ФРИКЦИОННЫЙ СНЕГООЧИСТИТЕЛЬ
FRICTION SNOWPLOW

Область техники
Описание относится к фрикционному снегоочистителю и представляет устройство для очистки асфальта от снега и льда, которое расположено на задней части тягового транспортного средства.
Фрикционный снегоочиститель представляет собой массивный блок в форме обычного шестигранника с выступом в передней части в виде острого диэдра. Снегоочиститель работает с трактором и буксировка снегоочистителя трактором осуществляется при помощи трехточечного крепления.
Предпосылки создания изобретения
Снегоочистители, используемые для очистки асфальтовых дорог, конструировались в зависимости от возлагаемых на них функций. Первично использовались деревянные треугольники, покрытые металлом, которые буксировались за тягачами. Позже снегоочистители устанавливались в передней части тягача. Эти снегоочистители представляли собой стальной лист, имеющий форму лезвия, предназначенный для соскабливания и удаления снега и льда благодаря динамическому эффекту, т.е. с помощью толкающей силы.
Имеются конструкции грузовых автомобилей, которые включают газовые горелки, чтобы растопить снег, но эти решения являются очень сложными и слишком дорогими.
Другие системы, используемые в горных районах, представляют собой конструкции, которые собирают снег и удаляют его посредством действия ротора. Они объединяют, так называемые, сметающие снег щеточные машины, шнековые снегоочистители или машины с захватывающими лапами.
Монтаж плуга со стальным лезвием на передней части тягача возможен при умеренно жестких условиях, то есть, когда температура в градусах по Цельсию не опускается слишком низко.
При температурах ниже нуля градусов по Цельсию, ситуация на асфальтовых дорожных покрытиях становится еще более сложной, так как после прохождения снегоочистителя там остается слой льда, который сильно примерз. В таких случаях используются химические реагенты, такие как поваренная соль (хлорид натрия) и мочевина. В экстремальных зимних условиях, резкие изменения температуры наряду с химическими реагентами, могут повреждать дорожное покрытие, и с течением времени портят асфальт, т.е. асфальт изнашивается как физически, так и химически.
Работа снегоочистителей оснащенных стальным лезвием на изношенном асфальтовом покрытии вызывает выбивание кусков асфальта, что приводит к образованию выбоин.
Работа фрикционного снегоочистителя предложенного в изобретении основана на силе трения массы, которую приложенная сила тащит по мостовой, т.е. скольжении тяжелой массы.
Снегоочистители со стальным лезвием не достаточно хорошо работают при определенных обстоятельствах, включая случай, когда присутствует тонкий слой льда, который прочно примерз к поверхности.
Настоящее изобретение представляет собой фрикционный снегоочиститель, который используется для удаления льда с поверхности, при помощи энергии трения между двумя поверхностями, при этом коэффициент трения мал, но перемещаемая масса большая.
Описание изобретения
Задачей настоящего изобретения является создание снегоочистителя на основе физических процессов, которые имеют место при буксировке блоков заданной массы по поверхности.
Фрикционный снегоочиститель состоит из массивного блока, образованного обычным шестигранником и острым диэдром. В переднюю часть блока, которая соответствует острому диэдру, встроен трехточечный анкерный элемент, который используется для крепления снегоочистителя к трактору. Трехточечный элемент имеет функцию массового лифтинга с помощью гидравлического устройства трактора.
Задняя часть массивного блока, т.е. образованная обычным шестигранником, включает сцепное устройство для установки роликовой системы. Широкий вращающийся ролик, выполняет две функции, во-первых, приводит во вращение инструмент, а во-вторых, растапливает лед, который остается после растирания массивным блоком. Фрикционный снегоочиститель может иметь один ролик или больше, в зависимости от того, как работает устройство.
Силы, возникающие при буксировке массивного блока, изготовленного из тяжелого материала по тонкому слою льда, примерзшему к асфальту, можно разделить на два типа сил: во-первых, когда масса остается неподвижным на поверхности, действует сила статического трения с коэффициентом статического трения, а во-вторых, когда масса перемещается по поверхности, то преодолевается сила инерции тела, превращаясь в силу динамического трения с коэффициентом динамического трения.
