多功能清雪車總體布置

1、摘 要本設(shè)計(jì)為多功能清雪車，能夠清除浮雪、厚雪、薄冰、軋實(shí)的冰雪，可有效清除025cm厚浮雪和010cm厚的軋實(shí)冰雪，達(dá)到見黑路面效果?？蓮V泛用于市政道路、高速公路、普通公路、機(jī)場(chǎng)等地。多功能清雪車以中國(guó)一汽生產(chǎn)的CA3253P7K2T1AE型卡車為行走系統(tǒng)，以一汽解放汽車有限公司無錫柴油機(jī)廠生產(chǎn)的BF6M1013-28E3/ BF6M1013-26E3發(fā)動(dòng)機(jī)為作業(yè)系統(tǒng)的驅(qū)動(dòng)裝置，將除雪機(jī)構(gòu)與其底盤車架連接，并對(duì)除雪車的雪鏟、掃雪排、撒布機(jī)機(jī)構(gòu)進(jìn)行結(jié)構(gòu)參數(shù)設(shè)計(jì)，分析了雪鏟的工作阻力，通過對(duì)冰雪力學(xué)性質(zhì)、整車性能匹配的研究，提出設(shè)計(jì)方案。本文的主要工作如下：（1） 調(diào)研分析機(jī)械清雪的重要性能及可

2、行性。結(jié)合國(guó)內(nèi)外目前的研究狀況，明確清雪機(jī)械的發(fā)展趨勢(shì)，確定研究方向。（2） 研究積雪的物理機(jī)械性能。（3） 鏟車型號(hào)的選擇及鏟的設(shè)計(jì)。確定鏟的參數(shù)，選擇適合型號(hào)車。（4） 整車受力及積雪的運(yùn)動(dòng)分析。計(jì)算清雪車在作業(yè)過程中整車的受力情況，分析各參數(shù)對(duì)清雪作業(yè)的影響；通過對(duì)雪單元體的研究，分析鏟雪作業(yè)時(shí)的積雪運(yùn)動(dòng)。（5） 穩(wěn)定性分析。鏟的特殊位置決定了其在作業(yè)過程中突出的穩(wěn)定性問題。鏟對(duì)清雪車作業(yè)穩(wěn)定性的影響較大，為保證清雪車安全作業(yè)。關(guān)鍵詞：除雪鏟；撒布機(jī)構(gòu)；掃雪排；滾雪刷；軌道升降機(jī)構(gòu)AbstractThis design for the multi-purpose clear sleigh

3、s, can eliminate floats the snow, the glazed frost, rolls over the solid snow and ice, but eliminates 025cm to float the snow and 010cm thick effectively thick rolls over the solid snow and ice, achieved sees the black road surface effect.But widely uses in places such as municipal administration pa

4、th, highway, common freeway, airport.This article take a Chinese steam production CA3253P7K2T1AE truck as the undercarriage system, if take a steam liberation automobile limited company Wu xi diesel engine plant production BF6M1013-28E3/ BF6M1013-26E3 engine as the work system drive, will remove sno

5、w the organization the chassis frame connection, and will carry on the design parameter design to the snow removal breaker construction, has analyzed the roller compaction gun working resistance, through to the snow and ice mechanical properties, the breaker construction, the entire vehicle performa

6、nce match research, will propose the improvement program. Keywords: shovel snow removal And cloth institutions sweep row rolling snow brush rail lifting mechanism目 錄摘 要IAbstractII第1章 緒論11.1 研究的目的及意義11.2 國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀和發(fā)展趨勢(shì)2 路面除冰技術(shù)的發(fā)展歷程2 國(guó)外路面除冰設(shè)備的研究現(xiàn)狀4 國(guó)內(nèi)路面除冰設(shè)備的研究現(xiàn)狀5 路面除冰雪技術(shù)的發(fā)展趨勢(shì)71.3 本章小結(jié)8第2章 路面壓實(shí)冰雪物理力學(xué)性質(zhì)92

7、.1 冰雪的成因與分類9 路面冰雪分類9 路面壓實(shí)冰雪的成因10 影響因素102.2 路面壓實(shí)冰雪力學(xué)性質(zhì)12 抗壓強(qiáng)度12 抗切強(qiáng)度13 相關(guān)系數(shù)142.3 壓實(shí)冰雪破壞準(zhǔn)則152.4 本章小結(jié)18第3章 清雪車分類及特點(diǎn)193.1 清雪車分類19 按工作裝置特點(diǎn)分類19 按整車特點(diǎn)分類223.2 本章小結(jié)22第4章 前雪鏟板空間曲面設(shè)計(jì)234.1 清雪鏟前鏟設(shè)計(jì)234.2 清雪鏟鏟板曲面結(jié)構(gòu)參數(shù)確定26 推雪鏟設(shè)計(jì)26 獨(dú)立壁障裝置設(shè)計(jì)294.3 本章小結(jié)31第5章 清雪車部件設(shè)計(jì)325.1 滾雪刷設(shè)計(jì)32 臥式滾掃刷刷毛排布形式分類32 整滾刷安裝位置不同分類33 按滾刷驅(qū)動(dòng)分類34 整

8、滾刷刷毛選擇355.2 掃雪排設(shè)計(jì)365.3 撒布機(jī)設(shè)計(jì)375.4 油路設(shè)計(jì)385.5 本章小結(jié)39第6章 整車受力分析416.1 清雪鏟受力分析41 除雪鏟除雪阻力計(jì)算41 除雪鏟行駛阻力計(jì)算41 除雪阻力、附著力和除雪功率的計(jì)算426.2 理論計(jì)算42 牽制除雪鏟功率計(jì)算條件42 除雪阻力計(jì)算446.3 形式阻力計(jì)算466.4 除雪阻力計(jì)算476.5 除雪功率計(jì)算486.6 車輛側(cè)向穩(wěn)定性分析486.7 本章小結(jié)49結(jié) 論50致 謝51參考文獻(xiàn)52第1章 緒論1.1 研究的目的及意義城市道路是城市重要基礎(chǔ)設(shè)施，它構(gòu)成城市的骨架，我國(guó)北方冬季時(shí)間長(zhǎng)，降雪量大，不及時(shí)清除積雪，將嚴(yán)重影響交通及

9、安全，給生活、生產(chǎn)帶來諸多問題，多功能清雪車的研制，改變環(huán)衛(wèi)工作環(huán)境，減輕其勞動(dòng)強(qiáng)度，提高其工作的效率和安全性，改善城市冬季交通和衛(wèi)生環(huán)境，保障道路的暢通，減少交通事故，滿足市區(qū)道路通行的需要，有重要的實(shí)用價(jià)值。近幾十年來，國(guó)外除雪車發(fā)展非常迅速，種類越來越多，各種生產(chǎn)廠商在采用新技術(shù)、新材料、新工藝的同時(shí)，不斷提高產(chǎn)品的作業(yè)性能和操作性能，以適應(yīng)冬季除雪提出的更高要求，增強(qiáng)產(chǎn)品的競(jìng)爭(zhēng)力。 在國(guó)外，最初的清雪機(jī)械是采用推土機(jī)或裝載機(jī)，利用其推土板和裝載斗將積雪集中在一起，這后來便發(fā)展成犁式除雪車。早在1943年日本就開始把V型犁安裝在載重卡車上用于除雪。 經(jīng)過多年的發(fā)展，國(guó)外犁式除雪車以具有較

