小型便攜清雪車設(shè)計(jì)研究

劉振達(dá) 劉姝言

我國北方冬天氣溫寒冷，降雪比較多，給城市交通和行人外出造成較大困難，如何更好的解道路、居民區(qū)及時(shí)、快速和環(huán)保地清理道路積雪的問題，已經(jīng)成為生活在北方的產(chǎn)品設(shè)計(jì)從業(yè)者們共同關(guān)注的問題。

1 前期調(diào)查與分析

現(xiàn)今科技日新月異，目前已有的除雪技術(shù)也有很多，

（1）有傳統(tǒng)的人工除雪技術(shù)；（2）在道路上撒播化學(xué)物質(zhì)融雪除雪技術(shù)；（3）靠各種清雪機(jī)械除雪技術(shù)。這些技術(shù)可以說是各有利弊。第一種為人工除雪，它需要人工使用推雪板、鐵鍬等清雪工具進(jìn)行積雪的清掃。這是一種效率非常低的方法不僅浪費(fèi)大量的人力物力，作業(yè)成本高，而且不能及時(shí)快速除雪，安全系數(shù)低。第二種為融雪除雪法，它是通過融雪劑潑灑車將融雪劑均勻地撒布于雪面，使雪溶化成水。與人工除雪相比，這種技術(shù)除雪效果好、效率高、設(shè)備簡(jiǎn)單、易于實(shí)施而不足之處在于所使用的融雪劑主要是鹽，不僅費(fèi)用較高會(huì)使路面及周邊植被遭到嚴(yán)重破壞，對(duì)環(huán)境的影響是長(zhǎng)期不可恢復(fù)的。融雪劑在氣溫過低時(shí)會(huì)失去作用，也不利于保護(hù)車輪胎。第三類為機(jī)械除雪法，它是利用機(jī)械裝置將路面的積雪或冰與路面分開并移送出路面的方法，它的優(yōu)點(diǎn)是應(yīng)用范圍廣，適應(yīng)性很強(qiáng)。缺點(diǎn)是大型機(jī)械無法進(jìn)入，噪音又大。人工清掃又耗時(shí)費(fèi)工，極其迫切地需要自動(dòng)化程度高、小巧靈活，噪音低，性能良好的機(jī)械來代替，進(jìn)而，設(shè)計(jì)一款相對(duì)方便的清雪車勢(shì)在必行。

2 設(shè)計(jì)構(gòu)思及方案

基于現(xiàn)有的清雪車在使用過程中噪聲大又笨重等問題，為校園、庭院設(shè)計(jì)出一款低噪音輕巧的小型清雪車。本設(shè)計(jì)針對(duì)，大型設(shè)備清理占地面積大、影響交通，窄小街道、機(jī)關(guān)大院、小區(qū)、學(xué)校、公園等小道大面積場(chǎng)所清雪費(fèi)工費(fèi)力的情況，經(jīng)過實(shí)地調(diào)查咨詢和嚴(yán)格思考，進(jìn)行小型清雪機(jī)的設(shè)計(jì)。

這是一款人力電動(dòng)兩用清雪車，可以由使用者實(shí)現(xiàn)電動(dòng)和手動(dòng)兩種方式工作，它提供了一種結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、生產(chǎn)成本低、能夠明顯改善平衡性且省力的鏈輪結(jié)構(gòu)，給使用者輕巧、靈活、方便捷、省力等優(yōu)點(diǎn)。在清雪過程中降低了清雪機(jī)車工作時(shí)的噪音。另一方面在使用中使清雪機(jī)車更輕巧、靈活，更易于在校園與小路上使用。

該清雪車上分別由三個(gè)輪子、坐椅、車把、車架、腳蹬、鏈輪結(jié)構(gòu)、電力驅(qū)動(dòng)裝置等為主要部分組成。清雪車的三個(gè)輪子其中一個(gè)較大的輪子在清雪車前方，并且為驅(qū)動(dòng)輪。通過腳蹬或帶電力驅(qū)動(dòng)清雪車行駛及工作；另兩個(gè)較小的輪子在清雪車后方與前輪呈等腰三角形位置處，支撐輪椅的整體平衡，用軸承固定，可以隨著清雪車的轉(zhuǎn)向自動(dòng)改變角度。

