道路除雪破冰机的设计.doc

1、道路除雪破冰机的设计摘 要：我国北方大部分地区, 每年有4个月左右的降雪期, 道路积雪给交通运输及人民日常生活带来许多不便。采用机械方法清除是一项急需解决的难题。本文在总结分析以往道路冰雪清除技术和原理的基础上,以硬质道路冰雪清除为主,对道路冰雪混合物的物理和机械性能进行了分析,由于旋转破冰机的两个破冰轮内外侧线速度不同，通过形成的扭矩将积冰积雪有效的进行第一次破除，然后采用振动破碎、推雪板组合方式连续清除积雪的总体设计思想，除雪机械与东风EQ140汽车配套使用，既降低结构复杂程度和生产成本，又可最大限度利用闲置资源。关键词： 道路冰雪, 旋转剁冰机，振动破碎,推雪板Design of Roa

2、d removal snow and ice machineAbstract：Most parts of northern China, there are about 4 months of snowfall annually, snow brought a lot of inconvenience to road transport and peoples daily lives. Using mechanical methods is a clear need to solve the problem. This paper summarizes the analysis of past

3、 road snow clearing techniques and principles, based on the hard road to clear snow and ice based on the physical and mechanical properties of a mixture of snow and ice roads are analyzed, due to the rotation of the two ice-breaking round the outside of the line to break the ice machine at different

4、 speeds , formed by the torque icing snow will effectively get rid of for the first time, and then using vibrating crusher, pushing snowboard combination of continuous snow removal overall design ideas, snow machines and supporting the use of Dongfeng EQ140 car, both to reduce the complexity of the

5、structure the extent and cost of production, but also to maximize the use of idle resources. Key words: Snow road, Rotating ice-breaking machine, vibrating crusher, pushing snowboard目 录1前言11.1 研究的目的和意义11.2 路面除冰技术的发展历程21.3 课题研究的主要内容52路面压实冰雪物理力学性质62.1 路面压实冰雪成因与影响因素62.1.1 路面压实冰雪分类62.1.2 路面压实冰雪成因62.1.3

6、路面压实冰雪的影响因素72.2 路面压实冰雪的力学性质82.2.1 抗压强度82.2.2 抗切强度82.2.3 积雪和冰雪混合物的摩擦系数92.3 道路融雪破冰机除雪机理的分析103道路除雪机的牵引性能研究与总体设计113.1 技术参数113.1.1 牵引主机参数113.2道路除雪破冰机的总体设计134 道路破冰的机械设计144.1 道路破冰方案的确定144.2 关键部件设计及其工作原理164.2.1 旋转剁冰机构的设计174.2.2振动破碎机构设计及其工作原理184.2.3 推雪板机构设计及其工作原理194.2.4 动力及传动机构设计214.3 雪铲振动除雪所需功率计算的确定225除雪机械关

7、键部件设计及校核245.1 雪铲振动机构的设计及校核245.1.1 凸轮的设计与校核245.1.2 摆杆的设计与校核265.2 推雪板机构的设计与校核285.2.1 推雪板构件的设计与校核285.2.2 液压控制系统工作原理305.2.3 液压控制系统设计32结 论33参考文献34致 谢35I1 前 言1.1 研究的目的和意义北方冬季常有大雪，由于气温低，积雪数日甚至经月不化，经车辆、行人碾压后形成压实雪或冰层，给交通运输和人民生活带来极大不便。特别是在高速公路、机场、城市道路上，积雪不仅堵塞交通，而且是发生交通事故的主要原因之一。依据积雪状况，除按雪层厚薄分类外，还可分成三种类型：新鲜雪，即

8、降雪不久且未经人员、车辆辗压的雪，质地松软，可用推雪板清除；压实雪，即降雪后经人员、车辆辗压而形成的冰雪混合物，质地较硬且和地面粘接紧密，难于用推雪板或普通除雪机清除；冰层，是积雪因阳光或车辆辗压化成水后又冻结成冰，冰层中除水分外，还有大量尘土、泥砂，质地坚硬，和地面粘接牢固，清除更为困难。对压实雪和冰层，须使用破冰除雪机进行清理，清除难度较大。破冰及压实雪机(以下简称破冰机)是指具有切割、破碎、剥离道路表面冰层或压实雪的机械。由于推雪板、吹雪车均对冰层和压实雪的清除无能为力或收效甚微，所以必须先对冰层、压实雪层进行切割、破碎并从地面剥离，才能使用除雪机将其收集，达到道路除雪目的，即破冰机是除

9、雪机组的一部分。由于降雪后很难做到封闭道路，冰层和压实雪的出现难以遏制，破冰机也就成为必备设备。因为现有的纯机械式除冰设备的效率低、积冰清除不干净,而且会损伤道路标记甚至路面. 针对这种现状,可以利用加热原理清除道路积冰,并考虑将加热器与现有的纯机械式除冰设备相结合来清除道路积冰。清除道路冰雪具有很强的季节性,清除冰雪设备只在冬季使用，因此,一台价格昂贵的清除冰雪设备一年所用的时间相对较短,开发研制低成本、高效率、多功能、易操作、适应性强的清除冰雪设备应成为主要技术指标。目前,国内除雪机械多数是对现有的装载机、推土机、拖拉机等实施技术改造。只有在冬季降雪时安装除雪工作装置,进行除雪作业,其余时

