多功能除雪融冰车的设计

多功能除雪融冰车的设计

摘要:针对目前国内现有除雪车产品结构简单、功能单一的情况,提出了一种结构紧凑、功能齐全的全新除雪融冰车。该除雪车具有扫雪、吹雪、轧冰、融冰、烘干等功能,除雪效率高、能耗低、使用安全,适合高速公路、机场等路况的使用。

关键词:布置方案主要功能控制方式

国内在汽车底盘上加装专用设备制造的除雪除冰设备由于受结构限制总体布置困难,多为推雪、扫雪、吹雪、轧冰等单一功能,单一设备不能一次性彻底道路除雪、除冰,需要多辆不同功能的车辆配合作业。对于路面冰层主要靠人工破冰或简单功能的破冰设备破冰后铲除,没有融冰烘干设备,除冰不彻底,残留冰层只能通过靠撒盐或融雪剂助其融化,同样污染土壤、损坏路边绿化带,损坏路面桥面。

国内有利用废弃的航空发动机吹雪的具有除雪融冰功能的除雪车,但因其强大的吹除气流会影响过往车辆安全,损坏路边设施,气流温度极高在融化冰层的同时易烧坏路面,使用成本极高,目前仅在机场等高价值区域有应用,不适合公路的除雪。

因此,研制一种结构紧凑,功能齐全,除雪效率高,具有除雪、除冰功能的除雪车,已成为许多地区的迫切需求。

1 整体布置

该多功能除雪融冰车由底盘和六大功能模块组成,六大功能模块分别是前置滚刷扫雪装置(或轧冰轮装置)、前后吹除装置、盘刷清扫装置、融冰和烘干装置。其中前置滚刷扫雪装置和轧冰轮装置可互换。

1.1 功能布局

在汽车底盘端安装有前支架,前置滚刷装置(或轧冰轮装置)固定在前支架前端,前吹除装置安装在前支架下端;在汽车底盘车架下前后轮之间位置依次安装盘刷、后吹除装置,其中盘刷装置和汽车轴线呈45°夹角布置;车厢尾部安装有可拆卸的融冰烘干装置,该装置通过螺栓固定在活动支座上,活动支座通过液压油缸连接在车厢尾部。该布局具有结构紧凑,成本低,功能齐全,一车多用等特点。

2 主要功能介绍

该产品具备一车多能,可实现高速滚刷扫雪、机械滚轧破冰、冷态高压吹雪、盘刷扫除雪(冰)、高温气体融雪和热风烘干六大功能,可根据不同冰雪状况选择组合使用。下面就主要功能作以简介。

2.1 高速滚刷扫雪功能

高速滚刷装置是通过液压驱动滚刷高速旋转,将雪清扫抛出清除区域。滚刷除雪具有速度快、作业幅度宽、操作简便等特点,能够单独清除50mm以内的浮雪或轻度压实的雪,与高压吹除部分配合,能够

清除150mm的积雪。

2.2 机械滚轧破冰功能

滚轧破冰装置是靠汽车底盘前进带动破冰轧辊在冰面上滚压来到达破冰目的的。它具有结构简便、自带动力、强制下压、地面自动仿形等特点,一次破冰厚度可达50mm。

2.3 冷态高压吹雪功能

吹除装置是通过把压缩机组提供的高压气体引导到除雪车前部和后部,实现不同情况下的吹雪需求。它具有冷态气流吹雪(避免了吹除过程雪的融化)、吹除压力大、吹雪宽度大、作业速度快、吹气量自动控制等特点,单独使用可吹除50mm以内的浮雪,与滚刷等部件结合使用可实现快速、一次性彻底除雪的效果。

