СПОСОБ СКАЛЫВАНИЯ ЛЬДА И УПЛОТНЕННОГО СНЕГА
METHOD FOR CHIPPING ICE AND COMPACT SNOW

Изобретение относится к дорожной технике и может быть использовано для создания устройств для скалывания льда и уплотненного снега.
Известен способ скалывания льда и уплотненного снега (см. патент RU 2100524, E01H 5/12), предусматривающий размещение на осях рабочих органов в вертикальных плоскостях под углом к горизонтали. При этом каждый рабочий орган содержит режущий элемент, расположенный под углом к плоскости вращения рабочего органа. Данный способ является энергоемким и неэффективным. В процессе скалывания после внедрения режущих элементов в лед происходит встречное их перемещение сопровождаемое «превращением его <льда> в крошку». В этом случае совокупные затраты на выполнение операции складываются из непосредственно скалывания и превращения осколков льда в крошку. Энергозатраты на превращение в крошку являются неэффективными. Кроме того, для обеспечения работы необходимо установить параллельно несколько таких устройств. При этом не обеспечивается адаптивность к переменному профилю дороги в точках, расположенных под соседними устройствами.
Наиболее близким аналогом к заявляемому объекту является способ скалывания льда и уплотненного снега, предусматривающий воздействие режущими поверхностями режущих элементов, закрепленных основанием на рабочем органе, на обрабатываемую поверхность, осуществляемое в вертикальной плоскости и обеспечиваемое вращательным движением оси рабочего органа (см. патент RU 2195527, E01H 5/12). При этом воздействие каждой из режущих поверхностей осуществляется однократно за один оборот оси рабочего органа и совмещено с качательным ее движением, осуществляемым в вертикальной плоскости от центра рабочего органа к его периферии, а вращательное движение оси рабочего органа при этом осуществляется вокруг оси, перпендикулярной обрабатываемой поверхности.
Недостатком данного способа является низкое качество скалывания льда и уплотненного снега. Однократное взаимодействие режущей поверхности и льда обеспечивается совокупностью вращения вокруг вертикальной оси и качательным движением в вертикальной плоскости. При очистке неровных участков поверхности с выступающими фрагментами профиля частота качательных движений должна обеспечивать подъем режущей поверхности при достижении выступающего участка профиля очищаемой поверхности. Однако частота расположения выступающих участков очищаемой поверхности носит стохастический характер, а частота качания детерминированный. Как следствие, режущие поверхности будут периодически срезать выступающие части профиля. Это приведет к их ускоренному износу и, как следствие, некачественной очистке поверхности. Кроме того, при этом режущие поверхности работают как фрезы, т.е. со значительной нагрузкой на системы передачи движения.
Техническая задача, на решение которой направлено изобретение, заключается в повышении качества скалывания льда и уплотненного снега.
Техническая задача решается тем, что в известном способе скалывания льда и уплотненного снега, предусматривающем воздействие режущими поверхностями режущих элементов, связанных с подвижным рабочим органом, на обрабатываемую поверхность, осуществляемое в вертикальной плоскости, с однократным воздействием каждой из режущих поверхностей за один оборот рабочего органа, согласно изобретению воздействие режущей поверхности на обрабатываемую поверхность осуществляют при одновременном вертикальном и горизонтальном движении части рабочего органа, связанного с режущим элементом, при этом вертикальное движение направлено к обрабатываемой поверхности, а горизонтальное - к обработанной ее части.
Кроме того, указанный технический результат достигается тем, что режущий элемент установлен с возможностью поворота вокруг оси, перпендикулярной продольной оси рабочего органа и в плоскости его движения.
Известно использование одновременного движения шатунов в горизонтальном и вертикальном направлении для разрушения уплотнений на дорожном покрытии (см. патент РФ №2001193, E01H 5/12). В известном решении указанные движения шатунов обеспечиваются только при попарном соединении. При этом наряду с вертикальным перемещением разрушающих элементов в направлении к обрабатываемой поверхности сопровождается и движением в направлении к необрабатываемой его части. Такое движение во избежание поломок возможно только при упругих разрушающих элементах, что и отмечено в решении.
Следовательно, при вертикальном движении имеет место изгиб разрушающих элементов, что исключает их внедрение в лед или уплотненный снег. Разрушающие элементы не выполняют своей функции - разрушать лед.
В заявляемом способе воздействие режущих элементов на обрабатываемую поверхность осуществляется при вертикальном движении рабочего органа в направлении к обрабатываемой поверхности - лед скалывается. Одновременно горизонтальное движение к обработанной части поверхности позволяет свободно перемещать отколотые кусочки льда без изгиба режущих элементов. Обеспечивается надежное внедрение режущих поверхностей в лед и его смещение в свободную зону.
