УСТРОЙСТВО ДЛЯ СКАЛЫВАНИЯ ЛЬДА

Полезная модель относится к дорожному машиностроению, а более конкретно, к устройствам для удаления снежно-ледяных образований с
дорожных покрытий.
Известно устройство для скалывания льда, основу которого составляет рабочий орган, включающий приводной горизонтально расположенный вал, к которому в шахматном порядке прикреплены упругие гибкие тяги. К концам последних присоединены грузы и ударники в виде дисков, имеющие заостренные режущие кромки. С внешней стороны ударников установлены упругие элементы [Авторское свидетельство №1430445, кл. Е01Н 5/12, публ.15.10.88. Бюл.№38].
Перед началом работы вал с ударниками располагают надо льдом. При вращении вала ударники вместе с упругими элементами удаляются под действием центробежных сил на максимальное расстояние относительно оси вала и в этом положении упругие элементы первыми встречают разрушаемый лед на дороге. Происходит упругая деформация элемента, затем отскок, а тяга, уводимая валом по направлению его вращения, прогибается, подвергаясь одновременному воздействию упругого элемента и груза. В результате ударник воздействует на лед острой кромкой, разрушая его. С момента входа в контакт с покрытием центробежная сила ударника незначительна и он прижимается к покрытию под действием центробежной силы груза. Последний воздействует на упругую тягу, несколько растягивает ее, обеспечивая увеличение времени воздействия скребка на лед при ударе.
Описанный механизм взаимодействия рабочего органа льдоскалывающего устройства можно определить как ударный, что дает возможность разрушения льда лишь в условиях повышенной хрупкости последнего, характерной для низких атмосферных температур. На практике, чаще всего, имеет место состояние льда которое типично для климатических условий, сопровождающихся перемежающимися заморозками и оттепелями. Лед в этом случае обладает вязко-пластическими свойствами и плохо поддается разрушению под действием ударных нагрузок. Другими словами, описанный аналог имеет ограниченную область применения. Кроме того, как недостаток следует рассматривать сложную кинематику собственно ударного механизма, а также наличие в нем двух упругих элементов, взаимодействие которых не может гарантировать выполнение намеченного алгоритма разрушения, хотя бы, в силу возможности рассогласования их работы, что возможно в условиях меняющегося рельефа обрабатываемой поверхности.
Устройство частично свободное от вышеуказанных недостатков дано в описании изобретения по авторскому свидетельству №1418394, кл. Е01Н 5/12, публ. 23.08.88. Бюл. №31. Оно предназначено для обработки поверхностей дорог и тротуаров и содержит раму, на которой установлен двигатель внутреннего сгорания (ДВС). К раме прикреплены кронштейны с, установленными на них, парой приводных барабанов одинакового диаметра с разрушающими зубьями на их образующих поверхностях, имеющие параллельно расположенные оси и встречное направление движения, которое обеспечивается с помощью ДВС через цепные передачи и пары шестерен с одинаковым числом зубьев. К раме прикреплен рычаг с рукоятками. Барабаны имеют одинаковое число режущих зубьев, которые расположены на них зеркально относительно вертикальной плоскости параллельной осям барабанов и равноудаленной от них. При вращении барабанов зубья в каждой из пар синхронно внедряются в снежно-ледяные образования и разрушают их. Возникающие при этом силы реакции направлены навстречу друг другу и лежат в одной плоскости, что приводит к уменьшению их равнодействующей и снижению вибрации.
Описанный аналог относится к классу, так называемых, фрезерных машин, основным недостатком которых является отсутствие возможности контролировать толщину срезаемого слоя снежно-ледяных образований. Это обстоятельство приводит, во-первых, к случаям разрушения очищаемого покрытия, а, во-вторых, к быстрому износу используемого для зубьев материала, не рассчитанного на взаимодействие с твердым покрытием. Как еще один недостаток следует отметить сложность конструкции устройства, обусловленную необходимостью синхронизировать вращение обоих барабанов. Кроме того, оператор, в силу особенности конструкции устройства, не имеет возможность эффективно контролировать процесс фрезерования снежно-ледяных образований, т.е. устройство обладает низкой эргономичностью.
В значительной мере свободно от перечисленных выше недостатков описанных аналогов устройство, выбранное в качестве прототипа. Это устройство для скалывания льда и уплотненного снега на дорожных покрытиях содержит раму, имеющую опору в средней части и рукоятки для оператора с одной стороны, а также рабочий орган в виде ударника с другой. Последний является составной частью каретки, смонтированной с возможностью перемещения в направляющих рамы и связанной кинематически с силовым приводом в виде электродвигателя. Эта связь представляет собой шатунно-кривошипный механизм, сопряженный с коническим редуктором, входной вал которого посредством муфты связан с валом электродвигателя и несет на себе маховик. Опора рамы выполнена в виде стойки с пятой, имеющей полусферическую поверхность с продольными полозьями [Авторское свидетельство №1663087, кл. Е01Н 5/12, публ. 15.07.91. Бюл №26].
