КАТОК УДАРНОГО ДЕЙСТВИЯ
TOWED ROLLER OF PERCUSSION ACTION

Область, к которой относится изобретение
Изобретение относится к машиностроению и может использоваться в сельском хозяйстве при обработке почвы, для уплотнения грунта при производстве земляных работ в строительстве и для разрушения гололедных образований на автодорогах и тротуарах.
Уровень техники
Известен каток, включающий ось вращения, плоскость симметрии, перпендикулярную оси вращения катка, и геометрическую поверхность катка цилиндрической формы, воздействующую на обрабатываемую поверхность (см., например, кн. Строительные машины. - М.: Высшая школа, 1988 г., стр.210). Недостатком известного катка является ограниченная область его применения, а именно каток используется только для уплотнения грунта при производстве земляных работ.
Наиболее близким техническим решением к предлагаемому изобретению является кулачковый каток, включающий ось вращения, плоскость симметрии, перпендикулярную оси вращения катка, и геометрическую поверхность катка цилиндрической формы с дискретно и регулярно размещенными на ней кулачками, воздействующими на обрабатываемую поверхность (см., например, кн. Строительные машины. - М.: Высшая школа, 1988 г., стр.210-211). Известный каток используется для уплотнения грунта при производстве земляных работ, аналогичная конструкция находит применение в сельскохозяйственном производстве для размельчения почвы после вспашки. Кулачковый каток создает повышенное давление на грунт локально в области контакта кулачков с поверхностью грунта. Основным недостатком известного кулачкового катка является его большая масса, обусловленная статическим принципом организации давления на грунт.
Раскрытие изобретения
Каток ударного действия имеет целью повышение эффективности его работы за счет использования кинетической энергии удара, возникающего в процессе перемещения (качения) катка. Каток ударного действия включает ось вращения вместе с соединенной с ней опорной трубой и жестко закрепленными на опорной трубе, регулярно размещенными, радиально направленными и жестко связанными между собой полыми трубами, торцы которых дискретно и регулярно покрывают геометрическую поверхность цилиндра. На свободном торце каждой из труб размещено устройство, содержащее воздействующий на обрабатываемую поверхность рабочий орган, например, в виде подпружиненного клина или трамбовки, выполненный с возможностью его ограниченного линейного перемещения по оси полой трубы. На противоположном (закрепленном) торце в полости каждой трубы закреплена амортизирующая торцовая прокладка, например, из резины. Внутри каждой полой трубы размещен молот. Сама же полая труба и размещенный в ней молот выполнены с возможностью временного закрепления молота в части полой трубы с амортизирующей прокладкой, с возможностью освобождения молота от закрепления в его верхнем положении при вращательном движении катка для свободного падения вниз внутри трубы и удара по тыльной части рабочего органа. Таким образом достигается динамическое воздействие рабочего органа на поверхность качения.
Краткое описание чертежей
На фиг.1 показан вид катка сбоку.
На фиг.2 изображена фронтальная проекция катка без рабочих органов.
На фиг.3 представлена схема работы катка в плоском сечении при одном обороте с направлением вращения по часовой стрелке.
На фиг.4 показано размещение молота на амортизирующей торцевой прокладке.
На фиг.5 показан узел сопряжения консольной опоры и паза.
На фиг.6 показано размещение молота в крайнем нижнем положении.
На фиг 7 и 8 показаны проекции молота и трубы.
