УСТРОЙСТВО ДЛЯ ОЧИСТКИ ЛЕДОВОЙ ПОВЕРХНОСТИ ОТ СНЕЖНО-ТОРОСОВЫХ ОБРАЗОВАНИЙ

Название	УСТРОЙСТВО ДЛЯ ОЧИСТКИ ЛЕДОВОЙ ПОВЕРХНОСТИ ОТ СНЕЖНО-ТОРОСОВЫХ ОБРАЗОВАНИЙ
Разработчик (Авторы)	Кулепов Виктор Федорович, Никандров Игорь Семенович, Шурашов Александр Дмитриевич, Никандров Михаил Игоревич, Трегубова Валентина Владимировна
Вид объекта патентного права	Изобретение
Регистрационный номер	2765160
Дата регистрации	26.01.2022
Правообладатель	Кулепов Виктор Федорович, Никандров Игорь Семенович, Шурашов Александр Дмитриевич, Никандров Михаил Игоревич, Трегубова Валентина Владимировна
Область применения (класс МПК)	E01H 4/00 (2006.01) E01H 5/09 (2006.01) E01H 5/12 (2006.01)

Описание изобретения

Предлагаемое изобретение относится к устройствам для прокладки дорог по льду водоемов путем удаления с него снежно-ледовых отвалов и торосов. При разрушении торосов энергетические затраты складываются из затрат на резание льда торосов и на трение снежно-ледовой массы по элементам рабочего органа фрезы.

Энергетические затраты на трение снежно-ледовой массы о элементы привода и шнека могут меняться в зависимости от условий взаимодействия фрезы с разрушаемой и удаляемой снежно-ледовой массы.

Для очистки аэродромов и дорог начиная с 1951 года на заводе «Ударник» и с 1962 года на Северодвинском заводе «Севдормаш» серийно выпускались шнеко-роторные снегоочистители PC 1, PC 2, PC 3, Д 212. В них рабочий орган представляет собой два многозаходных шнека с направленными навстречу друг другу витками [1]. Оси шнеков расположены перпендикулярно направлению движения снегоуборочной машины. Привод шнека осуществляется от редуктора закрепленного в центре между шнеками. Шнеки, вырезая слои мягкого свежевыпавшего снега, подают вырезанную массу к центру, где она поступает в роторный метатель и выбрасывается последним в сторону от очищаемой полосы. На шнеке нет резцов. Это делает невозможным использование снегоочистителя типа PC для очистки заторошенных участков, поскольку высота ледовых торосов достигает 2 метров.

Для удаления снежно-ледовых образований (гололеда) с дорог предложено устройство, описанное в патенте [2]. В нем на барабане, являющемся осью фрезы, закреплены по винтовой линии резцы, срезающие наледь. Множество резцов, размещенных по винтовым линиям, являются аналогом шнекового устройства и также смещают вырезанную массу в сторону поскольку в этом устройстве режущий орган представляет единичный шнек с приводом с одной стороны, то он может быть только аналогом. За прототип нами принята конструкция роторной шнековой фрезы использовавшейся в снегоочистителях типа PC 1, PC 2, [1].

В случае дооборудования шнеков снегоочистителя PC 1 резцами их можно было бы использовать для удаления заторошенных снежно-ледовых образований со льда водоемов для прокладки по ним транспортных трасс. Однако из-за перпендикулярного расположения осей шнеков к направлению движения снегоочистителя фрезой в центре между шнеками оставлялась бы широкая незачищенная полоса достаточно большой высоты. Это препятствовало бы поступлению разрушенной снежно-ледовой массы в метатель. Незачищенная полоса в центре препятствовала бы движению, оказывая давление на редуктор привода. Это делало бы конструкцию очистителя на базе РС-1 малоэффективной или даже неработоспособной на сильно заторошенных участках.

Для удаления заторошенных образований с высотой торосов до 2 метров применение очистителя PC 1 не дает необходимой эффективности планирования транспортной трассы по льду водоемов и использование известных решений [3, 4], предназначенных только для очистки существующего дорожного полотна от наката и наледи малой толщины, при этом невозможно.

Задачами предполагаемого изобретения являются обеспечение ровной поверхности очищаемой полосы, снижение энергетических затрат на очистку трассы и повышение работоспособности рабочего органа машины-планировщика.

Поставленные цели достигаются тем, что валы шнеков рабочего органа расположены в горизонтальной плоскости под углом 80-85° к направлению движения базовой машины. Винтовые полосы в центральных торцах шнеков на длину 0,1-0,16 величины диаметра шнека закреплены консольно.

