего элемента 17, с поступательного на плоскопараллельное обеспечивает дополнительное снижение сил сопротивления обрабатываемой среды разрушению.

Выполнение режущего элемента 17 из составных сегментов, закрепленных на балке 16 через резьбовое соединение, позволяет выполнять выборочную замену изношенных или вышедших из строя сегментов.

Заявителем изготовлен опытный образец устройства, прошедший испытания на предприятиях Забайкальского края с подтверждением всех заявленных преимуществ устройства (см. фото).

Изобретение относится к машинам для удаления уплотненного снега и льда с дорог и тротуаров. Навесное устройство содержит раму 1, агрегатированную с базовой машиной 2, гидродвигатель с приводным валом, выполненным с цапфой на конце, при этом ось цапфы смещена относительно оси приводного вала на 15-25 мм, устройство снабжено двумя составными валами, установленными параллельно в одной вертикальной плоскости и закрепленными на раме 1 верхними и нижними частями через подшипниковые опоры, расположенные на раме 1. Один из составных валов снабжен осью, соединенной через сферический шарнир и рычаг с обоймой подшипника, установленного на цапфе. Устройство также снабжено балкой с расположенным на ней режущим элементом, соединенной через штанги и подшипниковые опоры с нижними частями составных валов с возможностью передачи балке возвратно-поступательного или возвратно-плоскопараллельного движения. Техническим результатом изобретения является повышение эффективности работы устройства за счет исключения сил трения скольжения при передаче энергии гидродвигателя в зону контакта режущего инструмента с разрушаемой средой, повышение надежности работы устройства, снижение энергоемкости процесса разрушения уплотненного снега и льда. 2 з.п. ф-лы, 7 ил.

1. Навесное устройство для удаления уплотненного снега и льда с дорожных покрытий, содержащее раму, агрегатированную с базовой машиной, гидродвигатель с приводным валом, отличающееся тем, что гидродвигатель и приводной вал связаны между собой с помощью шпоночного соединения и расположены в корпусе, закрепленном на раме, приводной вал, с противоположной от гидродвигателя стороны, выполнен с цапфой на конце, при этом ось цапфы смещена относительно оси приводного вала на 15-25 мм, устройство снабжено двумя составными валами, установленными параллельно в одной вертикальной плоскости и закрепленными на раме верхними и нижними частями через подшипниковые опоры, расположенные на раме, при этом один из составных валов снабжен осью, соединенной через сферический шарнир и рычаг с обоймой подшипника, установленного на цапфе, устройство также снабжено балкой с расположенным на ней режущим элементом, соединенной через штанги и подшипниковые опоры с нижними частями составных валов с возможностью передачи балке возвратно-поступательного или возвратно-плоскопараллельного движения, при этом одна из штанг снабжена гидроцилиндром, корпус которого закреплен в нижней части составного вала, а его штоковая часть взаимодействует с подшипниковой опорой, соединенной с балкой, при этом подшипниковая опора установлена с возможностью перемещения относительно паза, выполненного в штанге.

2. Навесное устройство по п. 1, отличающееся тем, что режущий элемент выполнен из составных сегментов с шагом зубьев не более величины размаха колебаний балки 30…50 мм.

3. Навесное устройство по п. 1, отличающееся тем, что режущий элемент выполнен из составных сегментов, выполненных с возможностью закрепления на балке через резьбовое соединение.