10、间可进行其它工程施工作业或道路清扫养护作业等,提高了除雪机械的整机使用效率。本课题设计的道路融雪破冰机是以东风EQ140汽车为改装的多功能清雪车,东风EQ140汽车只在冬季安装除雪设备进行冰雪清除作业。为此,设计一种经济型、功能强、适应面广的清雪机械是具有重要的意义。1.2 路面除冰技术的发展历程中国除雪机械的研制起步较晚, 真正的研制与开发是从80年代以后, 随着改革开放的不断深入, 道路的不断升级与新建,各种机动车辆猛增而开始的, 这些研究单位集中在中国的三北地区, 先后有十几种型号的样机被生产出来, 在除雪作业中发挥了一定的作用。在大力发展中国除雪机械的同时, 有关部门也注意引进吸收国外

11、先进的道路养护技术, 近年来先后从国外引进了一定数量的道路综合养护设备, 其中一些设备具有除雪功能, 比较典型的有奔驰U1650 型万能工程车、乌尼莫克道路综合养护车等。(1)犁式除雪机犁式除雪机主要适用于未经压实的积雪, 特别是密度较小的新降积雪, 由于价格低、效率高、工作可靠, 是使用最广泛的除雪机械。犁刀的形式主要有V 形犁、U 形犁、单向犁和侧翼铲等。国外的犁式除雪机, 大多数具有避让功能, 此外, 还可以实现犁刀升降以及作业角度的变化。犁式除雪机是国外使用较早的除雪机械。早在1943 年, 日本就开始把V 型犁装在载重卡车上用于道路除雪, 经过多年的发展, 国外犁式除雪机已具有较高的

12、技术水平。以俄罗斯新产品KO-812-2 型犁式除雪机为例, 这种除雪机基础车采用MT 3-80/ 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; 工作装置有推土板、犁刀和圆盘刷, 除雪宽度: 推土板2 500 mm; 犁刀2 500 mm; 圆盘刷1 800 mm。90 年代初, 在中国的沈大高速公路上, 引进了德国产的乌尼莫克道路综合养护车, 辅机备有犁式除雪器, 其总质量为1 000 kg , 最佳除雪宽度2 375 mm, 除雪铲高1 000 mm, 最佳除雪速度20 km/ h, 最佳生产率4 7500 m2/ h, 残留雪

13、厚度不大于10 mm。国内的犁式除雪机械, 虽然起步较晚, 但也取得了一定的成绩, 先后成功研制了一些犁式除雪机和除雪器。主要有西安公路研究所研制的L9280 型除雪车, 吉林交通科学研究所研制的CL-3. 6, CL-3. 5 型系列除雪犁, 以及与磐石县公路管理段联合研制的CL-2. 4 型公路除雪器, 哈尔滨林业机械研究所研制的CBX-216 综合破冰除雪机, 其前部除浮雪装置的犁式除雪器等等, 这些除雪机械在某一方面的性能具有一定的优势。(2)旋切式除雪机旋切式除雪机一般具有切削、集中、推移和抛投功能, 具有结构复杂、功能多的特点。旋切式除雪机可分为单级式和双级式两种, 其中单级式又分

14、为铣刀型和风扇型, 双级式分为单轴螺旋风扇型及双轴螺旋风扇型。俄罗斯、日本是生产旋切式除雪机的主要国家, 技术较成熟, 其产品性能居世界领先水平。日本产高速行走旋切式除雪机, 作业速度为70 km/ h, 该除雪机采用四轮驱动方式, 利用盘式制动, 全长为7 790 mm, 机宽2 490 mm, 最大除雪宽度2 490mm, 发动机功率220 kW, 最大除雪速度70 km / h, 最大除雪量3 000 t/ h。国内已研制成功的旋切式除雪机主要有吉林工业大学等单位研制的CX-30 型除雪机, 哈尔滨林业机械研究所研制的CBX-216 型城市道路破冰除雪机, 吉林交通科学研究所研制的CBX

15、-1600 型除雪机, 此外还有XLB-212 型, 15-1 型等等。其中一些型号的除雪机已进行过工业性试验, 效果较好。在世界范围内，寒冷地区的国家冬季路面上都存在不同程度的积雪结冰。研究路面除冰技术具有十分重要的意义。路面除冰技术的发展历程经历了人工清除、机械化清除和智能化清除三个阶段。人工除冰法主要依靠人力用简单的劳动工具来完成路面冰雪的清除。人工除冰法是最早期、最原始的除冰方法。虽然人工清除冰雪比较彻底，但是作业时间长、劳动强度大、效率低，耗费大量人力、物力和时间,作业时影响车辆通行及行车安全。目前，人工除冰法适用于小范围冰雪的清除或重点难点路段冰雪的清除。后来，随着科技水平的不断提高，交通建设的飞速发展，机械化的除冰技术应运而生。目前，常用的机械化除冰技术主要包括化学除冰法、热力除冰法和机械除冰法三种。(1)化学除冰法化学除冰法是一种依靠撒布盐类除雪剂来降低冰雪危害的方法。其原理是降低冰雪的冰点。化学除冰法既可以用来清除路面结冰，也可以清除浮雪，是国际上比较常用的一种路面冰雪清除手段。在一定的环境条件下，化学除冰法可以有效的清除道路冰雪，改善道路安全状况，提高道路运输效率。但是化学除冰法的负作用也比较明显，主要体现在：除冰效果受环境温度影响较大，且存在反复结冰现象；造成沥青面层脱落，路面大面积破损；对桥梁的结构存在着腐蚀性，使桥梁结构的耐久性下降；