2017機場除雪車技術研究報告.doc

2017機場除雪車技術研究報告 嚴寒的冬季，冰雪給自然帶來降水，也給人類出行、工作、生活造成不便。生活需求、社會發(fā)展需求促成了除雪技術、除雪設備的研究。對人或重要裝置有影響的每處積雪都要消除，目前主要存在與道路、機場、鐵路等關鍵領域。由于氣候因素影響造成積雪狀態(tài)不同，有些積雪疏松，風力就可以輕松吹跑；有些積雪由于融化結冰與地面結合牢固，要除去就不是很容易了，因此除冰雪的技術研究在寒冷的地方深受重視。編寫本報告的目的是部分展現(xiàn)目前機場除雪技術，提出公司除雪設備主要技術特征，為公司機場除雪設備研發(fā)提供參考。報告技術內容基于網(wǎng)絡和個人兩年多對除雪技術的研究，由于每個公司技術壁壘，網(wǎng)上內容有滯后和簡略，本報告只能是概述，具體的設計還要融進國外產(chǎn)品的設計細節(jié)和個人的設計素養(yǎng)與理念。一、除雪技術概述1. 冰雪類型受天氣變化因素、降雪地域差別因素影響，積雪表現(xiàn)出不同狀態(tài)，主要概括為以下幾種類型：疏松型：高低空氣候寒冷、地面干燥，雪花呈棉花狀態(tài)，形成的雪層比較松軟，由于地面溫度低且干燥，積雪不融化，與地面結合弱，這類積雪最容易除去。致密型：地面氣候寒冷、地面干燥，高空氣溫不是很低，初始是水滴，水滴在下降過程中遇到低溫形成固態(tài)，這種方式形成的雪層比較致密、呈顆粒狀，由于地面溫度低且干燥，積雪不融化，與地面結合弱，這類積雪也容易除去。水雪復合型：氣溫低于零度不是很多，降水和降雪共同存在，但是雪多不會很快消融；或者高空氣溫低，地面溫度不是太低，初期降雪有融化。地面積雪呈雪水復合狀態(tài)，但是與地面結合弱，這類雪容易除去但不易收集。冰雪復合型：初期溫度不是很低，降雪后部分融化或又有降雨，接著氣溫驟降，水結冰；或者積雪消融不徹底，接著發(fā)生降溫，水結冰；或者前次降雪部分融化又再次降雪且氣溫低，前次雪水結冰，形成的這類積雪呈冰雪復合狀態(tài)，由于這種積雪初期有水存在，結冰后與地面結合緊密，這類積雪難以除去。依據(jù)降雪強度的不同，積雪分為薄積雪、中等厚度積雪、厚積雪?？梢园?厘米厚度以下歸為薄積雪，8厘米厚度至20厘米厚度之間歸為中等厚度積雪，超過20厘米厚度為厚積雪。2. 各種積雪類型應對策略積雪的類型多樣化、雪層厚度不同形成了很多除雪方法，早期多用人力除雪?，F(xiàn)在為提高效率、降低勞動強度，采用設備通過機械、化學、熱能、風能、波能等方式除雪，效果比較明顯、應用比較廣泛的除雪方式主要有如下幾種：2.1 機械化推雪：在動力驅動的車輛前端或兩側安裝推板（雪鏟），車輛推動推板推雪，同時推板與車輛行走方向有一定角度，這樣推板在推進過程中可以把雪積累并向車輛兩側拋出。推板具有鏟雪、拋雪、自動避障功能，保證了路面、井蓋、駕駛員、作業(yè)車的安全。推板采用合理的弧型設計，作業(yè)角度可隨時左右調節(jié)，最大37度，使積雪在鏟內旋轉飛出5-10米，達到良好拋雪效果。除雪推板的裝卸比較方便，不須任何輔助工具單人操作在35分鐘內就可完成裝卸，有利于車輛的運輸及減小庫房面積。