Рабочий орган устройства для мойки автомобилей

 

Изобретение относится к технике обслуживания автотранспорта, в частности к ротационным щеточным установкам для наружной мойки автомобилей. Цель изобретения - повышение качества мойки поверхности кузова автомобиля путем обеспечения возможности изменения амплитуды и частоты цилиндрического осевого перемещения ротационной щетки. Сущность изобретения: рабочий орган содержит приводные вертикальные ротационные щетки, которые смонтированы на поворотных консолях. Каждая щетка снабжена механизмом осевого перемещения. Последний выполнен в виде соосно расположенных ведущего 12 и ведомого 13 конических зубчатых колес и промежуточного конического зубчатого колеса 15. Зубья ведущего и ведомого зубчатых колес выполнены на волнистой начальной поверхности. Средство поступательного перемещения промежуточного зубчатого колеса вдоль оси вала 5 щетки содержит ползун 16, водило 18 и червячную передачу с управляемым червяком 20. Ползун размещен на водиле. Водило установлено с возможностью поворота вокруг вала щетки и фиксации посредством червячного колеса 19. Закон циклического осевого перемещения щетки определяется формой волнистой начальной поверхности промежуточного зубчатого колеса 15 и взаимодействующих с ним ведущего 12 и ведомого 13 зубчатых колес. 3 ил.

Изобретение относится к технике обслуживания автотранспорта, в частности к ротационным щеточным установкам для наружной мойки автомобилей.

Известен рабочий орган устройства для мойки автомобилей, содержащий приводные вертикальные ротационные щетки с остовом, монтируемые на поворотных, подпружиненных относительно стоек консолях.

Снижение массы поворотной консоли увеличивает плотность движения подачи щетки, но не снижает инерционные силы удара нитей щетины по лакокрасочным покрытиям автомобиля, что приводит к потере блеска и далее к образованию рисок на поверхности кузова автомобиля, а исключение подвижности щетиноносителя в осевом и угловом направлениях снижает активность щетки в месте контакта с загрязненной поверхностью кузова автомобиля, что исключает полное разрушение пленки загрязнений, способствует повышенному износу и выпадению эластичных элементов щетки.

Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату к изобретению является рабочий орган устройства для мойки автомобилей, содержащий приводные вертикальные ротационные щетки с остовом, монтируемые на поворотных, подпружиненных относительно стоек консолях. При этом каждая из щеток своим остовом установлена на приводном валу с возможностью углового и осевого перемещений относительно вала посредством коаксиально расположенных на нем винтовых пружин, одни концы которых закреплены соответственно на приводном валу, а другие - на остове щетки.

Практика эксплуатации установки для наружной мойки автомобилей показала, что при автоколебаниях ротационных щеток в осевом и угловом направлениях повышается их активность в зоне контакта с кузовом автомобиля, что способствует более эффективному разрушению связей адгезированной с кузовом загрязняющей пленки за счет тангенциального сдвига ее в двух взаимно перпендикулярных направлениях, что проявляется в более качественной мойке, снижении расхода моющей жидкости и увеличении срока службы щеток.

В рассматриваемом конструктивном оформлении рабочего органа для мойки автомобилей силовое возбуждение колебаний ротационной щетки находится в относительной зависимости от приложения внешних сил, переменных во времени и не зависящих от состояния механической системы вал - винтовая пружина - щетка. Нестабильность режима осевых и угловых колебаний щеток и соответственно амплитудно-частотный характер их движения, отражающий геометрические условия контактирования эластичных элементов щетки с поверхностью кузова автомобиля, значительно снижает эффективность установки при выполнении технологической операции очистки - разрушение и удаление загрязнений с поверхности при мойке автомобилей.

При отсутствии в механической системе вал - винтовая пружина - щетка сообщения извне принудительного движения каким-либо точкам системы (кинематическое возбуждение) не в полной мере реализуется положительно доминирующий фактор - сдвиговый характер щетки при фиксированных осевых и угловых их значениях и, следовательно, геометрические характеристики траектории движения, динамика и направленность силового воздействия эластичных элементов щеток на загрязненную поверхность кузова автомобиля.