Известен прием, заключающийся в установке режущего элемента с возможностью поворота вокруг оси, перпендикулярной продольной оси рабочего органа и лежащей в плоскости его движения, - крепление твердосплавной пластинки и резца (см. Справочник технолога-машиностроителя. В 2 т. Т.2 / Под ред. А.Г.Косиловой, М.Г.Мещерякова. - М.: Машиностроение, 1986. - С.131, табл.27).
В известном решении отмеченная совокупность признаков обеспечивает быструю замену режущей кромки по мере ее притупления. Это позволяет увеличить рабочий цикл режущего элемента. Повышается эффективность и полнота использования твердосплавного материала, используемого для изготовления режущего элемента.
В заявляемом способе известное сочетание взаимного расположения режущего элемента и рабочего органа обеспечивает создание нового технического эффекта - адаптации режущей поверхности к меняющемуся профилю обрабатываемой поверхности и достижения за счет этого функционального назначения способа.
На основании вышеизложенного можно сделать вывод, что заявляемый способ скалывания льда и уплотненного снега не следует явным образом из известного уровня техники, а следовательно, соответствует условию патентоспособности «изобретательский уровень».
Способ скалывания льда и уплотненного снега осуществляют следующим образом.
При скалывании льда и уплотненного снега повысить качество и эффективность можно при обеспечении такого движения режущей поверхности, при котором отсутствует или минимально относительное ее движение вдоль очищаемой поверхности. В этом случае не возникает сила трения между режущей поверхностью и обрабатываемой поверхностью, направленная вдоль режущей поверхности, что обеспечивает снижение затрат на работу по скалыванию льда. Уменьшается износ режущей поверхности. Обеспечивается сохранение ее профиля, и, как следствие, повышается качество очистки поверхности. Однократное воздействие режущей поверхности на обрабатываемую поверхность за один оборот рабочего органа в вертикальном направлении (к обрабатываемой поверхности) обеспечивает внедрение в лед режущей поверхности - его скалывание. Одновременное ее горизонтальное движение в направлении к обработанной части обеспечивает отсутствие проскальзывания по обрабатываемой поверхности. Проскальзывание (относительное движение) отсутствует за счет того, что соответствующее горизонтальное движение компенсирует движение всего устройства совместно с транспортирующим средством. В результате горизонтальная составляющая скорости режущей поверхности относительно льда равна или близка к нулю. В случае если транспортирующее средство не имеет автономного привода, то горизонтальное движение в направлении к обработанной поверхности обеспечивает движение всего устройства за счет реактивного взаимодействия с отколотой частью льда. Как результат - отсутствует относительное горизонтальное движение по льду режущей поверхности.
Возможность поворота режущего элемента вокруг оси, перпендикулярной продольной оси рабочего органа и в плоскости его движения, обеспечивает адаптацию режущей поверхности к изменяющемуся профилю обрабатываемой поверхности. Например, при совершении рабочего хода и взаимодействии с вмерзшим камнем режущая поверхность в точке контакта останавливается, а дальнейшее движение оставшихся ее точек в направлении к обрабатываемой поверхности обеспечивается за счет поворота вокруг оси, перпендикулярной продольной оси рабочего органа.
Воздействие режущей поверхности на обрабатываемую поверхность одновременно в горизонтальном и вертикальном направлении обеспечивается за счет плоскопараллельного движения рабочего органа в вертикальной плоскости.
Возможно несколько вариантов реализации требуемого плоскопараллельного движения рабочего органа с режущими элементами. В первом случае как совокупность двух простых движений:
- поступательно - в направлении к обрабатываемой поверхности и поступательного - в направлении к обработанной поверхности;
- поступательного движения в направлении к обрабатываемой поверхности и вращательного движения в вертикальной плоскости (при этом направление вращения на рабочей части траектории от необработанной части поверхности к обработанной);
- вращательное движение вокруг двух несовпадающих осей, перпендикулярных вертикальной плоскости.
Во втором случае как совокупность трех и более совместных движений. В силу достаточно большого сочетания вариантов движения все их перечислить не представляется возможным. Однако для всех возможных сочетаний при взаимодействии с обрабатываемой поверхностью режущего элемента будет иметь место наличие вертикальной составляющей скорости режущей поверхности в направлении к обрабатываемой поверхности и горизонтальной в направлении к обработанной поверхности.