清雪車的人力驅(qū)動(dòng)裝置及清雪裝置以雙腳踩踏前輪處的腳踏板執(zhí)行。踩踏腳踏板即可同步驅(qū)動(dòng)，也可先后交替驅(qū)動(dòng)，還可以單獨(dú)驅(qū)動(dòng)。車把可以在清雪車前行時(shí)的任何狀態(tài)下操控方向，可在操控方向時(shí)以任何角度驅(qū)動(dòng)清雪車前行，整個(gè)操作過程方便實(shí)用。清雪車在雙腳輕踩腳踏板的時(shí)候，可以實(shí)現(xiàn)驅(qū)動(dòng)，當(dāng)不用電力驅(qū)動(dòng)或電量不足時(shí)，可以同時(shí)使用人力配合電力驅(qū)動(dòng)。通過鏈輪傳輸，將動(dòng)力傳到前端螺旋裝置，通過鏈輪結(jié)構(gòu)變速使螺旋裝置加速旋轉(zhuǎn)引導(dǎo)地面積雪向一側(cè)飛去實(shí)現(xiàn)無聲清雪。此外，可通過鏈輪結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)換為加速檔位、減速檔位、空擋三種，實(shí)現(xiàn)不同的清雪效果。由于車體輕巧，可以輕松出入清掃小路。

當(dāng)然，安全是最首要的要求。清雪車裝有自動(dòng)控鎖制動(dòng)裝置，極大地保證了駕駛者及路人的安全性，有效地避免了清雪時(shí)前方突然出現(xiàn)路人意外卷入螺旋裝置的威脅。

我們?cè)O(shè)計(jì)的這款清雪車是一款帶驅(qū)動(dòng)碎雪裝置的清雪車，工作方式簡(jiǎn)單，當(dāng)手動(dòng)開關(guān)松開后，掃雪裝置即停止工作，可以單手操作。該清雪機(jī)的揚(yáng)雪方向可以單獨(dú)設(shè)定，掃雪裝置使用壽命長(zhǎng)。這款清雪機(jī)動(dòng)力十足，揚(yáng)雪吸力強(qiáng)大，即使是堆積得很堅(jiān)硬得雪堆也可以鏟除。清雪機(jī)的揚(yáng)雪距離達(dá)10-15米。該型清雪機(jī)每次加滿油箱，可連續(xù)工作1.5小時(shí)。

清雪車適用于重負(fù)荷工作，此款清雪車可以清掃大量積雪及已壓實(shí)的雪層。清雪車揚(yáng)雪的過程是：第一步：攪龍卷入積雪。第二步：通過扇葉將積雪拋出。該型清雪車適用于部隊(duì)場(chǎng)院，訓(xùn)練場(chǎng)地，生活小區(qū)，市政環(huán)衛(wèi)，機(jī)場(chǎng)公路交通，工礦企業(yè)廠區(qū)，公園景區(qū)，校園操場(chǎng)，城市廣場(chǎng)等。

總的來說，這就是一款小型便捷清雪車。這種清雪車是以三個(gè)輪子為著地支撐，前輪為驅(qū)動(dòng)。并且在后輪有電瓶裝置，此裝置可以在輪椅電量不足時(shí)起到腳踏驅(qū)動(dòng)前行。與傳統(tǒng)清雪車形式不同的是，此款清雪車較現(xiàn)在市面上的清雪車的體積小可以清掃一些大型清雪車去不了的小街區(qū)。并且這款清雪車噪音小，適合于北方的學(xué)校以及公司院內(nèi)，在清雪時(shí)候可以不打擾人們的正常生活和學(xué)習(xí)。當(dāng)清雪的時(shí)候拐彎行駛時(shí)可以避免障礙物所帶來的巨大轉(zhuǎn)力，導(dǎo)致清雪車側(cè)翻。此設(shè)計(jì)也大大減輕了清雪車的整體質(zhì)量，在清雪效果不簡(jiǎn)減的同時(shí)使清雪車更輕巧靈活易于操作。用一句話描述即為結(jié)構(gòu)合理，使用方便，運(yùn)轉(zhuǎn)靈活，操作自如。容易被清雪工作人員接受。

3 產(chǎn)品未來展望

各國城市的除雪都各具特色，無論是美國的“電熱毯”實(shí)時(shí)融雪，還是英國的清雪火車護(hù)鐵路，還是日本的除雪機(jī)器人等等，都在為除雪工程進(jìn)行合理規(guī)劃，我們?cè)O(shè)計(jì)的清雪車可能做不了這么浩大的工程，但它仍能為校園道路，公園小巷帶來便利，使道路暢通無阻。

通過小型清雪車的設(shè)計(jì)，它能讓出行的人高興，它能讓環(huán)衛(wèi)工人開心。我們?cè)O(shè)計(jì)的這款清雪車，就是想為那些在寒風(fēng)中瑟瑟發(fā)抖的環(huán)衛(wèi)工人貢獻(xiàn)自己的一份力量，我們希望他們能夠少一些辛苦，也希望道路變得暢通，來往的行人方便出行，少一些困擾。

課題：東北石油大學(xué)國家大學(xué)生創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)訓(xùn)練計(jì)劃項(xiàng)目：“straightway”校園便攜清雪機(jī)項(xiàng)目編號(hào)201710220052。

（作者單位：東北石油大學(xué)）