УСТРОЙСТВО ДЛЯ УПЛОТНЕНИЯ СНЕГА
DEVICE FOR SNOW COMPACTION

Изобретение относится к машинам для уплотнения снега при строительстве снеголедовых дорог и грунтовых аэродромов в зимнее время в Северных районах.
Известно устройство для уплотнения снега, содержащее две секции в виде рам, соединенных шарнирно, и закрепленные на них лыжи (Патент РФ №2156845 С1, дата приоритета 22.06.1999, дата публикации 27.09.2000, авторы: Котельников В.В., Карнаухов Н.Н. и др., RU).
Недостатком известного устройства является низкая его эффективность из-за однократного воздействия каждой секции за один проход, что не отвечает требованиям высокопроизводительного и качественного уплотнения снега при возведении снеголедовых дорог и аэродромов.
Известно устройство для уплотнения снега, принятое в качестве прототипа, содержащее рабочий орган в виде двух плит, которые соединены между собой посредством шарнира с возможностью поднятия одной из них относительно дорожной поверхности, при этом угол наклона плиты влияет на величину сдвига снега, а сдвинутая масса наклонной поверхностью плиты воздействует на поверхность обрабатываемой среды, образуя призму волочения в виде ядра, которое перемещается вместе с плитой. Тяговое усилие при работе такого рабочего органа со сдвигом снега расходуется на преодоление сил трения и сопротивления сдвигу, составляющими которых являются: сила трения на горизонтальном участке опорной поверхности, сила трения нижней поверхности уплотненного ядра о снег, сила трения перемещения призмы волочения и сила пассивного давления на уплотняемое ядро (Патент РФ №2373326 С1, дата приоритета 14.04.2008, дата публикации 20.11.2009, авторы: Мерданов Ш.М. и др., RU, прототип).
Недостатком прототипа является низкое качество уплотнения и низкая эффективность устройства из-за образования призмы волочения, а также в связи с тем, что за один проход устройства производится только одно воздействие уплотняющего рабочего органа на уплотняемую поверхность.
Задачей изобретения является повышение эффективности устройства и качества уплотнения снега путем увеличения количества воздействий за один проход устройства и путем предотвращения образования призмы волочения перед контактной со снегом поверхностью устройства.
Для решения поставленной задачи в устройстве для уплотнения снега, включающем рабочий орган, агрегатированный с тягачом, и вибровозбудитель колебаний, согласно изобретению рабочий орган выполнен в виде уплотняющей плиты с выпуклой криволинейной формой днища, образующего наклонную контактную со снегом поверхность, снабжен механизмом уплотнения и установлен на самоходном шасси с помощью гидроцилиндров, амортизаторов, кронштейнов и тяг, с возможностью многократного воздействия на уплотняемую поверхность за проход и исключения образования призмы волочения перед контактной со снегом поверхностью, при этом уплотняющая плита содержит корпус сварной конструкции с расположенными в нижней части направляющими криволинейной формы, обращенными выпуклостью к днищу, в корпусе жестко закреплена вибрационная плита, на которой установлен вибровозбудитель колебаний, вибрационная плита нижней частью связана с механизмом уплотнения, выполненным в виде рольганга, установленного в упомянутых направляющих корпуса и взаимодействующего с днищем уплотняющей плиты, выполненным в виде бесконечной ленты, охватывающей корпус, с возможностью перекатывания по внутренней поверхности ленты роликов рольганга, оси которых установлены на подшипниках качения в направляющих корпуса, при этом в корпусе установлены звездочки для соединения корпуса с лентой и механизм натяжения ленты, а рольганг установлен с верхним расположением переднего ролика и нижним расположением крайнего ролика, причем ролики выполнены из упругого материала.
Достижение технического результата, который заключается в повышении эффективности устройства и качества уплотнения снега, осуществляется путем увеличения количества воздействий за один проход устройства и путем предотвращения образования призмы волочения перед контактной со снегом поверхностью устройства. Количество воздействий за проход в заявляемом устройстве зависит от количества роликов, соприкасающихся наружной поверхностью с внутренней поверхностью бесконечной ленты, от частоты колебаний вибровозбудителя, от величины удельного давления и скорости движения устройства, в связи с чем воздействие является многократным. При этом предотвращение образования призмы волочения перед контактной поверхностью устройства осуществляется за счет перекатывания роликов рольганга по внутренней поверхности бесконечной ленты, наружная поверхность которой соприкасается со снегом и является своего рода подстилкой, по которой перекатываются ролики, а за счет их колебаний, которые передаются через корпус от вибровозбудителя, осуществляется передача усилий через ленту на снег и его уплотнение, причем сдвига снега при этом не происходит, так как коэффициент трения скольжения наружной поверхности ленты о снег больше, чем коэффициент трения качения роликов по ленте. Таким образом, ролики, воздействуя наружной поверхностью на бесконечную ленту, через нее уплотняют снег без сдвига и образования призмы волочения.