10、高的技術(shù)水平。以俄羅斯產(chǎn)品KO281222型犁式除雪車為例，這種除雪車基礎(chǔ)車采用MT323082型拖拉機(jī)，其功用有除雪、清除垃圾和沙堆，既可以用于街道、人行道的垃圾清除，也可以用于公路和建筑工地的除雪。犁式除雪車的工作裝置有推土板、犁刀和圓盤刷，其除雪寬度為：推土板2.5m；犁刀2.5m；圓盤刷1.8m。隨著除雪技術(shù)的不斷革新，在出現(xiàn)了連續(xù)快速的大型旋轉(zhuǎn)式清雪機(jī)后，清理積雪的工作才變得簡(jiǎn)單。我國(guó)的除雪機(jī)械開始于20世紀(jì)80年代后期，相關(guān)研究單位主要集中在東北、西北和華北地區(qū)，先后有十幾種型號(hào)除雪車研制成功。國(guó)內(nèi)主要研發(fā)的有西安公路研究所研制的L9280型除雪車、哈爾濱林業(yè)機(jī)械研究所研制的CBX

11、-216綜合破冰除雪機(jī)、吉林交通科學(xué)研究所研制的CL-3.6和CL-3.5型系列除雪犁、吉林省盤石縣公路養(yǎng)路段研制的CL-2.4型公路除雪器、陜西高速公路管理局研制的FCX-1型除雪車、吉林省公路機(jī)械廠與原吉林工業(yè)大學(xué)共同開發(fā)的CB1500壓實(shí)冰雪清除機(jī)、重慶迪馬公司生產(chǎn)的DMT5160TYH多功能除雪車，該除雪車裝備有推雪鏟、滾刷、融雪劑散布機(jī)等裝置、哈爾濱雪狼除雪機(jī)械設(shè)備有限公司生產(chǎn)的用于清除硬冰雪的CXL-2、CXL-3型除雪機(jī)和北京永鋒科技有限公司研制的雪豹YF系列的多功能噴氣式除雪車等。目前，國(guó)內(nèi)除雪車的開發(fā)研制工作還主要集中在鏟式除雪車和融雪劑散布機(jī)這兩種除雪車形式，但由于專業(yè)的除

12、雪車，因其龐大的體積，降低了操作靈便性和除雪效率，因而選擇一款操作靈便、通用化的汽車來改裝成一除雪車，來補(bǔ)充專業(yè)除雪車的不足。1.2 國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀和發(fā)展趨勢(shì)1.2.1 路面除冰技術(shù)的發(fā)展歷程在世界范圍內(nèi)，寒冷地區(qū)的國(guó)家冬季路面上都存在不同程度的積雪結(jié)冰。研究路面除冰技術(shù)具有十分廣泛的重要意義。路面除冰技術(shù)的發(fā)展經(jīng)歷了人工清除、機(jī)械化清除和智能化清除三個(gè)階段。人工除冰法主要依靠人力用簡(jiǎn)單的勞動(dòng)工具來完成路面冰雪的清除。人工除冰是最早期、最原始的除冰方法。雖然人工清除冰雪比較徹底，但是作業(yè)時(shí)間長(zhǎng)、勞動(dòng)強(qiáng)度大、效率低、耗費(fèi)大量的人力、物力和時(shí)間，作業(yè)時(shí)影響車輛通行和行車安全。目前，人工除冰法只適用

13、于小范圍冰雪的清除或重點(diǎn)路段冰雪的清除。隨著科技水平的不斷提高，交通建設(shè)的飛速發(fā)展，機(jī)械化的除冰技術(shù)應(yīng)運(yùn)而生。目前，常用的機(jī)械化除冰技術(shù)主要包括化學(xué)除冰法、熱力除冰法和機(jī)械除冰法三種。（1）化學(xué)除冰法化學(xué)除冰法是一種依靠撒布鹽類除雪劑來降低冰雪危害的方法。其原理是降低冰雪的冰點(diǎn)?；瘜W(xué)除冰法既可以用來清除路面結(jié)冰，也可以清除浮雪，是國(guó)際上比較常見的一種路面冰雪清除手段。在一定環(huán)境條件下，化學(xué)除冰法可以有效的清除道路冰雪，改善道路安全狀況，提高道路運(yùn)輸效率。但是化學(xué)除冰法的負(fù)作用也比較明顯，主要體現(xiàn)在： 除冰效果受環(huán)境溫度影響較大，存在反復(fù)結(jié)冰現(xiàn)象； 造成瀝青路面脫層，路面大面積破損； 對(duì)橋梁的結(jié)

14、構(gòu)存在著腐蝕性，使橋梁結(jié)構(gòu)的耐久性下降； 腐蝕機(jī)動(dòng)車輛的輪胎及車輛底盤，大大降低其性能和使用壽命； 造成路邊的土壤鹽分增加，土壤板結(jié)硬化貧瘠；造成城市綠地黃化，樹木枯死，甚至影響道路附近農(nóng)作物的生長(zhǎng)； 造成水體污染，危害動(dòng)物生命和人類健康。近年來，雖然無毒性和無腐蝕性的環(huán)保型除雪劑，如生物降解型除雪劑等已經(jīng)問世，對(duì)環(huán)境和植物的破壞減少了，但是并未徹底根除。因此化學(xué)除冰法的應(yīng)用還是受到了一定的限制。（2）熱力除冰法熱力除冰法利用熱能使冰雪融化，消除冰雪危害，分為微波加熱、紅外線加熱、噴氣發(fā)動(dòng)機(jī)加熱等類型； 微波加熱。利用微波穿透冰雪加熱路面，使得貼近路面的冰雪融化，消除了路面和冰雪之間的結(jié)合力使

15、二者分離，達(dá)到清除目的； 紅外線加熱。使用柴油作為燃料加熱紅外線加熱板，利用其熱輻射作用使路面上的冰雪迅速融化； 噴氣發(fā)動(dòng)機(jī)加熱。利用噴氣式發(fā)動(dòng)機(jī)排出的高溫?zé)釟饬鲗?duì)路面冰雪進(jìn)行加熱使其融化以達(dá)到清除目的。雖然熱力除冰法清除冰雪速度快，安全性好但該方法往往耗能較大，費(fèi)用較高，所以其適用范圍也受到很大限制。（3）機(jī)械除雪法機(jī)械除雪法通過機(jī)械裝置對(duì)冰雪直接作用來消除冰雪危害，按其工作原理可以分以下幾種形式。振動(dòng)式。振動(dòng)式主要利用冰雪在振動(dòng)作用下，小變形可以引發(fā)脆性斷裂的特點(diǎn)。振動(dòng)輪在振動(dòng)馬達(dá)帶動(dòng)下振動(dòng)，使其表面的刀具切入、擠壓冰雪。振動(dòng)式的工作效率高，清除冰雪效果比較好，能夠有效的避免路面的損壞。但

16、是顯而易見，振動(dòng)式的結(jié)構(gòu)復(fù)雜，制造成本高。鏟剁式。鏟剁式模仿人工除冰，利用壓實(shí)冰雪硬而脆，不耐沖擊的物理性質(zhì)。由多種刀具組成的工作鏟在曲軸的帶動(dòng)下上下往復(fù)運(yùn)動(dòng)，對(duì)路面的壓實(shí)冰雪進(jìn)行周期性的剁擊。鏟剁式工作效率較低，容易損傷路面，應(yīng)用范圍受到限制。推切式。除冰鏟是推切式除冰裝置常用的結(jié)構(gòu)。鏟刃在壓力作用下切入冰雪層，在牽引主機(jī)推動(dòng)下清除冰雪。除冰鏟結(jié)構(gòu)比較簡(jiǎn)單，技術(shù)比較成熟，工作效率比較高。但是由于工作阻力大，除冰鏟清除冰雪的硬度受到很大限制，需要大功率的牽引主機(jī)。此外，鏟刃的磨損比較嚴(yán)重，對(duì)路面有一定的損傷，當(dāng)路面起伏波動(dòng)較大時(shí)除冰鏟的清除效果受到影響。碾壓式。碾壓式利用壓實(shí)冰雪脆性高，易斷裂

