Устройство для скалывания наледи на дорожных покрытиях

Полезная модель относится к устройствам для уборки дорог в зимнее время, в частности рабочим органам для рыхления и скалывания наледи на дорожных покрытиях улиц, шоссейных дорог, тротуаров, во дворах городских и сельских поселений.
Известно устройство для скалывания снежно-ледяных образований на дорожных покрытиях (RU № 177201, кл. E01H 5/12, опубл. 13.02.2018), состоящее из горизонтально установленного посредством подшипниковых опор на раме скалывателя льда в виде вала с закрепленным на нем набором дискообразных сменных барабанов, каждый из которых состоит из установленной на упомянутом валу втулки, жестко связанной посредством дисковой перегородки с короткой цилиндрической обечайкой, внешняя сторона которой содержит не менее двух рядов стальных резцов, на внутренней стороне содержатся подвижно закрепленные вспомогательные грузы, которые в процессе движения ударяются по упомянутой цилиндрической обечайке дискообразного сменного барабана.
Основным недостатком данного устройства является его малая эффективность из-за общего зависимого вращения дискообразных барабанов вместе с единой осью.
Наиболее близким по технической сущности является устройство для рыхления и скалывания снежно-ледяных образований на дорожных покрытиях (RU №94582, кл. Е01Н 5/12, опубл. 27.05.2010), включающее рабочий орган, состоящий из рамы, на которой расположены подшипниковые опоры с установленным в них валом и с закрепленным на нем набором дискообразных сменных барабанов, каждый из которых состоит из установленной на упомянутом валу втулки, жестко связанной посредством дисковой перегородки с короткой цилиндрической обечайкой, внешняя сторона которой содержит не менее двух рядов стальных резцов, а на внутренней стороне содержатся подвижно закрепленные грузы, которые в процессе движения транспортного средства ударяются по упомянутой цилиндрической обечайке дискообразного сменного барабана.
Недостатками данного устройства являются общее зависимое вращение дискообразных барабанов, несменные резцы, невозможность демпфирования внезапного препятствия, что приводит к низкой эффективности устройства.
Технической проблемой полезной модели является разработка устройства для скалывания наледи на дорожных покрытиях с независимым вращением дискообразных барабанов, а также с возможностью быстрой смены резцов и демпфирования внезапного препятствия.
Техническим результатом полезной модели является увеличение эффективности скалывания наледи на дорожных покрытиях.
Поставленная проблема и технический результат достигаются тем, что устройство для скалывания наледи на дорожных покрытиях содержит установленный на транспортном средстве с помощью опор скалыватель льда в виде вала с набором дискообразных сменных барабанов, на внешней стороне обечайки которых установлены стальные резцы. Согласно полезной модели дискообразные сменные барабаны состоят из чередующихся дисков различной ширины 150-300 мм и установлены на валу на собственных подшипниковых опорах с возможностью свободного вращения независимо друг от друга за счет движения транспортного средства, при этом опора вала выполнена демпферной в виде П-образной вилки.
Дискообразный барабан имеет диаметр 400-500 мм.
Стальные резцы установлены на внешней стороне обечайки за счет посадочных пружинных втулок.
Вращение дискообразных сменных барабанов независимо друг от друга обеспечивает возможность их работы в режимах свободного и полусвободного резания, которые являются наиболее эффективными режимами работы устройства. Особенностью свободного и полусвободного режима резания является то, что каждый последующий резец внедряется в поверхность наледи, имеющую свободные боковые поверхности, образованные резцами соседних дискообразных барабанов. Это значительно снижает энергоемкость процесса скола.
Выполнение опоры вала демпферной в виде П-образной вилки позволяет преодолевать выступающие на поверхности дорожного полотна различные непреодолимые элементы.
Небольшой диаметр барабана 400-500 мм обусловлен траекторией движения резца, которой является удлиненная циклоида. Движение по такой траектории создает растягивающие напряжения в слое наледи. Принимая допущение, что свойства слоя льда схожи со свойствами грунта при разрушении, следовательно, прочность льда на сжатие и растяжение соотносится как 5 к 1. Таким образом, скалывание грунта проходит более эффективно, если создать в нем растягивающие напряжения. Проведя графический анализ траектории движения резца, было выявлено оптимальное соотношение длины резца к радиусу барабана. Оптимальное значение данного отношения находится в пределе от 0.1 до 0.5. Принимая во внимание соотношение длинны резца к радиусу барабана и то, что значение длин резцов находятся в пределе от 30 мм до 60 мм, можно определить значения диаметра барабана, находящиеся в пределе от 400 мм до 500 мм. Диаметр барабана менее 400 мм конструктивно нецелесообразен из-за того, что массы установки и ударной нагрузки от груза будет недостаточно для преодоления предела прочности наледи при сжатии. При диаметре барабана более 500 мм масса установки и ударные нагрузки от грузов могут создать условия, при которых будет преодолеваться предел прочности при сжатии самого дорожного покрытия, так же потребуются дополнительные затраты энергии на транспортировку устройства.
Выполнение дискообразных барабанов из чередующихся дисков различной ширины 150-300 мм обеспечивает высокую эффективность скалывания наледи с дорожных покрытий. Такая ширина удобна для расстановки и крепления сменных резцов и формирования общей ширины захвата устройства.
Полезная модель поясняется чертежом, где представлено устройство в разрезе.
Устройство для скалывания наледи на дорожных покрытиях содержит установленный на транспортном средстве с помощью опор 1 скалыватель льда в виде вала 2 с набором дискообразных сменных барабанов 3. На внешней стороне обечайки дискообразных сменных барабанов 3 установлены стальные резцы 4. Дискообразные сменные барабаны 3 установлены на валу 2 с возможностью свободного вращения независимо друг от друга за счет движения транспортного средства. При этом опора вала 2 выполнена демпферной в виде П-образной вилки 5. Дискообразный барабан 3 имеет небольшой диаметр 400-500 мм. Набор дискообразных барабанов 3 состоит из чередующихся дисков различной ширины 150-300 мм. Стальные резцы 4 установлены на внешней стороне обечайки за счет посадочных пружинных втулок 6.
Полезная модель работает следующим образом.
При движении транспортного средства с установленным скалывателем наледи от веса оборудования и от ударов грузов, смонтированных внутри вращающихся сменных дискообразных барабанов 3, происходит скалывание резцами 4 наледи на дорожном покрытии.
Таким образом, независимое вращение друг от друга сменных дискообразных барабанов при их различной ширине обеспечивает высокую эффективность скалывания наледи с дорожных покрытий.
Данная полезная модель находится на стадии эскизного проекта.