Устройство для нарезания щелей

(51) 02 3/18 (2006.01) 01 23/09 (2006.01) КОМИТЕТ ПО ПРАВАМ ИНТЕЛЛЕКТУАЛЬНОЙ СОБСТВЕННОСТИ МИНИСТЕРСТВА ЮСТИЦИИ РЕСПУБЛИКИ КАЗАХСТАН ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ К ИННОВАЦИОННОМУ ПАТЕНТУ обращенной к раме 1, и соосно эксцентрично расположенному участку вала 7, на боковой поверхности рамы 1 жестко закреплено зубчатое колесо 15 с внутренним зубчатым венцом, причем зубчатый венец 13, расположенный на боковой поверхности дисковой фрезы 9 находится в постоянном внутреннем зацеплении с зубчатым венцом указанного зубчатого колеса 15. Вал может быть выполнен со вторым участком 8,эксцентрично расположенным по отношению к основной части вала 6, с другой стороны рамы,симметрично первому эксцентрично расположенному участку 7 вала, и на втором эксцентрично расположенном участке 8 вала закреплена вторая дисковая фреза 10, выполненная в сечении в виде многоугольника с равными сторонами и с резцами,закрепленными, по меньшей мере, в вершинах многоугольника, и с зубчатым венцом 14,расположенным на е боковой поверхности,обращенной к раме 1, соосно второму эксцентрично расположенному участку вала на другой боковой поверхности рамы 1 жестко закреплено второе зубчатое колесо 16 с внутренним зубчатым венцом ,причем зубчатый венец, расположенный на боковой поверхности второй дисковой фрезы 10 находится в постоянном внутреннем зацеплении с зубчатым венцом указанного второго зубчатого колеса 16. Предлагаемое устройство позволяет повысит эффективность резания, снизить энергомкость резания, а также повысить глубину отрываемой щели.(72) Алпысбаев Серик Айтахынович Ахметов Мажит Фахретдинович Ли Сергей Васильевич Мусин Кыдыржан Сейтжанович Ахметов Гани Миллиардович(73) Акционерное общество Казахская академия транспорта и коммуникаций им. М. Тынышпаева(54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ НАРЕЗАНИЯ ЩЕЛЕЙ(57) Изобретение относится к дорожностроительным машинам, а именно к устройствам для нарезания щелей в дорожных покрытиях,плотных, мерзлых и прочих грунтах. Устройство для нарезания щелей содержит вал 3,связанный с приводом посредством кинематической передачи и установленный с возможностью вращения на раме 1, дисковую фрезу 9 с резцами,снабженную зубчатым венцом 13. Отличие изобретения заключается в том, что вал 2 выполнен с эксцентрично расположенным по отношению к основной части вала участком 7, дисковая фреза 9 закреплена на указанном эксцентрично расположенном участке вала и выполнена в сечении в виде многоугольника с равными сторонами,причем резцы 11 закреплены, по меньшей мере, в вершинах многоугольника, зубчатый венец 13 расположен на боковой поверхности фрезы 9, 21718 Изобретение относится к дорожно-строительным машинам, а именно к устройствам для нарезания щелей в дорожных покрытиях, плотных, мерзлых и прочих грунтах. Устройство можно использовать также для резки дорожных покрытий при их удалении. Известно устройство для нарезания щелей в мерзлых и плотных грунтах (А.с. СССР 956695,МПК 02 3/18, публ. 07.09.1982 г.). Оно содержит раму, на которой установлены в одной вертикальной плоскости под друг другом четыре вала. На первом валу закреплена ведущая зубчатая звездочка,связанная кинематической передачей с приводом. На втором валу закреплена первая дисковая фреза,выполненная с резцами и цевками в виде консольных выступов,выполненных с возможностью зацепления с ведущей зубчатой звездочкой, имеющей карманы для прохождения резцов первой фрезы. На четвертом валу закреплена вторая дисковая фреза с резцами, закрепленными на е внешней поверхности, и с цевками. На третьем валу, расположенном под вторым валом закреплена промежуточная звездочка, выполненная с резцами и с возможностью зацепления с цевками первой и второй дисковых фрез и с карманами для прохождения резцов первой и второй дисковых фрез. На третьем валу также закреплены дополнительные подрезающие дисковые фрезы с резцами, расположенные с внешней стороны рамы. Дисковые фрезы имеют в сечении форму круга. Известное устройство имеет большую глубину отрываемой щели, но отличается сложностью,ненадежностью и высокой энергомкостью процесса резания. Известно устройство для нарезания щелей (А.