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. Сущность изобретения: рабочий орган содержит приводные вертикальные ротационные щетки, которые смонтированы на поворотных консолях. Каждая щетка установлена с возможностью радиальных и осевого перемещений относительно вала 5. Механизм осевого перемещения щетки выполнен в виде сателлита 14 с пальцем 13, неподвижного зубчатого колеса 16 с водилом 15, кривошипа 18 и поводка 12. Поводок вала 5 щетки 4 кинематически соединен с пальцем сателлита. Вал сателлита 14 шарнирно соединен с водилом 15. Сателлит находится в зацеплении с неподвижным зубчатым колесом 16. Водило одним концом укреплено в опоре корпуса, а другим соединено через шитун 17 с кривошипом 18. Кривошип жестко закреплен на валу привода и расположен со смещением относительно оси водила. 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 позволяет увеличить плавность движения подачи щетки, но не снижает инерционные силы удара нитей щетины по лакокрасочным покрытиям автомобиля, что приводит к потере блеска и даже 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 выпаданию 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 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.

Изобретение направлено на повышение качества мойки поверхности кузова автомобиля путем сообщения ротационным щеткам принудительных колебаний и за счет осуществления вращения их с внутрицикловым изменением угловой скорости.

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 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 основе щеток. Каждая ротационная щетка снабжена механизмом осевого ее перемещения, который выполнен в виде сателлита с пальцем, неподвижного зубчатого колеса с водилом, кривошипа, жестко закрепленного на конце вала привода, и поводка, закрепленного на валу ротационной щетки со стороны привода. Поводок кинематически соединен с пальцем сателлита, вал которого шарнирно соединен с водилом, сателлит находится в зацеплении с неподвижным зубчатым колесом, водило одним концом укреплено в опоре корпуса, а другим соединено через шатун с кривошипом. Кривошип смещен относительно оси водила.

Сопоставительный анализ с прототипом позволяет сделать вывод, что предлагаемый рабочий орган устройства для мойки автомобилей отличается тем, что каждая ротационная щетка снабжена механизмом осевого ее перемещения, выполненного в виде сателлита с пальцем, неподвижного зубчатого колеса с водилом, кривошипа, жестко закрепленного на конце вала привода, и поводка, закрепленного на валу ротационной щетки со стороны привода, при этом поводок кинематически соединен с пальцем сателлита, вал которого шарнирно соединен с водилом, сателлит установлен с возможностью зацепления с неподвижным зубчатым колесом, водило одним концом укреплено в опоре корпуса, а другим соединено через шатун с кривошипом, размещенным со смещением относительно оси водила. При таком конструктивном оформлении рабочего органа для мойки поверхностей автомобилей ротационные щетки наряду с вращательным движением совершают и возвратно-поступательное движение с внутрицикловыми переменными угловыми и линейными ускорениями, при этом создаются необходимые параметры режима колебаний щетки. Структура движения щетки, силовое поле ее воздействия на обрабатываемую поверхность кузова и геометрические условия контактирования эластичных элементов щетки в широком диапазоне амплитудно-частотных и частотно-силовых характеристик обеспечивают наиболее эффективное разрушение связей сильно адгезированной с кузовом загрязняющей пленки и, следовательно, более качественную мойку автомобилей.

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 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 снабжена механизмом осевого перемещения, который заключен в корпус. Вал 5 щетки соединен с выходным поводком 12 механизма осевого перемещения, кинематически связанным с пальцем 13 сателлита 14, вал которого шарнирно соединен с водилом 15. Сателлит 14 находится в зацеплении с неподвижным зубчатым колесом 16, а водило 15 одним концом укреплено в подшипниковой опоре корпуса механизма осевого перемещения, другим связано через шатун 17 с кривошипом 18, закрепленным на конце приводного вала механизма осевого перемещения ротационной щетки 4. Кривошип 18 смещен относительно оси водила 15.

Устройство работает следующим образом.

Равномерное вращение ротационной щетке 4 передается от привода 7 через карданную передачу 6. По ходу перемещения автомобиля загрязненная поверхность кузова обрабатывается щетками 4.

