斜刃螺栓连接式厚冰雪碾压除雪机设计【万金体育下载app含CAD图纸、说明书】

　　城市道路小型清雪机研究综述摘要：本文对城市道路冰雪清除设备进行研究。根据冰雪清除设备的特点，将其按照不同的划分标准归纳分类，论述其各自的清除冰雪机理，总结各类设备的适用范围及优缺点。在此基础上，分析和阐述了道路冰雪清除设备的现状与发展趋势。 关键词：道路；冰雪清除；设备；除雪车City road snow clearing machine of smallAbstract: a review of road snow removing technology and its development. According to the characteristics of snow and ice removing equipment, will be summarized and classified by different classification standards, discusses their respective snow removing mechanism, summarizes the various equipment the application range and advantages and disadvantages. On this foundation, analysed and expounded the road snow removing equipment current situation and development trend.Key words: road; ice and snow removal equipment; Snow removal vehicles;近年来随着国民经济发展，我国基础设施建设飞速发展，高速公路、城市架桥、飞机场等大量兴建，汽车、火车等交通工具的数量也随之增加，同时通行速度也需要不断提高。我国北方地区冬季降雪、结冰是影响道路交通及行车安全的主要因素。2008 年初，我国南方广大地区遭受罕见降雪、冻雨、冰冻灾害，高速公路、机场等路面积雪、结冰严重，严重影响交通。交通路面的积雪被称为交通安全的“白色杀手” ，尤其在大雪和雨夹雪天气条件下及雪后气温变化较大时，积雪不能得到及时清除使路面结冰，交通工具的安全受到极大威胁，造成出行不便。因此，如何快速高效清除道路的积雪、冰以及冰雪混合物，保障道路正常通行、提高行车通行安全，成为目前冬季道路养护的主要问题。传统人工除雪法和污染较大的融雪剂除雪法，已经不能满足需要，迫切需要性能良好、自动化程度较高的机械来替代。1 国内外研究现状及发展趋势1.1 国外研究现状及发展趋势近几十年来，国外除雪车发展非常迅速，种类越来越多，各生产厂商在采用新技术、新材料、新工艺的同时，不断提高产品的作业性能和操作性能，以适应冬季除雪的更高要求，增强产品的竞争力 1-2。德国的转子式和犁式清雪机的种类分别达十几种，动力机有的采用工程车辆，有的采用载重汽车，有的是专门设计的动力机。德国还开发了一种多功能路面机械，既能清扫路面、清洗标牌护栏，又能清除路面浮雪。美国福特公司用其生产的载重汽车改装了一种犁式清雪机。其他国家也相继开发了一些种类的转子式和犁式清雪机。犁式除雪机是国外使用较早的除雪机械，经过多年的发展，国外犁式除雪机已具有较高的技术水平。早在 1943 年，日本就开始把 V形犁装在载重卡车上用于道路清雪,日本自 70 年代以来，清雪机械数量迅速增加，并开发了药剂撒布车。