УСТРОЙСТВО ДЛЯ ПОДМЕТАНИЯ ДОРОГ С ТВЕРДЫМ ПОКРЫТИЕМ

Полезная модель относится к области коммунальной техники и может быть использована для подметания дорог с твердым покрытием посредством дорожной машины, оснащенных в межбазовом пространстве по существу горизонтально ориентированной цилиндрической щеткой с ворсом, принудительно приводимой во вращение.
Из уровня техники известен подметальный агрегат для установки на несущем транспортном средстве или на прицепе [1]. Данное устройство содержит в своем составе раму и установленную на ней с возможностью вращения в вертикальной плоскости щетку с ворсом цилиндрической формы. Упомянутая цилиндрическая ворсовая щетка снабжена приводом, обеспечивающим ей принудительное вращение вокруг продольной оси.
Несущая рама имеет опорные колеса, вертикальное расстояние от которых до продольной оси цилиндрической щетки может быть изменено при помощи регулировочного блока, образованного из исполнительного органа и управляющего устройства. Исполнительный орган представлен в виде двух гидравлических исполнительных цилиндров, подключенных к гидросистеме, образованной питающим цилиндром и гидравлическим насосом, с возможностью избирательного нагружения одного из гидравлических исполнительных цилиндров посредством использования переключающего вентиля. Работа питающего цилиндра обусловлена управляемым воздействием на его поршень механическим сервоприводом.
В свою очередь, управляющее устройство представляет собой совокупность, состоящую из датчика, который реагирует на приводной момент или приводную мощность цилиндрической ворсовой щетки (или на связанную с ними величину), счетного устройством (и/или устройства для измерения перемещений) и измерительного устройства для определения диаметра цилиндрической щетки, сигнал от которого также подается на вход счетного устройство.
В управляющем устройстве хранится информация о характеристике вертикального перемещения, по меньшей мере, одного из исполнительных цилиндров в рабочее положение в зависимости от фактического диаметра цилиндрической ворсовой щетки. Вертикальное перемещение цилиндрической щетки под воздействием управляющего сигнала происходит ступенчато.
Недостаток известного устройства заключается в том, что задание ширины контактной зоны подметания (а, следовательно, и качество подметания) посредством ступенчатого управления положением цилиндрической щетки на основе сигнала, вырабатываемого датчиком, реагирующем на приводной момент или приводную мощность цилиндрической щетки (или на связанную с ними величину) производится без учета погодных условий и сопутствующего им состояния поверхности твердого покрытия дороги. Фактическое состояние поверхности твердого покрытия подметаемой дороги, существенно зависящее в части коэффициента трения (определяемого величину сигнала, вырабатываемого датчиком) от погодных условий, также является причиной значительного динамического неуправляемого изменения ширина контактной зоны подметания из-за использования в данном устройстве-аналоге ступенчатого регулирования вертикального положения цилиндрической ворсовой щетки.
Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату к заявленному устройству является подметальный агрегат для установки на несущем транспортном средстве или на прицепе [2], состоящий из несущей рамы с опорными колесами и установленной в ней с возможностью вращения вокруг своей продольной оси цилиндрической ворсовой щетки. Вращение цилиндрической ворсовой щетки обеспечивается двигателем. Для регулирования высоты позиционирования цилиндрической щетки относительно опорных колес (фактически, относительно поверхности подметаемого дорожного покрытия) в устройстве имеется регулировочный блок, который образуют исполнительный орган и взаимодействующее с ним управляющее устройство. Устройство-прототип также снабжено датчиком, отслеживающим условия эксплуатации цилиндрической щетки (в частности, ее приводной момент или приводную мощность). Вырабатываемый датчиком сигнал подается на управляющее устройство.
На вход этого же устройства подается сигнал от измерительного устройства, определяющего диаметра цилиндрической щетки. Исполнительный орган в прототипе выполнен в виде двух гидравлических исполнительных цилиндров. Последние гидравлически соединены с гидравлическим насосом через питающий цилиндр, гидравлическая рабочая полость которого, будучи соединенной с гидравлическими исполнительными цилиндрами, имеет меньшую площадь поперечного сечения, чем у гидравлического исполнительного цилиндра. Между гидравлическим насосом и питающим цилиндром предусмотрена установка переключающего вентиля, который позволяет непосредственно нагружать по меньшей мере один гидравлический исполнительный цилиндр в обход питающего гидроцилиндра. Ступенчатое перемещение поршня питающего цилиндра, осуществляемое за счет работы механического сервопривода, контролируется счетным устройством (или устройством для измерения перемещений). Вырабатываемый информационный сигнал также передается на вход управляющего устройства. Недостаток устройства-прототипа заключается в том, что задание ширины контактной зоны подметания (а, следовательно, и качество подметания) посредством ступенчатого управления положением цилиндрической щетки на основе сигнала, вырабатываемого датчиком, реагирующем на приводной момент или приводную мощность цилиндрической щетки (или на связанную с ними величину) производится без учета сопутствующих работе погодных условий и сопутствующего этим погодным условиям состояния поверхности твердого покрытия дороги. Фактическое состояние поверхности твердого покрытия подметаемой дороги, существенно зависящее в части коэффициента трения (определяющего величину сигнала, вырабатываемого датчиком) от погодных условий также является причиной значительного динамического неуправляемого изменения ширина контактной зоны подметания из-за использования в рассматриваемом прототипе ступенчатого регулирования вертикального положения цилиндрической ворсовой щетки.
