Система преодоления транспортным средством скользкого дорожного покрытия

Настоящее техническое решение относится к области автомобильного транспорта для повышения сцепления колес с опорной поверхностью, в частности, при движении в условиях гололеда.
Для повышения надежности перемещения машин в сложных погодных условиях используют различные устройства, увеличивающие коэффициент сцепления колеса транс-портного средства с дорогой.
Известна конструкция разбрасывателя песка, прикрепленная к передней части автомобиля, содержащая контейнер, с воронкообразующим дном, выход которого расположен над вибрационным каналом, боковой конец которого закрыт заслонкой, при этом песок выталкиваются с помощью электрической энергии в вибрационный канал, по которому песок через мундштук выходного сопла подается в передней части колеса транспортного средства (см. патент DE №2829098, МПК B60B 39/10; B60B39/06, опубл. 15.08.1978 г.).
В известной конструкции песок подается непосредственно под переднюю часть колеса транспортного средства, что не позволяет при перемещении транспортного средства образовать на поверхности дорожного покрытия защитный слой повышенного сцепления.
Кроме того, известная конструкция громоздка, неудобна при монтаже и управлении.
Известна конструкция разбрасывателя песка, смонтированного в передней части транспортного средства, включающая емкость для песка с установленным в ее нижней части разбрызгивателем песка и воздушный компрессор, соединенные между собой посредством шланга, а также нагреватель, датчик уровня песка и блок управления микрокомпьютером для пескоструйной обработки (см. патент CN №204415384, МПК B61C 15/10, опубл. 24.06.2015 г.).
Известное устройство имеет сложную конструкцию и для его обслуживания требуется специалист высокой квалификации, что экономически не целесообразно при эксплуатации автомобиля в условиях зимнего содержания дорог.
Кроме того, конструкция энергозатратна, так как требуется нагрев песчаной смеси.
Известно противобуксовочное устройство, включающее бак различной формы для хранения сыпучего материала с антифрикционными свойствами и закаченным в него рабочим газом под определенным давлением, устанавливаемый в любом месте, удобном для обслуживания, имеющий внутри сифонную трубку для выпуска сыпучего материала под ведущие колеса посредством распределительного трубопровода, и средство выпуска, выполненное с возможностью осуществлять и останавливать выпуск сыпучего материала из бака, причем та часть, которая содержит устройство дистанционного управления, оснащена электропневматический клапаном и кнопкой электрозапуска, установленной в кабине водителя (см. патент РФ на полезную модель №130551, МПК B60B 39/04, опубл. 27.07.2013 г.).
Известная конструкция не обеспечивает требуемых сцепных свойств дорожного покрытия, так как подача сыпучего материала осуществляется непосредственно под колеса транспортного средства.
Кроме того, при движении транспорта в благоприятных условиях устройство находится в не рабочем состоянии, и подача газа не осуществляется, т.е. запорная головка с вентилем и редуктор, на дополнительном источники газа, закрыты. При въезде транспорта на скользкий участок водитель должен открыть вентиль на запорной головке и подать электропитание на устройство дистанционного включения.
Данное обстоятельство требует повышенного внимания со стороны водителя, вынуждает его осуществлять непроизводительные действия, что снижает эффективность работы известного устройства.
Известно противобуксовочное устройство, включающее бак, разделенный па две части жесткой перегородкой, в одну из которых закачен рабочий газ через штуцер-ниппель, в другую помещен абразивный материал, который подается под ведущие колеса машины посредством распределительного трубопровода и средства выпуска пережимного шлангового клапана, имеющего воздушно-пневматическое управление, связанного с модульным пневмораспределителем клапанного типа с электрическим приводом, закрепленного на корпусе бака, который в свою очередь управляет подачей по полимерным воздуховодам рабочего газа, из одной части бака в другую, что в итоге позволяет осуществить выгрузку абразивного материала из бака, а также направляет рабочий газ по воздуховоду на продувку и вытеснение остатков абразивного материала из распределительного трубопровода, причем осуществляется это дистанционно кнопками электрозапуска, установленными в кабине водителя (см. патент РФ на полезную модель №155655, МПК B60B 39/04, B60B 39/08 опубл. 20.10.2015 г. ).
В известной конструкции подача сыпучего материала осуществляется непосредственно под колеса транспортного средства, что снижает ее надежность,
Конструкция сложна в изготовлении и эксплуатации, что экономически не оправдано.
