RU2022080C1

RU2022080C1 - Working member for breaking ice layer on roads and sidewalks

Info

Publication number: RU2022080C1
Application number: RU92008936A
Authority: RU
Inventors: А.Б. Ермилов; К.И. Бобров; М.Н. Русинов
Original assignee: Московский государственный автомобильно-дорожный институт (Технический университет)
Priority date: 1992-11-27
Filing date: 1992-11-27
Publication date: 1994-10-30

Abstract

FIELD: road cleaning machinery. SUBSTANCE: working member has shaft 1 with side disks 6 and asles 7 installed between disks 6 with eccentrically relative to shaft 1. Plate-type inertial strikers 8 are mounted on axles 7 for free turning in radial plane. Additional axle 10 is rigidly secured on frame 4 inside circumference of rotation of axles 7, also with eccentricity relative to shaft 1. Axles 7 of strikers 8 are installed in radial slots 11 of side disks 6 and are connected with bushings 13 by means of hinge-connected rods 12. Bushings 13 are installed for free rotation on additional axle 10. Eccentricity of axle 10 relative to shaft 1 is directed opposite to surface of road. With working member rotating, centres of mass of strikers 8 move in vertical radial plane at variable radius relative to axle 1. EFFECT: enhanced quality of road cleaning. 2 cl, 3 dwg

Description

Изобретение относится к области машин для разрушения снежно-ледяных образований на дорогах и тротуарах. The invention relates to the field of machines for the destruction of snow-ice formations on roads and sidewalks.

Известен рабочий орган для скалывания снежно-ледяных образований, содержащий вертикальный приводной вал, на концах радиальных спиц которого установлены посредством вертикальных осей с возможностью свободного вращения скалывающие конусы, обращенные основаниями в сторону дороги. При поступательном перемещении и одновременном планетарном вращении рабочего органа в горизонтальной плоскости скалывающие конусы скользят основаниями по поверхности дороги, не повреждая ее, а нижними кромками конусы разрушают снежно-ледяные образования крупным сколом. Known working body for cleaving snow-ice formations, containing a vertical drive shaft, at the ends of the radial spokes of which are installed by means of vertical axes with the possibility of free rotation of the shearing cones, facing the bases towards the road. During translational movement and simultaneous planetary rotation of the working body in the horizontal plane, the cleaving cones slide their bases along the road surface without damaging it, and the lower edges of the cones destroy snow-ice formations with a large cleavage.

Недостатком данного рабочего органа является невозможность разрушения тонких слоев ледяных образований, до 10 мм толщиной, вследствие всплывания скалывающих конусов на поверхность такого ледяного образования. The disadvantage of this working body is the impossibility of destruction of thin layers of ice formations, up to 10 mm thick, due to the emergence of cleaving cones on the surface of such an ice formation.

Прототипом изобретения является рабочий орган для разрушения ледяных образований на дорогах и тротуарах, содержащий горизонтальный приводной вал с боковыми дисками, смонтированный при помощи подшипников на раме, и установленные с эксцентриситетом относительно приводного вала между боковыми дисками оси, на которых смонтированы с возможностью свободного поворота в радиальной вертикальной плоскости инерционные ударники в виде пластин. Инерционные ударники обеспечивают разрушение тонких слоев ледяных образований за счет нормальных к поверхности дороги напряжений ударного сжатия слоя льда, предельная величина которых для льда существенно ниже, чем для асфальтобетона. Инерционные ударники реализуют в момент удара по слою льда кинетическую энергию, накапливаемую за один оборот рабочего органа, а после нанесения очередного удара происходит поворот ударников назад и скольжение их концов по поверхности дороги без разрушения последней. The prototype of the invention is a working body for the destruction of ice formations on roads and sidewalks, containing a horizontal drive shaft with side disks mounted with bearings on the frame and mounted with an eccentricity relative to the drive shaft between the side disks of the axis on which are mounted with the possibility of free rotation in the radial vertical plane inertial impactors in the form of plates. Inertial impactors ensure the destruction of thin layers of ice formations due to the normal to the surface of the road stresses of shock compression of the ice layer, the limiting value of which for ice is significantly lower than for asphalt concrete. Inertial impactors realize at the moment of impact on the ice layer the kinetic energy accumulated during one revolution of the working body, and after the application of the next impact, the impactors turn back and their ends slide along the road surface without destroying the latter.