с. СССР 713958, МПК 02 5/08, публ. 05.08. 1980 г.). Он содержит установленный на раме вал, на котором жестко закреплена имеющая в сечении форму круга дисковая фреза с резцами,закрепленными на е внешней поверхности и цевками, расположенными на торце фрезы и выполненными в виде консольных выступов, и расположенный над первым валом второй вал, на котором закреплены зубчатое колесо с двумя венцами, кинематически, связанное с приводом. Зубчатое колесо выполнено с возможностью размещения между венцами дисковой фрезы и взаимодействия с цевками дисковой фрезы. Известное устройство имеет высокую глубину отрываемой щели, но невысокую надежность и высокую энергомкость процесса резания. В качестве наиболее близкого аналога выбрано устройство для нарезания щелей, преимущественно в мерзлых грунтах, применяемое как навесное оборудование к тягачу (А.с. СССР 186337, МПК 02, публ. 12.09.1966 г.). Оно содержит вал,связанный с приводом кинематической передачей и установленный на раме с опорными лыжами. На валу установлена с возможностью вращения дисковая фреза с резцами. Дисковая фреза выполнена из двух соединенных между собой дисков с внутренней герметически закрытой полостью и внутренним зубчатым венцом,2 закрепленным внутри фрезы и находящимся в постоянном внутреннем зацеплении с зубчатыми венцами зубчатых колес - саттелитов, находящихся в зацеплении с солнечной шестерней, закрепленной на валу. Недостатком известного устройства является недостаточная глубина отрываемой щели (не более половины диаметра дисковой фрезы) и невысокая эффективность процесса резания, в том числе высокая энергомкость процесса резания. В основу изобретения положена задача создания устройства для нарезания щелей, обеспечивающего повышение эффективности процесса резания,снижение энергоемкости процесса резания, а также увеличение глубины отрываемой щели. Техническим результатом изобретения является повышение эффективности процесса резания, в том числе снижение энергоемкости процесса резания. Дополнительным техническим результатом является увеличение глубины отрываемой щели. Для достижения указанного результата в устройстве для нарезания щелей, содержащем вал,связанный с приводом посредством кинематической передачи и установленный с возможностью вращения на раме, и дисковую фрезу с резцами ,снабженную зубчатым венцом, в соответствии с изобретением, вал выполнен с эксцентрично расположенным по отношению к основной части вала участком, дисковая фреза закреплена на указанном эксцентрично расположенном участке вала и выполнена в виде многоугольника с равными сторонами в сечении, причем резцы закреплены, по меньшей мере, в вершинах многоугольника, а зубчатый венец расположен на боковой поверхности фрезы, обращенной к раме, и соосно эксцентрично расположенному участку вала, на боковой поверхности рамы жестко закреплено зубчатое колесо с внутренним зубчатым венцом, причем зубчатый венец, расположенный на боковой поверхности фрезы находится в постоянном внутреннем зацеплении с зубчатым венцом указанного зубчатого колеса. В предпочтительном варианте осуществления вал выполнен со вторым эксцентрично расположенным по отношению к основной части вала участком, расположенным с другой стороны рамы,симметрично первому эксцентрично расположенному участку вала, и на втором эксцентрично расположенном участке вала закреплена вторая дисковая фреза, выполненная в сечении в виде многоугольника с резцами,закрепленными, по меньшей мере, в вершинах многоугольника,и с зубчатым венцом,расположенным на е боковой поверхности,обращенной к раме, соосно второму эксцентрично расположенному участку вала, на другой боковой поверхности рамы жестко закреплено второе зубчатое колесо с внутренним зубчатым венцом,причем зубчатый венец, расположенный на боковой поверхности второй дисковой фрезы находится в постоянном внутреннем зацеплении с зубчатым венцом указанного второго зубчатого колеса. 