Устройство для разрушения ледяных и твердых образований на дорожных покрытиях

Авторы патента:

Изобретение относится к области дорожного строительства в части удаления снега или льда с дорог или дорожных покрытий, снятия старого асфальтового покрытия, выравнивания поверхности, придания ей сцепных и шумозащитных свойств, снятия дорожной разметки. Технической задачей заявляемой полезной модели является увеличение диапазона снимаемых по высоте ледяных и твердых наростов, повышение надежности устройства. Устройство содержит основание в виде рамы на колесах с опорами, в которых на валу установлен корпус водила, несущего на себе сателлиты с режущими элементами. Ось вала вращения водила, выполненного в виде барабана, расположена в плоскости, параллельной основанию, сателлиты равномерно распределены по барабану водила, а ось вращения каждого сателлита развернута относительно оси водила на отличный от нуля угол в проекции на соответствующую плоскость, касательную к барабану водила, при этом сателлиты с режущими элементами расположены симметрично относительно их опор закрепления. Режущие элементы на сателлите могут быть выполнены в виде непрерывной спирали или прямозубой фрезы, или косозубой фрезы. 3 ил.

Известно устройство для рыхления и скалывания снежно-ледяных образований на дорожных покрытиях (RU 38785, МПК Е01Н 5/12, заявл. 24.02.2004, опубл. 10.07.2004). Устройство для рыхления и скалывания снежно-ледяных образований на дорожных покрытиях включает рабочий орган в виде приводного вала с горизонтальной осью вращения с закрепленными на нем по спиральной линии скалывателями, при этом, приводной вал выполнен в виде фрез-барабана с жестко закрепленными на нем резцами по спиральным линиям встречного направления, с наклоном резцов к продольной оси фрез-барабана под углом 20-30°, а к поперечной оси под углом 12-15°, при этом резцы выполнены из твердосплавной стали с углом заточки рабочей части резца 55-60°. Недостатком данного технического решения являются большие усилия, которые необходимо прикладывать к дорожной фрезе для обеспечения процесса фрезерования. Причины больших усилий заключаются в больших размерах резцов по длине и диаметру, которые во время работы внедряются в обрабатываемый материал.

Наиболее близким к заявленному техническому решению является устройство для разрушения ледяных и твердых наростов (RU 88031, МПК Е01Н 5/12 заявл. 15.06.2009, опубл. 27.10.2009). Полезная модель обеспечивает разрушение любых твердых наростов на дорожном полотне в виде наледей, уплотненного снега, смерзшего мусора и др. Устройство для разрушения ледяных и твердых наростов на дорожном полотне содержит на кронштейнах с колесами основание с редуктором, его приводом с пультом управления и рукоятку для его перемещения, редуктор содержит на минимум двух выходных валах корпуса фрез с подшипниковыми узлами и круговыми рабочими дисками, межосевое расстояние между выходными валами меньше диаметральных размеров фрез, выполненных звездообразными, преимущественно трехлучевыми; часть рабочих дисков имеет цилиндрическую наружную поверхность, а другая часть - коническую.

Недостатком указанного устройства является ограниченный диапазон снимаемых по высоте ледяных и твердых наростов. Максимальная высота разрушаемого слоя определяется осевым размером рабочих дисков, имеющих цилиндрическую форму. Геометрические оси вращения рабочих дисков расположены в плоскости, перпендикулярной плоскости обрабатываемой поверхности. Рабочие диски закреплены консольно на корпусах фрез. Увеличение осевого размера рабочих дисков, необходимое для увеличения высоты разрушаемого слоя, приведет к увеличению изгибающих напряжений в месте крепления дисков на корпусах фрез. Кроме того, увеличение подачи рабочих дисков в направлении разрушаемого слоя, превышающих некоторое критическое значение, приведет к резкому увеличению силы резания и разрушению консольного крепления рабочих дисков. Увеличение подачи может произойти из-за случайного толчка в направлении движения основания с редуктором, установленного на кронштейнах с колесами, приводимого в движение человеком-оператором или приводом двигателя, например, бензинового или электрического типа.

Технической задачей заявляемой полезной модели является увеличение диапазона снимаемых по высоте ледяных и твердых наростов, повышение надежности устройства.

Указанная задача решается тем, что в устройстве для разрушения ледяных и твердых образований на дорожных покрытиях, содержащее основание в виде рамы на колесах с опорами, в которых на валу установлен корпус водила, несущего на себе сателлиты с режущими элементами, согласно предложению, ось вала вращения водила, выполненного в виде барабана, расположена в плоскости, параллельной основанию, сателлиты равномерно распределены по барабану водила, а ось вращения каждого сателлита развернута относительно оси водила на отличный от нуля угол в проекции на соответствующую плоскость, касательную к барабану водила, при этом сателлиты с режущими элементами расположены симметрично относительно их опор закрепления.

Кроме того, отличием устройства от известного устройства является то, что режущие элементы на сателлите могут быть выполнены в виде непрерывной спирали, или в виде прямозубой фрезы, или в виде косозубой фрезы.