此外，旋转式清雪车及清雪卡车、清雪平地机等开始向大型化发展。现在，已能生产 800PS1000PS 级的超大型旋转式清雪机 20。俄罗斯新产品 KO-812-2 型犁式除雪机基础车采用 MT3-80/82 型拖拉机，其功能有除雪、清除垃圾和砂堆；既可以用于街道、人行道，也可用于公路和建筑工地的除雪，其工作装置有推土板、犁刀和圆盘刷等 21。美国 BOBCAT(山猫)公司、S&S 公司和瑞士 STEYR 等公司主要生产以工程、农业车辆为主机扩展的清雪机械，该机结构紧凑、机动灵活、越野性好，具有行走和作业两个速度档，此机构通过前置螺旋式清雪装置或犁式清雪装置完成清雪作业 22。加拿大各大城市都设有专门的道路积雪清扫部门，配备有专门的铲雪车和其它除雪设备，并在主要路段建设并完善了道路气象系统，灵活使用各种除雪机械，及时、高效地铲除路面积雪。加拿大 R.P.M.公司生产的除雪车主要类型有:P-5000-R、TM-3500、A90 等型号的转子式除雪车；LM-220、T-220-B 等型号的双螺旋转子式除雪车；JetAir III、AF1 等型号的吹雪车等。文献资料表明 35 ，国外清雪车发展主要体现在以下几个方面：一车多用化。即在一种车辆上，安装多种清雪及其它作业属具，使其能够完成多种作业功能。研发能配置于普通底盘的高效的除雪属具。研发配置于普通底盘的除雪属具，提高机器的使用效率，拓宽机器的使用范围。研制高效的清除坚硬冰雪装置、拓宽作业装置、滑雪装置、高雪堤处理装置、药剂撒布装置等多种作业装置，并对已有除雪装置的结构、铲板形状、除雪切入角、叶片形状等进行优化设计；使除雪属具结构简单、受力合理、操作方便，提高其使用寿命、济性和安全性。智能避让机构。为保护路面和除雪工作装置，提高除雪车的路面适应能力，避让机构向高速度、智能化、机电液一体化的方向发展。基础信息系统研究。加强雪力学性质的分析研究，建立道路气象系统，及时、准确地提供路面温度、湿度、风向、风速、冰雪性质等方面信息；为灵活、高效地使用除雪车辆及提高除雪车设计水平提供基本依据。1.2 国内研究现状及发展趋势我国的除雪机械研究起步较晚，始于上世纪 80 年代。研究单位集中在冬季较长的东北、西北和华北地区；除雪车的型号也很多，尤其是最近几年，一些厂家参照国外先进技术，研制出适合我国除雪作业急需的犁板式和转子式除雪车以及拖式撒盐车等车型 6-11。国内现有的清雪车主要有：吉林省公路机械厂与原吉林工业大学共同开发的 CB1500 压实冰雪清除机；吉林交通科学研究所研制的 CL-3.6 和 CL-3.5 型系列除雪犁；吉林省盘石县公路养路段研制的 CL-2.4型公路除雪器；哈尔滨雪狼除雪机械设备有限公司生产的用于清除硬冰雪的CXL-2、CXL-3 型除雪机；哈尔滨林业机械研究所研制的 CBX-216 综合破冰除雪机；陕西高速公路管理局研制的 FCX-1 型除雪机；西安公路研究所研制的L9280 型除雪车；重庆迪马公司生产的 DMT5160TYH 多功能除雪车，配备有推雪铲、滚刷、融雪剂散布机等装置；北京永峰科技有限公司研制的雪豹 YF 系列的多功能喷气式除雪车等。与世界先进国家除雪车发展相比，目前国内产品数量及性能差距较大，不能满足道路除雪需求，其主要原因为：作业速度低。目前国外犁式除雪机最大除雪速度可达 50km/h，旋切式除雪机最大速度达 70km/h。吉林省交通科学研究所研制的 CBX-1600 型除雪机是国内技术水平较高的除雪机械，但其最大速度仅为 2.15km/h。