21718 Дисковая фреза может быть выполнена в виде многоугольника с равными выпуклыми сторонами. Кроме того, рама может быть выполнена с внутренней закрытой полостью и кинематическая передача вала может быть расположена во внутренней полости рамы. Предпочтительно резцы дисковой фрезы выполнены съемными. Помимо этого,устройство снабжено противовесами, устанавливаемыми на дисковой фрезе и /или на эксцентрично расположенном участке вала. В предпочтительных вариантах осуществления зубчатое колесо выполнено с радиусом, связанным с радиусом зубчатого венца, с которым оно находится в постоянном внутреннем зацеплении соотношением/1,где- целое число, начиная с 3 На фиг.1 схематично изображено устройство для нарезания щелей в разрезе и в отрытой щели на фиг. 2 - разрез А-А на фиг. 1 на фиг. 3 показана дисковая фреза с траекторией движения, вариант. Устройство для нарезания щелей содержит раму 1,на боковинах которой установлен с возможностью вращения на подшипниках 2 вал 3. Рама 1 выполнена с внутренней закрытой полостью 4 . Вал 3 связан цепной передачей с приводом (не показано) через звездочку 5, закрепленную на основной части 6 вала 3 и расположенную во внутренней закрытой полости 4 рамы 1 . Вал 3 имеет первый участок 7 и второй участок 8,расположенные эксцентрично к основной части 6 вала и симметрично друг другу. На эксцентрично расположенных участках вала 7 и 8 жестко закреплены параллельно первая дисковая фреза 9 и вторая дисковая фреза 10 соответственно. Фрезы имеют в сечении форму многоугольников с равными сторонами (треугольников, четырехугольников и т.п.). Стороны могут быть выполнены выпуклыми. На дисковых фрезах 9 и 10 в вершинах многоугольников закреплены съемные резцы 11. На фрезах на сторонах многоугольников также могут быть закреплены съемные резцы 12. На боковых поверхностях дисковых фрез 9 и 10 , обращенных к раме 1, соосно эксцентрично расположенным участкам вала 7 и 8 закреплены зубчатые венцы 13 и 14. На боковых поверхностях рамы 1 жестко закреплены зубчатые колса 15 и 16 с внутренними зубчатыми венцами. Зубчатые венцы 13 и 14 являются сателлитами планетарных передач и находятся в постоянном внутреннем зацеплении с зубчатыми венцами зубчатых колс 15 и 16 соответственно. Зубчатые колеса 15 и 16 выполнены с радиусом , связанным с радиусом зубчатых венцов 13 и 14 , с которым они находятся в постоянном внутреннем зацеплении соотношением/1, где- целое число, начиная с 3. Например, 3/2, 4/3, 5/4 и т.п. На дисковых фрезах 9 и 10 закреплены противовесы 17. Устройство работает следующим образом. Устройство посредством рамы 1 навешивается на тягач. Через цепную передачу вращение от привода передается на звездочку 5, а от нееприводному валу 3 и соответственно дисковым фрезам 9 и 10. При этом зубчатые венцы 13 и 14 находятся во внутреннем зацеплении с зубчатыми венцами зубчатых колес 15 и 16 и обкатываются как сателлиты внутри зубчатых колес 15 и 16 соответственно. Дисковые фрезы 9 и 10 совершают вращательное движение вокруг оси 1-1 эксцентрично расположенных участков вала 7 и 8 и одновременно обкатываются вместе с зубчатыми венцами 13 и 14 . Одноименные точки резцов 11 и 12 при этом перемещаются по сложным траекториям,представляющим собой гипотрохоиды, в частности, режущие кромки зубьев описывают гипотрохоиду 18 (фиг. 3), а центры тяжести - гипотрохоиду 19 (фиг. 3). Ветви гипотрохоиды могут быть вогнутыми, выпуклыми или прямолинейными. Отклонение от прямой линии имеет место в вершинах гипотрохоиды, где точка описывает линию большой кривизны. В контур гипотрохоиды вписывается равносторонняя плоская фигура,вершины которой формируют гипотрохоиду, а стороны - перекатываются по ней,не выходя за ее контуры. Число сторон фигуры равно числу вершин, т.