Техническим результатом, обеспечиваемым приведенной совокупностью признаков, является увеличение высоты обрабатываемого слоя и повышение надежности за счет устранения консольного способа крепления рабочих дисков, а именно, в предлагаемом решении - сателлитов с режущими элементами, и снижения изгибающих напряжений в месте их крепления.

Сущность изобретения поясняется чертежами, на которых изображено:

На фиг.1 - кинематическая схема устройства для разрушения ледяных и твердых образований на дорожных покрытиях;

на фиг.2 - барабан водила (вид с торца);

на фиг.3 - выполнение режущих элементов на сателлите в виде: а) - непрерывной спирали; б) - прямозубой фрезы; в) - косозубой фрезы.

Устройство для разрушения ледяных и твердых образований на дорожных покрытиях (фиг.1) содержит основание в виде рамы 1 на колесах 2 с опорами 3, в которых установлен корпус водила 4, несущего на себе сателлиты 5 с режущими элементами 6, расположенные симметрично относительно их опор 7 закрепления. На корпусе 1 закреплен двигатель 8.

Корпус водила 4, выполненного в виде барабана, соединен с двигателем 8 с помощью вала вращения водила 9. Ось OO вращения вала 9 расположена в плоскости, параллельной основанию, а значит и обрабатываемой поверхности 10. Сателлиты 5 равномерно распределены по барабану водила 4. На фиг.2, в качестве примера, показано равномерное распределение четырех сателлитов 5 с угловым шагом 90°. Ось вращения О`О` каждого сателлита 5 (фиг.1) развернута относительно оси OO вала 9 водила 4 на отличный от нуля угол в проекции на соответствующую плоскость А-А (фиг.2), касательную к барабану водила 4.

Режущие элементы 6 на сателлите 5 могут быть выполнены в виде непрерывной спирали 11, показанной на фиг.3а, или в виде прямозубой фрезы 12 - фиг.3б, или в виде косозубой фрезы 13 - фиг.3в.

Устройство работает следующим образом.

Барабан водила 4 через вал 9 приводится во вращение с помощью двигателя 8. В процессе вращения барабана режущие элементы 6 одного из сателлитов 5 входят в контакт с обрабатываемой поверхностью 10. Под действием силы тяжести устройства режущие элементы разрушают поверхность в зоне контакта, образуя зацепление сателлита 5 с ней. В зоне зацепления формируется мгновенный центр скоростей сателлита. Ось вращения сателлита перемещается с поступательной скоростью, равной окружной скорости барабана. Движение оси сателлита относительно мгновенного центра скоростей вызывает угловое движение сателлита как твердого тела. Угловое движение сателлита 5, в сочетании с развернутым положением его оси О`О` относительно оси OO вала 9 водила 4 на отличный от нуля угол в проекции на соответствующую плоскость, касательную к барабану водила, приводит к сдвигу частиц ледяных и твердых образований на обрабатываемой поверхности из зоны контакта.

За счет формы лезвия в виде непрерывной спирали 11, или виде прямозубой фрезы 12, или в виде косозубой фрезы 13 и вращения сателлита 5 разрушение ледяных и твердых образований происходит по всей длине сателлита. Рама 1 устройства перемещается поступательно на колесах 2 в направлении разрушаемых ледяных и твердых образований, обеспечивая непрерывный процесс обработки дорожного покрытия.

Высота обрабатываемого слоя определяется радиусом сателлита с режущими элементами: чем больше радиус, тем больше высота обрабатываемого слоя. С увеличением высоты обрабатываемого слоя увеличиваются нагрузки на опоры его закрепления. Нагрузочная способность сателлита с режущими элементами, расположенными симметрично относительно опор закрепления, выше, чем при консольном расположении. Причина заключается в отсутствии изгибающего момента в опорах закрепления. При одинаковых нагрузках на режущие элементы опоры закрепления в предлагаемом решении будут работать с меньшими нагрузками, и, следовательно, ресурс их работы будет больше, чем у прототипа, а надежность - выше.

1. Устройство для разрушения ледяных и твердых образований на дорожных покрытиях, содержащее основание в виде рамы на колесах с опорами, в которых на валу установлен корпус водила, несущего на себе сателлиты с режущими элементами, отличающееся тем, что ось вала вращения водила, выполненного в виде барабана, расположена в плоскости, параллельной основанию, сателлиты равномерно распределены по барабану водила, а ось вращения каждого сателлита развернута относительно оси водила на отличный от нуля угол в проекции на соответствующую плоскость, касательную к барабану водила, при этом сателлиты с режущими элементами расположены симметрично относительно их опор закрепления.

2. Устройство по п.1, отличающееся тем, что режущие элементы на сателлите выполнены в виде непрерывной спирали.

3. Устройство по п.1, отличающееся тем, что режущие элементы на сателлите выполнены в виде прямозубой фрезы.

4. Устройство по п.1, отличающееся тем, что режущие элементы на сателлите выполнены в виде косозубой фрезы.