Известно устройство для предотвращения проскальзывания ведущих колес мобильных машин, состоящее из бункера для хранения сыпучего материала, при этом к бункеру подведена труба с заслонкой, связанной с соленоидом, отводящая газы из выхлопной трубы, имеющей аналогичную заслонку, бункер имеет желоб, направляющий сыпучий материал под ведущие колеса, днище бункера оснащено окнами с регулировочной колонкой, на ведущих колесах установлен сравнитель угловых ускорений с индуктивным датчиком (см. патент РФ №2289514, МПК B60B 39/04, опубл. 20.12.2006 г.).
Известное устройство имеет большие габариты, требует установки на каждое ведущее колесо, что снижает эффективность его работы и надежность сцепления колес с опорной поверхностью.
Наиболее близким техническим решением к заявляемому является система преодоления автомобилем скользкого дорожного покрытия, включающая компрессор, связанный с системой воздушных магистралей, пневмосистемой автомобиля и ресивером, пневмо-краны и наконечник с выходным отверстием для распыления воздушно-абразивного состава, при этом она дополнительно содержит рабочую установку для получения рабочей смеси из абразивного материала и сжатого воздуха, включающую в себя корпус в виде емкости с загрузочным люком, воздушные магистрали для подачи воздуха, заслонку с шибером (см. патент РФ №2626420, МПК B60B 39/04, опубл. 27.07.2017 г.).
В известной конструкции воздушно-абразивный состав подается непосредственно под колеса транспортного средства, что не позволяет обеспечить требуемых сцепных свойств на дорожном покрытии, снижая тем самым надежность и эффективность работы устройства.
Между тем, повышенная скорость струи приводит к избыточному скоростному режиму движения воздушно абразивной смеси и при взаимодействии с дорожным покрытием при распределении под колесо фрикционный материал не успевает «прижиться», принять устойчивое положение на поверхности дорожного покрытия, что снижает эффектовность и надежность показателей эксплуатации средства для разбрасывания абразивных материалов.
Кроме того, работа системы предусматривает сбор выпускаемого из пневмосистемы автомобиля «лишнего» (ненужного) воздуха в ресивер, для чего предусмотрено его соединение с выпускным клапаном пневмосистемы автомобиля воздушной магистралью.
При этом необходимо регулирование выпускного воздушного клапана на давление воздуха, несколько меньшее давления воздуха пневмосистемы самого автомобиля, что также не обеспечивает требуемый уровень эффективности работы системы и надежности в эксплуатации.
Задачей настоящего технического решения является повышения эффективности и надежности показателей эксплуатации средства для разбрасывания абразивных материалов.
Техническим результатом, достигаемым в результате решения поставленной задачи, является улучшение проходимости мобильных колесных машин в условиях скользких дорог путем обеспечения повышенной макрошероховатости дорожного покрытия.
Поставленная задача достигается тем, что в системе преодоления транспортным средством скользкого дорожного покрытия, размещенная на транспортном средстве и включающая источник сжатого воздуха - компрессор, связанный через ресивер с емкостью с абразивным составом посредством системы воздушных магистралей, и, по крайней мере, одним наконечником с выходным отверстием для распыления воздушно-абразивного состава, согласно технического решения, наконечники для распыления воздушно-абразивного состава выполнены с увеличивающимся в направлении выходного отверстия внутренним диаметром, система дополнительно снабжена второй емкостью с абразивным составом, переходным тройником, размещенным на воздушной магистрали после ресивера, и соединительными тройниками, размещенными на воздушных магистралях между ресивером и емкостями с абразивным составом, а наконечники для распыления воздушно-абразивного состава установлены на выходе из соединительных тройников с ориентацией выходных отверстий в направлении дорожной поверхности по траектории накатывания колеса машины.
При этом система смонтирована в передней части транспортного средства.
Кроме того, емкости с абразивным составом снабжены автоматическими заслонка-ми, а между ресивером и компрессором установлен влагоосушитель.
Также на входе в ресивер установлен обратный клапан, а на выходе из ресивера - защитный клапан.
Помимо того, на выходе из ресивера последовательно установлены манометр и электромагнитный клапан.
При том, система снабжена автоматической системой управления.
Заявляемая совокупность признаков позволяет повысить эффективность и надежность показателей средства для разбрасывания абразивных материалов за счет улучшения проходимости мобильных колесных машин в условиях скользких дорог.
