ПРУЖИННЫЙ ОРГАН ДЛЯ РАЗРУШЕНИЯ ЛЬДА  НА АВТОДОРОГАХ

К.т.н. Дудкин М.В., к.т.н. Гурьянов Г.А., Рахимбердинова М.У.

Восточно-Казахстанский государственный технический университет

им. Д. Серикбаева, Казахстан

Пружинный орган для разрушения льда

на автодорогах

Изобретение относится к области очистки автодорог от уплотненного снега и льда, а именно к устройствам для разрушения уплотненного снега и льда и может быть использовано в дорожной отрасли. Известен рабочий орган для разрушения льда на автодорогах, содержащий цилиндрический барабан с горизонтальной осью вращения и закреплёнными на его внешней поверхности ударниками, выполненными в виде цепей, а цепи закреплены на барабане обоими концами с зазором между средней частью каждой цепи и поверхностью барабана, при этом цепи расположены параллельно оси барабана в шахматном порядке и с перекрытием концов друг друга.

Известен также рабочий орган для очистки дорожных покрытий ото льда, содержащий приводной барабан, упругие тяги, прикреплённые к барабану, рабочие насадки, выполненные в виде конусов и прикреплённые к концам тяг с расположением оснований конусов в сторону барабана, и снабженный дополнительными рабочими коническими насадками с центральными отверстиями, свободно установленными на тягах по всей их длине с расположением основания конусов в сторону барабана. Наиболее близким к предлагаемому изобретению является рабочий орган для разрушения льда на автодорогах, содержащий приводной барабан и разрушающе-очистные элементы, выполненные в виде спиральных пружин, радиально прикрепленных к образующей барабана.

Недостатками данного рабочего органа являются невозможность регулирования ширины полосы обрабатываемого участка автодороги, регулирования упругих свойств разрушающе-очистного элемента, возможность отрыва упругого элемента от барабана в месте его крепления, сложность ремонта рабочего органа, а именно, замены разрушающе-очистного элемента при возможном его отрыве, что снижает надежность рабочего органа, а также большая масса цилиндрического барабана, не оказывающая влияния на эффективность рабочего процесса. Задача изобретения – расширение технологических возможностей рабочего органа, упрощение ремонта рабочего органа при поломке разрушающе-очистного элемента. Технический результат от использования изобретения заключается в возможности регулирования ширины полосы обрабатываемого участка автодороги, улучшении ремонтопригодности и повышении надёжности конструкции рабочего органа, обеспечении возможности регулирования упругих свойств разрушающе-очистного элемента, в снижении массы и металлоемкости рабочего органа.

Сущность изобретения заключается в том, что в рабочем органе для разрушения льда на автодорогах, содержащем приводной барабан и разрушающе-очистные элементы, прикреплённые к барабану и выполненные в виде спиральных пружин, разрушающе-очистные элементы закреплены на барабане шарнирно с возможностью изменения длины рабочей части пружины и фиксации в радиальном положении, а барабан выполнен наборным из дисков с зазорами между дисками, в которых расположены разрушающе-очистные элементы.

При этом разрушающе-очистные элементы одного ряда закреплены на барабане с помощью общей оси, а радиальное положение разрушающе-очистных элементов обеспечивается двумя штангами. На фиг. 1 изображен рабочий орган (фронтальный вид); на фиг. 2 – вид А на фиг. 1 в процессе работы рабочего органа; на фиг. 3 – выносной элемент Б на фиг. 1; на фиг. 4 – сечение В-В на фиг. 2.

Рабочий орган для разрушения льда на автодорогах содержит приводной барабан 1, выполненный наборным из дисков 2, в зазорах между дисками 2 установлены и шарнирно закреплены разрушающе-очистные элементы 3, состоящие из спиральной пружины 4, вставленной в стакан 5 с отверстиями, через которые пропущены оси 6 крепления разрушающе-очистных элементов 3 к барабану 1, при этом оси 6 проходят между витками спиральной пружины 4 так, что спиральная пружина 4 имеет возможность вращения вокруг собственной оси относительно стакана 5, а весь разрушающе-очистной элемент 3 имеет возможность вращения вокруг оси 6. Диски 2 надеты на приводной вал 7 и связаны с ним при помощи шлицевого соединения, постоянство зазора между дисками 2 обеспечивается распорными втулками 8, а радиальное положение разрушающе-очистного элемента 3 при контакте со снежно-ледяным образованием обеспечивается упором разрушающе-очистного элемента 3 в штанги 9.

Рабочий орган работает следующим образом. Вращающийся от приводного вала 7 и движущийся вдоль очищаемой поверхности приводной барабан 1 приближают к очищаемой поверхности, например, на расстояние, равное половине длины рабочей части разрушающе-очистного элемента 3. В процессе движения сверху вниз раскрученного разрушающе-очистного элемента 3 происходит удар по очищаемой поверхности и раскалывание льда или уплотнённого снега за счёт деформации ударного сжатия от сил инерции, вызываемых массой разрушающе-очистного элемента 3, с одновременным копированием очищаемой поверхности, при этом за счет жесткой связи витков спиральной пружины 4 между собой в ударное воздействие вовлекается вся масса разрушающе-очистного элемента 3, что позволяет разрушать уплотненный снег и лед большой толщины и прочности. В следующий момент после нанесения удара, при дальнейшем повороте приводного барабана 1 и передвижении спиральной пружины 4 навстречу скалываемому льдо- и снегообразованию, каждая спиральная пружина 4 изгибается и проходит в зазоре между барабаном 1 и дорожным покрытием, при этом разрушающе-очистной элемент 3, сохраняя радиальное положение стакана 5, упирается в штанги 9. Происходит соскабливание льда и снега с очищаемой поверхности, включая выбоины, за счёт гибкости и упругости спиральной пружины 4, что повышает качество очистки дорожных покрытий, и обеспечивает очистку обледеневшего дорожного покрытия практически до состояния сухого асфальта. В процессе протаскивания спиральной пружины 4 между очищаемой поверхностью и барабаном 1 спиральная пружина 4 изгибается и входит в контакт с поверхностью несколькими своими витками, количество которых зависит от длины рабочей части спиральной пружины 4 и высоты рабочего органа над очищаемой поверхностью. При протаскивании помимо соскабливания снежно-ледяного образования происходит разрушение снега и льда между витками спиральной пружины 4, так как расстояние между соседними витками спиральной пружины 4, контактирующими с очищаемой поверхностью, постоянно меняется, что создает эффект раздавливания и раздрабливания снега и льда, попадающего между витками, за счет энергии упругой деформации спиральной пружины 4. Поскольку витки спиральной пружины 4 имеют в поперечном сечении форму круга, то отсутствие на разрушающе-очистном элементе 3 острых кромок, в сочетании с пониженной прочностью льда на сжатие по сравнению с прочностью асфальтобетона, предохраняет дорожное покрытие от повреждений, нормальных и касательных разрушений в процессе очистки.

