小型除雪机设计

小型除雪机设计,小型,设计 ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ 装 ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ 订 ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ 线 ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ 开题报告 1 课题来源、目的、意义、国内外概况 1.1 本课题的来源 本课题属于吉林大学机械科学与工程学院2000级本科生的毕业设计指导教师的科研项目（国家经贸委“国家重点技术改造项目[2003]86”）。是根据国际和国内的最新形势和市场需求而确定的研究课题。对实际的生产和生活有很大的实际意义。是隶属于国家攻关课题-----多功能铲雪车研制的一部分。 1.2 本课题研究目的 中国北方大部分地区,每年有3～5个月的降雪期,道路积雪给交通运输及人民日常生活带来许多困难,有时甚至阻断交通。近几年来高等级公路里程不断增加,及时有效地清除路面积雪已成为亟待解决、刻不容缓的问题,这对于提高车辆的运输效率、避免重大交通事故的发生,具有很大的社会经济效益。目前,国内除雪作业多由人工或其它代用机械完成,其劳动强度大,作业效率低。进口外国先进的除雪设备,造价高且不适合中国国情;而用其它的代用机械如平地机进行除雪作业,则又浪费实用设备且对路面具有破坏性。所以,尽快开发出适合中国国情的低成本、高效率、且宜大面积推广应用的除雪设备,是一项艰巨而紧迫的任务。 1.3 本课题研究的意义 我国北方大部分地区,每年有很长的降雪期,道路积雪给交通运输及人民日常生活带来许多不便。尤其冻结在道路上的积雪与薄冰,采用传统除雪机用推刮的办法无法清除,为此不得不耗费大量人力物力进行人工铲除。采用机械方法清除是一项急需解决的难题。就目前国内除雪机械来看,大多数功能单一,或只能清除积雪、或只能破除积冰[1]。国外的除雪机功能较全,但结构复杂,造价昂贵,且大多不适合国内的道路状况。因此开发研制适合我国道路情况的集破冰除雪于一机的设备,具有十分重大的意义。国外的除雪机功能较全,但结构复杂,造价昂贵,且大多不适合国内的道路状况。因此开发研制适合我国道路情况的集破冰除雪于一机的设备,同样具有十分重大的意义。 1.4 本课题国内外研究概况 1.4.1 本课题国内外研究概况 目前，世界各个国家除冰雪的方法中，应用最普遍的是溶解法和机械法。溶解法是依靠热作用或撒部化学药剂使冰雪融化。其优点是除净率高，但是它的成本很高。而且容易造成环境污染。虽然环保型融雪药剂已经问世，对环境和植被的影响减少了，但是并未彻底根除。因此使用范围受到一定限制。 机械法是通过机械作用直接作用解除冰雪危害。虽然除净率较低，但是对环境和植被无任何影响。能实现冰雪的异地转移。应用范围比较广。因此，笔者认为：清除冰雪必须以机械法为主，以溶解法为辅助，才能达到快速和环保的除雪效果。 我国对除雪机械的开发、生产都比较晚，因此还处于起步阶段。目前，我国的城市道路和公路冬季除雪大部分仍沿用传统的养护方式，即人工作业和小型的除雪机械相结合的方式。高速公路和一级公路开始使用大型专用除雪机械，进行冬季养护。但是，除雪机械在数量和品种规格上还很少，所以除雪设备大部分依赖进口。机械化程度和总体水平远远落后于发达国家。只是最近几年国内的厂家才参照国外的先进技术研制了适合我国国情的除雪机械。 综观国内外的除雪机械，其类型总的来说有三种类型： (1) 犁式除雪机 犁式除雪机的工作装置一般安装在主机的前端，是所有除雪机中应用最为广泛、起源最早的除雪设备。主要使用于未被压实的新降集雪，其厚度为300mm以下。犁板有整体式和分段式，有V型犁和U型犁之分。其特点是：多数采用了双摇杆机构，避让效果明显，越障高度较大，环境适应性强，可以在硬质雪区工作。有的还增加了滑靴和滚轮等装置，用来减少或消除铲刃对地面的作用力，保护了地面，减少了刀刃的磨损。 具体类型有： 1) 向犁-----除雪犁以固定角度装在除雪车前部。 2) V型犁-----主要结构和工作原理与单向犁相同，只是结构呈左右对称，形成V形。 3)变角度犁------指犁的排雪方向和行进角度可以改变的除雪机械 4)复合犁------又叫铰接雪犁，采用两翼结构，中间垂直铰链可以自由改变形状，形成单向犁、V型犁、变角度犁等犁形。 比较典型的产品有：徐州装载机长的专利产品------调压自动越障式除雪装置。郑工、柳工和沈阳山河等厂家生产的ZL50型除雪机。由于该类除雪机械拥有结构简单、性能可靠、价格低廉等特性，因此受到广大用户的认可，得以广泛的使用。 (2) 旋切式除雪机械 旋切式除雪机械工作方式为自行式和悬挂式两种。主要有离心式物料风机、风道、抛雪筒、护板和螺旋型集雪器等部分组成。结构相对比较复杂。工作时借助主机或者专用底盘的动力，驱动风机做高速旋转运动，将集雪器聚拢的雪由风道、抛雪筒抛出去。抛出距离和角度可以根据需要自己调整。在清除雪障时旋切式除雪机械有明显的优势。但是无法清除压实的积雪。 具体类型有： 1) 螺旋式-----螺旋轴鼓上的叶片呈左右旋向，左右旋向的叶片在轴线中部结合形成U形抛雪槽，U形抛雪槽低部稍微向后倾斜，内侧光滑，工作时轴鼓上的叶片刀刃切削破碎积雪，并将积雪集中送到中部U形槽内抛出。 2) 转子式-----主要以清除新雪为主要作业对象。转子叶片可以完成切雪、扒雪和抛雪。 3) 单螺旋转子式-------有转子和一根螺旋组成。