УСТРОЙСТВО ДЛЯ ОБРАБОТКИ ПОВЕРХНОСТИ ДОРОЖНЫХ ПОКРЫТИЙ
DEVICE FOR PROCESSING OF SURFACE OF ROAD PAVINGS

Изобретение относится к машиностроению и может быть использовано для скалывания льда и уплотненного снега с дорожных покрытий тротуаров, проезжей части дорог и взлетно-посадочных полос аэродромов. Оно также может быть использовано для придания определенного рельефа старому дорожному покрытию с целью увеличения сцепления вновь наносимого. При установлении соответствующих сменных наконечников можно использовать и для уплотнения различных сыпучих материалов, например, основ дорожного покрытия.
Известен виброскалыватель [1], в котором в качестве разрушающего покрытие рабочих органов используются раскалывающие дробящие инструменты, а держатель вмонтирован в плиту, приводимую в колебательное в вертикальном направлении движение одним или двумя установленными на этой же плите вибровозбудителями. Недостатком виброскалывателя данной конструкции является его низкая надежность, большая затрата энергии на колебание платформы большой массы, неустойчивость платформы и нарушение устойчивости при обработке поверхностей, расположенных под углом, то есть имеющих как продольные, так и поперечные уклоны, так как система расположена всего на двух пружинах, то возможна их однобокая деформация. У пружин отсутствуют стабилизирующие элементы, например стержни, поэтому при экстремальных случаях имеется опасность соскакивания плиты с рабочими органами с пружинной подвески. При повышении частоты колебаний, вибрации и циклических ударных нагрузках, наводимых на элементы крепления (на держатели), быстро расслабляются резьбовые соединения, снижая надежность конструкции в целом. При такой массе конструкции оператор практически самостоятельно не сможет целенаправленно перемещать виброскалыватель и контролировать его работу. В этом смысле данная конструкция представляет потенциальную опасность здоровью и жизни оператора.
Известен также очиститель гололеда [2], в котором ударный импульс к рабочим органам-долотам в определенной последовательности передается через коромысла. Долото возвращается в исходное положение пружинами. Недостатком данного очистителя является то, что система «коромысло-долото-поверхность» представляет собой жестко связанную кинематическую цепочку, то есть при контакте долота с обрабатываемой поверхностью материал долота, коромысла и другие детали конструкции испытывают напряжения сжатия, не имея возможности его смягчить. Это приводит к появлению усталости в материале деталей и их деформации. Особую опасность представляет ситуация, когда долото ударяется о поверхность повышенной твердости, например, куски железобетона, камень. Даже при скалывании льда, в момент контакта, долото через жесткость системы как бы приподнимает всю конструкцию. Так как долот много, то происходят постоянные микроподпрыгивания всей конструкции в целом, то есть, конструкция, подвергаясь микромеремещениям в вертикальном направлении, испытывает постоянную вибрацию. При определенном режиме работы система может войти в резонанс, что может привести к разрушению конструкции или к резкому снижению ее долговечности. К тому же, резонансные явления усложняют оператору управление очистителем гололеда. Также к недостаткам следует отнести и то, что часть энергии удара гасится на преодоление упругости пружин механизма возврата долота в исходное положение и преодоление инерции его массы.
Таким образом, недостатком существующих устройств и конструкций для скалывания льда является их громоздкость, большая масса, низкая надежность, большая затрата энергии на привод рабочих органов, недостаточная управляемость в процессе работы и низкая эффективность использования.
Задача изобретения заключается в создании универсального устройства. Технический результат заключается в обеспечении возможности обработки поверхности дорожных покрытий покрытой льдом или уплотненным снегом, а также в возможности  придания дорожному покрытию определенного рельефа. Также достигается уменьшение массы и габаритов конструкции, повышение надежности работы за счет устранения резонансных явлений, разрушающих конструкцию в целом, в более полном использовании энергии привода рабочего органа за счет однонаправленности действия упругости пружины и силы тяжести рабочего органа.
Технический результат достигается тем, что устройство для обработки поверхности дорожных покрытий содержит полый неподвижный цилиндр, внутри которого соосно на подшипниках установлен вал с неподвижно закрепленными попарно спаренными дисками. На поверхности спаренных дисков закреплены дуги, имеющие радиус округления, равный половине диаметра диска. Рабочие органы выполнены в виде стержней со сменными наконечниками и удерживаются в исходном положении пружинами, работающими на растяжение. При этом рабочие органы установлены радиально в один ряд в отверстиях трапецеидального короба, прикрепленного к полому неподвижному цилиндру, с возможностью нанесения удара по поверхности дорожного покрытия и возврата в исходное положение посредством пружин. Рабочие органы имеют на противоположном конце головку с парой подшипников скольжения. Внутренние концы дуг направлены в сторону центра диска, а наружные концы каждой пары дуг завершаются на обрезе диска.  Наружные концы каждой пары дуг закреплены с возможностью подхватывания головок рабочих органов в процессе вращения вала, растягивания пружин и приподнимания рабочих органов. При этом рабочие органы расположены симметрично между двумя соседними дисками, а дуги на соседних дисках относительно друг друга расположены со сдвигом по фазе.
