小型清雪除冰機(jī)的研究設(shè)計*

李曉建，李彩霞，袁 磊，曲帥帥

(德州學(xué)院機(jī)電工程學(xué)院，山東德州 253023)

0 引言

我國的北部地區(qū)每年有大量的降雪，往往由于清雪不及時造成積雪以及積冰等問題，阻礙了交通運(yùn)輸行業(yè)的發(fā)展甚至還可能對行人以及車輛安全帶來一定的隱患。另外我國由于技術(shù)的落后，大型裝備制造業(yè)的發(fā)展遠(yuǎn)遠(yuǎn)不能滿足人們的需求，在除雪工作中主要靠人工作業(yè)為主，浪費(fèi)大量的人力物力。并且由于冬季天氣寒冷造成底部結(jié)冰的現(xiàn)狀，也增加了工人在除雪過程中的勞動強(qiáng)度，并且我國老齡化不斷程度不斷加深，多重弊端的限制需求一種小型機(jī)械化裝備來滿足目前的除雪的要求［1］。

1 總體結(jié)構(gòu)及動力傳遞方案

小型清雪除冰機(jī)主要有發(fā)動機(jī)、傳動裝置、集雪裝置、拋雪裝置、行走系統(tǒng)等幾部分組成，共同構(gòu)成了小型除雪機(jī)的機(jī)械裝置來滿足在除雪過程的工作。它在工作過程中利用推雪鏟或螺旋狀攪龍可有效地在較窄的街道上除去路面的積雪和積冰，并且為了在工人在操作過程中更加靈活方便，在設(shè)計過程中將自行走裝置安裝在機(jī)械裝備上，可以滿足機(jī)械裝備在較平坦的路面上可以自動行走除雪，可有效地減輕工人的勞動強(qiáng)度［2］。

1．1 發(fā)動機(jī)的選擇

該機(jī)械發(fā)動機(jī)選用5．5 kW的汽油機(jī)，基于作為市場上較為成熟的機(jī)型其運(yùn)行穩(wěn)定的特性，能夠滿足除雪機(jī)在除雪過程中的動力要求。

1．2 液壓系統(tǒng)

如圖1為整機(jī)結(jié)構(gòu)圖。為了更有效地在除雪過程中提高除雪的效率，在除雪機(jī)的前端安裝安裝液壓裝置，它可以在運(yùn)動過程中利用液壓帶來的慣性力將路面的冰擊碎，可以輕松的將路面的積雪和積冰收集到集雪裝置中。根據(jù)液壓系統(tǒng)的慣性力較小的特點(diǎn)可以在破冰時避免對路面的破壞，還能夠減少除雪過程中的成本。

1．3 傳動系統(tǒng)

由于積雪在路面結(jié)冰后造成清除困難、需求動力較大的現(xiàn)狀，在傳動系統(tǒng)設(shè)計過程中發(fā)動機(jī)與工作機(jī)械裝置采用鏈帶式傳動，可以有效地提高機(jī)械的傳動系數(shù)，并且避免在除雪過程中造成驅(qū)動輪打滑等狀況，對提高除雪機(jī)的穩(wěn)定性具有重要的作用。在收集積雪時利用蝸桿傳動將破碎的積冰、積雪傳動到收集箱內(nèi)，能夠減輕后期工人在運(yùn)輸積雪時的勞動強(qiáng)度，并且螺桿的運(yùn)動性能可滿足積雪對機(jī)械的受力程度，防止由于受力過大造成對機(jī)械的破壞。

