Авторы:

Ермилов А.Б.
Бобров К.И.
Русинов М.Н.

Патентообладатели:

Московский государственный автомобильно-дорожный институт (технический университет)
Московский государственный автомобильно-дорожный институт (технический университет)

Заявитель:

Московский государственный автомобильно-дорожный институт (технический университет)
Московский государственный автомобильно-дорожный институт (технический университет)

РАБОЧИЙ ОРГАН ДЛЯ РАЗРУШЕНИЯ ЛЕДЯНЫХ ОБРАЗОВАНИЙ НА ДОРОГАХ И ТРОТУАРАХ

Номер патента: 2022080
Дата публикации: 30.10.1994
Номер заявки: 92008936/11


Реферат:

Использование: в области машин для разрушения снежно-ледяных образований на дорогах и тротуарах. Сущность изобретения: рабочий орган содержит вал 1 с боковыми дисками 6 и оси 7, установленные между дисками 6 с эксцентриситетом относительно вала 1. На осях 7 с возможностью свободного поворота в радиальной плоскости смонтированы инерционные ударники 8 в виде пластин. Внутри окружности вращения осей 7 также с эксцентриситетом относительно вала 1 жестко закреплена на раме 4 дополнительная ось 10. Оси 7 ударников 8 установлены в радиальных пазах 11 боковых дисков 6 и соединены шарнирно закрепленными тягами с втулками 13, которые смонтированы с возможностью свободного вращения на дополнительной оси 10. Эксцентриситет оси 10 относительно вала 1 направлен противоположно поверхности дороги. При вращении рабочего органа центры масс ударников 8 перемещаются в вертикальной радиальной плоскости с переменным радиусом относительно оси 1. 1 з.п.ф-лы, 3 ил.

Описание:

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

Известен рабочий орган для скалывания снежно-ледяных образований, содержащий вертикальный приводной вал, на концах радиальных спиц которого установлены посредством вертикальных осей с возможностью свободного вращения скалывающие конусы, обращенные основаниями в сторону дороги. При поступательном перемещении и одновременном планетарном вращении рабочего органа в горизонтальной плоскости скалывающие конусы скользят основаниями по поверхности дороги, не повреждая ее, а нижними кромками конусы разрушают снежно-ледяные образования крупным сколом.

Недостатком данного рабочего органа является невозможность разрушения тонких слоев ледяных образований, до 10 мм толщиной, вследствие всплывания скалывающих конусов на поверхность такого ледяного образования.

Прототипом изобретения является рабочий орган для разрушения ледяных образований на дорогах и тротуарах, содержащий горизонтальный приводной вал с боковыми дисками, смонтированный при помощи подшипников на раме, и установленные с эксцентриситетом относительно приводного вала между боковыми дисками оси, на которых смонтированы с возможностью свободного поворота в радиальной вертикальной плоскости инерционные ударники в виде пластин. Инерционные ударники обеспечивают разрушение тонких слоев ледяных образований за счет нормальных к поверхности дороги напряжений ударного сжатия слоя льда, предельная величина которых для льда существенно ниже, чем для асфальтобетона. Инерционные ударники реализуют в момент удара по слою льда кинетическую энергию, накапливаемую за один оборот рабочего органа, а после нанесения очередного удара происходит поворот ударников назад и скольжение их концов по поверхности дороги без разрушения последней.

Основной недостаток прототипа состоит в том, что сила взаимодействия отдельного инерционного ударника с ледяным образованием определяется нормальной к поверхности дороги составляющей центробежной силы, приложенной к центру масс ударника и действующей в радиальном направлении. Величина указанной нормальной составляющей не превышает 60-70% от величины центробежной силы. В то же время увеличение центробежной силы для повышения эффективности разрушения льда нецелесообразно вследствие ограничений по частоте и радиусу вращения рабочего органа, рост которых существенно повышает энергоемкость процесса разрушения льда и вибронагруженность рабочего органа, снижает его надежность и резко ухудшает условия работы оператора.

Изобретение направлено на решение задачи повышения эффективности разрушения тонких слоев ледяных образований путем дополнительного воздействия на эти образования составляющей кориолисовой силы инерции, приложенной к центрам масс ударников при переменном радиусе вращения этих центров масс, и увеличения нормальной к поверхности дороги составляющей суммарной силы инерции, обеспечивающей разрушение льда за счет действия в нем нормальных к поверхности дороги напряжений ударного сжатия.

На фиг. 1 схематично показан вид сбоку на рабочий орган; на фиг. 2 - разрез А-А на фиг. 1; на фиг. 3 - разрез Б-Б на фиг. 2.