Изобретение поясняется чертежами.
На фиг.1 изображено устройство в поперечном сечении,
на фиг.2 изображено устройство в продольном сечении.
Устройство содержит полый неподвижный цилиндр 1, внутри которого соосно на подшипниках установлен вал 4 с неподвижно закрепленными посредством шпонки 11 попарно спаренными дисками 2. На поверхности спаренных дисков 2 закреплены дуги 3, имеющие радиус округления R, равный половине диаметра диска 2. Рабочие органы 5 выполнены в виде стержней со сменными наконечниками 12 и удерживаются в исходном положении пружинами 7, работающими на растяжение. При этом рабочие органы 5 установлены радиально в один ряд посредством направляющих втулок 8 в отверстиях трапецеидального короба 9, прикрепленного к полому неподвижному цилиндру 1, с возможностью нанесения удара по поверхности дорожного покрытия и возврата в исходное положение посредством пружин 7. Рабочие органы 5 имеют на противоположном конце головку с парой подшипников скольжения 13. Внутренние концы дуг 3 направлены в сторону центра диска 2, а наружные концы каждой пары дуг 3 завершаются на обрезе диска 2.  Наружные концы каждой пары дуг 3 закреплены с возможностью подхватывания головок  с парой подшипников скольжения 13 в процессе вращения вала 4, растягивания пружин 7 и приподнимания рабочих органов 5. При этом рабочие органы 5 расположены симметрично между двумя соседними дисками 2, а дуги 3 на соседних дисках 2 относительно друг друга расположены со сдвигом по фазе, который может быть рассчитан из выражения:
<mrow><mi>ϕ</mi><mo>=</mo><mfrac><mrow><msup><mrow><mn>360</mn></mrow><mn>0</mn></msup></mrow><mi>n</mi></mfrac><mo>,</mo></mrow>
где n - число рабочих стержней.
Также на чертежах приняты следующие обозначения:
ω - угловая скорость,
d - диаметр головки рабочего органа с подшипником,
l - расстояние между началом и концом соседних дуг, где l>d.
На фиг.1 стрелкой показано направление вращения диска.
Устройство для обработки поверхности работает следующим образом. Приводится во вращение вал 4, установленный на подшипниках. При этом дуги 3 соседних дисков 2 своими наружными концами заходят под ось с подшипниками скольжения, подхватывая их по мере вращения диска и растягивая пружину 7, приподнимают стержень на величину h. При достижении оси с вращающимися на ней подшипниками до внутренних концов дуг 3 стержни 5 под действием пружины 7 и собственной массы срываются с дуг и ударяются сменными наконечниками 12 о поверхность, например, льда (при разрушении ледяной корки с поверхности дорожного покрытия), разрушая его. В зависимости от типа ледяной корки или вида уплотненного снега применяются сменные наконечники 12 различной формы. Сила удара регулируется количеством рабочих витков пружины 7 (которые меняются с помощью фигурной шайбы 6, штифта 10 и массой сменных наконечников 12. Предлагаемое устройство также может быть использовано для придания требуемого рельефа старому дорожному покрытию с целью увеличения сцепляемости вновь наносимого. При установке соответствующих сменных наконечников можно использовать и для уплотнения различных сыпучих материалов, например, основ дорожного покрытия.
За один оборот вала 4 рабочий цикл повторяется количество раз, равное количеству дуг 3 на дисках 2, например, четыре раза.
С целью сбалансированности работы устройства и снижения пиковых перегрузок последовательность чередования рабочих циклов можно менять. Для этого дуги 3 на соседних дисках 2 относительно друг друга располагают со сдвигом по фазе.
Изобретение можно использовать для скалывания льда и уплотненного снега с дорожных покрытий тротуаров, проезжей части дорог и взлетно-посадочных полос аэродромов. Оно также может быть использовано для придания определенного рельефа старому дорожному покрытию с целью увеличения сцепляемости вновь наносимого. При установке соответствующих сменных наконечников можно использовать и для уплотнения различных сыпучих материалов, например, основ дорожного покрытия.
Предложенное устройство может работать в составе отдельного автономного агрегата, установленного на раме и включающего приводной механизм в виде электродвигателя или двигателя внутреннего сгорания и др., редуктор, цепную или ременную передачу для передачи крутящего момента непосредственно на вал устройства, а также органы управления и другие элементы, характерные для таких агрегатов.
Устройство также может быть установлено на базовом автомобиле, как правило, спереди с приводом от гидромотора гидравлической системы автомобиля или же через дополнительный редуктор. Устройство можно навесить и на колесный трактор, который широко применяется в коммунальном хозяйстве для очистки дорог и тротуаров. В этом случае привод вала устройства осуществляется валом отбора мощности в зависимых, частично независимых и независимых режимах. В отдельных случаях можно задействовать и боковой вал отбора мощности.
Источники информации
1. Виброраскалыватель. Патент РФ №2355845, Е01Н 15/12.
2. Очиститель гололеда. Патент РФ №2446247, Е01Н 15/12.