小型除雪机

小型除雪机

国内外除雪机械根据工作原理，除雪机可分为推移式、抛雪式和吹雪式3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他车辆上将雪推走，这种方法只能将积雪推到路边，适用于新鲜雪或破碎后的压实雪，效率较低，容易划伤地面。常见的推移式除雪机有前置正铲式、前置侧铲式和V 型除雪犁等。抛雪式除雪机配有抛雪泵，将收集到的积雪抛到路边或送人运输车辆，常见的抛雪式除雪机有螺旋式、手臂式和叶片式3种。吹雪式只适用于新鲜雪，只能在机场、桥梁和高速路上应用，成本最高，不能开发小型产品。除冰机包括震动式除冰机、铣切式除冰机和撞击式除冰机。根据新疆冬季长且降雪量大，雪很快就会在路面结冰的特点，本文介绍一种小型的破冰除雪机械。2 除雪机的总体方案研究2．1 除雪机的基本结构和工作原理除雪机由车体和安装在它上面的柴油机、减速器、传动装置、行走装置、操作装置组成。其机构示意图和结构简图分别见图1和图2。机器工作时，柴油机提供的动力经减速后，由皮带轮传递给蜗杆，然后通过链传动传到破冰辊上，从而带动破冰辊高速旋转，使前方的冰层不断地被破冰辊切碎，并以一定的速度被甩人到后面的密闭室中。在密闭室中，蜗杆带动蜗轮轴旋转，于是凸轮就以一定的周期作往复运动，从而推动推雪板，使积雪和碎冰块被推到路边。2．2 除雪车所用功率分配在该小型除雪机的动力

设计中，主要研究整机行走消耗的功率、破冰装置消耗的功率以及推雪板清除冰雪消耗功率的计算。对于其他消耗功

率较小的装置不再单独计算，而是统一考虑在系数k之中，因此，破冰除雪机总功率(kw) 为：P集一是(P行走+ 尸破冰+P推雪板) 。⋯⋯⋯⋯⋯ (1)式中：P 柴——柴油机功率；P行走——行走功率；P破冰——破冰装置所用功率；P

推詈板——推雪板装置所用功率。蜗杆传动图1 小型除雪机的机构示惫图由式(1)看出，在行走功率为零时，柴油机功率可以全部传给破冰装置和推雪板装置，而在破冰装置和

推雪板装置功率为零时，发动机功率可以全部成为行走动力。因此，在破冰量很大时，车速不宜过高；而在破冰量

很小时，可以相应提高车速，所以，该小型铲雪机的传动

效率较高。3 传动装置的设计3．1 传动原理除雪机的传动原理如下：柴油机经减速器减速后，经带传动带动蜗杆轴转动，凸轮随蜗轮轴一起转动，由此推动推雪板往复运动。除此之外，蜗杆轴通过链传动，带动车轮和破冰辊向前运动。考虑到缓冲、减震、过载保护、原动机等对传动装置

的要求，采用单排辊子链(链号为08B)传动和带(普通V带A 型)传动。图2 除雪机的结构简图3．2 参数计算传动系统各轴的转速、功率和转矩计算结果见表1。表1 传动系统的运动和动力参数轴号柴油机蜗杆蜗轮转速(r／min) 94O 940 40 功率(kW) 2．19 2．17 1．72 转矩(N ·m) 22．25

22 410．7 4 铲雪车的主要结构设计4．1 破冰辊的设计铲刀前面作用在冰雪层上的力有法向力F 和摩擦阻力F 该二力的合力F 在、方向分解为F和F F 与铲刀前进方向一致，起挤压路面冰雪层的作用，F。起使其与路面剪切分离的作用，与铲刀前进方向垂直，使与路面分离的冰雪产生张力，并在内部产生弯曲应力而脆断。图3为铲刀受力图。图3 铲刀受力图设计铲刀时，必须使其满足一定的切削性能和力学性能的要求，减少切削阻力和铲刃磨损，降低能量消耗，延长铲刃的使用寿命，并有利于提高清除率。为了提高除雪机对雪层厚度的适应能力，破冰辊上的刀片设计为能进行机械调节，以便改变与地面的接触高度，在破冰的同时不损伤地面。破冰辊的作用是将雪层从路面上剥离，其结构形式为：一系列的刀片沿径向均布于主轴圆周上，并与主轴上的辐板铰接；在轴向上，并排地分布着多排这样的与辐板铰接的刀片，以形成一定的除雪幅宽。工作时刀片除与主轴一起转动外，还可绕铰链在一定角度内摆动，刀片靠扭力弹簧保持其径向固定位置。除雪作业时，刀辊主轴以一定的转速旋转，同时以速度。前进，这就使分布在主轴圆周上的刀片依次敲击雪层然后刮擦，使雪层与路面剥离。当遇有路面凸起或阻力过大时，刀片就克服弹簧阻力绕铰链摆动一定的角度，实现避让障碍的动作，从而自动适应路面，起到保护路面的作用。图4为破冰辊

结构示意图。图4 破冰辊结构示意图4．2 主要参数的确定及计算实例(1)取车速Vo一10 km／h。(2)刀具所在圆周直径取D一500 mml~{，结构上允许其圆上分布z一14 个刀片。(3)据人工除雪经验，两次敲击的间距^≤40 mm

时才能保证除雪质量。(4)据上述条件可计算出刀辊所应具备的转速，2—297．6 r／min。(5)刀具对地面的敲击力度可用动量来表示：Pn一×。⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯ (2)式中：P ——除雪刀辊上单片刀头对路面的撞击力度；m ——单个刀头质量，取一2 kg；——刀片旋转至与路面接触位置时相对路面的速度，m／s。经计算V一5 m／s，代人式(2)，则尸===2×5—10 kgm／s。(6)人力除雪时，设铁锹对地面的作用力F一100N，m一2 kg的铁锹经s 一250 mm距离撞击地面，其加速度和作用时间分别为a一50 m

／s ，f 一0．1 S，则撞击速度v=at=5 m／s。那么人工除雪铁锹对路面的作用力度为：P^一× V一10 kgm／s 。经上述计算说明辊刀对地面作用力与人力相仿。实际工作

时我们可通过控制刀片质量、弹簧扭力、刀辊转速、行车速度等因素来保证刀片对路面的作用力度小于或等于人工

除雪，或者使其在某一合适的范围。 5 除雪机设计时必须

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