НОЖ ОТВАЛА ГРЕЙДЕРА
GRADER MOULDBOARD BLADE

Изобретение относится к области строительства, в частности к ножам строительно-дорожных машин, предназначенных для планировки поверхностей, и может быть использовано на отвалах грейдеров.
Известен нож строительно-дорожной машины, включающий корпус с узлом для его крепления к рабочему органу строительно-дорожной машины, и соединенный с корпусом режущий инструмент, выполненный в виде установленных относительно друг друга, с одинаковом интервалом по всей длине корпуса, пластин четырехугольной формы с расположенными в одной плоскости режущими кромками. (См. пат. №2204000, МПК E02F 3/815).
Недостатком данного устройства является наличие большого количества деталей (пластина с режущими кромками и вкладыши), каждая из которых соединена посредством крепежных элементов с корпусом отвала.
Однако одновременная нагрузка на вкладыши и крепежные элементы способствует частым поломкам ножа, а также приводит к выпаданию режущих пластин.
В результате снижается надежность устройства в процессе эксплуатации, а из-за необходимости проведения ремонтных работ происходят потери рабочего времени.
Известен также грейдерный нож, включающий лицевую поверхность, заднюю поверхность, нижнюю часть, контактирующую с поверхностью земли, и элементы из износоустойчивой стали. Последние расположены в виде набора и прижаты к задней поверхности лицевой пластиной, которая позволяет закрыть износоустойчивые элементы и минимизировать их скалывание в процессе эксплуатации ножа. (См. http://patimg/.usptagov/piw?Docid=0405280&homeur/=http%3A%2F%2F%patft.us…)
Основным недостатком аналога является то, что устройство содержит большое количество износоустойчивых элементов, а при эксплуатации используется всего 30% дорогостоящей износоустойчивой стали, а остальная часть, используемая для их крепления, идет в отходы.
Благодаря консольному расположению износоустойчивых элементов и их креплению, последние в процессе эксплуатации подвергаются большим нагрузкам, что снижает надежность крепления износоустойчивых элементов. В результате уменьшается срок службы ножа.
Известен также грейдерный нож шведской фирмы, закрепленный на основании отвала грейдера, выполненный из износоустойчивой стали и имеющий сетчатую структуру с "шахматным" расположением отверстий.
За счет этого нижняя грань ножа имеет зубчатую форму, которая обеспечивает срезание льда без большого усилия отвала к поверхности дороги, а образующиеся при этом бороздки удерживают соль и песок.
Одним из недостатков аналога является его высокая себестоимость, т.к. все полотно ножа изготовлено из дорогостоящей износоустойчивой стали, трудно поддающейся механической обработке. В результате идет быстрый износ обрабатывающего инструмента (например, сверел, вырубного штампа и т.п.), возникает необходимость в использовании станков для обработки повышенной мощности. На высокую себестоимость аналога влияет также то, что в работе задействована только незначительная нижняя часть ножа, а средняя используется для крепления сетчатого полотна к основанию ножа грейдера, в результате полотно ножа из износоустойчивого материала полностью не вырабатывается. А в процессе изготовления ножа при перфорации 50% дорогостоящей износоустойчивой стали вообще уходит в отходы.
Другим недостатком известного устройства является то, что конструкция ножа выполнена таким образен, что основной материал его режущей кромки начинает изнашиваться сразу же с момента начала эксплуатации ножа. А поскольку толщина изнашиваемого материала соответствует толщине перфорированного полотна ножа, то идет быстрый износ ножа по всей длине режущей кромки ножа, что уменьшает срок службы ножа.
Недостатком известного устройства также является то, что по мере износа перфорационных отверстий ширина паза на рабочей кромке ножа непостоянна за счет овальной формы перфорационного отверстия. За счет этого создается неравномерный продольный профиль дорожного покрытия. Т.е. продольные борозды имеют непостоянную ширину: образуются участки дорожного покрытия с различной несущей способностью; например, участки с более широкими бороздами обладают меньшей несущей способностью. Все это отрицательно сказывается на безопасности движения транспортных средств,
Наиболее близким к предлагаемому изобретению является нож отвала грейдера, включающий стальной корпус с отверстиями для крепления по продольной оси корпуса и с наплавленным армирующим материалом в виде полос, расположенных на боковых и лицевой сторонах ножа с образованием Г-образного армирующего профиля в рабочей зоне ножа. (См. св-во на ПМ №19293, кл. B02F 3/76. Прототип.)
Однако и он не лишен недостатков.
Одним из недостатков прототипа является то, что в процессе эксплуатации ножа истирание армирующего материала по всей длине происходит неравномерно, что способствует его быстрому износу и необходимости в регулярном восстановлении. Это приводит к дополнительным затратам электроэнергии и времени и, как следствие, повышению себестоимости изделия.
Другим недостатком прототипа является выполнение рабочей кромки ножа в виде сплошного полотна. Такой грейдерный нож при работе создает гладкую, без бороздок дорожную поверхность, что отрицательно сказывается на безопасности движения транспортных средств, так как коэффициент сцепления колес с дорогой в этом случае низкий.