Кроме того, отсутствие возможности в механической системе рабочего органа для мойки автомобилей избирательного выбора режима осевых и угловых колебаний щетки и, соответственно, оптимального назначения кинематического режима технологической операции очистки в зависимости от характера загрязнений, состояния загрязняющей пленки и ее адгезированной связанности с поверхностью кузова.

Изобретение направлено на повышение качества мойки поверхности кузова автомобиля путем обеспечения возможности изменения амплитуды и частоты циклического осевого перемещения ротационной щетки.

Решение поставленной задачи достигается тем, что рабочий орган устройства для мойки автомобилей содержит приводные вертикальные ротационные щетки с остовом, монтируемые на поворотных, подпружиненных относительно стоек консолях, причем каждая из щеток своим остовом установлена на приводном валу с возможностью углового и осевого перемещений относительно вала посредством коаксиально расположенных на нем винтовых пружин растяжения - сжатия. Одни концы винтовых пружин закреплены соответственно на приводном валу, а другие - на остове щеток. Каждая ротационная щетка снабжена механизмом осевого ее перемещения, выполненным в виде расположенных соосно ведущего и ведомого конических зубчатых колес, зубья которых выполнены на волнистой начальной поверхности, и дополнительного конического зубчатого колеса. Последнее снабжено средством его поступательного перемещения вдоль оси вала ротационной щетки, выполненным в виде ползуна, водила и червячной передачи с регулируемым приводом вращения червяка. Ползун размещен на водиле, установленном с возможностью поворота вокруг вала щетки и фиксации посредством жестко связанного с водилом червячного колеса. При этом дополнительное коническое зубчатое колесо установлено с возможностью взаимодействия с основными коническими зубчатыми колесами.

Сопоставительный анализ с прототипом позволяет сделать вывод, что заявляемый рабочий орган устройства отличается тем, что механизм осевого перемещения ротационной щетки выполнен в виде соосно расположенных ведущего и ведомого конических зубчатых колес с зубьями, выполненными на волнистой начальной поверхности, и дополнительного конического зубчатого колеса со средством его поступательного перемещения вдоль оси вала щетки, выполненным в виде ползуна, водила и червячной передачи с управляемым червяком, причем ползун размещен на водиле, установленном с возможностью поворота вокруг вала щетки и фиксации посредством жестко связанного с водилом червячного колеса, при этом дополнительное коническое колесо установлено с возможностью взаимодействия с основными коническими зубчатыми колесами.

Предлагаемое конструктивное решение рабочего органа для мойки автомобилей позволяет установить оптимальные значения параметров обработки в зависимости от различного рода загрязнений поверхности кузова за счет регулировки амплитуды и частоты циклического осевого перемещения ротационной щетки и закон ее движения. Это повышает качество мойки автомобилей и расширяет технологические возможности устройства.

На фиг. 1 изображено устройство для мойки автомобилей, общий вид; на фиг. 2 - сечение А-А на фиг.1 (кинематическая схема щетки); на фиг.3 - сечение Б-Б на фиг.2.

Устройство для мойки автомобилей содержит портальную раму 1, стойки 2 с поворотными подпружиненными консолями 3, в концевых частях которых вертикально установлены ротационные щетки 4, свободно расположенные на валах 5, взаимодействующих через карданные передачи 6 с приводом 7, закрепленным на портале рамы 1. На каждом из валов 5 коаксиально расположены разнонаправленные цилиндрические винтовые пружины 8 растяжения-сжатия, наружные концы которых закреплены на втулках 9, установленных на валу 5 посредством скользящего соединения "шпонка-паз" с возможностью перемещения вдоль него. Внутренние концы пружин 8 жестко закреплены на ступицах 10 цилиндрического остова 11 щеток 4, свободно охватывающих приводной вал 5.