Задача, на решение которой направлена разработка патентуемого устройства, заключается в создании надежного средства для подметания дорог с твердым покрытием, в процессе функционирования которого ширина контактной зоны подметания сохраняется относительно стабильной (т.е. не претерпевает значительных изменений) и работа которого не зависит от сопутствующих подметанию погодных условий и состояния поверхности (точнее, морфологии поверхности - surface morphology) подметаемого дорожного покрытия.
Технический результат, ожидаемый от использования заявленной полезной модели, состоит в расширении функциональных возможностей устройства для подметания дорог с твердым покрытием до всепогодного использования.
Заявленный технический результат достигается тем, что устройство для подметания дорого с твердым покрытием содержит параллельно позиционированные между собой первый и второй опорные кронштейны для прикрепления соответственно к правому и левому ланжеронам рамы несущего транспортного средства, при этом каждый из опорных кронштейнов образован плитой с механически скрепленной с ней вертикальной стойкой, нижний конец которой через шарнир, оснащенный средством плавной регулировки, прикреплен к поворотной раме с установленными на ней цилиндрической ворсовой щеткой и приводом вращения упомянутой щетки вокруг своей продольной оси, ориентированной по существу горизонтально, а также первый и второй амортизаторы, нижние проушины которых шарнирно присоединены к поворотной раме, а верхние проушины которых через промежуточные кронштейны скреплены с возможностью изменения взаимного положения посредством дискретной системы регулировки с первым и вторым опорными кронштейнами соответственно, и гидравлическую систему, в состав которой входят гидроцилиндр, нижней проушиной шарнирно соединенный с поворотной рамой, а верхней проушиной соединенный с одним из опорных кронштейнов через промежуточный кронштейн с возможностью изменения взаимного положения посредством дискретной системы регулировки, маслобак, два гидравлических распределителя, первый из которых выполнен с возможностью взаимодействия посредством первой гидравлической линии, снабженной клапаном для регулирования давления, с поршневой полостью гидроцилиндра, а второй из которых выполнен с возможностью взаимодействия посредством второй гидравлической линии со штоковой полостью упомянутого гидроцилиндра, гидронасос и побудитель управления работой обоими гидравлическими распределителями и гидронасосом, при этом дискретная система регулировки представляет собой совокупность отверстий в соединяемых частях, после выбора взаимного положений которых их фиксируют посредством винтов с гайками, а средство плавной регулировки представляет собой винтовые пары типа «ниппель-муфта» с контргайкой, причем побудитель управления представляет собой электро- или пневматические приводы.
Полезная модель иллюстрируется рисунками.
- на Фиг.1 представлено изображение внешнего вида заявленного устройства, установленного в межбазовом пространстве автомобиля (вид с левого бока);
- на Фиг.2 схематично изображена структура заявленного устройства;
- на Фиг.3 схематично изображена подвеска цилиндрической ворсовой щетки на лонжеронах (вид с правого бока);
- на Фиг.4 условно изображена схема гидравлической системы заявленного устройства.
Перечень позиций:
1. Автомобиль.
2. Поворотная рама цилиндрической ворсовой щетки.
3. Первый опорный кронштейн.
3.1. Плита первого опорного кронштейна.
3.2. Вертикальная стойка первого опорного кронштейна.
3.3. Шарнир первого опорного кронштейна.
4. Второй опорный кронштейн.
4.1. Плита второго опорного кронштейна.
4.2. Вертикальная стойка второго опорного кронштейна.
4.3. Шарнир второго опорного кронштейна.
5. Цилиндрическая ворсовая щетка.
6. Привод вращения.
7. Первый амортизатор.
7.1. Нижняя проушина первого амортизатора.
7.2. Верхняя проушина первого амортизатора.
7.3. Промежуточный кронштейн первого амортизатора.
8. Второй амортизатор.
8.1. Нижняя проушина второго амортизатора.
8.2. Верхняя проушина второго амортизатора.
8.3. Промежуточный кронштейн второго амортизатора.
9. Гидравлическая система.
9.1. Маслобак.
9.2. Гидронасос.
9.3. Предохранительный клапан.
10. Первый гидравлический распределитель.
11. Второй гидравлический распределитель.
12. Первая гидравлическая линия.
13. Вторая гидравлическая линия.
14. Гидроцилиндр.
14.1. Верхняя полость гидроцилиндра.
14.2. Нижняя полость гидроцилиндра.
14.3. Поршень.
15. Побудитель управления.
16. Совокупность отверстий дискретной системы регулировки.
17. Фиксатор в виде винта с гайкой.
18. Винтовая пара типа «ниппель-муфта».
19. Контргайка.
