ЩЕТКА ПОДМЕТАЛЬНО-УБОРОЧНОЙ МАШИНЫ
BRUSH OF STREET SWEEPER

Изобретение относится к дорожно-уборочной технике, а более точно к конструкции щеток для уборочных машин и тракторов, и может быть использовано при конструировании и изготовлении щеток.
Щетка, устанавливаемая на уборочной машине, набирается из щеточных секций, выполненных в виде плоских колец, на наружных ребрах которых закреплена щетина, металлическая или из искусственного материала, чаще всего из полипропилена. Выбор материала зависит от условий работы. Так, при очистке наледи на твердых дорожных покрытиях (взлетные полосы аэродромов) используются металлические щетки, а при уборке более рыхлого и неоднородного мусора (городские дороги) чаще используются полипропиленовые щетки, которые не повреждают покрытие. Кроме того, полипропиленовые щетки существенно дешевле и могут подвергаться вторичной переработке.
Для предотвращения проворачивания щеток на валу последний обычно снабжен продольными ребрами, чаще всего расположенными под углом 120° на образующей вала, а внутренние установочные поверхности щеточных секций - выступами.
Известна щетка классического типа, показанная на сайте http://www.kommash.spb.ru.
Щетка представляет собой диск с отверстием в середине (плоское кольцо), по периметру которого закреплена щетина. Центральное отверстие щеточной секции имеет размеры, соответствующие приводному цилиндрическому щеточному валу, устанавливаемому на уборочной машине. Щеточные секции нанизываются на вал, чередуясь с проставочными элементами. Последние представляют собой простые цилиндры, соответствующие по размерам валу уборочной машины. Набранная щетка закрепляется с торцов фланцами. Как щетина, так и средняя часть кольца могут быть выполнены как из металла, так и из полипропилена. При работе щетки вал оказывает давление на щетину, под действием этого давления щетина раздвигается и уборочная дорожка от каждой секции расширяется.
При правильно выбранном размере проставочных элементов, длины щетины, давлении и высоты установки вала относительно дорожного полотна уборочная дорожка от такой щетки непрерывна, качество уборки является достаточно высоким.
Однако вследствие необходимости обеспечения относительно высокого давления на щетку со стороны вала для обеспечения непрерывности уборочной дорожки щетина быстро изнашивается, что делает конструкцию экономически невыгодной.
Сборка щетки на валу из-за использования щеточных секций и проставочных элементов достаточно трудоемка.
Кроме того, такая щетка недостаточно качественно собирает мусор с крупными тяжелыми включениями. Даже если щетина захватывает тяжелую частицу, например камень, при вращении вала он проваливается между щеточными элементами до проставки, а затем вновь выпадает на очищаемую поверхность.
Известна щетка (ПМ РФ 41586) подметально-уборочной машины, состоящая из дисков, установленных посредством соединительных устройств, выполненных в виде упоров на ступицах дисков, и взаимодействующих со стержнями, жестко закрепленными вдоль приводного вала. Взаимное расположение и количество стержней на приводном валу и упоров на ступицах дисков не описаны. По окружности дисков закреплены пучки ворса, а между дисками имеются проставочные элементы. Проставочные элементы выполнены в виде выступов на торцах дисков и могут быть расположены как на обоих торцах, так и на одном торце диска.
Благодаря использованию проставочных элементов, выполненных за одно целое со щеточными секциями, эта конструкция более проста в сборке.
Однако она не лишена недостатков, характерных для классической щетки и упомянутых выше, а именно относительно быстрый износ и невозможность уборки крупного тяжелого мусора.
Известна щетка подметально-уборочной машины, описанная в патенте РФ на ПМ №39793, касающемся установки щеточных дисков на приводном валу. В соответствии с формулой полезной модели, стержни на приводном валу расположены равномерно по периметру вала, а количество выступов на ступицах соответствует количеству стержней. Как упоминалось выше и как указано во втором пункте формулы полезной модели, наиболее распространенным является расположение стержней под углом 120° относительно друг друга, т.е. используют три стержня. Соответственно, количество выступов на ступицах также равно трем.
При установке щеточного элемента на валу выступы на ступицах располагаются между указанными стержнями.