Основной недостаток прототипа состоит в том, что сила взаимодействия отдельного инерционного ударника с ледяным образованием определяется нормальной к поверхности дороги составляющей центробежной силы, приложенной к центру масс ударника и действующей в радиальном направлении. Величина указанной нормальной составляющей не превышает 60-70% от величины центробежной силы. В то же время увеличение центробежной силы для повышения эффективности разрушения льда нецелесообразно вследствие ограничений по частоте и радиусу вращения рабочего органа, рост которых существенно повышает энергоемкость процесса разрушения льда и вибронагруженность рабочего органа, снижает его надежность и резко ухудшает условия работы оператора. The main disadvantage of the prototype is that the interaction force of a single inertial impactor with an ice formation is determined by the centrifugal force component normal to the road surface applied to the center of mass of the impactor and acting in the radial direction. The value of the indicated normal component does not exceed 60-70% of the value of the centrifugal force. At the same time, an increase in centrifugal force to increase the efficiency of ice destruction is impractical due to restrictions on the frequency and radius of rotation of the working body, the growth of which significantly increases the energy intensity of the process of ice destruction and vibration load of the working body, reduces its reliability and dramatically worsens the working conditions of the operator.

Изобретение направлено на решение задачи повышения эффективности разрушения тонких слоев ледяных образований путем дополнительного воздействия на эти образования составляющей кориолисовой силы инерции, приложенной к центрам масс ударников при переменном радиусе вращения этих центров масс, и увеличения нормальной к поверхности дороги составляющей суммарной силы инерции, обеспечивающей разрушение льда за счет действия в нем нормальных к поверхности дороги напряжений ударного сжатия. The invention is aimed at solving the problem of increasing the destruction efficiency of thin layers of ice formations by additionally influencing these formations with a component of the Coriolis inertia force applied to the centers of mass of the impactors with a variable radius of rotation of these centers of mass, and increasing the component of the total inertia normal to the road surface that ensures ice destruction due to the action of shock compression stresses normal to the road surface.

На фиг. 1 схематично показан вид сбоку на рабочий орган; на фиг. 2 - разрез А-А на фиг. 1; на фиг. 3 - разрез Б-Б на фиг. 2. In FIG. 1 schematically shows a side view of the working body; in FIG. 2 is a section AA in FIG. 1; in FIG. 3 is a section BB in FIG. 2.

Рабочий орган для разрушения ледяных образований содержит горизонтальный приводной вал 1, смонтированный при помощи подшипников 2 на осях 3, жестко закрепленных на раме 4. Вал 1 снабжен шкивами 5 клиноременных передач привода и боковыми дисками 6, между которыми установлены оси 7, расположенные с эксцентриситетом относительно приводного вала 1. На осях 7 с возможностью свободного поворота в радиальной плоскости смонтированы инерционные ударники 8 в виде плоских пластин, между которыми установлены разделительные шайбы 9. Ударники 8 разных осей 7 расположены в шахматном порядке относительно друг друга. Внутри окружности вращения осей 7 ударников 8 с эксцентриситетом относительно вала 1 жестко закреплена на раме 4 дополнительная ось 10. Оси 7 ударников 8 установлены в радиальных пазах 11 боковых дисков 6 и соединены шарнирно закрепленными тягами 12 с втулками 13, которые смонтированы на подшипниках 14 с возможностью свободного вращения на дополнительной оси 10. Ось 10 расположена с эксцентриситетом относительно приводного вала 1, направленным противоположно поверхности дороги 15 с ледяными образованиями 16 на ней. The working body for the destruction of ice formations contains a horizontal drive shaft 1 mounted with bearings 2 on the axles 3, rigidly mounted on the frame 4. The shaft 1 is equipped with pulleys 5 of V-belt drive transmissions and side disks 6, between which there are axes 7 located with an eccentricity relative to drive shaft 1. On the axles 7 with the possibility of free rotation in the radial plane mounted inertial hammers 8 in the form of flat plates, between which are installed dividing washers 9. Drummers 8 different axes 7 are staggered relative to each other. Inside the circle of rotation of the axes 7 of the impactors 8 with an eccentricity relative to the shaft 1, an additional axis 10 is rigidly fixed on the frame 4. The axes 7 of the impactors 8 are mounted in the radial grooves 11 of the side discs 6 and are connected by articulated rods 12 to the bushings 13, which are mounted on bearings 14 with the possibility of free rotation on the additional axis 10. Axis 10 is located with an eccentricity relative to the drive shaft 1, directed opposite the surface of the road 15 with ice formations 16 on it.