Для монтажа заявленного устройства используют межбазовое пространство автомобиля, например, автомобиля марки КАМАЗ 1(Фиг.1). Установка поворотной рамы цилиндрической ворсовой щетки 2(Фиг.2) осуществляется с использованием первого 3(Фиг.2) и второго 4(Фиг.2) опорных кронштейнов. При этом к плите первого опорного кронштейна 3.1.(Фиг.2) крепится вертикальная стойка первого опорного кронштейна 3.2.(Фиг.2), заканчивающаяся шарниром первого опорного кронштейна 3.3.(Фиг.2). Соответственно, к плите второго опорного кронштейна 4.1.(Фиг.2) крепится вертикальная стойка второго опорного кронштейна 4.2.(Фиг.2), которая сочленена с шарниром второго опорного кронштейна 4.3.(Фиг.2). Оба упомянутых выше шарнира соединены с поворотной рамой (Фиг.2 и Фиг.3), на которой монтируют цилиндрическую ворсовую щетку 5(Фиг.2 и Фиг.3) и привод ее вращения 6(Фиг.2 и Фиг.3). В качестве привода вращения 6(Фиг.2 и Фиг.3) могут быть использованы электродвигатели, роторно-лопастные гидромашины и т.п. средства обеспечения механического вращения. К поворотной раме цилиндрической ворсовой щетки 2(Фиг.2) также присоединены первый 7(Фиг.2) и второй 8(Фиг.2 и Фиг.3) амортизаторы, при этом нижняя проушина первого амортизатора 7.1.(Фиг.2) и, соответственно, нижняя проушина второго амортизатора 8.1.(Фиг.2) установлены на поворотной раме цилиндрической ворсовой щетки 2(Фиг.2), а верхняя проушина первого амортизаторов 7.2(Фиг.2) и, соответственно, верхняя проушина второго амортизатора 8.2.(Фиг.2) установлены через промежуточный кронштейн первого амортизатора 7.3(Фиг.2) и, соответственно, через промежуточный кронштейн второго амортизатора 8.3.(Фиг.2 и Фиг.3) на плите первого опорного кронштейна 3.1(Фиг.2) и, соответственно, на плите второго опорного кронштейна 4.1.(Фи.2 и Фиг.3). Предлагаемое устройство оснащено гидравлической системой 9(Фиг.4), образованной маслобаком 9.1.(Фиг.2 и Фиг.4), гидронасосом 9.2.(Фиг.2 и Фиг.4), предохранительным клапаном 9.3(Фиг.2 и Фиг.4), первым гидравлическим распределителем 10(Фиг.2) и Фиг.4), вторым гидравлическим распределителем 11(Фиг.2 и Фиг.4), а также соединенными с ними первой гидравлической линией 12(Фиг.2 и Фиг.4) и, соответственно, второй гидравлической линией 13(Фиг.2 и Фиг.4). Обе указанные гидравлические линии соединяются с гидроцилиндром 14(Фиг.2 и Фиг.4), причем первая гидравлическая линия 12(Фиг.4) введена в верхнюю (так называемую «поршневую») полость гидроцилиндра 14.1.(Фиг.4), а вторая гидравлическая линия введена в нижнюю (так называемую «штоковую») полость гидроцилиндра 14.2.(Фиг.4), которые разделяются между собой посредством поршня 14.3.(Фиг.4). Гидравлической системой 9(Фиг.4) управляет побудитель управления 15(Фиг.2 и Фиг.4), который представляет собой электрические или пневматические приводы и задающие их работу переключатели. Процесс управление сводится к открытию и закрытию клапанов на входах-выходах первого 10(Фиг.2 и Фиг.3) и второго 11(Фиг.2 и Фиг.3) гидравлических распределителей, а также включению и выключению гидронасоса 9.2 (Фиг.2 и Фиг.4). Для дискретной регулировки положения цилиндрической ворсовой щетки в межбазовом пространстве автомобиля 1(Фиг.1) используют совокупность отверстий 16(Фиг.2 и Фиг.3) в лонжеронах автомобиля 1(Фиг.1) и плитах первого 3.1.(Фиг.2) и второго Фиг.2 и Фиг.3) опорных кронштейнов. Выбранное положение указанных элементов фиксируют посредством вводимых в совмещенные отверстия винтов, на которые навинчивают гайки 17(Фиг.3). Для целей плавной регулировки при изменении погодных условий (а также в случае износа исходной цилиндрической ворсовой щетки 5(Фиг.3) до достижения ею визуально фиксируемой формы конуса и компенсации «келейности», зачастую образовывающейся на поверхности твердого покрытия дороги) используют установленные на обеих вертикальных стойках 3.2. и 4.2.(Фиг.2) пары типа «ниппель-муфта» 18(Фиг.3) с контргайкой 19(Фиг.3). Последняя является средством закрепления взаимного положения элементов пары «ниппель-муфта» после завершения плавной регулировки положения цилиндрической ворсовой щетки 5(Фиг.1) по вертикали.
ПРИМЕР 1.