Технический результат от реализации данной цели заключается в исключении возможности образования в центре очищаемой трассы широкой полосы остатка неразрушенного торосового образования, которая препятствует проходу снежно-ледовой массы в метатель. Данный остаток за счет давления на редуктор привода шнеков увеличивает сопротивление движению машины-планировщика и снижает устойчивость его работы.

Использование предполагаемого изобретения позволит снизить энергетические затраты на прокладку транспортной трассы по заторошенному льду и исключит необходимость повторного прохода машины по очищаемой трассе.

При установке шнеков под углом 80-85° к направлению движения базовой машины и при более близком надвигании шнеков на редуктор привода путем консольного закрепления винтовых линий в центральных торцах шнека на расстояние равное 0,1-0,16 диаметра фрезы, образование не зачищенного остатка торосов в центре очищаемой полосы исключается.

За счет наклона валов шнеков недоочищенные полосы появляются с внешних сторон очищаемой трассы у ее краев, но их высота и ширина в 2-3 раза меньше, чем она имеет место при установке шнеков без наклона оси шнеков. В связи с отсутствием в центре полоски неразрушенного остатка торосов измельченная снежно-ледовая масса свободно поступает в метатель, работоспособность машины-планировщика возрастает и необходимость вторичного прохода машины по очищаемой полосе исключается.

Предлагаемое устройство содержит два многозаходных шнека с направленными навстречу друг другу витками. Шнеки шнеки находятся перед сгребающим щитом и приводятся во вращение редуктором, установленным в центре между шнеками. Валы шнеков поставлены под углом 80-85° к направлению движения базовой машины. На внешней кромке шнеков закреплены резцы. Измельченная снежно-ледовая масса подается шнеками к центру щита, через проем в центре щита она поступает в роторный метатель и выбрасывается в сторону от очищаемой трассы.

Пример 1

Шнековой фрезой диаметром 400 мм с шириной режущей части 240 мм, шириной фрезы вместе с редуктором привода ее равной 320 мм, с числом оборотов шнека 15 об/мин воздействовали на движущийся снежно-ледовый блок, имеющий размеры 500x500x500 мм, и температуру минус 17°С, со скоростью подачи блока на шнек 120 см/мин. Угол наклона вала шнека к направлению надвигания блока на шнек был равен 90°. Винтовые полосы шнека на длину (40 мм) равную 0,1 части диаметра шнека была выполнена консольной. Судя по токовым нагрузкам мощность расходуемая на резание снежно-ледового блока в пересчете на 1 метр ширины фрезы составляла 22,0 квт/м. Высота вырезанной полосы блока была равна 253 мм.

Пример 2

При тех же размерах блока и условиях резки блока, при угле надвигания блока на шнек 87°, при консольности винтовой линии шнека также равной 0,1 величины диаметра мощность на резание блока была равна 18,9 квт/м, а ширина вырезанной полосы была равна 261 мм.

Пример 3

При тех же размерах блока и условиях резки блока, при угле надвигания блока на шнек 85° и консольности винтовой линии шнека также равной 0,1 величины диаметра шнека мощность на резание блока была равной 17,2 квт/м, а ширина вырезанной полосы блока равна 263 мм.

Пример 4

При тех же размерах блока и условиях резки блока, при направлении надвигания блока на шнек равном 82° и консольности винтовой линии шнека также равной 0,1 величины диаметра шнека, мощность на резание блока была равной 18,0 квт/м, а ширина вырезанной полосы блока равна 263 мм.

Пример 5

При тех же размерах блока и условиях резки блока, при угле направления надвигания блока на шнек равном 80° и консольности винтовой линии шнека равной 0,1 величины диаметра шнека, мощность на резание блока была равной 19,3 квт/м, а ширина вырезанной полосы блока равна 271 мм.

Пример 6

При тех же размерах блока и условиях резки блока, при угле между направлением надвигания блока и осью шнека равном 85° и консольности винтовой линии шнека равной 0,05 величины диаметра шнека, мощность, потребляемая на разрушение блока равна 20,8 квт/м, а ширина вырезанной полосы блока равна 271 мм.

Пример 7

При тех же размерах блока и условиях резки блока, при угле между направлением надвигания блока и осью шнека равном 85° и консольности винтовой линии шнека равной 0,16 величины диаметра шнека мощность, потребляемая на разрушение блока равна 18,1 квт/м, а ширина вырезанной полосы блока равна 262 мм.