На чертеже схематично изображен общий вид устройства для уплотнения снега, вид сбоку.
Устройство для уплотнения снега содержит агрегатированный с базовой машиной рабочий орган, выполненный в виде уплотняющей плиты 1, установленной на самоходном шасси 2 с помощью двух гидроцилиндров 3, четырех амортизаторов 4, кронштейнов 5 и тяг 6. Уплотняющая плита 1 снабжена механизмом уплотнения, выполненным с возможностью многократного воздействия на уплотняемую поверхность за проход и исключения образования призмы волочения перед контактной со снегом поверхностью. При этом уплотняющая плита содержит корпус 7 сварной конструкции, в нижней части которого имеются направляющие 8 криволинейной формы, выполненные по радиусу и образующие полусегментный контур корпуса в направлении перемещения. В корпусе 7 жестко закреплена вибрационная плита 9, на которой установлен вибровозбудитель колебаний 10. Вибрационная плита нижней частью связана с механизмом уплотнения, который выполнен в виде установленного в направляющих 8 рольганга, взаимодействующего с днищем уплотняющей плиты, выполненным в виде бесконечной (замкнутой) ленты 11, охватывающей корпус, с возможностью перекатывания по внутренней поверхности ленты амортизационных роликов 12 рольганга, выполненных из твердой резины, оси 13 которых установлены на подшипниках качения в направляющих 8. При этом в корпусе 7 с противоположных сторон установлены звездочки 14 для соединения корпуса с лентой 11, и с тыльной стороны установлен механизм натяжения ленты 15, например винтовой, с возможностью перемещения и фиксации оси 16 звездочек в продольных пазах 17, выполненных в корпусе 7. Рольганг в соответствии с криволинейной наклонной формой днища уплотняющей плиты установлен с верхним расположением переднего ролика и с нижним расположением крайнего ролика.
Устройство для уплотнения снега агрегатируется с базовой машиной и работает следующим образом.
Уплотнение снега происходит за счет массы устройства, подвешенного к базовой машине при передаче устройству тягового усилия от ходовой части базовой машины, при этом устройство передвигается вдоль предварительно подготовленной поверхности дорожного полотна из снега за счет движения базовой машины. Сущность метода уплотнения при этом заключается в предотвращении сдвига снега и образования призмы волочения при передвижении по снегу уплотняющей плиты 1 за счет установки между поверхностью предварительно разрыхленного и термообработанного массива снега и корпусом 7 промежуточного звена в виде бесконечной ленты 11, давление от которой передается внешней стороной звена на поверхность уплотняемого снежного массива, а давление на внутреннюю поверхность звена осуществляется от свободно вращающихся на осях роликов 12, установленных на подшипниках качения в направляющих 8, расположенных в нижней части корпуса 7. При включении в работу вибровозбудителя колебаний 10 происходит дополнительное уплотнение снега за счет вертикальных перемещений роликов, передаваемых от вибровозбудителя 10 через корпус 7. Вращение роликов 12 осуществляется за счет трения качения при деформации опорной поверхности ролика и внутренней поверхности бесконечной ленты 11. Так, если к центру вращения ролика приложить горизонтальную толкающую силу, то в контакте ролика с поверхностью ленты возникает горизонтальная сила реакции, являющаяся силой трения, равная по модулю толкающей силе и противоположная ей по направлению.
Преимущество криволинейной наклонной поверхности уплотняющей плиты вытекает из особенности технологического процесса уплотнения снега, при котором угол наклона передней грани в нижней части уплотняющей плиты должен быть меньше, чем в верхней части. При криволинейной поверхности направляющих, выполненных по радиусу закругления, это требование выполняется, причем трение о снег по всей поверхности наклонной части ленты сохраняется, к тому же оно больше, чем трение качения наружных поверхностей роликов о внутреннюю поверхность бесконечной ленты, так как коэффициент сцепления ленты со снегом намного больше, чем коэффициент трения качения роликов по внутренней поверхности ленты. За счет этого доминирования наклонная поверхность снежного покрова, соприкасающаяся с наружной поверхностью ленты, не сдвигает снег по ходу передвижения базовой машины, что обеспечивает сохранность снега от сдвига и отсутствие образования призмы волочения при уплотнении снега данным устройством, а, вместе с тем, повышается качество уплотнения снега.