整机利用率低、成本高。尽管中国的北方地区冬季降雪期可达 34 个月，可是资料表明冬季降雪次数并不太多，最多也只是十几次而已。如果除雪功能单一，就大大提高了除雪作业的成本，增加了公路养护部门的负担。避让功能不理想。在除雪过程中，常常因遇路障而使主机或者除雪装置损坏。国内已有的犁式除雪机械，大部分回避路障的能力较差。对路面保护能力差。当路面凹凸不平时，除雪机作业时会对路面造成损坏。虽然除雪机对路面的破坏程度目前还没有一个衡量标准，但国内的除雪机械在路面的仿形能力、对路面保护等方面，与国外相比还存在一定的差距。2 清雪设备的主要特点2.1 清雪设备的功能特点 冰雪清除设备的功能有两个方面，一是工作性质，二是工作范围。按照冰雪的物理性质，可以把雪划分为浮雪、中等密实程度的实雪、高密实程度的实雪和高硬度冰雪等四种。若设备只能清除某一种类的冰雪，则属于功能单一性冰雪清除设备；若能清除所有种类冰雪，属于多功能冰雪清除设备。在雪季以外，若能拆除冰雪清除作业属具，设备主机在安装必要的作业属具以后还可以从事其它性质的工作，则冰雪清除设备属于多功能设备 23。 我国自行研制的 DQX1 型多功能道路清雪车就属于工作性质与工作范围交叉型的多功能道路清雪设备。在拆除清雪属具后，载重汽车可以从事其它运输工作见图 2-1。该设备能够自动探测道路积雪厚度和道路上的障碍，实现作业属具的自动调节，保证路面不受损伤 24。1.前铲 2.中铲 3.载重汽车 4.后滚图 2-1 DQX1 型多功能道路清雪车2.2 冰雪清除设备的结构特点 冰雪清除设备的作业属具类型直接关系到清除冰雪的种类、清除程度和作业效率，主要包括： 刮板式。此种设备是利用主机前进的推力，把冰雪从路面上刮削下来。作业环境要求路面平整，积雪密实程度小，且积雪与路面的粘着性很低。优点是作业效率高。 按照刮板能否将刮削下的冰雪抛出作业区域，将刮板分为外抛式和顶推式两种。外抛式清雪设备可以将冰雪抛出作业区域之外一定距离，形成相对宽阔的车辆通路，要求主机行走速度较高。顶推式清雪设备只能将冰雪推出作业宽度之外，形成的车辆通道相对狭窄，对主机行走速度没有要求。碾压式。利用主机前进的推动力，带动碾压滚前进。其作业机理是挤压、切削和破碎，并利用碾压滚自身重力破除路面上的冰雪。该种设备适用于中等密实度以上的路面冰雪清除。 滚齿焊接方式的优点是加工方便，缺点是掉齿、坏齿后，在现场不能及时更换。螺栓连接滚齿的优点是可随时更换滚齿，缺点是加工不方便。 对于带有振动系统的碾压滚，通常不采用焊接方法连接滚齿。振动碾压滚作业范围比无振动系统碾压滚的作业范围要宽。调频振动系统碾压设备可以根据现场冰雪特性，适当调节振动频率，提高冰雪清除程度。 刷式。刷式冰雪清除工具的工作原理是利用刷子把冰雪扫除到路面以外。按照刷子的硬度及其扫除冰雪的特点，分为软刷和硬刷两种。该种设备的作业效率相对较低，适用范围狭窄。软刷只能用于清除浮雪，硬刷只能用于清除高硬度的冰雪。硬刷式冰雪清除设备在作业时易对路面造成损伤。 剁铲式。剁铲式冰雪清除设备的作业属具是模仿人工作业方式，利用机械方法清除冰雪。该种设备只适用于中等密实度的冰雪清除作业，且作业效率低，路面冰雪残留明显，不适合进行高速作业。若下剁力调节不合适，很容易损伤路面。因此，剁铲式冰雪清除设备的应用范围受到了限制万金体育下载app。 螺旋绞龙式。该设备利用螺旋叶片的旋转力，将浮雪绞入，并在旋转螺旋叶片离心力作用下将浮雪抛出作业区域。该种设备作业效率高，外抛浮雪距离远。