Разрушение ледяных образований на дорогах и тротуарах происходит следующим образом. При поступательном перемещении рабочего органа в направлении, указанном стрелкой В, параллельно поверхности дороги 15 шкивы 5 клиноременных передач обеспечивают вращение приводного вала 1 с боковыми дисками 6. Инерционные ударники 8 на осях 7 поворачиваются в радиальное положение относительно вала 1. Одновременно тяги 12 обеспечивают постоянный радиус поворота осей 7 относительно дополнительной неподвижной оси 10, при этом оси 7 в процессе вращения рабочего органа перемещаются вдоль радиальных пазов 11 в боковых дисках 6, а эксцентриситет осей 7 относительно приводного вала 1 изменяется от минимального при нижнем положении каждой оси 7 до максимального при ее верхнем положении. В свою очередь, переменный эксцентриситет определяет пропорциональное изменение радиуса траектории движения центров масс 17 ударников 8 относительно приводного вала 1 в функции угла поворота рабочего органа, в результате чего на ударники 8 действуют кориолисовы силы инерции, также приложенные к центрам масс 17 ударников. При увеличении радиуса траектории центров масс в процессе подъема ударника 8 вверх кориолисова сила направлена против направления кругового перемещения ударника и отклоняет его назад относительно радиального положения. При уменьшении радиуса траектории центров масс в процессе опускания ударника 8 вплоть до его контакта с поверхностью дороги 15 направление кориолисовой силы совпадает с направлением кругового перемещения ударника. При встрече конца каждого ударника 8 с дорогой 15 накопленная ударником за один оборот рабочего органа кинетическая энергия реализуется путем ударного воздействия на ледяное образование 16. Сила удара нормальна к поверхности дороги 15 и примерно совпадает по направлению с равнодействующей силой центробежной силы и кориолисовой силы в данный момент времени, обеспечивая разрушение льда за счет нормальных к поверхности дороги напряжений его ударного сжатия, причем слой льда в результате многократного воздействия расположенных в шахматном порядке ударников 8 превращается в ледяную крошку, пригодную для последующей уборки отвалом или подметальной щеткой. Дальнейший поворот рабочего органа после начала контакта очередного ряда ударников 8 с дорогой сопровождается отклонением ударников назад и проскальзыванием их концов по поверхности дороги 15 без повреждения последней. После выхода из контакта с дорогой ударники 8 вновь стремятся повернуться в положение, близкое к радиальному, под действием центробежной силы. В верхней точке траектории движения кориолисова сила отсутствует и ударники 8 устанавливаются в этой точке радиально. The destruction of ice formations on roads and sidewalks is as follows. With the translational movement of the working body in the direction indicated by arrow B, parallel to the road surface 15, the pulleys 5 of the V-belt drives provide rotation of the drive shaft 1 with the side discs 6. The inertial drums 8 on the axes 7 rotate in a radial position relative to the shaft 1. At the same time, the rods 12 provide a constant radius rotation of the axes 7 relative to the additional fixed axis 10, while the axis 7 during the rotation of the working body move along the radial grooves 11 in the side discs 6, and the eccentricity of the axis 7 relative to the drive shaft 1 changes from a minimum at the lower position of each axis 7 to a maximum at its upper position. In turn, the variable eccentricity determines a proportional change in the radius of the trajectory of the centers of mass of 17 impactors 8 relative to the drive shaft 1 as a function of the angle of rotation of the working body, as a result of which Coriolis inertia forces also apply to the centers of mass of 17 impactors. With an increase in the radius of the trajectory of the centers of mass in the process of lifting the striker 8 upward, the Coriolis force is directed against the direction of the circular movement of the striker and deflects it back relative to the radial position. With a decrease in the radius of the trajectory of the centers of mass in the process of lowering the impactor 8 up to its contact with the road surface 15, the direction of the Coriolis force coincides with the direction of the circular movement of the impactor. When the end of each drummer 8 meets the road 15, the kinetic energy accumulated by the drummer in one revolution of the working body is realized by impact on the ice formation 16. The impact force is normal to the surface of the road 15 and approximately coincides in direction with the resultant force of the centrifugal force and the Coriolis force at the moment time, ensuring the destruction of ice due to stresses of shock compression normal to the road surface, and the ice layer as a result of repeated exposure located in a checkerboard oryadke strikers 8 turns in crushed ice suitable for subsequent cleaning blade or sweeping brush. A further rotation of the working body after the beginning of the contact of the next row of drummers 8 with the road is accompanied by the deviation of the drummers back and the slipping of their ends along the surface of the road 15 without damaging the latter. After getting out of contact with the road, the drummers 8 again tend to turn into a position close to radial under the action of centrifugal force. At the upper point of the trajectory of the Coriolis force is absent and the impactors 8 are installed at this point radially.

Claims

1. WORKING BODY FOR DESTRUCTION OF ICE FORMATIONS ON ROADS AND SIDES, containing a horizontal shaft with disks at the end sections, mounted on disks with an eccentricity relative to the axis shaft, on which shock-absorbers in the form of plates are placed with the possibility of free rotation, characterized in that it is equipped with an additional an axis rigidly mounted on the frame inside the circle of rotation of the axes of the strikers with an eccentricity relative to the axis of the shaft, while the axes of the strikers are installed in radial grooves made in the disks and the hinges are connected GOVERNMENTAL links with bushings mounted for rotation on an additional axis.

2. The working body according to claim 1, characterized in that the additional axis is located above the shaft.