Энергия, потребляемая при трении двух тел не исчезает, она просто рассеивается в виде тепла; эта тепловая энергия поглощается льдом, таким образом, растапливая его. Таким образом, слой льда оттаивает, плавится и отрывается.
Описание чертежей
На Фиг. 1 представлен вид в перспективе фрикционного снегоочистителя, который имеет четыре части, которые являются его отличительными особенностями.
На Фиг. 2 показан вид сбоку в перспективе снегоочистителя.
Фиг. 3 представляет собой вид снегоочистителя в плане.
Фиг. 4 представляет собой вид снегоочистителя прикрепленного к тягачу.
Практический вариант осуществления изобретения
Данное описание основывается на физических процессах, которые имеют место при буксировке блока заданной массы по поверхности.
Вследствие данного процесса возникает возможность создания данного снегоочистителя, который специально предназначен для работы в экстремальных условиях оледенения, когда современные снегоочистители оставляют тонкий слой льда, который при их работе не может быть отделен от асфальта.
Фрикционный снегоочиститель предназначен для буксировки массивного блока по слою льда в экстремальных температурных условиях. Трение или фрикционное сопротивление является контактным усилием, которое действует, чтобы противостоять движению скольжения между двумя или более поверхностями. Сила действует параллельно поверхности и направлена против направления скольжения.
В соответствии с законами физики:
F=m⋅а
F трения = F приложенная
Статическое трение имеет различный коэффициент для различных материалов.
Fr=us⋅Fn
Трение движения имеет другой кинетический коэффициент для различных материалов.
Ff=uk⋅Fn
Примерами коэффициентов трения для различных поверхностей являются:
Лед/лед
us=0.1
uk=0.03
Резина/сухой цемент
us=1.0
uk=0.8
Резина/мокрый цемент
us=0.3
uk=0.25
Лыжа (вощеная)/снег (0°)
us=0.1
uk=0.05
Коэффициент кинетического трения для поверхностей резина/лед очень мал, поэтому масса должна быть большой, чтобы противостоять силе трения, которая является силой преобразующейся в тепловую энергию.
Как показано на Фиг. 1 и 2, снегоочиститель образован объемом массивного материала, в форме обычного шестигранника (1) и острого диэдра (2) в передней части. В передней части, где находится острый диэдр (2), встроена крепежная система (3). Данная крепежная система является трехточечной.
В задней части массивного блока (1) встроена цилиндрическая ось (4), к которой крепятся ролики (5).
На Фиг. 3 показан второй практический вариант осуществления настоящего изобретения, в котором к массивному блоку, образованному обычным шестигранником (1) и острым диэдром (2), расположенным в передней части снегоочистителя, добавлены колесные опоры (7) в задней части обычного шестигранника (4) и в передней части, сформированной острым диэдром (2). В этом практическом варианте трехточечная опора и ось, встроенные в массивном блоке (4), предусмотрены для того, чтобы соединить используемый двойной ролик (6).
Материалом колес, из которых изготовлены ролик (5) или двойной ролик (6), а также массивный блок, предпочтительно является резина. На контактирующей поверхности колес и тяжелого массивного блока имеется узор. Вес массивного блока, составляет от трех до четырех тысяч килограммов.
Как видно на Фиг. 4, тягач (8) посредством крепежного элемента (3) захватывает массивный блок, образованный обычным шестигранником (1). С помощью подъемных элементов, которые являются функциональной частью самого тягача (8), передняя часть блока, т.е. острый диэдр (2), поднимается над уровнем земли (9), таким образом, предотвращая их износ вследствие истирания в то время пока он транспортируется до места работы.
Фрикционный снегоочиститель является альтернативой снегоочистителей со стальным ножом для очистки дорог, бетонных покрытий аэропортов или дорог, которые покрыты примерзшим слоем льда.