但只适用于浮雪清除，且路面积雪残留较多。2.3 冰雪清除设备的作业特点 冰雪清除设备的清除冰雪机理分为以下两种：一种是利用纯机械力，另一种是利用其它物理能量。利用纯机械力清除冰雪的设备通常是指作业属具直接与冰雪接触，并利用作业属具产生的纯机械力清除冰雪。包括前面提到的刮板式、碾压式、刷式、剁铲式、螺旋绞龙式等冰雪清除设备。利用其它物理能量清除冰雪的冰雪清除设备包括以下几种 25： 压风式。利用空气压缩机产生的压风将路面浮雪吹出路面。该种设备的缺点是能量消耗大，作业条件要求高；即浮雪粘度小、不粘结、与路面无粘连、无车辆和行人的践踏；优点是作业效率高。因此，该种设备通常只适用于机场等特殊场合。 热能式。利用热能将路面冰雪融化，使融化后的冰水流出路面或利用专门的收集装置将融化的冰雪收集起来。通常情况下，要配备压风机，及时将清除冰雪后的路面吹干，防止残留冰水在路面形成非常薄的镜面冰层。路面的镜面冰层对交通工具的危害程度远远高于其它冰雪对交通工具的危害。该种设备适合于清除任何形式和任何厚度的冰雪。其显著缺点是能量消耗很大，作业效率相对较低，只适用于极特殊场合。 波能式。利用电磁波、声波等形式的波能，将冰雪与路面分离，在其它工作装置的辅助下，将冰雪清除路面。波能式冰雪清除设备适合于清除浮雪以外的冰雪。由于波的穿透能力受到物料性质的影响，且厚度越大，能量损失越大，所以其清除冰雪的厚度受到限制。目前，在我国只有进行了声波清除冰雪的理论研究，并研制出小型样机。3 除雪车分类除雪车一般由除雪工作装置和动力机底盘两个部分组成。分类方法主要有两种：一种是按工作装置的特点分类；另一种是按工作装置与动力机底盘结合的整机结构特点分类 18。3.1 按工作装置特点分类除雪车按工作装置分为：犁板式、旋切式及其它类型。犁板式除雪车。犁板式除雪车安装有犁板式除雪装置、犁板式清雪机械装置，除具有避障机构外，犁板背面还设有蝶形雪鞋（也可称为雪橇）或轮子，以起到仿形的作用。保持犁刃与路面的间隙，同时可以减少犁刃的磨损。犁体与车辆的挂接方式采用多点铰接，这样既可以自动适应路面的起伏，又可以起到支撑作用，使车辆仅承受来自犁板的单向推力。运输状态时，犁板可抬升一定高度。犁板式清雪装置还具有价格低廉、性能可靠、适用范围广等特点，应用最为广泛 19。其最大特点是结构简单、造价低、性能可靠，因此应用广泛。作业时以直线运动为主，是除雪车中保有量最大的类型。按犁板体结构又分为单向犁式、V 型犁式、刮雪板式、侧翼板式及犁板式综合除雪车 18。图 31 为单向犁式除雪车。一般都配置于除雪车前端，又称前雪铲或前铲；主要用于清除新降积雪，除雪速度较高。通过对推雪犁板曲面的优化设计，配合选择合适的行进角，可以获得很好的除雪、排雪性能。据统计，90%以上的犁板式除雪车都装设有单向犁。图 32 为 V 型犁式除雪车，其主要结构及工作原理与单向犁式除雪车基本类似。V 型犁的结构左右对称，在除雪作业中向两边同时排雪。V 型犁受力对称、推力大，但结构相对复杂，排雪性能不好且作业速度较单向犁低，所用机车牵引力大。图 33 为刮雪板式除雪车。安装有刮雪板除雪装置，作业对象是一定程度的压实雪层。由于作业对象雪质较硬，所以刮雪装置的设计较为坚固，结构尺寸也较小。为合理利用车辆自身重力，刮雪板一般都以固定角度安装于所用底盘车中部靠近整车重心的位置，因此又称中铲。图 34 为侧翼板式除雪车。在除雪车的侧面装有侧翼板，侧翼板又称侧铲；主要进行需要加大除雪宽度或阶梯作业等某些特殊的除雪作业。