Каждая ротационная щетка 4 устройства снабжена механизмом осевого перемещения, который заключен в корпус. Механизм осевого перемещения очистного элемента выполнен зубчатым двуступенчатым, состоящим из соосно расположенных ведущего 12 и ведомого 13 зубчатых колес с зубьями, выполненными на волнистых конических начальных поверхностях, причем ведущее зубчатое колесо 12 жестко установлено на валу 14, получающем вращательное движение от привода 7 через карданную передачу, а ведомое зубчатое колесо 13 жестко связано с валом 5 щетки 4 и взаимодействует с ведущим зубчатым колесом 12 через промежуточное зубчатое колесо 15, опора которого размещена в ползуне 16, связанном с прямолинейной направляющей 17 водила 18 с возможностью поступательного перемещения вдоль оси вала 5 щетки 4, и жестко связано с червячным колесом 19, взаимодействующим с управляемым червяком 20, приводимым во вращение от отдельного электропривода (не показан). Водило 18 может вращаться вокруг оси вала 5 щетки и фиксироваться относительно корпуса привода в любом положении с помощью червячного колеса 19 и червяка 20. Закон циклического осевого перемещения щетки определяется формой волнистой конической начальной поверхности промежуточного зубчатого колеса 15 и взаимодействующих с ним ведущего 12 и ведомого 13 зубчатых колес. Для силового замыкания зубчатых колес 12, 13 и 15 между водилом 18 и зубчатым колесом 13 установлена винтовая пружина 21 сжатия.

Устройство для наружной мойки автомобилей работает следующим образом.

Равномерное вращение ротационной щетки 4 передается от привода 7 через карданную передачу 6. По ходу перемещения автомобиля загрязненная поверхность кузова обрабатывается щетками 4. В рабочем режиме технологической обработки поверхности кузова ведущее зубчатое колесо 12 получает вращательное движение с угловой скоростью ω и сообщает это вращательное движение через промежуточное зубчатое колесо 15 ведомому зубчатому колесу 13. Кроме того, за счет волнистой начальной поверхности ведущее зубчатое колесо 12 при своем вращении сообщает промежуточному колесу 15 циклическое (возвратно-поступательное) перемещение вдоль оси вала 5 ротационной щетки 4. При этом, если форма конической волнистой поверхности ведущего зубчатого колеса 12 обеспечивает перемещение промежуточного зубчатого колеса 15 вдоль оси вала 5 щетки, например, по гармоническому закону S₁₅ = A₁₂I - cos(K₁₂ ω₁₂t + ϕ₁₂)], а форма волнистой начальной поверхности ведомого зубчатого колеса 13 обеспечивает его осевое перемещение относительно зубчатого колеса 15 по аналогичному закону S₁₃ = F₁₃I - cos(K₁₃ ω₁₃t + ϕ₁₃)], то суммарное перемещение ведомого зубчатого колеса 13 и, следовательно, вертикально расположенного вала 5 совместно со щеткой 4 относительно обрабатываемой поверхности кузова происходит по зависимости t+ϕ₁₂)]+ (1) где А₁₂ - амплитуда циклического осевого перемещения промежуточного зубчатого колеса 15 относительно зубчатого колеса 12; А₁₃ - амплитуда циклического осевого перемещения зубчатого колеса 13 относительно промежуточного зубчатого колеса 15; ω₁₂ , ω₁₃- угловые скорости зубчатых колес 12 и 13; К₁₂, К₁₃ - число волн на начальных поверхностях зубчатых колес 12 и 13; t - время; ϕ₁₂ - начальное угловое положение зубчатого колеса 12 относительно корпуса привода;
ϕ₁₃ - начальное угловое положение зубчатого колеса 13 относительно зубчатого колеса 12, причем в начальном положении гребни и впадины волн зубчатых колес 13 и 12 совпадают.

Из формулы (1) следует, что амплитуда суммарного перемещения вала 5 со щеткой 4 совместно с зубчатым колесом 13 зависит от относительного углового положения зубчатых колес 12 и 13 и может непрерывно регулироваться от нулевого значения в достаточно широком диапазоне.