Пример 8

При тех же размерах блока и условиях резки блока, при угле надвигания блока на шнек равном 85° и консольности винтовой линии равной 0,2 величины диаметра шнека, потребляемая на резание блока мощность равна 23,6 квт/м, а ширина вырезанной полосы блока равна 264 мм.

Таким образом, с увеличением разности ширины режущей части шнеков фрезы и длины вала привода шнека за счет смещения фронта резания в сторону редуктора привода шнека происходит одновременно уменьшение давления и трения снежно-ледовой массы о детали редуктора, но и увеличение давления и трения на боковую часть шнека с противоположного внешнего края шнека. Пока снижение давления и трения на редуктор превышает рост давления на противоположную боковую часть фрезы общие энергетические затраты на разрушение снежно-ледяного блока уменьшаются и достигают минимума. После этого рост давления на противоположную боковую часть начинает превышать достигаемый выигрыш от падения давления трения в стороне центральной части очищаемой трассы. Оптимум консольности винтовой линии шнека фрезы и величины диаметра фрезы составляет, как показывают примеры 3, 4, 5 и 7, 0,1-0,16 величина диаметра шнека.

С увеличением угла наклона оси вала шнека к направлению движения блока за счет уменьшения затрат на трение транспортирования разрушенной снежно-ледовой массы первоначально понижается, достигает минимума при угле наклона 85° (Пример 3) после чего выигрыш от снижения затрат на трение транспортирования гасится ростом затрат энергии на преодоление сопротивления давлению на боковую часть фрезы.

В результате при выполнении условий оптимума наклона оси вала к направлению движения 80-85° (Пример 3, 4 и 7) и консольности винтовой линии шнека равной 0,1-0,16 величины диаметра шнека энергетические затраты на очистку трассы для проезда транспорта может быть снижена на 5-20%. Одновременно улучшается качество очистки трассы, исключается образование неочищенных валков и необходимость вторичного прохода планировщика по трассе.

Таким образом, предполагаемое устройство позволяет повысить ровность очищаемой полосы трассы, снизить энергетические затраты на прокладку транспортной трассы по льду водоемов на 5-20% и повысить работоспособность рабочего органа.

Источники информации

1. Создание новых отечественных дорожных снегоочистителей / А.И. Иванов, Л.И. Лифшиц, Л.А. Скворцов // Научно-исследовательский институт информации по строительному, дорожному и коммунальному машиностроению. - 1965. - Серия 1.

2. Возный Ю.Н. Устройство для уборки дорог в зимнее время. Патент РФ № 2263177, опубл. - 27.10.2005. Бюллетень изобретений № 40.

3. Храпов Ю.Г., Поляков Е.С., Милованов Д.И., Шварцверг Е.А., Васильев К.А. Устройство для очистки прилотковой части дорог от снежно-ледовых образований. Патент РФ № 1090791, опубл. - 07.05.1984. Бюллетень изобретений № 17.

4. Желукович Ю.Ф., Ганжа В.А., Лысянников А.В., Кайзер Ю.Ф. Безбородов Ю.Н. Устройство для разрушения снежно-ледяных образований и гололеда на дорожных покрытиях. Патент РФ № 2463407, опубл. - 10.10.2012. Бюллетень изобретений № 37.

Формула изобретения

Устройство для очистки ледовой поверхности водоема от снежно-торосовых образований, включающее два шнека, вращающихся в горизонтальной плоскости навстречу друг другу от общего привода, размещенного в центре, транспортирующих измельченную массу к центру очищаемой трассы с помощью винтовых полос с резцами, закрепленными на них, отличающееся тем, что оси вращения шнеков наклонены к направлению движения базовой машины под углом 80-85º, а винтовые полосы в центральных торцах шнеков на длину 0,1-0,16 величины диаметра шнека закреплены консольно.

Изобретение "УСТРОЙСТВО ДЛЯ ОЧИСТКИ ЛЕДОВОЙ ПОВЕРХНОСТИ ОТ СНЕЖНО-ТОРОСОВЫХ ОБРАЗОВАНИЙ" (Кулепов Виктор Федорович, Никандров Игорь Семенович, Шурашов Александр Дмитриевич, Никандров Михаил Игоревич, Трегубова Валентина Владимировна) отмечено юбилейной наградой (25 лет Российской Академии Естествознания)
Медаль Альфреда Нобеля

Оформление наградных документов и заказ каталога