Основным недостатком прототипа является отсутствие виброзащиты оператора. Источником вибрации являются колеблющиеся массы ударника, каретки и кривошипно-шатунного механизма. Кроме того, кинематическая сложность устройства, в целом, снижает надежность ее работы.
Таким образом, задачей полезной модели является снижение вибрационного воздействия на оператора и повышение надежности работы устройства за счет упрощения конструкции.
Поставленная задача решается за счет того, что в устройстве для скалывания льда, содержащем раму с опорой и рукоятками, на которой смонтирован силовой привод кинематически связанный с ударником, упомянутый силовой привод выполнен в виде моноблока, размещенного на подвижной платформе, упруго связанной с рамой. Моноблок включает ДВС, который посредством гибкого вала соединен с генератором электрического тока, подаваемого на электромагнитный двигатель, якорь которого несет на себе ударник. Упругая связь платформы и рамы выполнена в виде двух коаксиально установленных втулок: внутренней и внешней. Первая из них установлена с возможностью перемещения на направляющем элементе рамы и снабжена фиксатором. Вторая втулка размещена на первой также с возможностью перемещения между двумя упругими опорами в виде витых пружин и жестко связана с платформой. Всего упругих связей платформы и рамы две и расположены они по обе стороны платформы сонаправленно с движением ударника.
На чертеже, прилагаемом к описанию дано схематическое изображение предлагаемого устройства для скалывания льда.
Устройство содержит раму 1 с опорой в виде пневмошинного колеса 2. На противоположном конце рамы имеются рукоятки 3 с рычагами 4 управления работой силового привода. Последний размещен на платформе 5 и представляет собой моноблок из ДВС 6, генератора 7 электрического тока и электромагнитного двигателя 8. Валы ДВС и генератора связаны между собой посредством гибкого вала 9, при этом, генератор 7 электрически замкнут на электромагнитный двигатель 8. Упругая связь между платформой 5 и рамой 1 представляет собой совокупность двух коаксиально установленных друг на друге втулок: внутренней 10 и внешней 11. Внутренняя втулка 10 установлена с возможностью перемещения на направляющем элементе, которым является трубчатый фрагмент рамы 1. Эта втулка снабжена фиксатором 12 и концевыми фланцами 13. Внешняя втулка 11 установлена с возможностью перемещения по внутренней втулке 10 и также снабжена концевыми фланцами 14, между которыми и фланцами 13 установлены витые пружины 15. Внешняя втулка 11 посредством консоли 16 жестко связана с платформой 5. Электромагнитный двигатель 8 содержит корпус 17, внутри которого установлен магнитопровод 18 со статорными катушками 19. Якорь 20 опирается на корпус 17 посредством пружин 21.Описанный вид электромагнитного двигателя относится к классу двигателей с постоянным магнитным зазором и его конструкция позволяет эффективно использовать резонансный режим работы, значительно сокращающий энергозатраты на процесс скалывания льда. На конце якоря 20 установлен ударник 22.
Работает устройство следующим образом.
Оператор за рукоятки 3 придает раме 1 необходимый наклон до соприкосновения ударника 22 с поверхностью льда. Затем, воздействуя на рычаги 4 управления, включает в работу ДВС 6, который по гибкому валу 9 передает вращение на генератор 7. Вырабатываемый последним электрический ток поступает попеременно в статорные катушки 19 электромагнитного двигателя 8. Осуществляется это через специальный блок управления (на чертеже не показан), позволяющий, в зависимости от состояния льда (хрупкий, вязкий), подобрать оптимальный режим разрушения путем регулирования частоты и амплитуды колебательного движения якоря 20, а с ним и ударника 22.Поворачивая раму 1 вокруг оси колеса 2, оператор внедряет ударник 22 в массив льда, имея при этом возможность менять угол резания льда, что также способствует повышению эффективности процесса разрушения. По мере обработки поверхности, покрытой льдом, оператор перемещает устройство вперед и визуально определяет условия манипулирования устройством. Колебательный процесс платформы 5, инициируемый возвратно-поступательным движением якоря 20 и передаваемый на внешнюю втулку 11, гасится упругими опорами (витыми пружинами) 15. Положение платформы 5 на раме может меняться путем перемещения внутренней втулки 10 по трубчатому фрагменту рамы 1 и новое положение закрепляется фиксатором 12.