多功能除雪機(jī)的設(shè)計(jì)

彭冬生，劉富，王震

（湖北汽車工業(yè)學(xué)院 機(jī)械工程系，湖北 十堰 442002）

多功能除雪機(jī)的設(shè)計(jì)

彭冬生，劉富，王震

（湖北汽車工業(yè)學(xué)院 機(jī)械工程系，湖北 十堰 442002）

介紹了多功能除雪機(jī)的機(jī)構(gòu)組成及工作原理，提出了破冰、除雪及保護(hù)地面為一體的獨(dú)特的設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)，小巧輕便的總體設(shè)計(jì)使其具有更高的效率和實(shí)用性，解決了冬季下雪對生產(chǎn)、生活的不利影響。

多功能；除雪機(jī)；結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

0 引言

冬季馬路、街道等上的積雪給人們的出行和交通造成了嚴(yán)重的不便。目前國內(nèi)除雪主要有3種方式：化學(xué)除雪、人工除雪和機(jī)械除雪。由于化學(xué)除雪易破壞路面、路邊植被和設(shè)施，機(jī)械除雪成了當(dāng)前主要的除雪方式。目前國內(nèi)的除雪機(jī)大多數(shù)不僅功能單一、效率低下、避障能力差，而且運(yùn)用場合有限，不能適用不同的路況。國外的除雪機(jī)械雖功能齊全，但價(jià)格比較昂貴。針對以上弊病，筆者設(shè)計(jì)了一款集除雪、壓雪、越障和保護(hù)地面為一體的小巧輕便型除雪機(jī)，以適用于處理不同場合、各種路面的冰雪。

1 系統(tǒng)功能及總體結(jié)構(gòu)

圖1 機(jī)構(gòu)示意圖

多功能除雪機(jī)機(jī)械系統(tǒng)機(jī)構(gòu)示意圖如圖1所示，主要有破冰越障鏟雪裝置、積雪壓實(shí)裝置、履帶行駛裝置設(shè)計(jì)路面清掃裝置4個(gè)部分。

1.1 破冰越障鏟雪裝置

越障鏟雪裝置主要包括葉輪、滾筒、清雪鏟等部分組成，葉輪固定在滾筒上（圖2）。如圖1所示，電動(dòng)機(jī)的動(dòng)能經(jīng)帶傳動(dòng)A、鏈傳動(dòng)B、鏈傳動(dòng)N到達(dá)滾筒，滾筒帶動(dòng)葉輪旋轉(zhuǎn)，葉輪頂部有刃口，當(dāng)葉輪接觸到雪或冰時(shí)，開始切割，螺旋葉輪在切除冰雪的同時(shí)將其卷至除雪機(jī)右側(cè)，葉輪葉片通過旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)將冰雪送上傳送帶，冰雪經(jīng)傳送帶傳遞到后箱進(jìn)行壓縮。

圖2 葉輪與滾筒

圖3 提升越障裝置示意圖

清雪鏟固定在箱體上，不作業(yè)時(shí)可隨葉輪滾筒一起提升至一定高度；當(dāng)除雪機(jī)需要作業(yè)時(shí)，下降裝置將清雪鏟自動(dòng)降至稍離地面處，開始作業(yè)。清雪鏟可以清除地面未通過葉輪旋入除雪機(jī)的冰雪，同時(shí)還可以保證葉輪不接觸地面，很好的保護(hù)地面。

清雪鏟是由10塊獨(dú)立鏟體連接而成，如圖3所示。其特征在于弧形鋼板上端設(shè)有支點(diǎn)，下端有保險(xiǎn)銷，并由此與連接板鉸接，連接板的下部設(shè)有活動(dòng)銷，并由此與鏟刃通過彈簧相連，上升支撐上有上下2個(gè)突起。

當(dāng)鏟刃在正常路面工作時(shí)，包圍活動(dòng)銷的彈簧可克服摩擦力保證其正常工作，摩擦力變化時(shí)鏟刃有5°的正常工作旋轉(zhuǎn)空間。提升輪一直處于旋轉(zhuǎn)狀態(tài)，如圖1所示，動(dòng)能從電動(dòng)機(jī)的動(dòng)能經(jīng)帶傳動(dòng)A、鏈傳動(dòng)B、鏈傳動(dòng)E到達(dá)鏈輪11，從而帶動(dòng)提升輪旋轉(zhuǎn)。正常狀態(tài)下，上升支撐和提升輪均不起作用。遇到較大石塊等障礙物使前進(jìn)阻力增大，鏟刃旋轉(zhuǎn)超出5°范圍后，將弧形鋼板向后頂，此時(shí)上升支撐上端突起正好掛在提升桿上，通過提升輪的旋轉(zhuǎn)帶動(dòng)整塊鏟雪裝置上升，此時(shí)若其他9塊獨(dú)立鏟體未遇障礙則正常工作，提升一定高度后上升支撐下端突起正好頂在第2個(gè)提升桿上，弧形鋼板向前移動(dòng)與旋轉(zhuǎn)輪脫離，即回到正常工作狀態(tài)。如此實(shí)現(xiàn)自動(dòng)越障功能。