Значение тяговой силы, необходимой для движения, ограничено вследствие действия силы сцепления колес с дорогой.
Под силой сцепления понимают силу, противодействующую скольжению колеса относительно поверхности дороги. Она равна силе трения, возникающей в месте контакта колеса с дорогой.
Поэтому, сцепление колес с дорогой напрямую зависит от шероховатости поверхности, которая представляет собой совокупность неровностей на дорожном покрытии. Шероховатость обеспечивает сцепные качества автомобильного колеса в результате взаимодействия неровностей с шинами. Чем выше показатель шероховатости, тем лучше сцепление с дорожным покрытием.
Использование в заявляемой системе взаимосвязанного комплекса признаков обеспечивает повышение макрошероховатости дорожного покрытия в условиях прохождения транспортного средства по влажным, скользким или заснеженным дорогам.
Выполнение наконечников для распыления воздушно-абразивного состава с увеличивающимся в направлении выходного отверстия внутренним диаметром способствует формированию мощной струи воздушно-абразивного смеси с высокой скоростью и дальностью вылета струи.
Это объясняется тем, что мощность струи, которую формирует сопло, прямо пропорциональна объему воздуха, который проходит через него в единицу времени.
Т.е. для увеличения мощности струи необходимо увеличивать длину сопла, что не целесообразно в стесненных условиях комплектации устройства на автомобильном транспорте.
Повышенная скорость струи, способствует образованию эффективного скоростного режима движения воздушно абразивной смеси при распределении впереди колеса, что обеспечивает возможность принятия абразивному материалу устойчивого положения на поверхности дорожного покрытия и частичного в него погружения.
Выполнение наконечников для распыления воздушно-абразивного состава с увеличивающимся в направлении выходного отверстия внутренним диаметром (выполненными по типу «Вентури») позволяет для формирования высокой скорости и дальности вылета струи использовать короткие сопла, обеспечивая компактное размещение устройства на конструкции автомобиля.
При этом установка распылительных наконечников на выходе из соединительных тройников с ориентацией выходных отверстий в направлении дорожной поверхности по траектории накатывания колеса машины способствует нанесению абразивного материала на поверхность дорожного покрытия впереди движущегося автотранспортного средства, обеспечивая образование на поверхности дорожного покрытия перед движущимся транспортом зоны повышенной макрошероховатости с ориентированными большей частью вверх активными выступами.
Наличие дополнительной второй емкости с абразивным материалом увеличивает ширину участка дорожного покрытия, обработанную абразивным материалом, повышая надежность и эффективность работы системы.
Наличие соединительных тройников и их взаимное расположение обеспечивает компактность конструкции.
Заявляемое техническое решение поясняется чертежами, где на фиг. 1 условно изображена общая схема системы преодоления автомобилем скользкого дорожного покрытия, на фиг. 2 - условно, увеличенное изображение наконечника для распыления воздушно-абразивного состава.
Позиции на чертежах означают следующее: 1 - транспортное средство; 2 - компрессор; 3 - ресивер; 4 - емкости с абразивным составом; 5 - воздушная магистраль; 6 - переходной тройник; 7 - соединительные тройники; 8 - наконечники для распыления воздушно-абразивного состава; 9 - электромагнитные заслонки емкостей 4 с абразивным составом; 10 - влагоосушитель; 11 - обратный клапан ресивера 3; 12 - защитный клапан ресивера 3; 13 - манометр ресивера 3; 14 - электромагнитный клапан для управления работой электромагнитных заслонок 9.
Система преодоления транспортным средством скользкого дорожного покрытия размещена в передней части транспортного средства 1, например, на жестком кронштейне (на чертеже не показан), который крепится на раму или надрамник транспортного средства 1 (фиг. 1).
Система включает источник сжатого воздуха - компрессор 2, связанный через ресивер 3 с двумя емкостями 4 с абразивным составом посредством системы воздушных магистралей 5.
Система воздушных магистралей 5 снабжена переходным тройником 6 и соединительными тройниками 7.
При этом вход переходного тройника 6 соединен с выходом ресивера 3, а оба выхода переходного тройника 6 соединены с соответствующими входами соединительных тройников 7.