17、的特點(diǎn)，通過滾筒上面的組合刀片，依靠自重和主機(jī)的協(xié)調(diào)壓力使楔形刀具切入冰雪層。隨著切入深度的增加，楔形刀具對(duì)冰雪層產(chǎn)生擠壓作用，使冰雪層脆性斷裂、破碎，并與路面剝離。碾壓式結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，工作性能更好。機(jī)械除冰易于實(shí)現(xiàn)一機(jī)多用，不使用化學(xué)藥劑，無污染，能夠很好的保護(hù)環(huán)境和植被，公路兩側(cè)的農(nóng)田或者綠化帶內(nèi)是天然的堆放場(chǎng)所，還利于春季土壤保墑，所以它在國(guó)內(nèi)應(yīng)用最為廣泛。隨著人們對(duì)路面除冰技術(shù)研究的不斷深入，出現(xiàn)了一類更為先進(jìn)的除冰技術(shù)-智能化除冰技術(shù)。智能化除冰技術(shù)著眼于借助路面的某些特殊功能阻止路面積雪形成或者融冰除冰，目前主要包括自應(yīng)力彈性路面技術(shù)、導(dǎo)電鋪面融冰技術(shù)、太陽能土壤蓄熱融冰雪技術(shù)。自應(yīng)力

18、彈性路面技術(shù)利用彈性材料局部變形能力較強(qiáng)的特性，通過在路面鋪裝材料內(nèi)摻入一定量的橡膠顆粒，改變路面的變形特性。路面在外載荷作用下產(chǎn)生的自應(yīng)力從而有效地抑制路面積雪結(jié)冰。導(dǎo)電鋪面融冰雪技術(shù)是指在普通瀝青或者混凝土中添加聚合物類、炭類或金屬類導(dǎo)電組分材料，使之具有良好導(dǎo)電性能。冬季將電能轉(zhuǎn)變?yōu)闊崮苁孤访鏈囟壬撸┳詣?dòng)融化，從而保障交通暢通和行車安全。太陽能土壤蓄熱融冰技術(shù)是指在道路中鋪設(shè)太陽能采集系統(tǒng)，在地下土壤中設(shè)置能量?jī)?chǔ)存系統(tǒng)，將太陽能收集并儲(chǔ)存。降雪時(shí)將能量提取至路面，提高路面的溫度融化冰雪1.2.2 國(guó)外路面除冰設(shè)備的研究現(xiàn)狀國(guó)外降雪頻繁的國(guó)家都很重視清雪機(jī)的研制和使用，機(jī)械清雪技術(shù)較

19、為先進(jìn)，已經(jīng)進(jìn)入專業(yè)化的時(shí)代，產(chǎn)品在技術(shù)、工藝和性能上都較為成熟。目前，國(guó)外針對(duì)路面積雪結(jié)冰的清除技術(shù)還是以撒布除雪劑為主，設(shè)備既有綜合式的多功能專用除雪車，也有以工程車輛底盤為主機(jī)的一機(jī)多用型清雪車。國(guó)外清雪除冰設(shè)備主要生產(chǎn)廠家有瑞士BOSCHUNG公司、丹麥的EPOKE公司、德國(guó)的DAIMLER-BENZ、VOLKSWAGLN公司、英國(guó)的SCHMIDT公司、美國(guó)的S&S、BOBSCHUNG公司、日本和俄羅斯的生產(chǎn)廠家更是不勝枚舉。瑞士BOSCHUNG公司的智能移動(dòng)式撒布機(jī)，如圖1-1中（a）所示。該機(jī)存放除雪劑的料斗容積可達(dá)12立方米，除雪劑的撒布量連續(xù)可調(diào)，撒布寬度與撒布劑量自動(dòng)

20、同步，并配有自動(dòng)裝卸裝置。日本冬季降雪頻繁、其清雪機(jī)械的技術(shù)水平處于世界領(lǐng)先地位。清雪卡車、清雪推土機(jī)、清雪平地鏟、防凍劑撒布車等清雪機(jī)械設(shè)備在日本普遍應(yīng)用。防凍劑撒布車通過噴灑防凍劑來防止路面積雪碾壓凍結(jié)，撒布性能和行駛速度的協(xié)調(diào)性較好，是保證道路安全的重要工具。高速壓雪清除機(jī)如圖1-1中（b）所示，采用4300mm寬清雪鏟，根據(jù)壓實(shí)積雪的性狀，開發(fā)了振動(dòng)式和壓力信號(hào)綜合自動(dòng)化監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，有效地控制清雪鏟的推力和角度，極大的提高了清雪作業(yè)能力。CE520NN型清雪卡車是日產(chǎn)柴油工業(yè)株式會(huì)社生產(chǎn)的大型多功能清雪車，可以通過配置刮雪刀清除壓實(shí)冰雪。刮雪刀安裝在車輛前后輪中間，高度有500mm和67

21、0mm兩種。清雪卡車的主機(jī)采用10檔位變速箱，變速操作容易在清除壓實(shí)雪，車輛反復(fù)前進(jìn)、后退、變速時(shí)，車輛的舒適性、操作性、安全性有很大提高。圖1-1國(guó)外路面除雪設(shè)備1.2.3 國(guó)內(nèi)路面除冰設(shè)備的研究現(xiàn)狀我國(guó)清雪技術(shù)的研發(fā)起步較晚，始于20世紀(jì)80年代后期，相關(guān)研究單位主要集中在東北、西北、華北地區(qū)，先后有幾十種型號(hào)的清雪車研制成功。幾年來一些廠家參照國(guó)外先進(jìn)技術(shù)，研發(fā)出適合我國(guó)清雪作業(yè)急需的梨板式和轉(zhuǎn)子式清雪車以及拖式撒鹽車等車型，但與世界先進(jìn)國(guó)家清雪車發(fā)展相比，產(chǎn)品數(shù)量及性能差距較大，遠(yuǎn)不能滿足道路清雪需求。目前，國(guó)內(nèi)主要的清雪設(shè)備有沈陽路泰達(dá)除雪機(jī)械生產(chǎn)的H2800型擊振破冰清雪機(jī)、H19

22、00型破冰清雪機(jī)，如圖1-2中（a）（b）所示；北京銀海除雪機(jī)械有限公司生產(chǎn)的HM16-TTR加熱王，如圖1-2中（c）所示；雪狼除雪機(jī)械生產(chǎn)的雪狼CXL-2清雪機(jī)，如圖1-2中（d）所示；哈爾濱林業(yè)機(jī)械研究所研制的CBX-216綜合破冰清雪機(jī)；徐州裝載機(jī)廠生產(chǎn)的公路養(yǎng)護(hù)用輪式震動(dòng)除冰車。（a）H2800型擊振破冰清雪機(jī) （b）H1900型破冰清雪機(jī) （c）HM16-TTR加熱王 （d）雪狼CXL-2清雪機(jī)圖1-2 國(guó)內(nèi)道路除雪設(shè)備經(jīng)過二十多年來的探索和研究，我國(guó)的路面除冰技術(shù)和設(shè)備取得了和大的進(jìn)步，但是從總體上看來，我國(guó)對(duì)路面除冰設(shè)備的研發(fā)和生產(chǎn)尚處于起步階段，除冰設(shè)備的技術(shù)水平還比較落后，