Осуществление изобретения
Каток ударного действия имеет ось вращения 1, плоскость симметрии, перпендикулярную оси вращения, и поверхность катка цилиндрической геометрии с регулярно и дискретно размещенными на ней элементами, воздействующими на обрабатываемую поверхность 2, причем эти элементы образованы торцами жестко связанных между собой (сваркой) полых труб 3 прямоугольного сечения,  вместе с размещенным на свободном торце каждой из труб устройством, содержащим воздействующий на обрабатываемую поверхность рабочий орган, например, трамбовку и закрывающую полость трубы 3, съемную торцевую крышку 4, прикрепленную винтами 5 к полой трубе 3, с центральным отверстием, причем полые трубы 3 радиально направлены, установлены с взаимным смещением в параллельных плоскостях и жестко закреплены (сваркой) между собой и также жестко закреплены на опорной трубе 6, соединенной жестко с осью катка 1 дисками 7, а трамбовка состоит из штока 8, размещенного в отверстии торцевой крышки 4 и снабженного возвратной пружиной 9, опирающейся на внутреннюю плоскость крышки 4, соединенного в тыльной части рабочего органа с плитой 10, находящейся в полости трубы 3 и снаружи торцевой крышки 5 с рабочим органом в виде рабочей пластины 11 переменной толщины с цилиндрической наружной поверхностью, взаимодействующей с обрабатываемой поверхностью 2, причем на противоположном (закрепленном) торце полой трубы 3 в ее полости размещена амортизирующая торцевая прокладка 12, например из резины, и внутри каждой полой трубы 3 помещен молот 13, выполненный в виде прямоугольного параллелепипеда с пазом 14, выполненным по оси симметрии на плоскости молота 13, перпендикулярной плоскости вращения и фронтальной направлению вращения, причем паз 14 имеет симметричную прямоугольную форму с некоторым уклоном а верхней плоскости 15 к центру полой трубы, а на внутренней плоскости полой трубы 3 в сторону паза 14 по оси симметрии выступает съемная консольная опора 16 с вылетом консоли δ, не превышающим глубины паза Δ и некоторым уклоном α к центру полой трубы 3, причем взаимное размещение консольной опоры 16 и паза выполнены таким образом, что при их совмещении в вертикальном положении молот 13, опираясь на консольную опору 16, занимает наивысшее положение в полой трубе 3, а сама консольная опора крепится винтами 17 к полой трубе 3 снаружи.
Каток ударного действия работает следующим образом. Ось катка с помощью подшипников и двух жестких тяг соединяется с тягачом. При поступательном движении трактора в силу размещения полых труб 3 и геометрии пластин 11 происходит качение катка со вращением элементов катка относительно его продольной оси. При вращении катка по часовой стрелке за один полный оборот в каждой из полых труб 3 происходит перемещение молота 13, иллюстрируемое позициями 1 - 9 на фиг.3. Положим, что в какой-то момент времени молот 13 находится в крайнем нижнем положении и возвратная пружина 9 сжата (позиция 1). При этом пластина 11, очевидно, выдвинута за поперечный габарит катка. При вращении катка молот 13 прижимается к правой стенке полой трубы 3 (позиция 2) и в последующем при повороте от 90° (позиция 3) молот начинает сползать к центру и отодвигаться от плиты 10, при этом возвратная пружина 9 разжимается и трамбовка вместе с пластиной 11 перемещается в исходное положение, а молот 13 упирается в амортизирующую прокладку 12, оставаясь на этой же стенке полой трубы 7 (позиция 4). При угле поворота, равном 180° (позиция 5), молот 13 занимает неустойчивое вертикальное положение и при увеличении этого угла он переваливается на противоположную стенку полой трубы 3, при этом консольная опора 16 попадает в паз 14 (позиция 6) молота 13. При дальнейшем вращении (позиции 7 и 8) консольная опора 16 удерживает молот 13 от скольжения вниз и молот 13 занимает вертикальное устойчивое положение. Срыв молота 13 с консольной опоры 16 и его падение в полой трубе 3 с ударом по плите 10 происходит в положении полой трубы 3, близком к вертикальному (позиция 9). Угол наклона α регулирует, в зависимости от скорости вращения, массы молота и других факторов, положение полой трубы 3, при котором происходит срыв молота 13 с консольной опоры 16. В результате удара происходит вертикальное перемещение рабочего органа и в области взаимодействия рабочей пластины 11 с грунтом последний уплотняется. Далее цикл повторяется.
Смена рабочего органа катка ударного действия в части, взаимодействующей с поверхностью с плоской на V-образную форму, будет решать задачу разрушения гололедных образований.