2.4 盘刷扫除冰雪功能

盘刷装置通过4个盘刷的“依次接力”刷扫,来实现清除扫刷、吹雪、破冰后残留的冰雪。它具有盘刷全方位可调、外侧盘刷自动避让、操控简便等特点。

2.5 高温气体融冰烘干功能

融冰烘干装置通过把高效燃烧机产生的热量向地面吹压实现快速融冰,同时把通过热交换的高压气体吹向初步融化的冰水并多面积

激起,从而实现再次融冰并烘干的目的。该部分具有热效率高,热交换快,冰面温度高,热效率高,作业速度快等特点,能适应高速公路、机场等环境的使用。

2.6 不同雪况组合功能

该产品一车多能,可以根据不同的冰雪状况进行功能组合,实现对道路冰雪的彻底清除有以下几点。

2.6.1 浮雪状况时

浮雪清除以随下随清为原则,当为厚度小于50mm的松散浮雪时,可以用前滚刷扫除或前吹除装置直接吹除;当为厚度50mm～100mm 的松散浮雪时,可以采用前面用滚刷扫除,同时用前吹除装置配合滚刷吹除残留浮雪。

2.6.2 微冻冰雪状况时

可以先由前滚刷扫除上层松散冰雪,底层与地面粘附的微冻冰雪由中部盘刷扫除,同时用后吹除装置配合盘刷吹除残留冰雪;必要时还可启用后部的融冰功能对冰雪进行清理。

2.6.3 轻微压实积雪状况时

可以采用前滚刷扫除上层积雪,底层粘附积雪由盘刷扫除,同时后吹除装置配合盘刷吹除残留积雪。

2.6.4 冰层(桥面或局部路段冰层)状况时

对于桥面或局部路段冰层厚度为3mm～5mm以下的冰层,可采用融雪烘干装置进行融化,必要时进行烘干处理。对于桥面或局部路段冰层厚度3mm～5mm以上的冰层,先采用破冰装置破冰,盘刷侧向扫除,残留碎冰由后吹除装置进行吹除,必要时进行融冰、烘干处理。

3 控制方式

3.1 液压系统

液压系统采用双泵双回路系统,动力由底盘变速箱上的取力器提供,通过传动轴传递给双联泵。液压系统将电磁阀、滤油器、压力继电器、压力表及油箱集成为液压站。双联泵的前泵供给回路向前置滚刷的马达、升降油缸和偏转油缸供给液压油;后泵供给回路向前后吹除装置、扫刷马达、扫刷的升降油缸及融冰装置升降油缸供给液压油。后泵供给回路上设置有两个压力继电器,一个通过调压调节扫刷升降高度,另一个用于操纵电磁阀实现程序自动控制。在喷嘴伸缩油缸、前吹升降油缸、后吹升降油缸、融冰升降油缸、内扫刷升降油缸、外扫刷升降油缸的回路上加装有液压锁,能长时间保压且防止装置自然下降。

3.2 电控系统

3.2.1 可编程序控制器(PLC)

该电控系统中可编程序控制器(PLC)是整个系统的核心。PLC输入模块接收触摸屏、空压机、液压站控制单元、发电机、燃烧机、接近开关、压力继电器的开关量信号;PLC输出模块连接中间继电器;触摸屏用做输入信号控制,并用来显示当前工作状态和信息中间继电器将输出控制信息的一部分通过电磁阀、接触器传递给控制液压油缸升降(左/右移动)、电机的旋转。

3.2.2 电控系统的特点

采用触摸屏控制,可将当前的工作状态如当前的工作模式和及时将一些有用的信息如故障报警显示出来,减少了排除故障的时间。采用PLC控制器,提高了系统的抗干扰能力,即提高了工作的可靠性。这种控制方式使得多功能除雪车的电气控制线路更加简洁,操作更加灵活,检修更加方便,极大限度的满足了使用者的需求。

4 结语

国外的除雪车结构复杂、售价高、使用、维修成本大,推广和普及困难。为此,借鉴国外先进技术,结合我国的环境和道路条件开发适合国情的除雪车就显得十分必要。该车集扫雪、吹雪、轧冰、融冰、烘干多种功能于一体,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,使用方便,能很大程度的克服现有技术存在的除雪效果差的缺点,具有快速、连续清除冰雪,不受路况,工作效率高,且不损伤路面,适用范围广,对环境无污染的优点,该产品推向市场后,会有