В рабочем режиме обработки поверхности кузова равномерное вращение от привода передается кривошипу 18, который вращаясь вокруг своей оси, передает движение шатуну 17, соединенному с ним водилу 15 и сателлиту 14, который вращается одновременно с этим водилом вокруг своей оси в результате взаимодействия с неподвижным зубчатым колесом 16. За счет того, что длина кривошипа 18 не равна длине водила 15, угловая скорость водила 15 непостоянна во времени. При этом палец 13 сателлита 14 описывает сложную траекторию, которая характеризуется неравномерной скоростью его вращательного и поступательного движений относительно оси неподвижного колеса 16. Пальцы 13 передают суммарное сложное неравномерное движение через выходной поводок 12 валу 5 ротационной щетке 4. Таким образом, щетка приводится в сложное движение с переменными угловыми и вертикальными линейными ускорениями внутри одного цикла. Создание заданного программируемого вращения и возвратно-поступательного перемещения ротационной щетки с переменными угловыми и вертикальными линейными ускорениями позволяет воздействовать на поверхность кузова оптимальным образом, создавая необходимые параметры режима колебаний щетки.

Заданный режим силового воздействия на щетку 4, в свою очередь приводит к переменной деформации - возбуждению упругих элементов - пружин 8, связывающих ее упруго с приводным валом 5 как в осевом направлении вдоль вала 5, так и в угловом - вокруг вала 5, что в конечном счете, проявляется в непрерывном автоколебании щетки 4 в осевом с амплитудой ±Δ и в угловом с амплитудой ±α направлениях при одностороннем непрерывном вращении щетки. Такое осциллирующее движение ротационной щетки повышает ее активность в зоне контакта с поверхностью кузова автомобиля, очистные эластичные элементы более полно охватывают поверхность кузова в зоне контакта, без микропропусков, что также способствует более эффективному и качественному выполнению операции очистки кузова от загрязнений и, следовательно, мойки.

При сложном характере движения механической системы вал - винтовая пружина - щетка с переменными угловыми и вертикальными линейными ускорениями за счет силового давления и изменяющейся силы трения эластичных элементов ротационной щетки с поверхностью кузова автомобиля, суммарный динамический момент массы подвижного рабочего органа и центробежный момент инерции носят в фиксированном интервале времени непостоянный характер. Совокупность указанных факторов при изменяющихся их текущих значениях с учетом движения рабочего органа очистки влечет за собой изменение границ поступательных и угловых колебаний упругих связей между валом и ротационной щеткой, причем с большими вариациями амплитуд и частот этих колебаний, быстрыми их изменениями. Ротационная щетка при вращении приобретает бигармонические колебания. При этом гармоника перемещения эластичных элементов щетки, силовое поле их воздействия и рисунок скольжения по контурной площадке касания поверхности кузова способствует эффективному разрушению связей сильно адгезированной с кузовом загрязняющей пленки и к существенному сокращению времени на его обработку.

В силу того, что закон движения выходного поводка позволяет создать на небольшом отрезке цикла неравномерности значительные ускорения щеточного рабочего органа, появляется возможность использования винтовых пружин 8 с различной жесткостью по концам приводного вала 5 щетки. В этом случае при сложных перемещениях ротационной щетки, воздействия сил инерции и трения обеспечивается различное формирование угла вибрации цилиндрического остова 11 щетки 4 относительно узлов заделки упругих элементов - пружин с валом и модуля их колебаний. В результате ротационная щетка при сложных перемещениях приобретает эллиптические колебания, зона воздействия эластичных элементов щетки на поверхность кузова увеличивается, при этом интенсифицируется процесс разрушения загрязнений, имеющих большую прочность сцепления с поверхностью кузова автомобиля, что позволяет по сравнению с известным рабочим органом добиться значительного улучшения качества мойки автомобилей при меньшем расходе моющей жидкости, повысить производительность установки при одновременном снижении энергозатрат.

Формула изобретения

РАБОЧИЙ ОРГАН УСТРОЙСТВА ДЛЯ МОЙКИ АВТОМОБИЛЕЙ, содержащий 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, одни концы которых закреплены соответственно на приводном валу, а другие - на остове щеток, отличающийся тем, что каждая ротационная щетка снабжена механизмом его осевого перемещения, выполненным в виде сателлита с пальцем, неподвижного зубчатого колеса с водилом, кривошипа, жестко закрепленного на конце вала привода, и поводка, закрепленного на валу щетки со стороны привода, при этом поводок кинематически соединен с пальцем сателлита, вал которого шарнирно соединен с водилом, сателлит установлен с возможностью зацепления с неподвижным зубчатым колесом, водило одним концом закреплено в опоре корпуса, а другим - соединено через шатун с кривошипом, размещенным со смещением относительно оси водила.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2, Рисунок 3