Рабочий орган для разрушения ледяных образований содержит горизонтальный приводной вал 1, смонтированный при помощи подшипников 2 на осях 3, жестко закрепленных на раме 4. Вал 1 снабжен шкивами 5 клиноременных передач привода и боковыми дисками 6, между которыми установлены оси 7, расположенные с эксцентриситетом относительно приводного вала 1. На осях 7 с возможностью свободного поворота в радиальной плоскости смонтированы инерционные ударники 8 в виде плоских пластин, между которыми установлены разделительные шайбы 9. Ударники 8 разных осей 7 расположены в шахматном порядке относительно друг друга. Внутри окружности вращения осей 7 ударников 8 с эксцентриситетом относительно вала 1 жестко закреплена на раме 4 дополнительная ось 10. Оси 7 ударников 8 установлены в радиальных пазах 11 боковых дисков 6 и соединены шарнирно закрепленными тягами 12 с втулками 13, которые смонтированы на подшипниках 14 с возможностью свободного вращения на дополнительной оси 10. Ось 10 расположена с эксцентриситетом относительно приводного вала 1, направленным противоположно поверхности дороги 15 с ледяными образованиями 16 на ней.

Разрушение ледяных образований на дорогах и тротуарах происходит следующим образом. При поступательном перемещении рабочего органа в направлении, указанном стрелкой В, параллельно поверхности дороги 15 шкивы 5 клиноременных передач обеспечивают вращение приводного вала 1 с боковыми дисками 6. Инерционные ударники 8 на осях 7 поворачиваются в радиальное положение относительно вала 1. Одновременно тяги 12 обеспечивают постоянный радиус поворота осей 7 относительно дополнительной неподвижной оси 10, при этом оси 7 в процессе вращения рабочего органа перемещаются вдоль радиальных пазов 11 в боковых дисках 6, а эксцентриситет осей 7 относительно приводного вала 1 изменяется от минимального при нижнем положении каждой оси 7 до максимального при ее верхнем положении. В свою очередь, переменный эксцентриситет определяет пропорциональное изменение радиуса траектории движения центров масс 17 ударников 8 относительно приводного вала 1 в функции угла поворота рабочего органа, в результате чего на ударники 8 действуют кориолисовы силы инерции, также приложенные к центрам масс 17 ударников. При увеличении радиуса траектории центров масс в процессе подъема ударника 8 вверх кориолисова сила направлена против направления кругового перемещения ударника и отклоняет его назад относительно радиального положения. При уменьшении радиуса траектории центров масс в процессе опускания ударника 8 вплоть до его контакта с поверхностью дороги 15 направление кориолисовой силы совпадает с направлением кругового перемещения ударника. При встрече конца каждого ударника 8 с дорогой 15 накопленная ударником за один оборот рабочего органа кинетическая энергия реализуется путем ударного воздействия на ледяное образование 16. Сила удара нормальна к поверхности дороги 15 и примерно совпадает по направлению с равнодействующей силой центробежной силы и кориолисовой силы в данный момент времени, обеспечивая разрушение льда за счет нормальных к поверхности дороги напряжений его ударного сжатия, причем слой льда в результате многократного воздействия расположенных в шахматном порядке ударников 8 превращается в ледяную крошку, пригодную для последующей уборки отвалом или подметальной щеткой. Дальнейший поворот рабочего органа после начала контакта очередного ряда ударников 8 с дорогой сопровождается отклонением ударников назад и проскальзыванием их концов по поверхности дороги 15 без повреждения последней. После выхода из контакта с дорогой ударники 8 вновь стремятся повернуться в положение, близкое к радиальному, под действием центробежной силы. В верхней точке траектории движения кориолисова сила отсутствует и ударники 8 устанавливаются в этой точке радиально.


Формула изобретения

1. РАБОЧИЙ ОРГАН ДЛЯ РАЗРУШЕНИЯ ЛЕДЯНЫХ ОБРАЗОВАНИЙ НА ДОРОГАХ И ТРОТУАРАХ, содержащий горизонтальный вал с дисками на концевых участках, закрепленные на дисках с эксцентриситетом относительно вала оси, на которых с возможностью свободного поворота размещены ударники в виде пластин, отличающийся тем, что он снабжен дополнительной осью, жестко закрепленной на раме внутри окружности вращения осей ударников с эксцентриситетом относительно оси вала, при этом оси ударников установлены в выполненных в дисках радиальных пазах и связаны шарнирными звеньями с втулками, смонтированными с возможностью вращения на дополнительной оси.

2. Рабочий орган по п.1, отличающийся тем, что дополнительная ось расположена над валом.