ДОРОЖНЫЙ БЛОКИРАТОР
ROAD BLOCKER

Изобретение относится к устройствам, препятствующим продвижению колесного транспорта посредством принудительной остановки, в частности к дорожным блокираторам - противотаранным устройствам, предназначенным для предотвращения несанкционированного проезда по контролируемому участку автодороги, в частности на контрольно-пропускных пунктах режимных объектов.
Известно устройство (патент RU 2270777 C2, 27.10.2005) для ограждения железнодорожного переезда от несанкционированного въезда транспортных средств, включающее опорное основание, на котором шарнирно закреплена крышка и установлен приводной вал, один конец которого жестко соединен с крышкой соосно шарнирам, а другой конец жестко скреплен с кронштейном привода, соединенным с шибером привода. Отличительным признаком данного технического решения является наличие компенсационного механизма, состоящего из регулируемых пружинных амортизаторов, шарнирно закрепленных одними концами к опорному основанию, а вторыми - к кронштейну привода с противоположных сторон таким образом, что при опущенной крышке пружины амортизаторов деформированы на полные величины их рабочих деформаций, а при поднятой крышке - на величину предварительной их деформации.
Недостатком данной конструкции является отсутствие механизма защиты привода от возможных повреждений в случае превышения штатной нагрузки при механическом блокировании подъемной платформы в горизонтальном положении или попытки принудительного закрытия платформы без переключения привода в соответствующий режим.
Известен дорожный блокиратор (по патенту RU 2499974 C1, 27.11.2013) - противотаранное устройство, предназначенное для препятствования продвижения транспортных средств при несанкционированном въезде на территорию охраняемых объектов путем принудительной остановки колесного транспорта, включающее стальное основание, подъемную платформу, приводной вал и шарнирный механизм, отличающийся тем, что между основанием и платформой установлено не менее одной пружины кручения, верхний зацеп каждой из которых упирается в платформу, а нижний - в основание или в поверхность дорожного полотна или покрытия.
Недостатком данной конструкции также является отсутствие защиты привода от повышенных нагрузок при нештатной работе, а, кроме того, низкая ремонтопригодность иных элементов конструкции, в случае их повреждения.
Также известно заградительное устройство (по патенту RU 111826 U1, 27.12.2011), содержащее опорное основание, на котором шарнирно закреплена крышка и установлен привод с блоком шиберным, один конец шибера которого через звено соединительное соединен шарнирами со средней подвеской крышки, первый и второй регулируемые компенсаторы, выполненные в виде пружин растяжения с талрепами, шарнирно закрепленные одними концами к опорному основанию, а другими - к кронштейнам боковых подвесок крышки таким образом, что при опущенной крышке пружины растяжения обоих компенсаторов деформированы на полные величины их рабочих деформаций, а при поднятой крышке - деформированы на величину их предварительной деформации, отличающееся тем, что в него введена предохранительная кулачковая муфта, состоящая из двух полумуфт и расположенная на приводном валу блока шиберного, причем привод снабжен нормально-замкнутым электромагнитным тормозом. Данное устройство наиболее близко к заявляемому изобретению и выбрано авторами в качестве прототипа.
Недостатком данной конструкции является сложность механизма защиты привода, связанная с высокими требованиями точности изготовления и, как следствие, высокие трудозатраты при производстве и жесткие требования к условиям эксплуатации. Кроме того, предложенное техническое решение позволяет избежать поломки привода только в случае принудительного закрыванием платформы. Но не позволяет избежать поломки привода при попытке подъема находящейся в горизонтальном положении платформы, когда платформа заблокирована остановившимся автомобилем или вследствие других причин.
Задачей настоящего изобретения и достигаемым техническим результатом является повышение надежности работы противотаранного устройства, защита привода и других подвижных элементов конструкции, а также повышение ремонтопригодности устройства.
Указанный технический результат достигается за счет того, что на приводном валу дорожного блокиратора, включающего также стальное основание, подъемную платформу, привод и поворотный рычаг, между приводом и поворотным рычагом выполнено не менее одной кольцеобразной проточки глубиной 0,1-0,25 диаметра вала, шириной 0,1-1,0 диаметра вала, что позволяет снять возникающую нагрузку на привод в случае быстропротекающего воздействия на заградительное устройство за счет разрушения приводного вала в контролируемом месте.
Такие кольцеобразные утончения выполняют функцию ослабленного звена, прочность которого заведомо меньше, чем у остальных элементов конструкции (привода, редуктора, основного материала вала, поворотного рычага и подъемной платформы), подвергающихся дополнительным нагрузкам при возникновении нештатных режимов работы. Повреждения указанных узлов дорожного блокиратора могут происходить в силу разнообразных причин: попытки закрытия платформы за счет наезда автомобиля на дорожный блокиратор с обратной стороны без переключения привода в соответствующий режим или преждевременный проезд автотранспорта через блокиратор с не до конца опущенной платформой; попытки поднятия приводом платформы при стоящем на ней автомобиле или примерзания платформы к основанию; блокирование поднятой платформы посторонними предметами, попавшими в пространство между платформой и основанием; и т.п.