Использование заявленного устройства для подметания дороги с твердым покрытием (далее - трассы) производилось в отношении удаления (сметания) мокрого снега. Испытания проводились в начале декабря, в условиях постоянного и небольшого по интенсивности снегопада, температура воздуха при этом держалась у отметки минус 4°С. Подметанию подверглась региональная трасса II категории с двухсторонним движением (по две полосы движения в каждую из сторон). Стояла практически безветренная погода. Интенсивность транспортного потока на подметаемой трассе была низкой (менее 25 автомашин в час). На старом (восстановленным более трех лет назад с использованием технологии «ямочного ремонта», формирующего заплатки с размером большей стороны до 80 см) асфальтобетонном покрытии подлежащей обработке трассы с усредненной дефектностью 18-20 заплаток/км, лежит свежевыпавший снег, толщина слоя которого была оценена с использование мерной линейки в 55-60 мм, при этом снежный покров имел разрывы сплошности, а площадь маскирования поверхности твердого покрытия трассы снегом была близка к 75%. Цилиндрическая ворсовая щетка 5(Фиг.1), оснащенная гидроприводом 6(Фиг.1), в составе заявленного устройства заранее была смонтирована в межбазовом пространстве (между I и II осями) дорожной машины 1(Фиг.1), в качестве которой использовался автомобиль марки КАМАЗ. На новой цилиндрической щетке 5(Фиг.1) был закреплен ворс пенопропиленовый, средней жесткости с сечением прутка около 2,5 мм. До прибытия автомобиля 1(Фиг.1) в стартовую точку подметания трассы, поворотная рама цилиндрической ворсовой щетки 2(Фиг.2) находилась в транспортное положение, ее ось была ориентирована под углом 110 градусов относительно направления движения с правой стороны автомобиля 1(Фиг.2) Следовательно, цилиндрическая ворсовая щетка 5(Фиг.1) не входила в соприкосновение с поверхностью региональной трассы II категории до начала проведения работы.
Длина подметаемого участка трассы II категории составляла 30 км.
Испытания проводились в режиме патрульной снегоочистки на скорости движения автомобиля КАМАЗ 1(Фиг.1), равной 30 км/час.
После количественной оценки величины прогиба поверхности подметаемой трассы в зоне колеи (его значение без учета снега составило 5 мм), переводом тумблера «Вниз» на панели побудителя управления 15(Фиг.4) и нажатие клавиши «плав.» (последнее означает выбор «плавающего» режима работы, т.е. работы цилиндрической ворсовой щетки с копированием рельефа поверхности трассы), верхняя 14.1.(Фиг.4) и нижняя 14.2. (Фиг.4) полости гидроцилиндра 14(Фиг.2 и Фиг.4) переходят в ненагруженное состояние.
Это обеспечивается тем, что через точку Т(Фиг.2) напорные выходы первого 10(Фиг.4) и второго 11(Фиг.4) гидравлических распределителей обеспечивают свободный слив гидравлической жидкости в маслобак 9.1.(Фиг.4).
Соответственно этому в первой 12(Фиг.4) и во второй 13(Фиг.4) гидравлических линиях устанавливается равное давление. Под весом поворотной рамы цилиндрической ворсовой щетки 2(Фиг.2) с установленными на ней цилиндрической ворсовой щеткой 5(Фиг.2) и приводом вращения 6 (Фиг.2) конструкция, как свободно подвешенная, опускается вниз, и цилиндрическая ворсовая щетка 5(Фиг.3) соприкасается с поверхностью подметаемой трассы, образуя контактную зону подметания, ширина которой определяется только совокупным весом описанных выше конструктивных элементов заявленного устройства и характеристиками жесткости ворса. Учитывая измеренную заранее глубину колеи, обеими винтовыми парами типа «ниппель-муфта» 18 (Фиг.2 и Фиг.3) производят перемещение вниз поворотной рамы цилиндрической ворсовой щетки 2(Фиг.3) еще на 5 мм. Далее взаимное положение упомянутых винтовых пар 18 (Фиг.2 и Фиг.3) фиксируют при помощи контргаек 19 (Фиг.3). Посредством привода вращения 6(Фиг.3) задают обороты вращения цилиндрической ворсовой щетки на уровне значения 350 об/мин. Начинают подметание трассы II категории от снега по правой полосе движения. Качество подметания контролировалось двухкамерным автомобильным видеорегистратором, модель SIV-M9. Последующий просмотр видеоряда из этого видеорегистратора не выявил никаких пропусков на очищенной от снега поверхности трассы II категории по всей длине в 30 км.