螺旋水平布置在转子前，螺旋 叶片作成左右旋向，当螺旋周转动时，把两边的积雪送到中间，再由转子抛出。 4) 双螺旋转子式-------双螺旋转子式的工作装置的两螺旋上、下平行地置于转子前面。 5) 立轴螺旋转子式-------该工作装置将螺旋竖放在转子两侧，螺旋叶片为左右旋向，工作时雪的移动方向为上下运动。 主要机型有：哈尔滨开达公司生产的抛雪式除雪机和吉林大学研制的CX-30型除雪机。 (3) 扫滚式除雪机械 扫滚式除雪机械工作方式为自行式和悬挂式两种。在主机或者专用底盘的动力作用下，驱动扫雪滚和扫雪盘做高速旋转运动，扫雪滚和扫雪盘上的柔性强力扫雪刷，将路面积雪卷起使之脱离地面，在高压空气的作用下吹向路边。该式除雪机械主要适合于较薄的或者是犁式除雪机械工作后的残留积雪。即使路面凸凹不平也可以获得无残雪的除雪效果。主要生产厂家有：哈尔滨开达公司和哈尔滨重型机械厂等。 国内的除雪机械虽然有了很大的发展，但其总体水平与发达国家相比，产品品种及性能都还有很大差距。适应不了我国高速公路的发展的需求，主要体现在以下几个方面： 1)技术水平低，除雪机械在结构设计、制造工艺、零部件供应和使用管理等方面都存在技术水平低的问题。致使除雪机械可靠性差、故障多、寿命短。 2)功能单一。除雪机械具有明显的季节性，如果功能单一，只能用做除雪和除冰专用，那么，机械一年中大部分时间处于闲置状态，大大增加了除雪 的成本。加重了公路养护部门的负担。 3)品种类型不全。与国外相比，现在有不少除冰雪机械在国内还是一片空白。现有的除冰雪机械无法满足公路和大型机场的除冰雪的要求。 1.4.2 国内外在这个方面的发展方向： (1) 加强对雪质、雪性的基础研究。 为了提高除冰雪机械的设计水平，需要对冰雪的力学性质和物理特性进行深入研究。特别是对压实冰雪的理论研究。据有关资料研究：东北地区压实冰雪占总的除雪任务的80%以上。 (2) 向一机多能和机电液一体化方向发展。 在现有的条件下，可以对汽车、拖拉机、装载机和推土机等设备进行改装，冬季降雪时用来除冰雪作业，其余时间可用来进行公路养护和其他作业。可以提高设备的利用率。采用机械、电子、液压等技术提高除雪机械的科技含量，减轻工人的劳动强度。 (3) 向大型、小型和高速方向发展。 我国的地理环境复杂，各个城市道路建设布局各异，冬季降雪情况不同，在除雪设备的选取上也不尽相同，因此要开发出大型、小型的各种除冰雪机械，以满足不同地区和工况的除冰雪要求。同时要开发出效率高的机械，避免除雪作业造成路面交通拥挤。例如，东北有些城市规定：对于市区内主干道，雪停止24H后需运出城市外。 (4) 加强行业间的技术交流与合作。走共同研发之路。 各个厂家根据自己的实际情况开发出的产品各有优缺点，为了加快除冰雪机械的开发和应用，应加强企业间的合作，集中财力、物力和人力走共同发展之路，实现除冰雪的机械化。 2 本课题预期达到的目标 在ZL40型装载机的前端安装除雪装置-----斜刃螺栓连接式压磙除厚冰雪装置。 采用斜刃式除雪装置，使冰雪在破冰刀刃的作用下破碎。压磙与ZL40型装载机大臂相连。设计出包括铲及其连接机构。画出全部图纸：装配图、部件图、零件图、总明细表。 设计时要保证相应构件的可靠性，所以要进行相应的力学分析、设计计算 、方针模拟等。并要求用计算机软件对重要部件进行详细的运动学和动力学分析。设计相关的软件。 通过这次设计，要不仅温习好大学四年所学的大不分的理论知识，还要培养工程实际应用的能力，锻炼实际的动手和全局的驾御能力。对装载机和除雪机械有更深的认识，加强在此方面的设计能力。 3 本课题研究内容、研究方法及技术路线 3.1 斜刃螺栓连接式厚冰雪磙压除雪机的整体方案构想 斜刃螺栓连接式厚冰雪磙压除雪机是针对我国道路情况设计的破冰清雪除雪设备。该设备主要起破冰作用的碾压辊构成。 该设备的主机架可与ＺＬ40装载机直接联接。该设备碾压辊固定在联架臂上,联架臂通过大臂与主机架铲接。碾压辊上装有刀板,刀板上的刀条直接作用在冰面上,利用自身的重力和空气锤的振动的冲击力达到破冰目的。 3.2 结构原理和计算要点 斜刃螺栓连接式厚冰雪磙压除雪机是利用前部安装的碾压辊上装有的刀板对雪进行切削，利用自身的重力和空气锤的振动的冲击力达到破冰目的。 (1) 叶片结构： 采用斜刃螺栓连接式，材料用耐磨仿形材料。按与地面平行布置在压磙上，前后两排叶片位置错开。 (2) 除雪机功率的计算： 除雪机所消耗的功率包括两大部分：行走装置和工作装置所消耗的功率。行走装置所消耗的功率可以参照一般自行式车辆的计算办法。下面对除雪工作装置的所消耗的功率Na做一分析： Na=Ne+Nf+Nr+Nd 其中： Ne-----推雪板切削所需功率。KW Nf-----克服雪与板面的摩察力所需的功率。KW Nr----推雪板前雪堆移动所需的功率，KW Nd----板刃与存雪地面间的摩察力所需的功率。KW 3.3 拟采用的研究方法 采用新旧技术相结合的方法。因为有关装载机和除雪机构的研究在我国已经有了一定的进展------即使和发达国家相比还很落后-----在很多领域。但近几年我们引进了很多先进的技术，特别是除雪机械方面的，加上我们的有关装载机和其他工程机械的研究知识，将这两方面的知识有机地结合起来，实现新的突破，研制出适合我国国情的公路养护机械-----集工程作业和除雪能力于一体的多功能机械产品。 3.4 拟采用的技术路线 4研究冰雪的物理和力学特性------查阅国内外有关装载机和除雪机械、机构的设计资料和最新进展------消化、吸收个方面的技术资料，并加以整理和创新------技术设计和整机设计。 4 本课题实现的现有条件 国内外关于ZL40装载机的数据和文献资料的搜集较为便利。在理论上和方法上具有很强的借鉴意义。指导老师李萌老师对我国这方面的情况很了解，是这方面的专家。有很深的理论和实践知识，为本课题的研究奠定了很好的理论和实证基础。本人对于装载机和除雪机械也有一定的认识，相信一定能在李老师的指导下顺利完成课题的研究。并取得优异的毕业设计成绩！同时为我国在此领域的研究作出自己应有的贡献！ 共 5 页 第 5 页 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 small Abstract: 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800PS~1000PS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[3－5]，国外清雪车发展主要体现在以下几个方面： ①一车多用化。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。 ②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。 ③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。 ④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： ①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。 ②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3～4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。 ③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。 ④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： ①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。 ②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。 ③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。 ④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。 ⑤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]：   ①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。   ②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。   ③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，在我国只有新疆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。 ①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3–1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3–2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3–3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3–4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。 ②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3–5和直刃压磙见图3–6。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3–7和转子式除雪车如图3–8，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。 ③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]：   ①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。   ②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。 ③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。   ④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。 ⑤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。   ⑥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. 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