УСТРОЙСТВО ДЛЯ ОБРАЗОВАНИЯ ПРОРЕЗЕЙ ВО ЛЬДУ
DEVICE FOR MAKING SLOTS IN ICE

Предлагаемое изобретение относится к технике прорезания щелей и непрерывных каналов во льду водоема и траншей в мерзлых грунтах, в частности к баровым режущим органам в виде бесконечной замкнутой ленточной пилы.
В общем случае устройство для непрерывного резания льда водоема содержит движущуюся несущую платформу, консольно смонтированную на ней направляющую раму, удерживающую рабочий режущий орган в виде бесконечной цепи с режущими зубьями, приводимый в движение и поддерживаемый в натянутом положении с помощью приводного, направляющих и натяжного роликов или звездочек [1-3]. Данное техническое решение режущего органа, базирующееся на принципе устройства [1], в устройстве [2] выполняется в виде жесткого кольца. Это упрощает конструкцию бара, приближая его к дисковой фрезе, но в результате баровый орган утрачивает некоторые свои функциональные возможности. Для обеспечения устойчивости работы направляющую раму в устройстве [3] выполняют закрытой с пазом по периметру режущей кромки.
Общим недостатком устройств [1-3] является плавность движения режущих зубьев по плоскости резания, в результате чего каждым зубом снимается на разрабатываемой кромке льда тонкая стружка, начиная с нижней и до верхней поверхности льда. Возможность увеличения толщины срезания стружки, а значит и увеличения скорости прорезания щели во всех устройствах [1-3], мала. Производительность вырезки щели во льду при этом может быть увеличена только за счет увеличения скорости движения режущей цепи. Этому препятствует конструкция приводного редуктора и необходимость увеличения мощности приводного двигателя.
В качестве прототипа принято устройство [1].
Задачей предлагаемого изобретения является создание устройства для прорезания щели во льду водоема, позволяющего увеличить толщину срезаемой стружки за счет одновременного придания режущему органу с зубьями возвратно-поступательных движений перпендикулярно направлению линии движения цепи режущих зубьев вдоль обрабатываемой поверхности льда.
Технический результат, заключающийся в устранении указанных недостатков в устройстве для образования прорезей во льду, содержащем приводной орган, установленный на движущейся несущей платформе, консольно присоединенную к нему раму, для размещения на ней режущего элемента, достигается за счет того, что режущий элемент выполняют в виде бесконечной замкнутой цепи или троса с закрепленными на них зубьями, удерживаемой в натянутом положении приводной и натяжной звездочками, ось вращения натяжной звездочки закреплена эксцентрично со смещением центра оси от геометрического центра окружности звездочки натяжения на величину 0,2-0,5 высоты режущих зубьев, а радиус направляющих роликов уменьшен на величину эксцентриситета звездочки натяжения.
Таким образом, заявленное изобретение позволяет увеличить скорость прорезания щелей баровым устройством при сохранении скорости движения цепи и мощности привода бара.
Предлагаемое устройство для образования прорезей во льду содержит приводной орган 2, состоящий из двигателя и редуктора, установленный на движущейся несущей платформе 1. На редукторе приводного органа 2 консольно крепится направляющая рама 4 с приводной 3 и натяжной 6 звездочками, закрепленными на раме с помощью осей 7. На звездочках 3 и 6 установлена бесконечно замкнутая цепь 5 или трос с режущими зубьями 9, приводимая в движение приводной звездочкой 3 и удерживаемая в натянутом положении натяжной звездочкой 6.
Бесконечно замкнутая цепь 5 с зубьями 9 является режущим органом и движется по направляющим роликам 8, вращающимся на осях, закрепленных на направляющей раме 4.
Установка звездочки натяжения со смещением оси вращения ее от геометрического центра звездочки натяжения на величину эксцентриситете, равного 0,2-0,5 высоты режущих зубьев 9, закрепленных на цепи, позволяет в зоне начала среза стружки, начиная от нижней поверхности льда, совершать режущей цепи 5 с зубьями 9 возвратно-поступательные движения относительно касательной линии, соединяющей приводную 3 и натяжную 6 звездочки. За счет этого поверхность срезания льда имеет волнообразную синусоидальную форму, гребни которой легко срезаются последующим зубом. Увеличение средней толщины стружки снижает энергозатраты на прорезание щели из-за уменьшения срезов на единицу длины щели, а следовательно, и уменьшения совершаемой работы среза.
-1
Пример 1. Платформой с закрепленным под углом 60° к поверхности льда баровым органом, имеющим расстановку режущих зубьев на цепи 50 мм, приводимой в движение электролебедкой с постоянным усилием натяжение (1200 Н), при частоте вращения приводной звездочки 72 мин и при эксцентриситете натяжной звездочки, равном 0 (аналог прототипа), достигнута скорость прорезания щели 230 мм/мин при толщине льда 16 мм. Диаметр звездочки привода и звездочки натяжения равны 72 мм, высота режущего зуба 5 мм.
Пример 2. В условиях, аналогичных примеру 1, но при эксцентриситете натяжной звездочки, равном 0,1 высоты режущих зубьев (0,5 мм), достигнута скорость прорезания щели 238 мм/мин.
Пример 3. В условиях, аналогичных примеру 1, но при эксцентриситете натяжной звездочки, равном 0,2 высоты режущих зубьев (1 мм), достигнута скорость прорезания щели 270 мм/мин.
Пример 4. В условиях, аналогичных примеру 1, но при эксцентриситете натяжной звездочки, равном 0,5 высоты режущих зубьев (2,5 мм), достигнута скорость прорезания щели 308 мм/мин.
Пример 5. В условиях, аналогичных примеру 1, но при эксцентриситете натяжной звездочки, равном 0,7 высоты режущих зубьев (3,5 мм), наступает заклинивание режущей цепи в натяжной звездочке.
Таким образом, установка звездочки натяжения режущей цепи эксцентрично относительно геометрического центра звездочки натяжения с эксцентриситетом, равным 0,2-0,5 высоты режущих зубьев (пример 3 и 4), увеличивает скорость прорезания щели в 1,2-1,34 раза.
При эксцентриситете менее 0,2 высоты режущих зубьев возрастание скорости прорезания малозначительно (пример 2), а при эксцентриситете более 0,5 (пример 5) наступает заклинивание режущей ленты цепи и устройство работает неустойчиво.
Источники информации
1. Авторское свидетельство СССР №557242, МКИ F25C 5/02; А01К 75/00. Устройство для вырезки льда / Николаев А.А., №2168298/13; заявление 22.08.75, опубл. 05.05.77, Бюл. №17.
2. Авторское свидетельство СССР №877263, МКИ F25C 5/02; А01К 75/00. Устройство для резания льда / Глебов А.И., Монзырев Н.Н. и Люфт А.В. - №2785084/28-13; заявление 22.06.79, опубл. 30.10.81, Бюл. №40.
3. Авторское свидетельство СССР №1548346, МКИ 5 E02F 3/08, 5/06. Устройство для прорезания щелей во льду /Кулепов В.Ф., Соборов М.С., Фиалковский С.В., Малыгин А.Л., Романов В.В., Капранов А.В., Кисляков B.C., Новикова Н.Ю., №4416109 / 31-13; заявл. 18.05.88, опубл. 07.03.90., Бюл. №9.