Для сравнения с устройством-прототипом подметание осуществлялось и в обратном направлении трассы II категории (также по правой полосе движения). Перед возвращением с описанного выше заявленного устройства демонтировали первый 7 (Фиг.2) и второй 8(Фиг.2) амортизаторы. Заодно винтовой парой типа «ниппель-муфта» 18(Фиг.3) убирали предустановку поворотной рамы цилиндрической ворсовой щетки 2(Фиг.2) по вертикали в 5 мм, поскольку в устройстве-прототипе тонкая регулировка изменения положения поворотной рамы в вертикальной плоскости отсутствует. Дополнительно оснащали автомобиль КАМАЗ 1(Фиг.1) устройством для оценки сцепных качеств дороги с твердым покрытием, раскрытом в источнике [3], а также шагомером /в соответствии с источником информации [4]/, который предварительно нормировали по чувствительности к изменению рельефа поверхности трассы в 8 мм (на скорости автомобиля КАМАЗ 1(Фиг.1) 30 км/час) посредством подбора упругости резиновой подвески шагомера на дистанции 45 м, на которой через каждых 3 м были вбиты П-образные стальные (ст.45) скобы длиной 4 м и диаметром 8 мм. По возвращению обратно автомобиля КАМАЗ 1(Фиг.1) исследовали видеоряд из видеорегистратора, снимавшего результаты подметания трассы в идентичном предыдущему испытанию режиме (скорость автомобиля КАМАЗ 1(Фиг.1) составляла 30 км/час с копированием рельефа трассы). Результаты испытания для прототипа оказались неудовлетворительными, поскольку на трассе длиной 30 км площадь неубранного снега достигла 40% от исходной площади заснежанности. Следовательно, устройство-прототип в описанных погодных условиях не способно выполнять свои функции. Дополнительно следует отметить тот факт, что подключение счетного и управляющего устройств в устройстве-прототипе не приведет к изменению этого негативный результат, так как устройством для оценки сцепных качеств дороги с твердым покрытием [3] зафиксировало за один час работы более чем пятикратное изменение показателя сцепления (конкретно, в 5, 4 раза), а шагомер [4] зафиксировал 915 вертикальных толчков, вызванных ступенчатым изменением рельефа поверхности трассы II категории как минимум на 8 мм или более (т.е. в среднем почти по 1 толчку на 4 секунды работы).
ПРИМЕР 2.
Использование заявленного устройства для подметания дороги с твердым покрытием (далее - трассы) производилось с целью удаления (сметания) песчано-гравийных отложений, появление которых обусловлено строительством животноводческого комплекса вблизи упомянутой трассы и сопряженной с этим промышленным строительством доставкой в больших объемах песка и гравия. Испытания проводились в начале апреля и сопровождались моросящим дождем. Температура воздуха была ровна +7°С. Подметанию подверглась загородная трасса III категории с двумя полосами движением (по одной полосе движения в каждую из сторон). Стояла пасмурная дождливая погода, боковые (под углом от 32 до 45 градусов относительно оси трассы) порывы ветра достигали величины 7,1-7,7 м/сек.
Интенсивность транспортного потока на трассе была высокой (более 50 автомашин в час). На поверхности нового асфальтобетонного покрытия (построенной менее года назад трассы и с тех пор ни разу не подвергавшейся ремонту) визуально наблюдались продольные трещины и выбоины, заполненные водой и песчано-гравийным «мусором», а также проступали контуры колеи, частично заполненной аналогичными по составу отложениями.
Среднее количество изъянов (морфологических дефектов) на поверхности подметаемой трассы, подсчитанных по длине 5 км составило 9 дефектов на 100 метров упомянутой загородной трассы III категории. Вертикальный прогиб поверхности трассы в зоне колеи был измерен посредством линейки и имел наибольшее значение 6,3 мм (усреднение произведено по результатам пяти серий измерений по 70 измерений каждое в произвольно выбираемом участке на каждом километре данной 5 км дистанции).
Бывшая в употреблении (наработка составила 210 часов) цилиндрическая ворсовая щетка 5(Фиг.2), оснащенная приводом вращения (в качестве которого применяли гидропривод) 6(Фиг.2), в составе заявленного устройства заранее была установлена в межбазовом пространстве (между I и II осями) дорожной машины 1(Фиг.1), в качестве которой использовался автомобиль марки КАМАЗ. На цилиндрической щетке 5(Фиг.2) был закреплен ворс пенопропиленовый, средней жесткости с сечением прутка около 3 мм. Вследствие предшествующей эксплуатации, цилиндрическая ворсовая щетка 5(Фиг.2) на торце, сопряженным с приводом вращения 6(Фиг.2), имела меньший на 11 мм диаметр, чем на противоположном торце. Фактически это означало, что упомянутая щетка имеет не цилиндрическую, а конусообразную форму. До прибытия автомобиля КАМАЗ 1(Фиг.1) в отправную точку подметания трассы, поворотная рама цилиндрической ворсовой щетки 2(Фиг.2) находилась в транспортное положение (была поднята вверх), а ее ось была ориентирована под углом 115 градусов относительно направления движения с правой стороны автомобиля 1(Фиг.2). Таким образом, цилиндрическая ворсовая щетка 5(Фиг.1) при транспортировке не входила в соприкосновение с поверхностью покрытия загородной трассы III категории. После прибытия автомобиля КАМАЗ 1(Фиг.1) на линию старта подметания/ плита второго опорного кронштейна 4.1.