23、主要體現(xiàn)在以下幾個(gè)方面：（1） 技術(shù)水平低。除冰設(shè)備在結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、制造、設(shè)備使用管理和維護(hù)等方面都存在問題。（2） 品種類型不全。目前，不少種類的路面除冰設(shè)備在我國(guó)還是一片空白，尤其是用于路面壓實(shí)冰雪的大型設(shè)備。（3） 避讓功能不理想。我國(guó)現(xiàn)有的除冰設(shè)備大部分避障能力較差在除冰作業(yè)中，常常因?yàn)楸苷喜患皶r(shí)導(dǎo)致作業(yè)屬具或者牽引主機(jī)的損壞。（4） 對(duì)路面養(yǎng)護(hù)能力差。在作業(yè)路面凹凸不平時(shí)，除冰設(shè)備容易對(duì)路面造成破壞。1.2.4 路面除冰雪技術(shù)的發(fā)展趨勢(shì)目前，路面除冰技術(shù)的主要發(fā)展趨勢(shì)(1)高效化。高效化的發(fā)展趨勢(shì)包括兩個(gè)方面，一是作業(yè)效率高效化，二是冰雪清除程度的高效化。只有高的作業(yè)效率和高的清除效率，

24、才能保證路面冰雪在最短的時(shí)間內(nèi)得到及時(shí)和有效的清除，保障道路暢通和安全。   (2)低耗化。統(tǒng)計(jì)資料表明，冰雪清除設(shè)備在清除路面冰雪時(shí)的能量消耗成本占總成本的80%以上。降低能量消耗，是降低冰雪清除成本的直接和有效的方法。   (3)智能化。由于路面形式的多樣性，尤其是城市道路路面的復(fù)雜性，要求冰雪清除設(shè)備能夠及時(shí)準(zhǔn)確地識(shí)別路面情況并作出相應(yīng)的判斷和動(dòng)作，防止作業(yè)屬具損傷路面，保護(hù)冰雪清除設(shè)備，有效地清除路面冰雪。   (4)多功能化。工作性質(zhì)的多功能性，可以實(shí)現(xiàn)一臺(tái)設(shè)備清除各類冰雪，降低設(shè)備的投入資金，減輕企業(yè)負(fù)擔(dān)；工作范圍的多功能

25、性，可以在冰雪清除的非作業(yè)期間，拆除冰雪作業(yè)屬具，使主機(jī)從事其它作業(yè)，問接降低設(shè)備投入成本，提高企業(yè)經(jīng)濟(jì)收益。   (5)環(huán)?；１┣宄O(shè)備的環(huán)境保護(hù)，包括設(shè)備主機(jī)對(duì)環(huán)境的影響和冰雪清除方法對(duì)環(huán)境的影響兩個(gè)方面。設(shè)備主機(jī)對(duì)環(huán)境的影響，通常包括噪聲和尾氣，因此，選取符合環(huán)保標(biāo)準(zhǔn)的主機(jī)是關(guān)鍵。著重多功能小型化，同時(shí)中國(guó)的除雪機(jī)械還應(yīng)該著重向兼用型的方向發(fā)展，可對(duì)多種機(jī)械如卡車、推土機(jī)、建筑機(jī)械等實(shí)施改造，或配備雪犁等除雪裝置，只是在冬季降雪時(shí)進(jìn)行除雪作業(yè)，其余時(shí)間可進(jìn)行灑水、清掃等多種路面養(yǎng)護(hù)作業(yè)及其他常規(guī)作業(yè)。除雪機(jī)械應(yīng)盡量采用機(jī)、電、液新技術(shù)，實(shí)現(xiàn)自動(dòng)控制，提高除雪機(jī)械的

26、科技含量，減輕工人的勞動(dòng)強(qiáng)度，提高掃雪除冰的效率。1.3 本章小結(jié)本文結(jié)合哈爾濱市城市道路情況，參照吉林北歐多功能清雪機(jī)進(jìn)行設(shè)計(jì)，主要研究以下幾個(gè)方面內(nèi)容：（1）副發(fā)動(dòng)機(jī)和除冰裝置的結(jié)構(gòu)形式；分析路面壓實(shí)冰雪的物理力學(xué)性能和破壞準(zhǔn)則，為清雪車的相關(guān)設(shè)計(jì)、分析計(jì)算奠定基礎(chǔ)。（2）研究清雪車的結(jié)構(gòu)和整車性能。確定本文選用牽引裝置。（3）研究清雪車清雪鏟工作機(jī)理。對(duì)清雪鏟結(jié)構(gòu)和參數(shù)進(jìn)行設(shè)計(jì)；對(duì)清雪鏟的切線阻力進(jìn)行分析計(jì)算。第2章 路面壓實(shí)冰雪物理力學(xué)性質(zhì)2.1 冰雪的成因與分類2.1.1 路面冰雪分類日本冰雪協(xié)會(huì)雪質(zhì)分類委員會(huì)經(jīng)過對(duì)道路雪質(zhì)調(diào)查，得出路面冰雪分類,本文節(jié)選出一部分，如表2.1所示。

27、表2.1 路面壓實(shí)冰雪分類表 分類狀態(tài) 特征雪粒狀態(tài)密度/ · 新雪結(jié)晶狀剛下的雪100左右 粉雪粉狀車輛帶起的由新雪雪片分裂而成的小顆粒雪粉積存物直徑為0.050.3mm相互沒有連接的圓粒270410 壓雪板狀被壓過的積雪雪粒直徑為0.050.3mm相互連接的圓粒450750 冰雪板狀壓雪滲進(jìn)水以后又凍結(jié)，厚度在1mm以上雪粒直徑為0.052mm的多結(jié)晶冰，含有粒徑0.10.5mm的氣泡750900冰膜薄冰膜凍結(jié)的水膜在地面或積雪上，厚度在1mm以下雪粒直徑為0.10.4mm的多結(jié)晶冰，含有粒徑0.010.1mm的氣泡2.1.2 路面壓實(shí)冰雪的成因根據(jù)我國(guó)氣候及交通狀況，結(jié)合表2.

28、1，將路面壓實(shí)冰雪的形成原因歸納為以下三個(gè)方面： （1）碾壓。冬季路面降雪經(jīng)過車輛和行人的碾壓，密度較小的新雪被壓實(shí)，形成高密度的壓實(shí)雪。（2）反復(fù)融凍。冬季由于晝夜溫差變化，路面降雪在一段時(shí)間內(nèi)出現(xiàn)反復(fù)的融化、凍結(jié)，在路面上形成堅(jiān)硬的冰雪層。（3）凍雨。凍雨是初冬或冬末春初時(shí)節(jié)的一種災(zāi)害性天氣現(xiàn)象。凍雨落在路面上，隨即凍結(jié)成光滑的冰層。隨著雨量的增大，冰層也越結(jié)越厚。以上三方面原因往往同時(shí)存在并相互作用，因此本文把壓雪、冰雪和冰層統(tǒng)稱為路面壓實(shí)冰雪。壓實(shí)冰雪在路面上的存在形式如圖2-1所示。從圖中可以看出，壓實(shí)冰雪通過粘結(jié)層和路面固結(jié)在一起。通常情況下，粘結(jié)層的厚度僅有幾毫米。圖2-1壓實(shí)冰

29、雪存在形式示意圖2.1.3 影響因素由壓實(shí)冰雪形成原因可以看出，壓實(shí)冰雪的性能不僅受溫度、水分的影響，還與外界壓力、路面雜質(zhì)、路面表面特性因素有關(guān)。（1） 溫度1 溫度影響積雪中水分的析出和凍結(jié)當(dāng)溫度高于0時(shí)，路面積雪開始融化，水分不斷增多。水分是凍結(jié)不可缺少的重要因素。當(dāng)路面溫度接近0時(shí)，壓實(shí)冰雪內(nèi)部、壓實(shí)冰雪與路面之間的水分開始凝結(jié)，由液態(tài)向固態(tài)轉(zhuǎn)變。溫度持續(xù)下降，路面與壓實(shí)冰雪界面處的水分凝固加劇，兩者之間的粘結(jié)層強(qiáng)度不斷增大，并將壓實(shí)冰雪和路面牢牢地連接在一起。當(dāng)溫度降到一定界限后，溫度的降低再不能從壓實(shí)冰雪內(nèi)部得到更多的水分，界面間的粘結(jié)層強(qiáng)度不再增大，界面處于系統(tǒng)平衡狀態(tài)。2 溫度