Глубина проточки может быть выполнена в диапазоне 0,1-0,25 диаметра вала. При выборе глубины проточки учитывали, что основное сечение вала должно иметь запас прочности, а также учитывали величину нагрузки, превышающую штатную и являющуюся критической для сохранения работоспособности остальных элементов конструкции. Применение проточки глубиной менее 0,1 диаметра вала не создаст достаточного концентратора напряжений, и разрушение может произойти в другом узле конструкции; применение проточки глубиной более 0,25 диаметра вала не обеспечит достаточной прочности вала для работы изделия в штатных режимах.
Выбор ширины проточки в диапазоне 0,1-1,0 диаметра вала связан с характеристиками материала самого вала и особенностями его хрупкого или вязкого разрушения (скручивания). Выполнение проточки шириной менее 0,1 диаметра вала при глубине более 0,1 диаметра вала трудно осуществимо технологически, что связано с инструментальными ограничениями. Проточка шириной более диаметра вала не позволяет локализовать разрушение на участке вала, удобном для доступа в случае ремонта.
Надежность работы приводного вала в условиях штатной нагрузки можно повысить за счет выполнения в основании проточки галтели с радиусом не менее 0,5 мм, позволяющей избежать чрезмерной концентрации напряжений. Углы внутри проточки с меньшим радиусом округления будут являться концентраторами напряжений, снижающими прочность вала в области утончения ниже расчетной, что может повлечь его внезапное разрушение при штатной работе.
При ремонте поврежденного дорожного блокиратора необходимо восстановить целостность разрушенного участка приводного вала, например, с помощью сварки. Провести сварные работы проще, если проточка выполнена с фасками, симметричными относительно середины проточки, формирующими паз между фрагментами разрушенного вала с прямолинейными скошенными кромками, необходимыми для выполнения стыкового сварного шва. Угол наклона фасок в пределах 20-25° определяется исходя из рекомендаций подготовки кромок под сварку швом С17 по ГОСТ 5264 «Ручная дуговая сварка. Соединения сварные» или ГОСТ 14771 «Дуговая сварка в защитном газе. Соединения сварные». При выполнении восстановительного ремонта методом сварки приводного вала с кольцеобразной проточкой площадь сечения вала по сварному шву будет не менее площади сечения вала по исходной проточке, а значит, прочность вала останется достаточной для продолжения надежной работы устройства.
Восстановить целостность приводного вала можно и другими методами, в частности с помощью накладной муфты, приваренной к поверхностям разорванных фрагментов вала.
Поскольку в процессе эксплуатации дорожного блокиратора события, связанные с его нештатной работой, могут возникать неоднократно, то предохранительных проточек следует выполнять несколько в местах, удобных для доступа в случае ремонта.
Таким образом, предлагаемое техническое решение улучшает эксплуатационные характеристики дорожного блокиратора: увеличивает надежность работы, защищает привод и другие подвижные элементы конструкции, а также повышает ремонтопригодность без существенного усложнения конструкции.
Предлагаемое техническое решение было реализовано в составе опытного образца дорожного блокиратора, включающего стальную подъемную платформу, выполненную из рифленого листа, толщиной 8 мм, ориентированной рубашкой наружу, на внутренней стороне которой из уголка 40×40 выполнены ребра жесткости. Платформа закреплена посредством двух шарниров, установленных на основании, представляющем металлический каркас из швеллера с поперечинами из того же профиля, через отверстия в которых проходит приводной вал диаметром 34 мм. Взаимосвязь подъемной платформы и приводного вала осуществляется посредством рычажного механизма, приводной вал одним концом скреплен с приводом. Между приводом и ближним от него поворотным рычагом были выполнены две проточки глубиной 0,15 диаметра вала, шириной 0,5 диаметра вала. Кромки проточек были выполнены с фасками под углом 25°, а в основании паза были выполнены 2 галтели радиусом 2 мм.
Испытания показали, что выполнение приводного вала с проточками не повлияло на штатную работоспособность заградительного устройства. Были смоделированы два случая экстремального нагружения дорожного блокиратора: наезд на поднятую платформу с нерабочей стороны автомобилем КАМАЗ и подача на привод команды на подъем платформы со стоящим на ней автомобилем ВАЗ. В обоих случаях вал разрушился в одной из созданных ослабленных зон, снизив влияние возникших нагрузок на привод и остальные узлы конструкции, что позволило избежать их поломки. После проведения ремонта по восстановлению целостности вала с помощью сварки в месте проточки, заградительное устройство начало функционировать в штатном режиме.