一种新型多功能除雪车的设计

C
O x
r0
兹准
B A
h
Z
O x
y
图 2 等螺距螺旋渐开线
渐开线数学模型为[4]：
x扇设
设
=
r0 [cos（兹
+
渍）+
渍
伊
sin（兹
+
渍）]
设
y设
设 设 缮设
=
r0 [sin（兹
+
渍）+
渍
伊
cos（兹
+
渍）]
设
z = 设
设 设 墒设
h 2仔
兹
式中：渍 为常数，表示曲面上不同的螺旋线，它们
具有相同的导程 h，但有不同的螺旋角 兹 为常数，表
y
新型多功能除雪车结构示意图如图 1 所示。
1
2
34
5
6
7
1.推雪铲 2.二类底盘 3.副发动机 4.吹风系统 5.滚刷 6.撒布罐 7.撒布机
图 1 新型多功能除雪车结构
多功能除雪车使用专用二类底盘直接加装上 装，其兼容性好，在冬天作业推雪铲用于推雪、吹风 系统提供高流速的风将推铲后剩余的少量积雪吹 散，紧跟着的滚刷将高速旋转，残余的少量积雪扫走 干净，最后的撒布机自动撒盐，防止道路结冰，以上 工作装置的动力来源于一台装在驾驶后部的副发动 机。夏天该车并未闲置，可以将吹风系统反转接入罐 内最后一仓吸尘、滚刷扫路，撒布机洒水，一车两用。
示不同位置的渐开线，r0 为渐开线半径。 我国一个标准车道宽度为 3.75 m，设计液压折
叠推铲展开宽度 4.6 m，折叠后宽度 2.5 m，工作左右
摆角为 30毅，能保证完全覆盖一个标准车道，推铲上
行进角度与地面夹角为 60毅，下行进角度与地面夹角
30毅，高度 1.2 m，液压提升高度 0.4 m，可以保证日常
[4] 王文斌.机械设计手册[M].北京：机械工业出版社，2004.123.
[5] 刘继德.多功能清雪车清雪装置研究[D].长春：吉林大学，
收稿日期：2017-06-21 作者简介：李旭俊（1979-），男，广西宜州人，瑶族，高级工程师，硕士学位，从事专用汽车设计与开发。
32
《装备制造技术》2017 年第 09 期
作业要求和工作转场要求。
3 滚刷设计
采用片状钢丝滚刷设计，在滚刷转子旋转过程 当中，冰雪对滚刷的钢制刷丝有一定的挤压变形量， 从而是滚刷的旋转运动受到阻碍，因此滚刷在旋转 时必须克服冰雪对其的转动阻力矩[5]，滚刷的受力如 图 3 所示。
中图分类号：U418.326
文献标识码：A
文章编号：1672-545X（2017）09-0032-02
冬季降雪对交通、生产、生活影响很大，然而我 国对除雪机械的开发、生产较晚，尚处于起步阶段。 我国路面冬季除雪大部分使用人工、装载机、自卸 车、撒盐车相结合方式除雪，其除雪效率低，机械化 程度远落后于发达国家，中高端除雪机械大部分依 赖进口，价格昂贵[1-2]。因此本文针对以上情况提出一 种新型的多功能除雪车工作原理和设计计算方法。
K
+ R
RS
式中：K
为系数，K
越
sin兹k
=
0.21
（
S YK
）；fb
为摩
擦系数；E 为刷丝的弹性模量（Pa）；J 为刷丝截面惯
性矩，J =
仔d4 64
；S 为刷丝的自由长度（m）；Y K 为刷丝
工作点距坐标点的距离（m）；i 为刷丝与地面接触的 数量；R 为滚刷半径（m）；RS 为刷筒半径（m）.
达反转形成抽吸功能。
5 撒布设计
撒布设备布置在车辆尾部，设计为举伸式罐子， 撒布融盐水，通过液压泵从喷头洒出。罐子底部安装 有管道阀门与吹风机管道相连，作业时将吹风马达 反转，打开管道阀门吸收灰尘和垃圾，达到一车两用 目的。
6 结束语
通过上述设计及匹配计算，该多功能除雪车是 集推雪铲、扫雪滚刷、高速吹风、融雪撒布等功能于 一身的除雪车，在功能设计上具有先进性与多功能 性。它机械化强度高，操作容易，可以替代传统的铲 车、扫雪车、撒布车联合作业车队除雪，能很大程度 的克服现有技术存在的缺点，适用于不同类型的场 合，如机场、高速公路、城市道路等，工作效率高，该 产品推向市场后，会有很高的社会价值。
参考文献：
[1] 祁玉龙.除雪除冰设备的现状和发展趋势[C].北京：铁道建
筑技术，2012.88-90.
[2] 胡海英.国内除雪方式探讨及除雪机械的发展趋势[C].黑龙
江：林业机械与木工设备，2011.8-9.
[3] 邓洪超.多功能除雪车犁形前雪铲结构设计[C].天津：工程
机械，2005.18-20.
1 总体方案设计
2 推铲设计
雪铲依靠车体的前进动力将路面积雪清离路 面，并使积雪沿铲体向一侧滑移而到达道路边沿。同 时雪铲曲面的设计为渐开线等螺距螺旋面[3]，积雪一 方面绕 Z 轴作相同角速度的圆周运动，另一方面沿 Z 轴作相同速度的匀速直线运动，直达派出推雪铲一 侧，而不会积累到雪铲顶部，如图 2 所示。
经过计算，滚刷滚动阻力矩约 500 N·m，布置在
底盘大梁下部前后车桥之间将会比较紧凑并有利于
吹风系统的布置，对应的设计直径 800 mm，宽度 4.6
m，采用两端内嵌式液压马达驱动，左右摆角为 30毅.
4 吹风设计
吹风系统采用液压马达驱动，布置在滚刷前部
有利于吹散滚刷扬起的雪粒，一般风量计算公式为：
Q = V 伊 S.
式中：V 为风速（m/s）；S 为面积（m2）.
风机功率计算公式为：
W
越 （3
600
伊
P伊Q 浊1 伊 浊2
伊
1
000）
式中：P 为风压（Pa）；Q 为风量（m3）；浊1 为风机效
率，取 0.8；浊2 为机械效率，取 0.95.
经过计算，单侧风机功率可选 50 kW 左右，工作
风速为 600 km/h，工作压力约 12 MPa；夏天风机马
wk.baidu.comV棕
RS
S
R
O棕
玉
X
郁 芋域
C
B
A
Y
图 3 滚刷受力图
滚刷的转动阻力矩与钢丝的弹性模量、刷丝截
面惯性矩、刷丝的长度、刷丝工作点距坐标点的距
离、刷丝与地面的接受数量、刷筒半径、滚刷半径等
有关，计算公式[5]如下：
M
越
0.538
伊
E
伊
J
S3
Y
4 K
姨伊
（1
+
fb
伊
K
-
姨（1
-
K 2））伊
i
伊
cos-1
Y
Equipment Manufacturing Technology No.09，2017
一种新型多功能除雪车的设计
李旭俊
（中国重汽集团柳州运力科迪亚克机械有限责任公司，广西 柳州 545112）
摘 要：介绍一种新型多功能除雪车的结构功能，具备冬天、夏天工作的功能，并重点介绍了该车各功能机构设计方法， 数学模型，提出一些设计计算方法。 关键词：多功能除雪车；数学模型；设计计算方法