1.2 積雪壓實(shí)裝置

經(jīng)過鏟雪裝置對積雪的初步收集，旋雪輪（圖1中鏈輪23供能）將其送入傳雪帶上，經(jīng)傳雪帶（圖4a），如圖1所示，動(dòng)能從電動(dòng)機(jī)1的動(dòng)能經(jīng)帶傳動(dòng)AZ、鏈傳動(dòng)B、齒輪傳動(dòng)C到達(dá)齒輪7，齒輪7帶動(dòng)傳雪輪8，傳遞到積雪壓實(shí)箱中。積雪壓實(shí)裝置原理是曲柄滑塊機(jī)構(gòu)（圖4b），電機(jī)傳遞的動(dòng)力帶動(dòng)曲柄旋轉(zhuǎn)，（圖1中動(dòng)能從電動(dòng)機(jī)1的動(dòng)能經(jīng)帶傳動(dòng)A、鏈傳動(dòng)B、蝸輪蝸桿傳動(dòng)F到達(dá)蝸輪，蝸輪與曲柄相連），使滑塊實(shí)現(xiàn)往復(fù)運(yùn)動(dòng)，從而將壓實(shí)箱中的雪壓進(jìn)錐形排雪口，將壓實(shí)的積雪排除在道路的一側(cè)。

圖4 積雪傳遞和壓實(shí)機(jī)構(gòu)示意圖

1.3 履帶行駛裝置

多功能除雪機(jī)的行走是通過鏈傳動(dòng)傳遞能量，分別驅(qū)動(dòng)多功能除雪機(jī)的左右履帶。圖1中，動(dòng)能從電動(dòng)機(jī)1的動(dòng)能經(jīng)帶傳動(dòng)A、鏈傳動(dòng)B、鏈傳動(dòng)K到達(dá)后軸，再分別經(jīng)過鏈傳動(dòng)L、M，將動(dòng)力傳到鏈輪19和鏈輪21。采用履帶代替車輪行走，可以提供與地面更大的摩擦力，克服了生活中經(jīng)常遇到輪式車在雪地里打滑現(xiàn)象，適應(yīng)更多的環(huán)境，拓寬除雪機(jī)的使用范圍，提高在雪地工作時(shí)的效率，有利于除雪車更好的完成任務(wù)。

1.4 路面清掃裝置

在除雪車的尾部設(shè)有自適應(yīng)鋼刷，其動(dòng)力來源于單獨(dú)設(shè)立的小電機(jī)。在破冰越障鏟雪作業(yè)后，自適應(yīng)鋼刷可以將作業(yè)面殘余的雪和碎冰清理到道路一側(cè)，同時(shí)鋼刷可清理地面，使行車更加平穩(wěn)。

2 結(jié)語

多功能除雪機(jī)是集越障鏟雪、積雪壓實(shí)排放、道路清掃和保護(hù)路面于一身的小型除雪車。不僅適用于不同類型的場合，如高速機(jī)場、公共場所等，還能夠很好地處理各種路面的雪和冰，如浮雪、薄雪、薄冰等。同時(shí)它可以在凹凸不平的路面行駛、作業(yè)及回避路障，工作效率高。

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（指導(dǎo)教師：任愛華，溫基星）

Design of Multifunctional Snow Sweeper

Peng Dongsheng,Liu Fu,Wang Zhen
（Dept.of Mechanical Engineering,Hubei Automotive Industries Institute,Shiyan 442002,China）

The composition and working principle of multifunctional snow sweeper were introduced.The distinctive structure design of the multifunctional snow sweeper was presented,which can accomplish ice breaking,snow removing and road surface protecting.The compactness and portability design made it have high efficiency and practicality.

multifunction;snow sweeper；structure design

TH112.3

A

1008-5483（2011）02-0078-03

2011-04-20

湖北汽車工業(yè)學(xué)院2009大學(xué)生創(chuàng)新性實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目（SJ200926）