УСТРОЙСТВО ДЛЯ УДАЛЕНИЯ С ПОВЕРХНОСТИ ТВЕРДЫХ ДОРОЖНЫХ ПОКРЫТИЙ ЛЕДЯНОГО И СНЕЖНОГО НАКАТОВ
DEVICE TO REMOVE ICE AND SNOW TRACKS FROM HARD ROAD COVERING

Изобретение относится к области ледотехники, в частности к очистке твердых дорожных покрытий от ледяного и снежного накатов (далее по тексту наката), под которыми будем понимать слои льда и уплотненного снега, примерзшие к поверхности дорожных покрытий.
Уровень техники известен из способов и устройств для удаления наката с поверхности твердых дорожных покрытий с помощью снегоочистителей, рабочими органами которых могут быть бульдозеры, плунжеры, щетки, фрезы, роторы, ножи грейдеров и комбинированные рабочие органы, реализующие различные способы очистки дорог от наката (1. Политех. словарь / Гл. ред. А.Ю.Ишлинский. - П50 2-е изд. - М.: Советская энциклопедия. 1980, 656 с., ил.).
Наиболее близким решением, выбранным в качестве прототипа, является устройство, выполненное в виде дисков, посаженных с заданным эксцентриситетом на две оси, сопряженные между собой в направлении движения под углом более 180°. Диски способны пассивно вращаться от буксирующего их усилия и сил трения между кромками дисков и поверхностью наката, при этом частота угловой скорости вращения и амплитуда вертикальных колебаний дисков определяется диаметром, эксцентриситетом дисков и поступательной скоростью транспортного средства, буксирующего устройство (1. Козин В.М. и др. Патент РФ №2361036, МКИ Е01Н 5/12 от 10.07.2009, Бюл. №19).
Недостатком устройства является недостаточная эффективность удаления наката из-за ограниченной возможности изменения частоты вертикальных колебаний дисков, которая зависит только от их диаметра и поступательной скорости буксирующего устройства.
Сущность изобретения заключается в разработке устройства, позволяющего в более широком диапазоне изменять частоту его вертикальных колебаний при заданных диаметров дисков и скорости буксирующего устройства.
Технический результат, получаемый при осуществлении изобретения, заключается в повышении качества удаления наката с твердых дорожных покрытий.
Существенные признаки, характеризующие изобретение.
Ограничительные: устройство для удаления с поверхности твердого дорожного покрытия ледяного и снежного накатов, включающее в себя разрушающие накат элементы, которые выполнены в виде дисков, посаженных с заданным эксцентриситетом на две оси, сопряженные между собой в направлении движения под углом более 180° и оснащенные устройством, позволяющим изменять этот угол в зависимости от характеристик наката, диски способны пассивно вращаться от буксирующего их усилия и сил трения между кромками дисков и поверхностью наката, при этом частота угловой скорости вращения и амплитуда вертикальных колебаний дисков определяется диаметром, эксцентриситетом дисков и поступательной скоростью транспортного средства, буксирующего устройство, при этом для обеспечения поступательной скорости устройство прикрепляют к транспортному средству, движущемуся по дорожному покрытию с необходимой скоростью, а для создания необходимых скалывающих усилий диски нагружены соответствующей вертикальной нагрузкой, при этом кромка дисков заточена под углом, обеспечивающим максимальную интенсивность скола наката, а расстояние между дисками выбрано таким, чтобы обеспечивалась гарантированная отделяемость от дорожного покрытия фрагментов, т.е. полос, наката, расположенных между плоскостями дисков, при максимальной ширине фрагментов наката.
Отличительные: диски оснащены приспособлениями, позволяющими поворачивать их относительно друг друга с последующей фиксацией на осях.