犁板式综合除雪车是为增加除雪作业种类，把单向犁或 V 型犁、刮雪板、侧翼板按使用需求进行组合，安装在同一辆行走车辆上。这种除雪车适应能力强，对行走车辆的功率要求较大。旋切式除雪车旋切式除雪车的除雪装置结构比较复杂。装有抛雪转子的旋切式除雪车可将积雪抛出几十米远，适于厚积雪清除。旋切式除雪车分为压磙式、转子式、螺旋转子式等类型 18。压磙式除雪车配备的压磙除雪装置适用于清除坚硬的冰雪。根据压磙装配磙刀的安装角可将其分为斜刃压磙见图 35 和直刃压磙见图36。据相关资料，斜刃压磙的切入角能有效地清除冰雪和保护路面。单螺旋转子式除雪车如图 37 和转子式除雪车如图 38，是两种常见的配有抛雪转子的旋切式除雪车。工作装置由集雪装置、抛雪转子、抛雪筒及连接装置组成。集雪装置将雪从两边向中间运送至叶片呈辐射状的抛雪转子，在高速旋转叶片离心力作用下，沿叶片表面运动至转子壳体顶部开口处抛出，由抛雪筒导向合适区域。其它类型的除雪车其它类型的除雪车主要有铲剁式、锤击式、扫雪与吹雪式及运雪车、融雪剂洒布车等。在机场等一些场合还常常把各种形式的除雪装置搭配成综合式除雪车以获得满意的除雪效果。3.2 按整车特点分类除雪车的除雪作业效果不仅取决于所装配除雪装置的结构，还取决于动力机的性能及其与工作装置间相关参数的匹配是否协调。只有正确选择动力机并合理匹配工作装置的性能参数，才能使设备的技术经济指标得到充分发挥，完善整机的性能。除雪车整车的分类方法很多。可按整机适用范围、在除雪作业中的功用、所用底盘形式及行走方式等不同分类方法进行分类。按整车适用范围，即除雪车的使用场合，可把除雪车分为泛用型除雪车、人行道除雪车、铁道除雪车和高速公路除雪车等。按除雪作业中整车的作用，可把除雪车分为推雪车、抛雪车、装雪车、特种除雪车辆（包括融雪车、融雪剂洒布车、扫雪车、压雪车、吹雪车、综合式除雪车等） 。按除雪车所使用底盘的不同，可以把除雪车分为专用底盘除雪车和兼用底盘除雪车两种。专用底盘除雪车只能进行除雪作业，而兼用底盘除雪车上的除雪工作属具均可拆卸，在不需除雪时用于运输等其它作业。按除雪车行走装置的不同，可分为轮胎式除雪车和履带式除雪车。4 现今冰雪清除设备研究的发展趋势 纵观目前道路冰雪清除设备的研究情况，道路冰雪清除设备的发展具有以下趋势 26： 高效化。高效化的发展趋势包括两个方面，一是作业效率高效化，二是冰雪清除程度的高效化。只有高的作业效率和高的清除效率，才能保证路面冰雪在最短的时间内得到及时和有效的清除，保障道路畅通和安全。 低耗化。统计资料表明，冰雪清除设备在清除路面冰雪时的能量消耗成本占总成本的 80%以上。降低能量消耗，是降低冰雪清除成本较直接和有效的方法。 智能化。由于路面形式的多样性，尤其是城市道路路面的复杂性，要求冰雪清除设备能够及时准确地识别路面情况并作出相应的判断和动作，防止作业属具损伤路面，保护冰雪清除设备并有效地清除路面冰雪。 多功能化。工作性质的多功能性，可以实现一台设备清除各类冰雪，降低设备的投入资金，减轻企业负担；工作范围的多功能性，可以在冰雪清除的非作业期间，拆除冰雪作业属具，使主机从事其它作业，间接降低设备投入成本，提高企业经济收益。小型、高速化 。清雪机机身大小及除雪速度是影响交通的重要因素。机身过大，占道影响交通；速度过低，影响车流通畅。狭窄路面的除雪也要求机身体积不宜过大。因此，除雪设备将会向小型化、高速度的方向发展。环保化。冰雪清除设备的环境保护，包括设备主机对环境的影响和冰雪清除方法对环境的影响两个方面。