Кроме того, повышается нагрузка на сам грейдер, что приводит к необходимости увеличения мощности двигателя и к усилению узлов крепления ножа грейдера.
Данные недостатки устранены в предлагаемой конструкции ножа отвала грейдера.
Нож отвала грейдера включает закрепленную на основании отвала посредством крепежных элементов подложку из неизносоустойчивого материала с жестко закрепленными на ней верхней и нижней пластинами, выполненными из износоустойчивого материала, пластины выполнены из износоустойчивого материала, согласно изобретению пластины выполнены гребенчатой формы, гребни расположены равномерно по всей длине ножа, а ширина гребней равна расстоянию между ними.
Сопоставительный анализ с прототипом позволил выявить следующие отличительные признаки:
- пластины выполнены гребенчатой формы;
- гребни расположены равномерно по всей длине ножа;
- ширина гребней равна расстоянию между ними.
Как видно из сапостовительного анализа, заявленная совокупность существенных отличительных признаков является новой, поэтому правомерен вывод о том, что влияние этой совокупности признаков на достигаемый изобретением результат, неизвестен.
Анализ патентной и научно-технической документации в области строительства, проведенный по фондам КарЦНТИ, показал, что предложенное техническое решение выходит за пределы существующего уровня техники в данной области, следовательно, его можно признать соответствующим критерию "изобретательский уровень".
Задача, решаемая предлагаемым изобретением, - это увеличение срока службы ножа, снижение его себестоимости и обеспечение безопасности движения транспортных средств.
Выполнение этой задачи обеспечивается за счет изготовления пластин гребенчатой формы, расположения гребней равномерно по всей длине ножа и выполнения ширины гребней равной расстоянию между ними.
Сущность изобретения поясняется чертежами:
Фиг.1 - общий вид;
Фиг.2 - вид по сечения А-А;
Фиг.3 - вид по сеченью А-А (изображение ножа в момент полного износа его рабочей кромки перед переустановкой).
Нож отвала грейдера закреплен на основании 1 посредством крепежных элементов 2. Включает подложку 3 с жестко закрепленными на ней верхней 4 и нижней 5 гребенчатыми пластинами. Подложка 3 выполнена из неизносоустойчивого материала, например стали ст.20, ст.35, ст.ЗСП (т.е. любая конструкционная сталь, соответствующая климатическим условиям эксплуатации ножа). Гребенчатые пластины 4 и 5 выполнены из износоустойчивого материала, например стали твердостью выше 300 ед.НВ. Гребни 6 расположены равномерно по всей длине ножа. Ширина "а" гребня 6 равна расстоянию "в" между ними.
Нож отвала грейдера работает следующим образом.
Нож отвала грейдера перемещает массу материала перерабатываемого участка дорожного покрытия в направлении движения грейдера. При этом нижняя гребенчатая пластина 9 рабочей кромки ножа погружена в слой дорожного покрытия (например, в снег, лед, уплотненный грунт, асфальтовое покрытие и т.п.), на необходимую глубину,
В начальный момент работы (см. фиг.1 и фиг.2) постепенный износ рабочей кромки ножа грейдера начинается с более быстрого износа подложки 3 по контуру гребней 6 нижней пластины 5 до полной выработки материала подложки 3 между гребнями 6. Нижняя пластина 5 также изнашивается, но более медленно.
При дальнейшей эксплуатации ножа после износа гребней 6 нижней пластины 5, нож грейдера отсоединяют от основания 1, сняв крепежные элементы 2, и нож поворачивают на 180 градусов так, чтобы верхняя гребенчатая пластина 4 выполняла функцию рабочей кромки ножа (см. фиг.3). За счет этого значительно увеличивается срок службы предлагаемого ножа отвала грейдера.
Ширина "а" гребней 6 равна расстоянию "в" между ними. За счет этого обеспечивается равномерный износ гребней 6. При этом за время всего срока эксплуатации ножа создается равномерный профиль дорожного покрытия, что способствует созданию равномерной несущей способности по всей длине обрабатываемой поверхности дорожного покрытия. В результате увеличивается безопасность дорожного движения транспортных средств.
В предлагаемом техническом решении сначала происходит износ и образование пазов в быстроизнашиваемой подложке 3 по контуру пазов (между гребнями 6 по высоте, ширине и толщине) износоустойчивого материала, а затем идет износ гребней 6 гребенчатой пластины 5 и подложки 3. В результате срок службы ножа возрастает.
Преимуществом предлагаемого ножа является то, что он удобен в эксплуатации, т.к. по мере износа рабочей кромки ножа переустановка его производится один раз (поворотом на 180 градусов в вертикальной плоскости), крепежные элементы 2 отсоединяются тоже один раз.
По результатам испытаний макетного образца была проведена доработка конструкторской документации и изготовлены опытные образцы с последующей установкой на грейдеры.