Изобретение осуществляется следующим образом. По поверхности твердого покрытия, покрытого накатом, при помощи транспортного средства буксируют устройство, выполненное в виде дисков, посаженных с заданным эксцентриситетом на две оси, сопряженные между собой в направлении движения под углом более 180°, который изменяют в зависимости от характеристик наката: при уменьшении его толщины и прочности угол уменьшают, что приводит к увеличению касательных напряжений, т.е. сдвиговых деформаций. Диски способны пассивно вращаться и катиться по поверхности покрытия от буксирующих их усилия и сил трения между кромками дисков и поверхностью наката.
При своем движении диски при их внедрении в накат будут создавать нормальные и касательные напряжения, достаточные для отрыва фрагментов наката от дорожного покрытия. Для обеспечения этих условий диски нагружают необходимой вертикальной нагрузкой и разворачивают плоскость дисков на определенный угол по отношению к их поступательному движению. Угол поворота при помощи, например, гидропривода устанавливают таким, чтобы интенсивность (степень) разрушения наката была наибольшей. Режущую кромку дисков предварительно затачивают под углом, при котором происходит максимальная интенсивность скола, т.е. отделение фрагментов наката от поверхности дорожного покрытия и от неразрушенного массива наката. Расстояние между дисками выбирают таким, чтобы обеспечивалась гарантированная отделяемость от дорожного покрытия фрагментов (полос) наката, расположенных между плоскостями дисков, при максимальной ширине фрагментов наката. Угол заточки и расстояние между дисками выбирают на основании предварительных экспериментальных исследований и визуальных наблюдений.
Посадка дисков на оси с эксцентриситетом обеспечивает периодичность механического воздействия устройства на накат, т.к. при его поступательном перемещении буксирующим усилием будут неизбежно возникать вертикальные колебания устройства, повышающие интенсивность механического воздействия на накат. Поскольку частота вертикальных колебаний напрямую зависит от угловой скорости вращения дисков, то ее изменяют за счет изменения поступательной скорости устройства. С целью обеспечения наиболее эффективного периодического воздействия нагружающего устройства на накат его осуществляют с частотой, равной собственной частоте вертикальных колебаний устройства, контактирующего с накатом, т.е. системы «устройство-накат». Это вызовет резонансное увеличение амплитуд колебаний устройства и соответствующее увеличение усилий, скалывающих накат.
Очевидно, что в зависимости от параметров системы «устройство-накат» ее собственные частоты могут изменяться в широком диапазоне, поэтому максимальная скорость буксировки устройства, зависящая от мощности буксира и параметров наката, может оказаться недостаточной для резонансного увеличения амплитуд колебаний. В этом случае частоту вертикальных колебаний устройства можно кратно, т.е. в 2, 4 и т.д. раз увеличить путем последовательного поворота дисков с заданным эксцентриситетом относительно друг друга соответственно на 180°, 90° и т.д. по отношению к первоначальному положению, т.е. когда эксцентриситеты всех дисков ориентированы в одном направлении. При этом если диаметр дисков выбирают из конструктивных соображений, то угол поворота дисков и скорость буксировки устройства, при которых возникают резонансные колебания, определяют экспериментально, т.е. путем визуального наблюдения за интенсивностью скола наката.
Изобретение поясняется чертежами, где на фиг.1 показан вид на устройство сверху, на фиг.2 - его поперечное сечение, на фиг.3, 4 - различные варианты поворота дисков.
На дорожном покрытии 1 с накатом 2 размещено устройство, выполненное в виде дисков 3, насаженных на оси 4 (см. фиг.1) и сопряженных между собой под углом γ>180°. При его движении от усилия Р, создаваемого грейдером (не показан), диски 3 будут создавать нормальные N (фиг.2) и касательные Т (фиг.1) усилия. Для осуществления периодичности воздействия устройства 3 на накат 2 диски 3 насажены на ось 4 (фиг.1) с эксцентриситетом е (фиг.2). Для поворота дисков 3 на угол δ (фиг.3, 4) и фиксации их на осях 4 установлены приспособления 5 (фиг.1-4). С целью увеличения частоты вертикальных колебаний устройства в 2 раза при неизменной скорости буксировки диски поворачивают на угол δ=180° (фиг.3); в 4 раза - δ=90° (фиг.4) и т.д.