При вращении вала под действием тангенциальной составляющей силы, действующей на щеточный элемент со стороны очищаемой поверхности, последний проворачивается до тех пор, пока выступ на ступице не достигнет стержня на приводном валу. При изменении направления вращения вала щеточный элемент начнет проворачиваться в противоположном направлении. При этом величина возможного перемещения каждого диска составляет 120°, а взаимодействие упоров и стержней происходит интенсивно, иногда с ударом, что приводит к ускоренному износу выступов щеточных элементов. Кроме того, поскольку на очищаемой поверхности имеются выступы и впадины, а частицы мусора и их количество неоднородны, сила, заставляющая проворачиваться каждый из элементов, неодинакова. Перемещения дисков будут не одновременными, а их износ будет неодинаковым. Причем износ дисков будет происходит не только в местах соприкосновения со стержнями вала, но и в области соприкосновения соседних щеточных элементов. Износ усугубляется абразивным действием частиц мусора, попадающих между трущимися поверхностями.
Таким образом, эта конструкция имеет относительно невысокую долговечность и, следовательно, недостаточно экономична.
Конструкция щетки с ромбовидными «карманами» между соседними щеточными секциями, образованными изгибами сердечников секций, показана на сайте http://ekotrans.agava.ru/parts_brush_imp.htm. Сердечник секции выполнен из металла. По сравнению с сердечником из полипропилена он является более прочным и долговечным, позволяет увеличить усилие прижима элементов друг к другу и избежать тем самым проворачивания секций, однако удорожает конструкцию и усложняет переработку отработанных щеточных элементов.
Наиболее близкой по конструкции к заявляемой, выбранная в качестве прототипа, является щетка подметально-уборочной машины (ПМ №9367), состоящая из установленных на приводном валу щеточных элементов, включающих сердечник и размещенный на наружной поверхности сердечника ряд щетины. На обоих торцах сердечника щеточного элемента выполнены впадины, смещенные относительно друг друга и образующие с впадинами соседних сердечников замкнутые полости («карманы»). Таким образом, ряд щетины на наружной поверхности щеточного элемента проходит по линии переменного направления, а сердечник щеточного элемента представляет собой кольцо, боковые поверхности которого соответствуют направлению ряда щетины.
Замкнутые полости могут быть выполнены в виде пчелиных сот, прямоугольников или в виде ромбов.
При установке щеточных секций на приводном валу секции устанавливаются так, что обращенные друг к другу участки боковых поверхностей щеточных элементов поочередно примыкают друг к другу и отходят друг от друга, образуя указанные замкнутые полости.
Такая щетка также показана на сайте http:www.kommash.spb.ru под названием «Би-Лайн».
При вращении этой щетки создается боковое возвратно-поступательное движение щетины, исключающее образование полос на очищаемой поверхности. Замкнутые полости захватывают крупные частицы мусора и удерживают его до сброса в мусоросборник благодаря естественному подпружиниванию щетины.
Эта конструкция позволяет поддерживать высокую скорость перемещения уборочной машины при хорошем качестве уборки и тем самым обеспечивает высокую производительность уборочной техники.
Однако такая сложная конструкция имеет существенный недостаток, а именно относительно невысокую прочность, поскольку указанные впадины и выпуклости определяются впадинами и выпуклостями на торцевых поверхностях сердечников щеточных элементов. Конструкция становится хрупкой и недолговечной, что ведет к простоям, обусловленным частой заменой элементов.
Кроме того, существенно осложняется установка и особенно закрепление щеточных секций на приводном валу, поскольку для данной конструкции является критичным позиционирование щеточных элементов относительно друг друга. Это обусловлено тем, что при смещении дисков относительно друг друга при вращении вала, особенно вероятное при изменении направления вращения вала, щеточные элементы могут занять такое положение, что впадины и выпуклости соседних элементов займут прилегающее друг к другу положение. При увеличении усилия прижима элементов друг к другу с целью предотвращения проворачивания возникает опасность их разрушения, а при слабом прижиме возрастает опасность проворачивания и смещения относительно друг друга.
В основу настоящего изобретения поставлена задача создать щетку подметально-уборочной машины, обеспечивающую высокую производительность при повышении надежности и упрощении сборки.
Поставленная задача решается тем, что в щетке подметально-уборочной машины, включающей щеточные элементы, содержащие сердечник и размещенный на его наружной поверхности ряд щетины, установленные на приводном валу, снабженном по меньшей мере одним продольным ребром для фиксации положения щеточного элемента, причем ряд щетины щеточного элемента проходит по линии переменного направления, а соседние ряды щетины образуют между собой «карманы», в соответствии с изобретением сердечник выполнен в виде цилиндра, осевой размер которого выбран таким, что крайние точки ряда крепления щетины расположены вблизи торцевых срезов сердечника, а соседние ряды щетины при установке на приводной вал образуют, по меньшей мере, три кармана.
