小型清雪机设计
[摘要] 我国北方地区冬季降雪时间长，雪量大，气温低，积雪数日经车辆、行人碾压而被压实。路面上压实冰雪的清除问题关系到社会生产、人民生活、交通安全、环境保护等多个方面。目前国内外对压实冰雪的清除还缺少行之有效的办法。本文结合我国北方地区降雪后的特点及我国国情，主要针对路面上被压实的冰雪研究了路面冰雪清除机械。清雪机设计
本文提出了对路面压实冰雪进行挤压、切削、破碎的技术原理。根据这一原理确定了路面冰雪清除机械基本方案并分析了其工作机理。提出利用装载机为动力机，只需更换上清除冰雪装置，实现了一机多用。研究了带传动系统各部件的匹配以及冰雪清除装置与整机的匹配，进行了匹配计算和整机牵引性能分析。根据整机方案及相关条件确定了清除冰雪装置中关键部件碾压滚的构造、重量和有关技术参数；分析研究了碾压滚上刀齿的结构和关键几何参数，确定了刀齿在碾压滚上的排列方式、数量和间距，并根据冰雪的物理机械性质计算了刀齿切削力。
[关键词] 冰雪清除 切削 破碎 路面
第1章 绪 论
1.1 本次设计来源、目的、意义、国内外概况
1.1.1 本次设计的来源
本课题属于吉林大学机械科学与工程学院科研项目（国家经贸委“国家重点技术改造项目[2003]86”）。是根据国际和国内的最新形势和市场需求而确定的研究课题。对实际的生产和生活有很大的实际意义。是隶属于国家攻关课题----多功能铲雪车研制的一部分。
1.1.2 本次设计研究目的
中国北方大部分地区,每年有3～5个月的降雪期,道路积雪给交通运输及人民日常生活带来许多困难,有时甚至阻断交通。近几年来高等级公路里程不断增加,及时有效地清除路面积雪已成为亟待解决、刻不容缓的问题,这对于提高车辆的运输效率、避免重大交通事故的发生,具有很大的社会经济效益。目前,国内除雪作业多由人工或其它代用机械完成,其劳动强度大,作业效率低。进口外国先进的除雪设备,造价高且不适合中国国情;而用其它的代用机械如平地机进行除雪作业,则又浪费实用设备且对路面具有破坏性。所以,尽快开发出适合中国国情的低成本、高效率、且宜大面积推广应用的除雪设备,是一项艰巨而紧迫的任务。
1.1.3 本次设计研究的意义
我国北方大部分地区,每年有很长的降雪期,道路积雪给交通运输及人民日常生活带来许多不便。尤其冻结在道路上的积雪与薄冰,采用传统除雪机用推刮的办法无法清除,为此不得不耗费大量人力物力进行人工铲除。采用机械方法清除是一项急需解决的难题。就目前国内除雪机械来看,大多数功能单一,或只能清除积雪、或只能破除积冰[1]。国外的除雪机功能较全,但结构复杂,造价昂贵,且大多不适合国内的道路状况。因此开发研制适合我国道路情况的集破冰除雪于一机的设备,具有十分重大的意义。国外的除雪机功能较全,但结构复杂,造价昂贵,且大多不适合国内的道路状况。因此开发研制适合我国道路情况的集破冰除雪于一机的设备,同样具有十分重大的意义。
1.1.4 有关清雪机国内外研究概况
(1) 有关清雪机国内外研究概况
目前，世界各个国家除冰雪的方法中，应用最普遍的是溶解法和机械法。溶解法是依靠热作用或撒部化学药剂使冰雪融化。其优点是除净率高，但是它的成本很高。而且容易造成环境污染。虽然环保型融雪药剂已经问世，对环境和植被的影响减少了，但是并未彻底根除。因此使用范围受到一定限制。
机械法是通过机械作用直接作用解除冰雪危害。虽然除净率较低，但是对环境和植被无任何影响。能实现冰雪的异地转移。应用范围比较广。因此，笔者认为：清除冰雪必须以机械法为主，以溶解法为辅助，才能达到快速和环保的除雪效果。
我国对除雪机械的开发、生产都比较晚，因此还处于起步阶段。目前，我国的城市道路和公路冬季除雪大部分仍沿用传统的养护方式，即人工作业和小型的除雪机械相结合的方式。高速公路和一级公路开始使用大型专用除雪机械，进行冬季养护。但是，除雪机械在数量和品种规格上还很少，所以除雪设备大部分依赖进口。机械化程度和总体水平远远落后于发达国家。只是最近几年国内的厂家才参照国外的先进技术研制了适合我国国情的除雪机械。
综观国内外的除雪机械，其类型总的来说有三种类型：
1) 犁式除雪机
犁式除雪机的工作装置一般安装在主机的前端，是所有除雪机中应用最为广泛、起源最早的除雪设备。主要使用于未被压实的新降集雪，其厚度为300mm以下。犁板有整体式和分段式，有V型犁和U型犁之分。其特点是：多数采用了双摇杆机构，避让效果明显，越障高度较大，环境适应性强，可以在硬质雪区工作。有的还增加了滑靴和滚轮等装置，用来减少或消除铲刃对地面的作用力，保护了地面，减少了刀刃的磨损。
具体类型有：
① 单向犁-----除雪犁以固定角度装在除雪车前部。
② V型犁-----主要结构和工作原理与单向犁相同，只是结构呈左右对称，形成V形。
③ 变角度犁------指犁的排雪方向和行进角度可以改变的除雪机械。
④ 复合犁------又叫铰接雪犁，采用两翼结构，中间垂直铰链可以自由改变形状，形成单向犁、V型犁、变角度犁等犁形。
比较典型的产品有：徐州装载机长的专利产品------调压自动越障式除雪装置。郑工、柳工和沈阳山河等厂家生产的ZL50型除雪机。由于该类除雪机械拥有结构简单、性能可靠、价格低廉等特性，因此受到广大用户的认可，得以广泛的使用。
2) 旋切式除雪机械
旋切式除雪机械工作方式为自行式和悬挂式两种。主要有离心式物料风机、风道、抛雪筒、护板和螺旋型集雪器等部分组成。结构相对比较复杂。工作时借助主机或者专用底盘的动力，驱动风机做高速旋转运动，将集雪器聚拢的雪由风道、抛雪筒抛出去。抛出距离和角度可以根据需要自己调整。在清除雪障时旋切式除雪机械有明显的优势。但是无法清除压实的积雪。
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