设备主机对环境的影响，通常包括噪声和尾气。因此，选取符合环保标准的主机是关键。总结 城市冬季道路积雪给车辆和行人带来极大不便，甚至造成车祸，严重影响人们正常的生产和生活秩序，这已成为世界公认的城市危害。可以看出国内的清雪机主要为大中型清雪机，用于城市主要街道的积雪清理；以及小型的手推式扬雪机，用于道路相对狭窄的地段等。而在城市道路快速清雪的小型清雪机方面的研究及设计较为缺乏。多数研究都应用于机场、高速公路、城市主道等较为宽阔的地区；小型扬雪机等小型机械的作业效率较高，但只适用于浮雪清除且路面积雪残留较多。我们所在城市乌鲁木齐，地处我国西北，冬季降水量少且主要为降雪。冬季积雪和积冰常常会造成交通阻塞。因此，降雪后迅速、有效地清除积雪，保证道路通畅极其重要。目前，市内主街清雪作业可由清雪机完成，而相对狭窄的街道的清雪工作主要是由人工完成。人工清雪不但浪费较大的人力和物力，且清雪的效率较低。积雪经常没被清理干净就被来往的车辆压实，又增加了清除难度。过多的降雪常常得不到及时有效的清除，给城市交通和人民生活带来了许多不便。因此，迫切需要一种效率较高、成本较低的小型清雪机械。因此，针对小型快速城市道路清雪机用于较狭窄街道快速清雪的研究设计有较为重要的意义。因而在老师的指导下，我们将设计一种效率较高、机动性较好、成本较低的小型城市道路清雪机，以实现城市中较为狭窄街道的积雪的快速清理。参考文献1田晋跃.国外道路除雪机械技术发展概况J.专用汽车，2001， （4）：43-44.2姬光才.日本除雪机械的发展及现状J.筑路机械与施工机械化，1996(01).3张哲，王潮海.美国公路冬季养护新技术J.吉林交通科技，2000(01).4廉在燮，谢根宝.高速公路除冰机械的探讨J.吉林交通科技，1994(01).5张哲，王潮海.美国公路冬季养护新技术J.吉林交通科技，2000(01).6王振.国内除雪除冰机械现状邹议J.工程机械，2002(07).7王波.高效环保的机场跑道除冰液J.民航科技，2000(03).8瓜景云.路面冰雪清除装置J.筑路机械与施工机械，1989(02).9刘杰，郑训.公路工程机械的合理使用装载机J.工程机械与维修，1997(06).10高存厚，陆季挺.道路冰雪清除方法及其运用J.山东交通科技，2000(07).11魏玉新，李雷.冰雪清除法与产品开发J.机械工程师，1999(08).18马文星、邓洪超.筑路与养护路机械M.北京：化学工业出版社，2005：177-204.19杨光，黄庆春，李广鹏，王柏刚CL3.6 型犁式除雪装置的开发研制JRoadMachinery&Construction Mechanization，1998， （03）：10-12.20姬光才日本除雪机械的发展及现状J.筑路机械与施工机械化，1996（01）：41-4221王智明，张连富中国除雪机械现状及发展趋势JRoad Machinery&Construction Mechanization1999， （06）：4-522李晶小型旋转式清雪车的总体设计和三维绘图D大连铁道学院，硕士学位论文，2003：30-5023赵恩棠道路除雪融冰的措施J东北公路，1994(4) 24 王承惠永江清雪除冰专用车辆的技术性能和特点J商用汽车，2003(11) 25 崔宪江编译除雪机械M北京：人民交通出版社，198826王振国内除雪除冰机械现状刍议J工程机械，2002(7)

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