Благодаря выполнению сердечника в виде цилиндра облегчается и упрощается сборка щетки на приводном валу. При этом даже при произвольном повороте одного элемента вокруг оси относительно другого элемента между соседними линиями щетины всегда будут образовываться «карманы», в зависимости от взаимного расположения соседних щеточных элементов - большего или меньшего размера. Количество карманов может быть от 3 и более, в зависимости от назначения щетки и характера мусора.
Форма карманов определяется направлением линии размещения щетины.
Целесообразно, чтобы ряд щетины проходил по ломаной линии.
Ряд щетины может проходить и по волнообразной линии.
Благодаря тому что сердечник щеточного элемента со стороны посадки на приводной вал снабжен упорами, обеспечивается надежная защита щеточных элементов от проворачивания, что определяет уменьшение износа из-за истирания примыкающих друг к другу поверхностей соседних щеточных элементов. Кроме того, упоры облегчают и упрощают монтаж щеточных элементов на валу.
Изобретение поясняется чертежами, на которых:
Фиг.1 схематически изображает щеточный элемент, выполненный согласно изобретению, вид спереди.
Фиг.2 схематически показывает два соседних щеточных элемента, выполненных согласно изобретению, установленных на приводном валу.
Фиг.3 схематически показывает щеточный элемент, выполненный согласно изобретению, установленный на приводной вал, в разрезе.
Как показано на фиг.1, щеточный элемент представляет собой цилиндрический сердечник 1, выполненный из полипропилена. На наружной поверхности сердечника установлена щетина 2. В варианте воплощения изобретения, показанном на фиг.1, ряд щетины проходит по ломаной зигзагообразной линии. При этом крайние точки 2а, 2б и 2в ряда крепления щетины 2 расположены вблизи торцевых срезов сердечника 1. На фиг.2 показаны два соседних щеточных элемента 3 и 4, как они располагаются на приводном валу (не показан). Соседние ряды 5 и 6 щетины щеточных элементов 3 и 4 соответственно образуют карман 7. Количество карманов определяется диаметром вала, размерами щеточных элементов и характером мусора, для которого предназначена щетка. Так, для относительно крупного мусора размер карманов должен быть достаточно большим, соответственно их количество уменьшается, а для мелкого мусора количество карманов увеличивается при уменьшении их размеров. В любом случае, количество карманов не может быть меньше трех, в противном случае они перестают выполнять свои функции по захвату крупного мусора. С внутренней стороны сердечника 1 (фиг.1) щеточного элемента расположены упоры 8 и 9 (фиг.3). Расстояние между упорами 8, 9 выбирается из условий свободной посадки щеточного элемента 1, а высота упоров 8, 9 соответствует высоте продольного ребра 10 приводного вала 11, а внутренний диаметр сердечника 1 щеточного элемента соответствует диаметру приводного вала 11 с учетом высоты продольных ребер 10.
Для работы щеточные элементы устанавливают на приводном валу. При этом, благодаря свободной посадке щеточных элементов и наличию упоров, установка не представляет собой трудностей, причем расположение щеточных элементов так, чтобы между рядами щеток образовались карманы (т.е. чтобы ряды щетины на соседних элементов поочередно сближались и удалялись друг от друга), легко обеспечивается при установке поворотом каждого последующего элемента на 180° относительно предыдущего. С каждого конца приводного вала щеточные элементы фиксируются с помощью фланцев.
Устройство работает следующим образом.
Приводной вал 11 приводится во вращательное движение. Щеточные элементы подхватывают частицы мусора и сбрасывают их при дальнейшем повороте в мусоросборник.
Предлагаемая конструкция легко может быть изготовлена с применением существующих технологий. Для изготовления ряда щетины полипропиленовые волокна раскладываются на полипропиленовой ленте, соединяются сваркой, образуя гребенку, и затем прикрепляются, также сваркой, к полипропиленовому сердечнику. Высота основания гребенки составляет около 20 мм, а толщина - около 15 мм, что обеспечивает надежное крепление полипропиленовых волокон между собой и надежное соединение с сердечником.