(Фиг.2) была смешена водителем-оператором вниз по вертикали на 10 мм посредством использования дискретной системы регулировки и зафиксирована винтами с гайками 17 (Фиг.3). Затем при помощи винтовой пары типа «ниппель-муфта» 18 (Фиг.3) поворотная рама цилиндрической ворсовой щетки 2 (Фиг.2) была дополнительно опущена относительно правого лонжерона (Фиг.3) по вертикали еще на 1 мм. Таким образом, была скомпенсирована вышеописанная 11 мм выработка ворса у правого торца цилиндрической ворсовой щетки 5(Фиг.2). Длина подметаемого участка загородной трассы III категории составила 5 км. Подметание проводилось в патрульном режиме на скорости автомобиля КАМАЗ 1(Фиг.1) 25 км/час. Перед началом подметания водитель-оператор автомобиля КАМАЗ 1(Фиг.1) перевел тумблер на панели побудителя управления 15 (Фиг.4) в положение «Вниз» и осуществил нажатие клавиши «нагруж.» (последнее означает выбор «нагруженного» режима работы, т.е. работы цилиндрической ворсовой щетки 5 (Фиг.2) с большей, чем при выборе «плавающего» режима работы площадью контакта). Результатом осуществленного нажатия на клавишу «нагруж.» на побудителе управления 15(Фиг.4) явилось то, что в верхней 14.1.(Фиг.4) полости гидроцилиндра 14(Фиг.2 и Фиг.4) возникает избыточное (относительно атмосферного) давление, обусловленное принудительной подачей туда гидравлической жидкости. Этот результат обеспечивается тем, что через точку Т(Фиг.4) напорный выход А второго гидравлического распределителя 11(Фиг.4) обеспечивает свободный слив гидравлической жидкости (масла) в маслобак 9.1(Фиг.4). И, наоборот, подвод В первого гидравлического распределителя 10(Фиг.4) соединен с напорной линией Р второго гидравлического распределителя 11(Фиг.4). Значение дополнительного усилия на поршень 14.3.(Фиг.4) заранее задается настройкой предохранительного клапана 9.3(Фиг.4). В данном эксперименте его порог составлял значение 1/3 атм. Таким образом, контактная зона подметания было установлено за счет деформации исходного радиуса цилиндрической ворсовой щетки 5 (Фиг.3) в зоне контакта с поверхностью трассы на 12% (отметим, что исходная деформация свободно опущенной цилиндрической ворсовой щетки 5 (Фиг.3) имела значение 8%). Посредством привода вращения 6(Фиг.3) задают обороты вращения цилиндрической ворсовой щетки 5(Фиг.2) на уровне 320 об/мин. Начинают подметание загородной трассы III категории от мусора (песчано-гравийного наноса /в данном примере называемого также «мусором»/).
Качество подметания оценивалось последующим (интервал 30 м) прохождением вслед за подметающим автомобилем КАМАЗ 1(Фиг.1) аэродромной вакуумной подметально-уборочной машины VT650 (производства ЗАО «Коминвест-А КМТ», РФ) и последующего взвешиванием добытого ее смета.
После завершения движения за автомобилем КАМАЗ 1(Фиг.1) на 5 км дистанции загородной трассы III категории, вес добытого аэродромной машиной VT650 смета составил 23 кг. Для сравнения результатов подметания на заявленном устройстве и на устройстве-прототипе, подметание упомянутой выше загородной трассы III категории осуществляли также и в обратном направлении. Однако перед этим с установленного в межбазовом пространстве автомобиля КАМАЗ 1(Фиг.1) заявленного устройства демонтировали первый 7(Фиг.2) и второй 8(Фиг.2) амортизаторы. Дополнительно оснащали автомобиль КАМАЗ 1(Фиг.1) устройством для оценки сцепных качеств дороги с твердым покрытием, раскрытом в источнике [3], а также шагомером (в соответствии с источником информации [4]), который предварительно нормировали по чувствительности к изменению рельефа поверхности трассы в 6 мм (на скорости автомобиля КАМАЗ 1(Фиг.1) 25 км/час) посредством подбора упругости резиновой подвески шагомера на дистанции 45 м, на которой через каждых 3 м были вбиты П-образные стальные (ст.45) скобы длиной 3 м и диаметром 6 мм. По завершении прохождения 5 км дистанции вслед за подметавшим в режиме «нагруженный» автомобилем КАМАЗ 1(Фиг.1) смет, извлеченный из бункера аэродромной вакуумной подметально-уборочной машины VT650, взвесили. Его вес достигал 119 кг, что характеризует результаты уборки загородной трассы III категории посредством использования устройства-прототипа как неудовлетворительные. Следовательно, устройство-прототип в описанных при проведении сопоставительных испытаний погодных условиях не способно удовлетворительно выполнять свои функции. Дополнительно следует отметить тот факт, что подключение счетного и управляющего устройств в устройстве-прототипе, по мнению заявителя, не способны изменить негативный результат подметания устройством-прототипом, так как устройством для оценки сцепных качеств дороги с твердым покрытием [3] зафиксировано за время прохождения подметаемого 5 км участка подметаемой трассы более чем десятикратное изменение показателя сцепления (конкретно, в 10,1 раза), при этом шагомер [4] зафиксировал 362 вертикальных толчка, вызванных ступенчатым изменением рельефа поверхности загородной трассы III категории как минимум на 6 мм или более (т.е. в среднем почти по вертикальному 1 толчку на 2 секунды подметания). А поскольку быстродействие амортизаторов /в данном случае первого 7(Фиг.2) и второго 8(Фиг.2)/ на порядок выше быстродействия исполнительных механизмов в устройстве-прототипе при ступенчатом управлении положением цилиндрической ворсовой щетки на основе сигнала, вырабатываемого датчиком, реагирующем на приводной момент или приводную мощность цилиндрической щетки (или на связанную с ними величину), то существенного изменения результата сравнительных испытаний заявленного устройства и устройства, имитирующего работу прототипа, ожидать не приходится даже при подключении к работе упомянутых исполнительных механизмов, отрабатывающих ступенчатое управление положением нагруженной цилиндрической щетки
ПРИМЕР 3.
