扫雪机的设计

2 总体设计方案 2.1 设计任务与要求
冬季降雪覆盖在路面上给人们的出行带来诸多不便。传统的人工除雪方式 劳动强度大，工作效率低。北方城市往往采用专业的大型除雪机除雪，但是由于 其购置及使用成本高、工
作幅宽大，往往只适用于城市马路的清扫。而在中部及南方部分城市，由于一年 中降雪的天数不多，往往不会配置除雪设备。本设计的目的在于设计一种小型低成本 的除雪设备，可以广泛用于各种小面积的除雪需求环境（2）。
1 引言
中国有句古话叫做“瑞雪兆丰年” ，冬季一场大雪能带来明年的好收成。 但是积雪给城市交通带来巨大的麻烦，尤其是在我国的东北，内蒙古和新疆一带 冬季道路积雪给车辆和行人带来极大不便，甚至造成车祸，严重地影响了人们正 常的生产和生活秩序，这已成为北方各个城市急需解决的问题。
目前我国清雪方法比较原始，主要是依靠人力，用铁锹和扫把清理积雪，这 种方式不但浪费了较大的人力和物力，而且清雪的效率低，往往不能及时清除积 雪，而积雪被车辆压实后更加难以清除。因此，寻找一种既有较高效率，成本又 比较低的清雪方法就成为当务之急。
2.2 系统工作原理
工作时由原动机提供动力，经由链传动将动力传递到工作部分。积雪由集雪装置 收集到一个腔体内，再由抛雪装置清除出机体，抛雪叶轮利用高速旋转时的离心力将 积雪抛出；风机叶片利用气流将积雪吹出。这样在人力推动(手推式)下，清雪车不断前 进，就能实现连续的清除积雪。机械式扫雪机结构示意图如下：
了连续快速的大型旋转式清雪机后，清理积雪的工作才变得简单。旋转式除雪机 一般具有切削、集中、推移和抛投的功能，具有结构复杂、功能多的特点。俄罗 斯和日本是生产旋转式除雪机的主要国家，技术成熟。其产品性能居世界领先水 平。除雪机在国外已经发展了几十年，特别是在瑞典、芬兰等北欧国家已经相当 成熟。根据我国国情，国内应加强雪的力学性质研究，建立道路气象系统，除雪 机械应向小型化、高速度的方向发展，向多功能、机电液一体化的方向发展，同 时注意提高安全性和舒适性。 简言之，与其它类型的除雪机械相比，抛雪式除雪机一般具有对积雪的切削、集 中、推移和抛投功能，其应用较广，是一种现代化、高效率的除雪机械。国内有 关这方面的研究很少，据了解目前国内没有厂家在生产小型抛投式清雪机。所以 对这种小型的清雪机的研究、设计和开发必然有很大的现实意义（1）。
由以上两种主要除雪方法的对比与分析，我们得出结论，除雪应以机械除 雪为主
1.1 研究的目的和意义
我国的东北、华北和内蒙东北部的部分地区，冬季的积雪和积冰常常造成 严重的交通障碍，在有些路段如坡道、转弯、交叉路口、机场跑道等，路面有积 雪和积冰则影响更为严重，常常引发交通事故
冬季降雪覆盖在路面上给人们的出行带来诸多不便。传统的人工除雪方式劳 动强度大，工作效率低。北方城市往往采用专业的大型除雪机除雪，但是由于其 购置及使用成本高、工作幅宽大，往往只适用于城市马路的清扫。而在中部及南 方部分城市，由于一年中降雪的天数不多，往往不会配置除雪设备。本设计的目 的在于设计一种小型低成本的除雪设备，可以广泛用于各种小面积的除雪需求环 境。
目前，各国普遍采用的除雪方法是机械除雪法和融雪法两种基本方法。机械 除雪法是通过机械ຫໍສະໝຸດ Baidu冰雪的直接作用而解除冰雪危害的一种方法。
积雪按状态可分成三种类型： (1) 松散雪，即降雪不久且未经人员和车辆碾压的雪，质地松散；，体积大， 流动性好； (2)压实雪，即降雪后经人踩和车压而形成的冰雪混合物，有不同程度的硬 层，不易清除； (3)冰层，是积雪因阳光暴晒或车辆碾压融化成水后又冻结成冰，冰层中除
原动机
传动装置
车架
行走装置
抛雪 装置
集雪 装置
积雪
图 1 扫雪机结构示意图 Fig1 Snowplow structure schematic drawing
本设计通过利用搅龙旋转将雪集中向后推送，再利用离心式风机叶片高速旋转产 生的作用力将雪高速推向弯管，再通过和弯管壁撞击折射扬出弯管，从而达到除雪目 的。
动力传递过程为：发动机→传动轴→涡轮蜗杆减速器→驱动轴→搅龙 结构简图如下：
1. 搅龙 2. 清雪铲 3. 抛雪筒 4. 传动系统 5. 发动机 6. 操作装置 7. 车轮 8. 车架 9. 抛雪轮 图 2 扫雪机结构简图
水分外还有大量尘土和泥沙，质地坚硬，和地面粘接牢固。 所以除雪机械包括除雪机和除冰机两种。根据工作原理的不同，除雪机可分
为推移式、抛雪式和吹雪式三种。推移式除雪机是将推雪铲刀，除雪犁等装置安 装在推土机或其它车辆上，将雪推走，开出通道，然后用卡车将积雪运走。这种 方法只能将积雪推到路边，不具备集雪能力，且只适用于新鲜雪或破碎后的压实 雪，效率较低，容易划伤地面。抛雪式除雪机配有抛雪泵，将收集到的积雪抛到 路边或送入运输车辆。其中以螺旋式最为常见。吹雪式除雪机一般配备航空发动 机，产生强大的高压空气流由喷口吹除地面积雪。吹雪式除雪机运行速度较高， 有很高的生产率，但它只适用于新鲜雪，只能在机场、桥梁和高速路上应用，成 本很高，不适合开发小型产品 。
1.2 国内外研究现状
利用机械清雪是把人从繁重的扫雪工作中解放出来的一种最好的途径，并大 大提高了清雪效率和速度。因此，科学工作者一直在探索如何研制出安全、可靠 和实用的清雪机械。
在国外，最初的清雪机械是采用推土机或装载机，利用其推土板和装载斗将 积雪集中在一起，这后来发展成犁式除雪机。早在 1943 年日本就开始把 V 型犁 装在载重卡车上用于除雪，经过多年的发展，国外犁式除雪机已具有较高的技术 水平。犁式除雪机出现以后，又出现了将用合成材料制成的指向圆周不同方向排 列的棒装在滚筒上作为清雪专用器械，但只对没冻的积雪效果好，直到后来出现
扫雪机的设计
本文在分析了目前国内外的主要除雪方法的基础上，提出一种适合中国国 情的小型机械旋转式扫雪机的设计方案。本设计由汽油机提供动力。经输出轴输出动力，通 过链传动传递动力，带动其他工作。该扫雪机的工程是利用搅龙旋转将雪集中并向后推送， 通过搅龙的向后推力及螺旋桨产生的吸力使其到达螺旋桨。由于螺旋桨高速旋转产生巨大的 作用力，雪被高速推向弯管，再通过与弯管壁撞击折射出去。从而达到清除积雪的目的和最 佳效果。