圖1 整機(jī)結(jié)構(gòu)圖

1．4 集雪與拋雪裝置

目前除雪的基本理念都是經(jīng)過破冰后，將積雪由人工清掃到路邊等待收集車對積雪的收集，這將會浪費(fèi)大量的人力物力，并且由于積雪較松軟人工不能對其施壓處理，導(dǎo)致在運(yùn)輸過程中不能高效率的將積雪即使運(yùn)輸完成。因此，在設(shè)計該產(chǎn)品時利用集雪和拋雪裝置，將路面的積雪在破碎后直接利用傳動系統(tǒng)傳動到集雪裝置中，當(dāng)集雪裝置中的積雪達(dá)到一定高度時，將會利用壓縮裝置直接將松軟的積雪壓實，以此來方便運(yùn)輸。在集雪裝置內(nèi)安裝一定的檢測器件，當(dāng)裝置內(nèi)積雪達(dá)到一定的容量時，檢測裝置就會將信號傳輸?shù)娇刂茠佈┭b置中，將集雪裝置中壓縮后的積雪倒置在路邊等待運(yùn)輸機(jī)械的收集［3］。

1．5 行走系統(tǒng)

由于在冬天天氣較為寒冷，工人一直在操作機(jī)械時不僅浪費(fèi)大量的體力，還可能造成凍傷等狀況。因此，在設(shè)計機(jī)械時直接在運(yùn)動系統(tǒng)中加入直走運(yùn)行裝置，可以在較平的路面上不用人工控制就可以直行，并且輔助于其他機(jī)械工作，可以自主完成除雪工作。根據(jù)各個街道的路況不同，該機(jī)械也可以人工控制機(jī)械的前行，可以避免在路況較差時造成 機(jī)械或者其他建筑物的破壞，可以更方便的利用該機(jī)械清除道路的積雪，并且通過人工控制可以使機(jī)械在角落等地方依然可以運(yùn)行，可以全方位、高效率的清除路面積雪積冰。

2 工作原理

如圖2為除雪裝置示意圖。該機(jī)械裝置主要根據(jù)其小型化、半自動化裝置等特點(diǎn)，可以利用其傳動系統(tǒng)、集雪和拋雪裝置、行走系統(tǒng)的有效配合可以在街道等路面實現(xiàn)除雪除冰等工作。也為了進(jìn)一步提高除雪機(jī)的機(jī)械性能，在設(shè)計過程中利用液壓裝置的性能，可以在除雪前期對路面的積冰進(jìn)行破碎，方便除雪機(jī)對路面積雪積冰的收集。整個工作過程利用人工控制和自動控制兩部分相結(jié)合操作，能夠在除雪過程中盡可能少的減少人力的投入，達(dá)到高效、低耗的目的。

圖2 除雪裝置示意圖

3 創(chuàng)新點(diǎn)

(1)該機(jī)械具有結(jié)構(gòu)簡單、工作可靠、維修保養(yǎng)方便等優(yōu)點(diǎn)。

(2)該機(jī)械減震結(jié)構(gòu)設(shè)計，整機(jī)振動小、操作方便以及對路面的損害很小的特點(diǎn)。

(3)該機(jī)械重量輕、效率高，節(jié)省大量的人力、物力。

4 總結(jié)

在針對目前除雪過程中的不利現(xiàn)狀，設(shè)計的一種小型清雪除冰機(jī)，該機(jī)克服了一般大型除雪設(shè)備功能單一、除冰性能欠缺的問題，將除冰、除雪及清掃路面等功能結(jié)合起來，大大提高了設(shè)備的利用率。該機(jī)成本低、體積小、結(jié)構(gòu)簡單、操作方便，適用于市政環(huán)衛(wèi)道路、高速公路、機(jī)場、駕校訓(xùn)練場等場所的積雪清掃工作，具有廣闊的市場前景和應(yīng)用價值［4］。

［1］ 卜小明，田 靜．除雪機(jī)械現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢［J］．黑龍江交通科技，2006(8):25－28．

［2］ 張長榮．道路除雪機(jī)的主要結(jié)構(gòu)及其功能［J］．建筑機(jī)械化，1999(3):43－47．

［3］ 劉永章．介紹一種破冰除雪裝置［J］．工程機(jī)械，1995(3):41－52．

［4］ 馮雨芹，于繼承，齊曉杰．高速公路清冰雪技術(shù)研究［J］．建筑機(jī)械，2006(13):71－75．