Использование заявленного устройства для подметания дороги с твердым покрытием (далее - трассы) производилось с целью удаления (сметания) мусора (фактически комков засохшей грязи), появление которого обусловлено примыканием к трассе сельских дорог без твердого покрытия. Испытания проводились в середине июня. Температура воздуха была ровна +21°С. Подметанию подверглась загородная трасса III категории с двумя полосами движением (по одной полосе движения в каждую из сторон). Стояла солнечная погода, сила ветра достигали величины 1,0-1,1 м/сек вдоль подметаемой трассы. Интенсивность транспортного потока на трассе составляла не более 15 автомашин в час. На поверхности асфальтобетонного покрытия (построенной три года назад трассы и периодически ремонтируемой методами «ямочного ремонта») визуально наблюдались продольные трещины, выбоины и различные по площади четырехугольные «заплатки» как результат ямочного ремонта дорожной одежды. Колея просматривалась слабо (т.е. прогиб покрытия трассы в зоне колеи не превышал 1 мм). Среднее количество изъянов (морфологических дефектов) на поверхности подметаемой трассы, подсчитанных по длине 22 км составило 7 дефектов на 100 метров упомянутой загородной трассы III категории. Бывшая в употреблении (наработка составила 40 часов) цилиндрическая ворсовая щетка 5(Фиг.2), оснащенная приводом вращения (в качестве которого применяли электропривод) 6(Фиг.2), в составе заявленного устройства заранее была установлена в межбазовом пространстве (между I и II осями) дорожной машины 1(Фиг.1), в качестве которой использовался двухосный автомобиль марки КАМАЗ. На цилиндрической щетке 5(Фиг.2) был закреплен ворс пенопропиленовый, средней жесткости с сечением прутка около 2 мм. По причине предшествующей эксплуатации, цилиндрическая ворсовая щетка 5(Фиг.2) на торце, сопряженным с приводом вращения 6(Фиг.2), имела меньший на 3 мм диаметр, чем на противоположном торце. Фактически это означает, что упомянутая щетка фактически приобрела не цилиндрическую, а конусообразную форму. До прибытия автомобиля КАМАЗ 1(Фиг.1) в стартовую точку подметания трассы, поворотная рама цилиндрической ворсовой щетки 2(Фиг.2) находилась в транспортное положение (была поднята вверх), а ее ось горизонтальная была ориентирована под углом 100 градусов относительно направления движения с правой стороны автомобиля 1(Фиг.2). Таким образом, цилиндрическая ворсовая щетка 5(Фиг.1) при транспортировке не соприкасалась с поверхностью покрытия загородной трассы III категории. После прибытия автомобиля КАМАЗ 1(Фиг.1) на линию старта процесса подметания при помощи винтовой пары типа «ниппель-муфта» 18(Фиг.3) поворотная рама цилиндрической ворсовой щетки 2(Фиг.2) была опущена относительно правого лонжерона (Фиг.3) по вертикали еще на 3 мм. Таким образом, была скомпенсирована вышеописанная 3 мм выработка ворса у правого торца цилиндрической ворсовой щетки 5 (Фиг.2). Длина подметаемого участка загородной трассы III категории составляла 5 км. Подметание проводилось при скорости автомобиля КАМАЗ 1(Фиг.1) 5 км/час. Перед началом подметания водитель-оператор автомобиля КАМАЗ 1(Фиг.1) переводил тумблер на панели побудителя управления 15 (Фиг.4) в положение «Вниз» и осуществил нажатие клавиши «фиксир.» (последнее означает выбор «фиксированного» режима работы, т.е. жесткому удержанию поворотной рамы цилиндрической ворсовой щетки 5(Фиг.2) на заданном расстоянии от ланжеронов. Результатом осуществленного нажатия на клавишу «фиксир.» на побудителе управления 15(Фиг.4) явилось то, что верхняя 14.1.(Фиг.4) и нижняя 14.2.(Фиг.4) полости гидроцилиндра 14(Фиг.2 и Фиг.4) заполнены гидравлической жидкостью (маслом), а напорные выходы А и В второго 11(Фиг.4) и, соответственно, первого 10(Фиг.4) гидравлических распределителей заперты. Положение поршня 14.3.(Фиг.4) предварительно задано настройкой предохранительного клапана 9.3 (Фиг.4) в режиме «нагруженный».
В данном примере порог настойки предохранительного клапана 9.3 (Фиг.4) имел значение 1,5 атм.