30、影響凍結(jié)速度溫度變化的快慢會(huì)影響冰雪的凍結(jié)速度，而凍結(jié)速度的變化影響凍結(jié)壓實(shí)冰雪的結(jié)晶形態(tài)。不同結(jié)晶形態(tài)的冰雪，其性能變化很大。由此可見，溫度是影響路面壓實(shí)冰雪性能的重要因素，對(duì)壓實(shí)冰雪與路面的粘結(jié)起著關(guān)鍵作用。路面壓實(shí)冰雪和粘結(jié)層的性能是隨溫度不斷變化的。（2）壓力壓力是形成路面壓實(shí)冰雪的重要條件，冰雪受到的壓力情況與被壓實(shí)后的冰雪的性能有直接關(guān)系。壓力作用的效果直接體現(xiàn)在壓實(shí)冰雪的密度和硬度上。壓力影響水分的析出降雪在壓力作用下，會(huì)有一定的雪花轉(zhuǎn)化為水。壓力作用的次數(shù)越頻發(fā)，降雪轉(zhuǎn)化為水的數(shù)量就越多。壓力影響壓實(shí)冰雪的密度和強(qiáng)度壓力會(huì)使路面冰雪的密度和強(qiáng)度大大增加，這是因?yàn)樗┘拥膲毫σ环?/p>

31、面使積雪被壓實(shí)，另一方面壓力會(huì)集中在界面上，使界面處冰雪層與路面的接觸更加緊密，水分向界面滲透加劇。滲透到路面的水分凍脹，大大增加了冰雪對(duì)路面的“抓固”作用，增加了整體的強(qiáng)度。在現(xiàn)實(shí)情況中，冰雪受到的壓力大小和次數(shù)均無法準(zhǔn)確衡量，所以壓實(shí)冰雪的性能仍有很大的隨機(jī)性。（3） 凍結(jié)時(shí)間在特定溫度下系統(tǒng)的平衡依賴于凍結(jié)時(shí)間。在系統(tǒng)未進(jìn)入熱量平衡之前，凍結(jié)時(shí)間與壓實(shí)冰雪的強(qiáng)度呈線性增長(zhǎng)關(guān)系，凍結(jié)時(shí)間越長(zhǎng)，壓實(shí)冰雪的強(qiáng)度就越大。當(dāng)系統(tǒng)進(jìn)入熱量平衡后，強(qiáng)度趨于平衡不再發(fā)生變化。由此可見，路面壓實(shí)冰雪的形成過程是系統(tǒng)散失熱量，水分凝固結(jié)冰的過程。凍結(jié)時(shí)間與壓實(shí)冰雪的強(qiáng)度有直接的關(guān)系。（4） 路面表面特性與雜

32、質(zhì) 路面表面特性壓實(shí)冰雪性能受到路面表面特性的影響，主要包括路面的粗糙度和表面濕潤(rùn)性等表面特性與導(dǎo)熱性、熱膨脹性等材料熱特性。我國(guó)等級(jí)路面分為瀝青類路面和水泥混凝土類路面兩種。北方地區(qū)路面以瀝青類路面為主。較小的空隙率使瀝青混凝土路面具有透水性小、水穩(wěn)定性好、耐久性高、有較大的抗自然因素的能力，使用年限可達(dá)1520年以上。瀝青混凝土路面表面粗糙度大、抗水性好、比熱小、熱膨脹系數(shù)小，壓實(shí)冰雪與瀝青路面的凍結(jié)十分堅(jiān)固。 路面雜質(zhì) 在各種公路的路面上，不可避免的存在各種雜質(zhì)，比如粉塵、泥沙、碎石顆粒物等。這些雜質(zhì)的存在對(duì)路面壓實(shí)冰雪的性能也有重要影響。當(dāng)路面與壓實(shí)冰雪之間存在雜質(zhì)時(shí)，雜質(zhì)起到了凝結(jié)粘

33、合的作用，水的結(jié)合凍不均勻，增大粘結(jié)層強(qiáng)度。一般情況下，粘結(jié)層的強(qiáng)度高于壓實(shí)冰雪的強(qiáng)度不同的路面的表面特征及路面雜質(zhì)的存在情況各不相同，所以路面壓實(shí)冰雪的性能是隨著路面雜質(zhì)不斷變化的。2.2 路面壓實(shí)冰雪力學(xué)性質(zhì)2.2.1 抗壓強(qiáng)度壓實(shí)冰雪的抗壓強(qiáng)度是清雪車設(shè)計(jì)的重要參數(shù)之一，指壓實(shí)冰雪抵抗其他物體進(jìn)入的能力，用物體進(jìn)入冰雪時(shí)單位面積上所受到的阻力表示。壓實(shí)冰雪的抗壓強(qiáng)度因環(huán)境不同而不同，強(qiáng)度值隨密度的增加而增大，隨溫度的降低而增大，統(tǒng)計(jì)數(shù)值如表2.2所示。表2.2 壓實(shí)冰雪的抗壓強(qiáng)度冰雪類型冰雪的密度 (kg/) -1-20時(shí)抗壓強(qiáng)度的 范圍（MPa）壓雪4507500.21.67冰雪750

34、9000.92.94冰層900左右1.04.02.2.2 抗切強(qiáng)度B=式中 F推雪車額定牽引力，N； B推雪鏟寬度，cm；對(duì)于新降積雪，查閱國(guó)內(nèi)外除雪車的相關(guān)資料，推雪鏟鏟刃的水平比切力選20100Ncm即可滿足工作要求。鏟板（裝鏟刃后）高度 可根據(jù)設(shè)計(jì)時(shí)的除雪車整體結(jié)構(gòu)、除雪能力、除雪生產(chǎn)率、除雪車額定功率等條件，估算推雪鏟大概高度，再進(jìn)行調(diào)整。本設(shè)計(jì)使用的底盤車輛型號(hào)為CA3253P7K2T1AE，采用類漸開線型鏟板，小端設(shè)計(jì)高度初定為920mm，大端高度初定為1100mm。2.2.3 獨(dú)立壁障裝置設(shè)計(jì)我國(guó)公路及城市道路的路況級(jí)城市道路的路況普遍已有很大的改善，但仍有相當(dāng)里程的路段路況較差

35、，突出表現(xiàn)在路面平整度低和局部損壞（如裂縫、變形、崩解、錯(cuò)臺(tái)、沉陷、脫皮、麻面等）另外除雪作業(yè)還可能遇到一些路面障礙物（如凸臺(tái)、井蓋、道釘、分界線反光塊、坑槽等）。如不采取障礙避讓措施，則將造成除雪設(shè)備或路面設(shè)施的損壞，甚至?xí){到駕駛?cè)藛T的人身安全。因此除雪裝置要設(shè)有功能良好的彈性避讓裝置。本文采用機(jī)械式壁障機(jī)構(gòu)，實(shí)現(xiàn)被動(dòng)壁障。機(jī)械壁障裝置是一種被動(dòng)的壁障裝置，前鏟除雪作業(yè)在壁障是雖然不必中斷除雪作業(yè)，但應(yīng)該減速慢行。目前國(guó)內(nèi)外除雪機(jī)械廣泛采用彈性避讓裝置為雙搖桿機(jī)構(gòu)和擺動(dòng)導(dǎo)桿機(jī)構(gòu)兩種形式。壁障機(jī)構(gòu)的避讓動(dòng)作可分解為上下伸縮動(dòng)作和繞某一固定軸定州的旋轉(zhuǎn)動(dòng)作。本文設(shè)計(jì)采用雙搖桿壁障裝置。雙搖桿

