一種冰雪路面除冰機(jī)結(jié)構(gòu)研究

馮寧 孟愿 王克鵬

摘 要：研制一種冰雪路面通除冰機(jī)，搭載小型工程機(jī)械。除冰時通過鑿、鏟結(jié)合的工作方式，具有清除徹底、方便快捷且不破壞路面的特點。

關(guān)鍵詞：除冰機(jī);鑿冰錘;鏟冰鉤

中圖分類號：U418.3+26 ? ? ? ?文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A

doi：10.14031/j.cnki.njwx.2020.01.008

0 引言

北方冬季寒冷，降雪過后，容易在路面上積留。若不及時清理，將為交通帶來隱患，不方便道路運(yùn)輸和行人出行。

按照各城市對掃雪除冰的相關(guān)規(guī)定，市區(qū)內(nèi)主要路段的積雪必須第一時間鏟除干凈。但是次要路段未經(jīng)及時清理的積雪，經(jīng)過踩壓之后，將會形成堅硬的冰雪層，難以清理。傳統(tǒng)的手工清理方式通常由工人先用鐵鏟將冰雪層敲碎，再用鐵鍬、掃把將其清理干凈。勞動強(qiáng)度大，工作效率低，并且在馬路上施工時，對工人人身安全造成威脅。因此研發(fā)一種適合次要路段使用的小型冰雪路面除冰機(jī)械，具有一定的實用價值。

1 除冰機(jī)整體方案

本文所研究的除冰機(jī)需搭載小型工程機(jī)械，由液壓馬達(dá)驅(qū)動，采用對環(huán)境無污染的機(jī)械式結(jié)構(gòu)，機(jī)體作業(yè)面寬度1.6 m，適用于居民區(qū)之間或開放式小區(qū)樓宇之間的狹窄路面除冰作業(yè)。

2 各部分組成及工作原理

除冰機(jī)結(jié)構(gòu)如圖1所示，主要由外框架、鑿冰裝置、鏟冰裝置、液壓馬達(dá)，以及坡度傳感器組成。

2.1 外框架

外框架有兩個作用，其尾端用來連接工程機(jī)械，以實現(xiàn)行走功能;前端安裝鑿冰、鏟冰裝置用來除冰作業(yè)。

2.2 液壓馬達(dá)

液壓馬達(dá)共有兩個，旋向相反，分別驅(qū)動鑿冰裝置與鏟冰裝置。

2.3 坡度傳感器

坡度傳感器安裝在除冰機(jī)最前端，當(dāng)除冰機(jī)工作時，提前感知路面坡度，并將采集的坡度數(shù)據(jù)反饋給工程機(jī)械的液壓控制系統(tǒng)，通過工程機(jī)械的液壓油缸調(diào)整外框架的浮起高度，從而確保除冰機(jī)的工作層厚度均勻，并可以有效避讓減速帶或磚頭等其他路障。

2.4 鑿冰裝置

鑿冰裝置由多組鑿冰輪并聯(lián)組成，鑿冰輪的結(jié)構(gòu)如圖2所示，由鑿冰錘頭、錘柄、鑿冰連接桿、液壓馬達(dá)輸出軸、彈簧組成。

鑿冰錘頭通過螺釘緊固在錘柄上，錘柄末端和鑿冰連接桿鉸接，組成一個鑿冰葉片。鑿冰連接桿另一端固定于液壓馬達(dá)輸出軸上。四個鑿冰葉片以90°極角的跨距周向組成一個四葉鑿冰輪并由液壓馬達(dá)輸出軸帶動其順時針旋轉(zhuǎn)以實現(xiàn)鑿冰作業(yè)，同時每個錘柄上又焊有剛性彈簧，彈簧另一端焊接于鑿冰連接桿上，鑿冰葉片非工作狀態(tài)下彈簧處于平衡狀態(tài)，鑿冰葉片工作時彈簧起到緩沖作用，避免錘頭破壞路面。

2.5 鏟冰裝置

鏟冰裝置由多組鏟冰輪并聯(lián)組成，鏟冰輪的結(jié)構(gòu)如圖3所示，由鏟嘴、鉤柄、鏟冰連接桿、液壓馬達(dá)輸出軸、彈簧組成。

鏟嘴通過螺釘緊固在鉤柄上，鉤柄末端和鏟冰連接桿鉸接，組成一個鏟冰葉片。鏟冰連接桿另一端固定于液壓馬達(dá)輸出軸上。四個鏟冰葉片以90°極角的跨距周向組成一個四葉鏟冰輪并由液壓馬達(dá)輸出軸帶動其逆時針旋轉(zhuǎn)以實現(xiàn)鏟冰作業(yè)，同時每個鉤柄上又焊有剛性彈簧，彈簧另一端焊接于鏟冰連接桿上，鏟冰葉片非工作狀態(tài)下彈簧處于平衡狀態(tài)，鏟冰葉片工作時彈簧起到緩沖作用，避免鏟嘴破壞路面。

鏟冰輪與鑿冰輪錯位安裝，即每兩片鑿冰輪之間都會有一片鏟冰輪對應(yīng)安裝。這樣使得除冰機(jī)工作時，除冰更加徹底，不留殘余。

3 結(jié)論

該除冰機(jī)由液壓馬達(dá)驅(qū)動，優(yōu)點是功率大、經(jīng)濟(jì)性能好、便于與通用的工程機(jī)械（挖掘機(jī)、裝載機(jī)、鏟車等）連接，其鑿冰裝置與鏟冰裝置分兩列布置。機(jī)器前端為鑿冰裝置，工作時先通過大扭矩的鑿冰裝置來破碎冰面。再由機(jī)器后端扭矩較小、轉(zhuǎn)速較快的鏟冰裝置對殘余冰面進(jìn)行鏟除。鑿冰、鏟冰裝置同時運(yùn)轉(zhuǎn)具有清除徹底、保護(hù)路面、效率高且方便快捷的特點。

參考文獻(xiàn)：

[1]李曉建，李彩霞，袁磊，等.小型清雪除冰機(jī)的研究設(shè)計[J].機(jī)械研究與應(yīng)用，2015（2）：107-108.

[2]孫海朋.小型除冰機(jī)的結(jié)構(gòu)設(shè)計及整機(jī)虛擬裝配研究[J].時代農(nóng)機(jī)，2017（6）：72-73.

[3]牟艷秋，巴吾東.一種小型破冰除雪機(jī)的設(shè)計[J].機(jī)械工程與自動化，2009（8）：103-105.