Таким образом, контактная зона подметания было установлено за счет деформации исходного радиуса цилиндрической ворсовой щетки 5(Фиг.3) в зоне контакта с поверхностью трассы на 19% (отметим, что исходная деформация свободно опущенной цилиндрической ворсовой щетки 5(Фиг.3) имела значение 8% относительно исходного размера). Посредством привода вращения 6(Фиг.3) задали обороты вращения цилиндрической ворсовой щетки 5 (Фиг.2) на уровне 330 об/мин. Начинают подметание мусора (на обочину трассы) на поверхности загородной трассы III категории. Качество подметания оценивалось последующим (интервал 25 м) прохождением вслед за подметающим автомобилем КАМАЗ 1(Фиг.1) аэродромной вакуумной подметально-уборочной машины VT650 (производства ЗАО «Коминвест-А КМТ», РФ) и взвешиванием добытого ее в бункер смета. После завершения прохождения за автомобилем КАМАЗ 1(Фиг.1) 5 км дистанции загородной трассы III категории, вес добытого аэродромной машиной VT650 смета составил 31 кг. Для сравнения результатов подметания с устройством-прототипом, подметание упомянутой выше загородной трассы III категории осуществляли также и в обратном направлении. Однако перед этим с установленного в межбазовом пространстве автомобиля КАМАЗ 1(Фиг.1) заявленного устройства демонтировали первый 7(Фиг.2) и второй 8(Фиг.2) амортизаторы. Дополнительно оснащали автомобиль КАМАЗ 1(Фиг.1) устройством для оценки сцепных качеств дороги с твердым покрытием, раскрытом в источнике [3], а также шагомером /в соответствии с источником информации [4]/, который предварительно нормировали по чувствительности к изменению рельефа поверхности трассы в 6 мм /на скорости автомобиля 1(Фиг.1) 5 км/час/ посредством подбора упругости резиновой подвески шагомера на дистанции 45 м, на которой через каждых 3 м были вбиты П-образные стальные скобы длиной 3 м и диаметром 6 мм. По завершении прохождения 5 км дистанции вслед за подметавшим в режиме «фиксированный» автомобилем 1(Фиг.1) смет, извлеченный из бункера аэродромной вакуумной подметально-уборочной машины VT650, взвесили. Его вес составил 34 кг, что характеризует результаты уборки загородной трассы III категории посредством использования устройства-прототипа сравнимые с результатом, полученным при использовании заявленного устройства.
Следовательно, устройство-прототип в описанных при проведении сопоставительных испытаний погодных условиях способно выполнить свое предназначение так же, как и заявленное устройство. Дополнительно следует отметить тот факт, что подключение счетного и управляющего устройств в устройстве-прототипе, по мнению заявителя, не способны изменить результат подметания устройством-прототипом, даже несмотря на то, что устройством для оценки сцепных качеств дороги с твердым покрытием [3] зафиксировано за время прохождения 5 км участка подметаемой трассы более чем двухкратное изменение показателя сцепления (конкретно, в 2,4 раза), при этом шагомер [4] зафиксировал 62 вертикальных толчка, вызванных ступенчатым изменением рельефа поверхности загородной трассы III категории как минимум на 5 мм или более (т.е. в среднем почти по вертикальному 1 толчку на 1 минуту подметания). Последний вывод обусловлен тем, что в режиме «фиксированный» копирования поверхности твердого покрытия трассы не производят, и, следовательно, счетное и управляющее устройства-прототипа были отключены (т.е. не задействуются в работе на данном режиме).
Как следует из вышеприведенных примеров реализации, выполнение функционального предназначения заявленного устройства при солнечной сухой, зимней снежной и весенней дождливой погодах и при различных по качеству твердых покрытий подметаемых трасс, в то время как прототип показывает сравнимый результат лишь при солнечной сухой погоде. Это свидетельствует о достижении заявленного технического результата и, по-видимому, является следствием того, устройство-прототип в совокупности своих конструктивных элементов и связей между ними создавалось в Европе (доказательством этого служит конвенционный приоритет изобретения, раскрывающего устройство-прототип) с ее более мягким климатом и для эксплуатации на европейских дорогах, характеризующимся существенно более высоким качеством твердого покрытия поверхности (в то время как более 60% российских дорог находятся в аварийном состоянии).
Для воплощения заявленного устройства в изделие могут быть применены известные материалы, узлы и комплектующие, что дает основание палагать о соответствии заявленного устройства критерию патентоспособности полезной модели «промышленная применимость».
ИСТОЧНИКИ ИНФОРМАЦИИ
1. Заявка на изобретение РФ №2001104410, «Подметальный агрегат», МПК: Е01Н 1/00, опуб. 20.05.2003 г.
2. Изобретение РФ №2241091, «Подметальный агрегат», МПК: Е01Н 1/05, опуб. 27.11.2004 г. (прототип).
3. Изобретение РФ №2156844, «Устройство для оценки сцепных качеств дороги с твердым покрытием», МПК: Е01С 23/07, опуб. 27.09.200 г.
4. Изобретение РФ №2068679, «Шагомер», МПК: A61F 9/08, опуб. 10.11.1996 г.