36、機(jī)構(gòu)如圖46所示，是通過鏟體的運(yùn)動(dòng)實(shí)現(xiàn)緩沖和避讓。其優(yōu)勢(shì)是避讓效果明顯、越障高度較大，環(huán)境適應(yīng)性強(qiáng)，因此應(yīng)用也較廣泛。為盡量減少避障時(shí)的積雪遺漏，鏟刃在越過障礙物后應(yīng)迅速回位進(jìn)行正常的除雪作業(yè)。圖 46中虛線表示推雪鏟在壁障動(dòng)態(tài)過程中的避讓位置，鏟刃作向上和回縮運(yùn)動(dòng)。圖46 雙搖桿壁障機(jī)構(gòu)雙搖桿壁障機(jī)構(gòu)考慮到鏟體在工作時(shí)會(huì)對(duì)鏟刃造成損傷及破壞，需要更換的原因，所以鏟刃本設(shè)計(jì)為鏟體與鏟刃分離設(shè)計(jì)如圖47所示。圖47 壁障鏟刃1、彈簧支架 2、連接銷 3、主鏟體 4、連接銷 5、獨(dú)立鏟刃2.3 本章小結(jié)本設(shè)計(jì)使用的底盤車輛型號(hào)為CA3253P7K2T1AE。通過分析，采用類漸開線型鏟板。 有上述確

37、定鏟小端高度定為900mm，大端高度定為1000mm。鏟刃切削角=30°；鏟板寬度為3000mm;推雪鏟在工作時(shí)與前進(jìn)方向夾角為=60°，除雪寬度為L(zhǎng)在行進(jìn)方向上的有效投影,本設(shè)計(jì)中除雪寬度=3000mm。所用改裝車最大寬度為2455mm，有效除雪寬度大于車寬555mm，符合實(shí)際道路通行要求。第3章 清雪車部件設(shè)計(jì)3.1 滾雪刷設(shè)計(jì)臥式滾掃型清雪車主要是指刷掃裝置的轉(zhuǎn)軸與地面保持平行，多數(shù)滾掃裝備的軸線與工作主機(jī)的車輪軸線保持平行。工作形式類似于一個(gè)（或幾個(gè)）圓柱滾子在驅(qū)動(dòng)裝置帶動(dòng)下進(jìn)行定向轉(zhuǎn)動(dòng)清雪作業(yè)的一類掃雪機(jī)械。在一些特殊工況條件或設(shè)計(jì)方案中也可見轉(zhuǎn)軸與工作主機(jī)不保持

38、平行的情況。該形式清雪車一次作業(yè)的清掃寬度較大，掃雪均衡，不易形成漏掃區(qū)域。下面針對(duì)不同形式和特點(diǎn)的滾掃裝備進(jìn)行分類介紹。3.1.1 臥式滾掃刷刷毛排布形式分類（1） 直列排布式直列排布式指滾筒上各排毛刷均沿滾筒軸線方向平行排布，目前國(guó)內(nèi)多數(shù)滾掃型清雪車的掃雪滾均采用這種排布形式，如圖51中所示滾掃裝備即為直列排布形式清雪車。圖 51 直列滾掃式清雪車（2） 螺旋排布式螺旋排布式滾掃式指滾筒上刷毛沿滾筒圓周呈螺旋排布，本文說要設(shè)計(jì)的清雪屬具就是這種清雪裝備。圖52中所示為一種小型螺旋滾掃式清雪車圖 52 螺旋滾掃式清雪車3.1.2 整滾刷安裝位置不同分類（1） 前置型前置滾掃型清雪車一般比較常

39、見，如圖53所示。一般這種類型的清雪車僅配備滾掃裝置，無其他作業(yè)裝置及作業(yè)功能。對(duì)于浮雪路面，前置型經(jīng)過一次行駛作業(yè)后，路面基本上可以恢復(fù)暢通，不會(huì)產(chǎn)生因作業(yè)主機(jī)車輪碾壓而形成的強(qiáng)粘附力壓實(shí)積雪；如圖51所示。（2） 后置型后置型一般附加于農(nóng)用車后面如圖53所示；圖53 后置型由于本次設(shè)計(jì)傾斜車位多功能清雪車，考慮各作業(yè)屬具自身獨(dú)立作業(yè)的同時(shí)，還要考慮整車協(xié)同作業(yè)工況。鑒于此，將滾掃型清雪裝備安裝于工作主機(jī)前部，與清雪鏟互換使用，便于不同天氣及降雪情況時(shí)發(fā)揮最大效用。3.1.3 按滾刷驅(qū)動(dòng)分類按驅(qū)動(dòng)分類分為液壓驅(qū)動(dòng)及電力驅(qū)動(dòng)：（1） 液壓驅(qū)動(dòng)型液壓驅(qū)動(dòng)型滾掃裝置主要的動(dòng)力裝置一般為液壓馬達(dá)，能

40、量沿牽引主機(jī)發(fā)動(dòng)機(jī)將機(jī)械動(dòng)能轉(zhuǎn)變?yōu)橐簤簞?shì)能，再將油液勢(shì)能轉(zhuǎn)變?yōu)闄C(jī)械動(dòng)能。這種類型的掃雪裝備具有與障過載保護(hù)，無級(jí)調(diào)速等優(yōu)點(diǎn)，但扭矩脈動(dòng)較大、效率較低起到扭矩較小（僅為額定扭矩的60%70%）、低速穩(wěn)定性能差。（2） 電力驅(qū)動(dòng)型電力驅(qū)動(dòng)型滾掃裝置依靠自身預(yù)置的發(fā)電機(jī)提供電機(jī)，能量沿牽引主機(jī)發(fā)動(dòng)機(jī)將機(jī)械動(dòng)能轉(zhuǎn)變?yōu)殡娔?，再將電能輸送給電動(dòng)機(jī)輸出機(jī)械動(dòng)能。該類滾掃裝備具有良好的速度控制特性，在整個(gè)速度區(qū)間能可實(shí)現(xiàn)平滑控制，幾乎無振蕩，同時(shí)可實(shí)現(xiàn)恒力矩轉(zhuǎn)動(dòng)作業(yè)，工作效率高，熱損耗低，作業(yè)噪聲較低。 電力驅(qū)動(dòng)型相對(duì)馬達(dá)驅(qū)動(dòng)型，適用范圍較為狹窄，一般僅限于無塵區(qū)、非易燃易爆環(huán)境。同時(shí)作業(yè)需要配備發(fā)電機(jī)，電動(dòng)

41、機(jī)，成本比較高。目前，國(guó)內(nèi)外滾掃類掃雪車采用液壓馬達(dá)驅(qū)動(dòng)形式的居多。3.1.4 滾刷刷毛選擇尼龍1010，是由癸二酸與癸二胺縮聚而成，在化工領(lǐng)域其專業(yè)名稱叫做聚癸二酰癸二胺，白色或微黃色半透明顆粒。質(zhì)輕且堅(jiān)硬，具有吸水性小，尺寸穩(wěn)定性好，無毒，電絕緣性能優(yōu)異；等特點(diǎn)相對(duì)密度和吸水性比尼龍6和尼龍66低，耐沖擊等特性均優(yōu)于尼龍6和尼龍66；在-40下仍能保持一定韌性；拉伸屈服強(qiáng)度、彎曲強(qiáng)度和壓縮強(qiáng)度均較高；熔體流動(dòng)性好，易于成型加工；具有硬度適中、高耐磨、高沖擊韌性、價(jià)格低廉等優(yōu)點(diǎn)。表5.1列出了該材料的只要性能指標(biāo)。5.1 尼龍1010主要性能指標(biāo)技術(shù)性能數(shù)值技術(shù)性能數(shù)值密度g·cm