е. на одну меньше, чем число ветвей гипотрохоиды. Перемещаясь по ветвям гипотрохоиды, при контакте с дорожным покрытием резцы фрез производят рез. Причем дисковые фрезы внедряются в полотно дороги на глубину диаметра фрезы. Форма и количество ветвей гипотрохоиды зависят от соотношения радиусовзубчатых колес 15, 16 изубчатых венцов (сателлитов) 13, 14 и от вершины производящего радиуса а. Если радиусыисоотносятся как целые числа, начиная с 3,отличающиеся на единицу, например 3/2, 4/3, 5/4 и т.д., то каждая из соответствующих гипотрохоид является замкнутой плоской кривой, у которой несколько ветвей и столько же вершин правильный треугольник, четырехугольник, пятиугольник и т.п. Скорость каждого резца, перемещающегося по гипотрохоиде, не остается постоянной. Движение его от вершины до середины ветви гипотрохоиды происходит с замедлением, а от середины ветви до следующей вершины с ускорением. Поэтому на разрезаемое дорожное покрытие в процессе копания воздействуют силы инерции дисковых фрез из-за неравномерности скорости их вращения(вибрационное воздействие), что способствует повышению эффективности процесса резания и снижению его энергомкости. Противовесы 17 способствуют снижению вибрации на эксцентрично расположенных участках вала, повышению эффективности резания и снижению износа подшипников 2, на которых установлен вал. Срезанный грунт дисковые фрезы 9 и 10 выносят на поверхность дороги. Увеличение глубины отрываемой щели достигается тем, что устройство выполнено с двумя дисковыми фрезами и кинематической передачей,расположенной между ними. 21718 ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯ 1. Устройство для нарезания щелей, содержащее вал,связанный с приводом посредством кинематической передачи и установленный с возможностью вращения на раме, дисковую фрезу с резцами,снабженную зубчатым венцом,отличающееся тем, что вал выполнен с эксцентрично расположенным по отношению к основной части вала участком, дисковая фреза закреплена на указанном эксцентрично расположенном участке вала и выполнена в сечении в виде многоугольника с равными сторонами,причем резцы закреплены, по меньшей мере, в вершинах многоугольника, а зубчатый венец расположен на боковой поверхности фрезы,обращенной к раме, и соосно эксцентрично расположенному участку вала, на боковой поверхности рамы жестко закреплено зубчатое колесо с внутренним зубчатым венцом, причем зубчатый венец, расположенный на боковой поверхности фрезы находится в постоянном внутреннем зацеплении с зубчатым венцом указанного зубчатого колеса. 2. Устройство по п.1, отличающееся тем, что вал выполнен со вторым эксцентрично расположенным по отношению к основной части вала участком, расположенным с другой стороны рамы,симметрично первому эксцентрично расположенному участку вала, и на втором эксцентрично расположенном участке вала закреплена вторая дисковая фреза, выполненная в сечении в виде многоугольника с резцами, 4 закрепленными, по меньшей мере, в вершинах многоугольника,и с зубчатым венцом,расположенным на е боковой поверхности,обращенной к раме, соосно второму эксцентрично расположенному участку вала, на другой боковой поверхности рамы жестко закреплено второе зубчатое колесо с внутренним зубчатым венцом,причем зубчатый венец, расположенный на боковой поверхности второй дисковой фрезы находится в постоянном внутреннем зацеплении с зубчатым венцом указанного второго зубчатого колеса. 3. Устройство по п.п.1 или 2, отличающееся тем, что дисковая фреза выполнена в виде многоугольника с равными выпуклыми сторонами. 4. Устройство по любому из п.п. 1-3,отличающееся тем, что рама выполнена с внутренней закрытой полостью и кинематическая передача вала расположена во внутренней полости рамы. 5. Устройство по любому из п.п.1-4,отличающееся тем, что резцы дисковой фрезы выполнены съемными. 6. Устройство по любому из п.п.1-5,отличающееся тем,что оно снабжено противовесами, устанавливаемыми на дисковая фреза и/или на эксцентрично расположенном участке вала. 7. Устройство по любому из п.п.1-6,отличающееся тем, что зубчатое колесо выполнено с радиусом, связанным с радиусом зубчатого венца,с которым оно находится в постоянном внутреннем зацеплении соотношением