Вторые входы каждого соединительного тройника 7 соединены с выходом из емкостей 4 с абразивным составом, а на выходе каждого соединительного тройника 7 установлены наконечники 8 для распыления воздушно-абразивного состава с ориентацией их выходных отверстий в направлении дорожной поверхности по траектории накатывания колес транспортного средства 1 (фиг. 1).
Наконечники 8 для распыления воздушно-абразивного состава выполнены с увеличивающимся в направлении выходного отверстия внутренним диаметром, например, выполненными по типу «Вентури» (фиг. 2), что способствует формированию мощной струи воздушно-абразивного смеси с высокой скоростью и дальностью вылета струи и образованию на поверхности дорожного покрытия перед движущимся транспортом зоны повышенной макрошероховатости.
Пример выполнения системы преодоления автомобилем скользкого дорожного покрытия.
Для удобства эксплуатации системы она снабжена автоматической системой управления, управляемой из кабины транспортного средства 1, емкости 4 с абразивным составом снабжены автоматическими электромагнитными заслонками 9, а компрессор 2 для обеспечения подвода сжатого воздуха к ресиверу 3 установлен на коробке отбора мощности (на чертежах не показана) автомобиля 1.
Для устранения попадания влаги в ресивер 3 между ним и компрессором 2 установлен влагоосушитель 10.
Для наполнения ресивера 3 воздухом до определенного давления и его защиты от деформаций и разрушения предусмотрены механические клапаны. Обратный клапан 11 установлен на входе в ресивер 3, а защитный клапан 12 для сброса воздуха при давлении выше нормы, встраивается на выходе из ресивера 3.
Также на выходе из ресивера устанавливается манометр 13 для контроля работы пневмосистемы, позволяющий определить работу защитного клапана 12 и работу компрессора 2 в случае его отказа и электромагнитный клапан 14 для управления работой электромагнитных заслонок 9.
Кроме того, при необходимости система может быть снабжена подогревателями абразивной смеси (на чертеже не показаны), например, электрического, конвекционного, теплового или индукционного или иного видов.
Заявляемая система работает следующим образом.
Принцип работы системы состоит в обеспечении процесса смешивания двух сред, в которой одна среда - воздух, находящаяся под высоким давлением, действует на другую - абразивный материал, перемещая ее в заданном направлении.
При прохождении автомобилем скользкого участка дороги система автоматическиго управления подает команду на открытие заслонок 9, установленных на емкостях 4 с абразивной смесью, которая начинает ссыпаться к соединительным тройникам 7.
Одновременно в соединительный тройник 7 с высокой скоростью подается из ре-сивера 3 сжатый воздух, который, подхватывая абразивные частицы и несет в воздушном потоке по магистралям 9, присоединенным к тройникам 7 на емкостях 4.
После преодоления воздушной магистрали 9 на участке, соединяющем выход соединительных тройников 7 с наконечником 8, песковоздушная смесь вырывается через сопло наконечника 8 на дорожную поверхность по траектории накатывания колеса транспортного средства 1, образовывая тем самым поверхность повышенного трения.
Заявляемая система в экспериментальном режиме была реализована на базовом транспортном средстве - экскаватор на пневмоколесном ходу ЕА-17К.
Экскаватор на автомобильном шасси КамАЗ представляет из себя землеройную машину многоцелевого назначения, предназначенную для рытья котлованов, работы в карьерах, выполнения траншей в грунтах разных категорий, перегрузки сыпучих материалов, различных фракций (величиной не более 200 мм) скальных пород и мерзлых грунтов. Экскаватор ЕА-17К может работать в температурном диапазоне окружающей среды от минус 40 С° до 40 С°. Он используется при землеройных работах в условиях городскою, сельскохозяйственной промышленности, промышленного и дорожного строительства.
Выбор экскаватора ЕА-17К обоснован имеющейся у него коробкой отбора мощности (КОМ) с двумя выходами для подключения двух воздушных компрессоров, что позволит подключить заявляемую систему к имеющемуся дополнительному компрессору без использования пневмосистемы тормозного контура.
Результаты эксперимента показали увеличение коэффициента сцепления колеса транспортного средства с поверхностью дорожного покрытия на 0,2-0,3.
Заявляемое техническое решение может быть реализовано путем использования доступных средств и технологических приемов.
В пределах заявленной совокупности признаков настоящее техническое решение не ограничивается приведенными примерами его выполнения и охватывает любые иные варианты, попадающие в объем прилагаемой формулы для достижения заявленного технического результата.