42、1.07布氏硬度daN·m142024小時(shí)吸水率1.001.20拉伸強(qiáng)度Mpa55線膨脹系數(shù)610×10壓縮強(qiáng)度Mpa65熱變形溫度130140彎曲強(qiáng)度Mpa80熔點(diǎn)210耐寒溫度-40尼龍1010在我國(guó)北方冬季低溫條件下依然能夠保持優(yōu)良的耐磨性能、耐疲勞特性以及抗沖擊特性；同時(shí)尼龍1010易于加工、具有較強(qiáng)的化學(xué)穩(wěn)定性，成本低廉；與尼龍66相比，尼龍1010硬度較低，在低溫環(huán)境下柔韌性依然強(qiáng)于前者。MC尼龍是一種新型的工業(yè)塑料，它雖然具備良好的綜合性能，但作為清雪車上所使用的材料不能充分發(fā)揮其抗壓縮性或疲勞特性。在受力及變形量不大，壓縮變形頻率不高的條件下，尼龍1010已

43、經(jīng)適用于作業(yè)要求。同時(shí)MC尼龍價(jià)格較高，對(duì)整機(jī)制造成本會(huì)產(chǎn)生負(fù)面影響。鑒于此，本文所研究的螺旋滾掃清雪屬具所使用的刷毛材料選定尼龍1010。（1） 生產(chǎn)率H生產(chǎn)率是指掃雪車連續(xù)工作一小時(shí)的清掃面積，是衡量滾掃類清雪裝備作業(yè)效率和作業(yè)能力的一個(gè)重要指標(biāo)。H3500B·· （2.1）式中：H掃雪車的生產(chǎn)率，； B清雪寬度，； 作業(yè)牽引速度ms； 清雪行程的重疊系數(shù)，=0.850.9。（2） 清雪質(zhì)量評(píng)價(jià)指標(biāo)清掃質(zhì)量用清掃有效性系數(shù)表示，一般有如下衡量標(biāo)準(zhǔn)，= （2.2）式中：清掃有效性系數(shù)； 清掃前路面的積雪量，gm； 清掃后路面的積雪量，gm； 的值越大，表明路面清掃得越干凈

44、。3.2 掃雪排設(shè)計(jì)履帶鏈板型清雪排是以一個(gè)定向傳動(dòng)履帶為載體，所有毛刷按一定規(guī)律在履帶上進(jìn)行設(shè)計(jì)與安裝，履帶通過傳動(dòng)輪轉(zhuǎn)動(dòng)來帶動(dòng)整個(gè)履帶進(jìn)行清雪作業(yè)，傳動(dòng)輪軸線與牽引車輛車輪的軸線始終保持垂直，裝有刷毛的傳動(dòng)履帶（或金屬鏈板）與積雪路面保持平行。此設(shè)計(jì)為輔助前雪鏟，清掃路面，達(dá)到除雪的理想效果，清雪作業(yè)不需要積雪料斗等附屬裝備，積雪可以進(jìn)行獨(dú)立作業(yè)，一般多用在高速公路，城市交通等主干道。排雪刷組是由主鏈輪、副鏈輪、鏈條、刷子、刷架等組成，如圖54所示。其主要功能是清除清雪鏟作業(yè)時(shí)殘留下的冰雪。其工作原理是電動(dòng)馬達(dá)通過軸、主鏈輪（5）帶動(dòng)特制鏈條（3）上的刷子在刷架上循環(huán)轉(zhuǎn)動(dòng)圖5-4 排雪刷組

45、1-副鏈輪；2-排雪刷組架；3-特制鏈條；4-刷子；5-主動(dòng)鏈輪3.3 撒布機(jī)設(shè)計(jì)撒布機(jī)主要主要技術(shù)參數(shù)設(shè)計(jì)：1. 料倉(cāng)容積： 10立方米；2. 撒布寬度：2-12米；3. 撒布劑量(鹽、融雪劑不含沙土)：0-40克平方米，寬度2-12米。主要技術(shù)特點(diǎn)：1. 設(shè)備的結(jié)構(gòu)件具備優(yōu)良的強(qiáng)度及耐腐蝕性，符合在惡劣的環(huán)境下工作的要求；2. 采用高輕度剛，耐腐蝕等特點(diǎn)，并且重量輕；3. 比例閥、電動(dòng)送料馬達(dá)及電動(dòng)撒布盤馬達(dá)等關(guān)鍵部件采用高標(biāo)準(zhǔn)原裝件；4. 駕駛室內(nèi)操作，智能控制散步劑量及寬度，設(shè)定后保持恒定，不受車輛作業(yè)速度影響；5. 非對(duì)稱撒布等技術(shù)使除雪作業(yè)智能化，精細(xì)化。主要特點(diǎn)介紹：1.拆裝方便

46、靈活拆卸，需起吊裝置；拆卸部件亦是撒布機(jī)支架；卸下撒布機(jī)后，底盤車也可以做他用，提高底盤使用效率。2. 對(duì)稱撒布車輛在任意車道作業(yè)時(shí)保證融雪劑不撒入綠色隔離帶內(nèi)，并使融雪劑在路面撒布均勻。如圖55撒布機(jī)示意圖。圖55 撒布示意圖3. 個(gè)性化設(shè)計(jì)，如發(fā)生編織袋纏繞、出料堵塞可方便的打開雜物取出，而無需將料倉(cāng)卸空。4. 機(jī)后端配有梯子：方便操作人員上下啟閉防雨罩及設(shè)備維護(hù)。3.4 油路設(shè)計(jì)液壓系統(tǒng)組成與工作原理 本文多功能型清雪車液壓系統(tǒng)（如圖5-6所示）由升降液壓裝置和工作液壓裝置組成。圖 5-6 液壓管路布置圖1掃雪排液壓馬達(dá)；2四聯(lián)泵；3液壓表及開關(guān)；4溢流閥；5雪鏟擺動(dòng)油缸；6撒布機(jī)升降油

47、缸；7雪鏟升降油缸；8掃雪排升降油缸；9多多路換向閥升降及提升液壓裝置升降液壓裝置由液壓油箱、升降液壓油泵、多路換向閥、油缸、吸油過濾器、管路等元件組成，工作原理如圖5-7所示。圖5-7升降液壓示意圖1-吸油過濾器；2-溢流閥；3-管路；4-升降液壓油泵；5-多路換向閥；6-油缸工作液壓裝置由液壓油箱、四聯(lián)液壓油泵、溢流閥、擺線液壓馬達(dá)、吸油過濾器、管路等元件組成，工作原理如圖5-8所示。圖5-8 工作液壓示意圖1-吸油過濾器；2-溢流閥；3-四聯(lián)液壓油泵；4-擺線液壓馬達(dá)；5-回油過濾器3.5 本章小結(jié)本文的多功能型清雪車為環(huán)保型清雪設(shè)備，該裝備操作方便、除雪效率高達(dá)95%；越障能力強(qiáng)，不損

48、傷路面，一次性能完成推產(chǎn)、清掃、撒布等作業(yè)。其主要由行走系統(tǒng)主車；工作系統(tǒng)，清雪鏟、掃雪排、撒布機(jī)、滾雪刷等部分組成；液壓系統(tǒng)等三部分構(gòu)成，并確定了外形尺寸及相關(guān)參數(shù)。第4章 整車受力分析4.1 清雪鏟受力分析1. 除雪鏟的力學(xué)模型及計(jì)算犁式除雪鏟在進(jìn)行除雪作業(yè)時(shí)所受到的總阻力稱為除雪阻力。除雪阻力包括作業(yè)時(shí)除雪犁所受到的雪阻力與車輛行走阻力兩部分（圖6-1）。圖 61 除雪犁受力分析圖4.1.1 除雪鏟除雪阻力計(jì)算=+ （1）式中：鏟刃與路面間的滑動(dòng)摩擦阻力； 分離積雪的切削阻力； 將積雪沿鏟面拋出時(shí)雪對(duì)鏟的作用力。4.1.2 除雪鏟行駛阻力計(jì)算=+ （2）式中：空氣阻力； 滾動(dòng)阻力； 上坡