Таким образом, достигается совмещение разных видов воздействия (ударное сжатие, резание протягивания, продольное сжатие, разрыв и смятие) на разрушаемое снежно-ледяное образование. При этом при протаскивании за счет высокой упругости спиральной пружины 4 обеспечивается необходимое для качественной очистки усилие прижатия разрушающе-очистного элемента 3 к очищаемой поверхности. Для изменения упругих свойств спиральной пружины 4 разрушающе-очистного элемента 3, например, для изменения усилия прижатия его к поверхности, можно изменять длину рабочей части спиральной пружины 4, вкручивая или выкручивая спиральную пружину 4 из стакана 5, при этом при выкручивании, то есть удлинении рабочей части спиральной пружины 4, ее жесткость и усилие прижатия к поверхности будут уменьшаться, а при вкручивании, то есть укорачивании рабочей части спиральной пружины 4 – увеличиваться. Выполнение приводного барабана 1 наборным из дисков 2, уменьшает массу и металлоемкость рабочего органа по сравнению с цельнометаллическим цилиндром и позволяет, снимая или добавляя диски 2 и установленные между ними разрушающе-очистные элементы 3, регулировать их количество по длине приводного барабана 1, а значит и ширину обрабатываемой полосы участка автодороги. Величина ударной нагрузки может меняться за счет изменения массы разрушающе-очистного элемента 3 и величины зазора между приводным барабаном 1 и очищаемым покрытием. Это расширяет технологические возможности рабочего органа. При необходимости замены разрушающе-очистного элемента 3 необходимо вынуть ось 6 крепления элементов, заменить использовавшийся или сломавшийся элемент 3 на новый и вставить ось 6 на место, таким образом, упрощается конструкция и процесс ремонта, а значит, повышаются ремонтопригодность и надежность рабочего органа. Расположение разрушающе-очистных элементов 3 один возле другого обеспечивает разрушение слоя снежно-ледяного образования по всей ширине дороги. Разрушающе-очистные элементы 3 могут быть расположены рядами вплотную один возле другого, либо в шахматном порядке, когда разрушающе-очистные элементы одного ряда расположены через один, а разрушающе-очистные элементы следующего по направлению вращения ряда расположены в промежутках между разрушающе-очистными элементами предыдущего ряда. И в том и в другом случае обеспечивается разрушение слоя снежно-ледяного образования по всей ширине обрабатываемой полосы дороги.

Рабочий орган позволяет оказывать на снежно-ледяное образование либо комбинированное воздействие удара и соскабливания, для чего необходимо установить для упора разрушающе-очистного элемента 3 при контакте со льдом и предотвращения его вращения вокруг оси 6, штанги 9, либо только ударное воздействие без соскабливания, для чего необходимо убрать штанги 9 и обеспечить возможность свободного вращения разрушающе-очистного элемента 3 вокруг оси 6. В последнем случае в процессе движения сверху вниз раскрученного разрушающе-очистного элемента 3 происходит удар по очищаемой поверхности и раскалывание льда или уплотнённого снега за счёт деформации ударного сжатия от сил инерции, вызываемых массой разрушающе-очистного элемента 3. При дальнейшем повороте приводного барабана 1 и передвижении спиральной пружины 4 навстречу скалываемому льдо- и снегообразованию, каждый разрушающе-очистной элемент 3 поворачивается на оси 6 и свободно проходит в зазоре между барабаном 1 и дорожным покрытием, прижимаемый к разрушаемому льду только силами инерции от вращения приводного барабана 1. Соскабливание льда и снега с очищаемой поверхности при этом практически не происходит. Так обеспечивается разрушение снежно-ледяного образования только за счет удара без каких-либо других видов воздействия. Таким образом, расширяются технологические возможности рабочего органа. При изменении скорости вращения барабана 1 и скорости перемещения его вдоль очищаемой поверхности регулируется качество и степень очистки.

Предлагаемый рабочий орган за счет применения барабана, выполненного наборным из дисков, шарнирно закрепленных на барабане с помощью общей оси и с возможностью изменения длины рабочей части пружины разрушающе-очистных элементов, радиальное положение которых обеспечивается двумя штангами позволяет обеспечить возможность регулирования ширины полосы обрабатываемого участка автодороги и упругих свойств разрушающе-очистного элемента, упростить ремонт рабочего органа при поломке разрушающе-очистного элемента, повысить его ремонтопригодность и надёжность, снизить массу и металлоемкость рабочего органа, расширить технологические возможности рабочего органа.