В частном случае, при А₁₂ = А₁₃ = А, К₁₂= = К₁₃ = К,ω₁₂ = ω₁₃осевые колебания ротационной щетки 4 отсутствуют при ϕ₁₃ = π и происходят с максимальной амплитудой 2А при ϕ₁₃ = 0 .

В результате взаимодействия зубчатых колес 12, 15 и 13 вал 5 со щеткой 4 получает циклическое винтовое движение, вследствие чего происходит интенсивное силовое воздействие ее эластичных элементов на поверхность обрабатываемого кузова автомобиля. При этом сдвиговый характер движения эластичных элементов щетки и геометрические условия контактирования эластичных элементов с кузовом в широком диапазоне амплитудно-частотных и частотно-силовых характеристик ведут к качественному выполнению технологической операции очистки поверхности кузова от загрязнений и к существенному сокращению времени на ее обработку.

Заданный режим силового воздействия на ротационную щетку, в свою очередь, приводит к временной деформации - возбуждению упругих элементов - пружин 8 как в осевом направлении - вдоль вала 5, так и в угловом - вокруг вала 5, что в конечном счете проявляется в непрерывном автоколебании щетки в осевом - с амплитудой ± Δ и в угловом - с амплитудой ± α направлениях при одновременном одностороннем непрерывном вращении щетки. Такое осциллирующее движение щетки дополнительно повышает ее активность в зоне контакта с кузовом автомобиля, эластичные элементы более полно охватывают поверхность в зоне контакта, без микропропусков, что также способствует более эффективному разрушению связей адгезированной с кузовом загрязняющей пленки и следовательно качественному выполнению операции очистки и мойки при одновременном снижении расхода моечной жидкости.

Для установки оптимальных параметров движения вала 5 с щеткой 4 в зависимости от характера загрязнений кузова автомобиля амплитуду А осевого колебания вала 5 можно регулировать вращением червяка 20. При этом вращение червяка 20 преобразуется во вращение червячного колеса 19 и водила 18 на требуемый угол. В результате регулировки гребни и впадины волнистых начальных поверхностей зубчатых колес 12 и 13 смещаются по фазе на требуемый угол ϕ₁₂ - ϕ₁₃ , что обеспечивает в соответствии с формулой (1) изменение амплитуды циклического осевого перемещения зубчатого колеса 13 и, следовательно, вала 5 со щеткой 4. Для изменения частоты осевого колебания вала 5 сообщают вращение червяку 20 и обеспечивают условие ω₁₂ ≠ - ω₁₃ .

Таким образом, конструктивное оформление рабочего органа устройства для мойки автомобилей по сравнению с базовым объектом, принятым за прототип, позволяет в зависимости от характера загрязнений, состояния загрязняющей пленки и адгезированной ее связанности с поверхностью кузова, устанавливать оптимальные значения кинематического режима очистки и мойки кузова автомобиля за счет регулировки амплитуды и частоты циклического осевого перемещения рабочего органа - ротационной щетки и закон его движения.

Формула изобретения

РАБОЧИЙ ОРГАН УСТРОЙСТВА ДЛЯ МОЙКИ АВТОМОБИЛЕЙ, содержащий приводные вертикальные ротационные щетки с остовом, смонтированные на поворотных, подпружиненных относительно стоек консолях, причем каждая щетка остовом установлена на приводном валу с возможностью углового и осевого перемещений относительно вала посредством коаксиально расположенных на нем винтовых пружин, одни концы которых закреплены соответственно на приводном валу, а другие - на остове щеток, отличающийся тем, что механизм осевого перемещения щеток выполнен в виде соосных ведущего и ведомого конических зубчатых колес, зубья которых выполнены на волнистой начальной поверхности, и дополнительного конического зубчатого колеса со средством его поступательного перемещения вдоль оси вала щетки, выполненным в виде ползуна, водила и червячной передачи с регулируемым приводом вращения червяка, при этом ползун размещен на водиле, установленном с возможностью поворота вокруг вала щетки и фиксации посредством жестко связанного с водилом червячного колеса, причем дополнительное коническое зубчатое колесо установлено с возможностью взаимодействия с основными коническими зубчатыми колесами.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2, Рисунок 3