49、阻力； 加速阻力；式（2）只計(jì)算了進(jìn)行方向的阻力，實(shí)際還有側(cè)向空氣阻力，曲線行駛時(shí)的轉(zhuǎn)彎阻力等，這些影響甚小，一般忽略不計(jì)。4.1.3 除雪阻力、附著力和除雪功率的計(jì)算除雪作業(yè)總阻力是由阻力和車輛的行駛阻力合成的?？煞纸鉃樾羞M(jìn)方向分力：=+、側(cè)向分力：=、垂直分力：=切線牽引力指的是在牽引力原件作用下地面產(chǎn)生的作用于行走機(jī)構(gòu)的最大切線牽引力。除雪功率=·式中：行進(jìn)方向的除雪阻力； 行駛速度； 傳動(dòng)效率；4.2 理論計(jì)算4.2.1 牽制除雪鏟功率計(jì)算條件除雪寬3.0m 除雪深0.1m除雪斷面積=3.0×0.1=0.3m積雪密度=300kgm進(jìn)行速度=30kmh車輛總質(zhì)量=12

50、705kg進(jìn)行角=60°空氣阻力系數(shù)=0.00275刃口與路面摩擦系數(shù)=0.45滾動(dòng)阻力系數(shù)=0.046輪胎與路面附著系數(shù)=0.35車輛正面投影面積=21m動(dòng)力傳動(dòng)效率=0.85鏟體質(zhì)量=500kg除雪車功率221KW道路坡度=0°抗段應(yīng)力=0除雪車作業(yè)速度為1020Km/h時(shí)， （61） 除雪車作業(yè)速度為2040Km/h時(shí)， （62） 式中：鏟刃與積雪路面的摩擦系數(shù)； 前雪鏟質(zhì)量，Kg； S浮雪層與前雪鏟接觸面積在除雪車前進(jìn)方向上的投影面積 V除雪車作業(yè)速度，m/s， P除雪密度Kg/ K前雪鏟刃口形狀系數(shù)，K=1 g重力加速度，9.8m/前雪鏟鏟刃在除雪作業(yè)時(shí)，在地面與

51、鏟刃之間有殘余積雪。參考機(jī)械特性，鋼質(zhì)材料與壓實(shí)雪的摩擦系數(shù)為0.090.14，鋼質(zhì)材料與瀝青混凝土的摩擦系數(shù)為0.250.5。因?yàn)槌┳鳂I(yè)路面情況比較復(fù)雜，在除雪作業(yè)過程中，各種摩擦情況都會(huì)隨機(jī)出現(xiàn)，沒有規(guī)律性?？紤]到積雪的潤(rùn)滑作用，取值范圍一般為0.100.45。這里保證除雪作業(yè)總能正常進(jìn)行，在計(jì)算中摩擦系數(shù)取值為最大值0.45。4.2.2 除雪阻力計(jì)算多功能型路面清雪車的前鏟結(jié)構(gòu)為單項(xiàng)犁板式，其除雪阻力為除雪作業(yè)時(shí)所受到的雪阻力 與車輛行駛阻力之和。62 前雪鏟受力坐標(biāo)系多功能清雪車工作時(shí)，升降油缸處于浮動(dòng)狀態(tài)，前雪鏟依靠自重貼于地面，利用除雪車前進(jìn)的動(dòng)力將浮雪剝離路面，利用車輛速度和鏟

52、板空間形狀使被除積雪作螺旋外拋運(yùn)動(dòng)，拋向右側(cè)。因此雪鏟本身質(zhì)量、鏟體與路面的摩擦系數(shù)、鏟刃與路面的夾角、鏟刃形狀、鏟體水平擺角、除雪作業(yè)寬度、除雪作業(yè)速度、浮雪密度、浮雪厚度等因素與雪阻力計(jì)算關(guān)系密切。同時(shí)，浮雪的平均抗剪應(yīng)力亦對(duì)雪阻力計(jì)算產(chǎn)生一定影響。通常情況下，由于浮雪的抗剪應(yīng)力相對(duì)較小，在計(jì)算雪阻力時(shí)一般對(duì)其忽略不計(jì)。為方便計(jì)算分析，建立如圖62所示的前雪鏟受力直角坐標(biāo)系：定義除雪車前進(jìn)方向?yàn)閄軸正向、車體左向?yàn)閅軸正向、垂直向上方向方向?yàn)閆軸正向，前雪鏟鏟體與地面間夾角為切削角、鏟體長(zhǎng)度方向與車輛進(jìn)行方向所夾銳角為進(jìn)行角。并把前雪鏟受到的雪阻力分解為前進(jìn)方向分力、側(cè)向分力和垂直分力。除

53、雪作業(yè)速度直接影響除雪作業(yè)效率。正常除雪作業(yè)速度范圍為1040kmh。研究結(jié)果表明，在1040kmh速域內(nèi)，除雪作業(yè)速度對(duì)雪阻力的影響呈分散的兩區(qū)域性在1020kmh速度和2040kmh速域，不同速度對(duì)雪阻力的影響系數(shù)不同。根據(jù)速度影響系數(shù)，建立如下雪阻力各項(xiàng)分力計(jì)算分析數(shù)學(xué)模型：除雪車作業(yè)速度為1020kmh時(shí)。前雪鏟的行進(jìn)角取值為60°雪密度變化分為很大，參照第二章介紹選取積雪密度為20800kgm,通常在理論計(jì)算時(shí)取其最大數(shù)值。前雪鏟在前進(jìn)方向上投影寬度為3.0m，最大除雪深度0.8m，因此，前雪鏟雪阻力計(jì)算公式中S=2.4m。根據(jù)前雪鏟總體結(jié)構(gòu)及材料特性，計(jì)算得到前雪鏟質(zhì)量為

54、750kg。根據(jù)公式（6-1）、（6-2）及上述計(jì)算參數(shù)分析，得到如下計(jì)算結(jié)果：除雪車作業(yè)速度為1020kmh時(shí)，雪阻力的各項(xiàng)分力為=23908.789019.8=6799.927199.6N=4900N除雪車作業(yè)速度為2040kmh時(shí)，雪阻力的各項(xiàng)分力為=61964.3239037.0N=18475.273900.8N=4900N設(shè)計(jì)提出的額定工況（以30kmh的除雪速度，清除厚0.4m、密度為300kgm的浮雪）下，雪阻力的各項(xiàng)分力為：=27.27；=7.79；=4.90。方向與除雪車前進(jìn)方向相反并與路面平行，對(duì)除雪車作業(yè)產(chǎn)生阻力，完全依賴于輪胎與路面產(chǎn)生的驅(qū)動(dòng)力克服，消耗發(fā)動(dòng)機(jī)功率。因?yàn)榍把╃P向右側(cè)排雪，方向與X方向垂直并指向前進(jìn)方向的左側(cè)，將對(duì)除雪車的側(cè)向穩(wěn)定產(chǎn)生影響。前雪鏟安裝在底盤的前部，過大的將造成除雪車尾部偏轉(zhuǎn)而無法正常除雪作業(yè)，甚至發(fā)生嚴(yán)重的事故。對(duì)除雪車正常工作影響不大。4.3 形式阻力計(jì)算車輛行駛阻力經(jīng)驗(yàn)計(jì)算公式為： （63） 式中：空氣阻力系數(shù)，平頭型車輛=0.00275 V除雪車作業(yè)速度，Km/h A除雪車正面投影面積，m 滾動(dòng)阻力系數(shù)；積雪路面與防滑輪胎間=0.0189+0.000601v； 裝配前雪鏟后的鏟雪車質(zhì)量（無配重），Kg； G重力加速度，9.8kg/。