機械化推雪適用于中等厚度的除與地面結合力很強的冰雪復合型以外的積雪類型。但由于推板是剛性的，貼近地面容易鏟壞地面以及地面上的標線、古力蓋等。2.2 機械化拋雪在動力驅動的車輛前端安裝旋轉的絞籠，將地面的雪吸起向上有一個速度，通過這個速度或加裝風機提速，在導板的引導下拋向后部車廂或兩側路邊。這種設備稱為拋雪機或揚雪機。拋雪一般適用于雪層超過20厘米的厚雪，這種除雪方式效率高，在降雪量大的地方應用廣泛。2.3 機械化掃雪在動力驅動的車輛前端、中部或尾部安裝旋轉的掃把，掃把有磙式和盤式兩種形式，分別稱為滾刷和盤刷。旋轉的刷苗壓在地面上，向車輛兩側連續(xù)地掃除積雪，滾刷和盤刷通過車輛發(fā)動機或副發(fā)動機提供動力。這種方式主要用于雪層中厚度以下積雪的掃除，除雪效率高且不破壞地面。2.4機械化吹雪在動力驅動的車輛前端、中部或尾部安裝風力發(fā)生裝置，依靠風力作用除雪為吹雪。吹雪有熱吹和冷吹，熱吹一般通過飛機發(fā)動機產(chǎn)生的熱風除雪，冷吹一般通過風機產(chǎn)生的高壓風力除雪。熱吹能滿足部分機場冬季快速除雪的需要，但高速高溫氣流容易燒傷道面灌縫材料，且耗油量大。2.5 化學除雪通過向地面均勻布撒化學物質某些鹽類（固態(tài)）、醇類（液態(tài)），降低水的冰點溫度，使雪在低于零度溫度下融化的除雪方式為化學除雪，融雪劑通過人工或撒布機（車）布撒?；瘜W除雪（撒融雪劑）的方式最經(jīng)濟、最迅速。但近年來，國內外對其異議頗多，主要集中在下列負面影響：一是劣化土質（土壤鹽堿化）及破壞植被（綠色植物大量死亡）；二是腐蝕道路、橋梁等路政設施；三是污染地下水資源；四是腐蝕金屬設備及機械，尤其是車輛等。如果不研制出環(huán)保無污染的融雪劑，這種除雪方式的負面影響的社會效益將會很差。2.6 多功能除雪車鑒于積雪狀態(tài)的多樣化，將多種除雪方式整合一起，形成多功能除雪車。這種專用車根據(jù)需要可在車前加裝推雪板、破冰器、前置滾刷，在前后輪之間加裝中置滾刷配合前推雪板使用，車廂上可裝載撒布器或吹雪風機。另外還有一些破冰機、“電熱毯”融雪、蓄熱融雪、超聲波融雪等除冰雪方式。二、 國內除雪技術發(fā)展現(xiàn)狀近幾年來，隨著國家高等級公路建設以及民用機場建設，除雪技術發(fā)展很快，已經(jīng)形成了一些專業(yè)化的設備生產(chǎn)企業(yè)，一些大型的工程機械廠家和汽車生產(chǎn)廠家也開始涉足，總的生產(chǎn)企業(yè)大概有十幾家，各廠家通過仿制國外優(yōu)秀產(chǎn)品提高技術進步，但整體除雪技術還與國際有差距，具體表現(xiàn)在：1. 產(chǎn)品檔次較低，配置簡單。大多國內產(chǎn)品用于道路除雪，由于用戶的資金限制和中國的大部地域氣候沒有處在嚴寒地帶，積雪厚度和降雪頻率都不是很大，不太需要很多的專用設備。大部分企業(yè)生產(chǎn)的產(chǎn)品都是附加多功能的，比如在載貨汽車前端加裝推板，后部加裝撒布機，這種布置對汽車改動少，不影響汽車的運輸功能。由于利益驅動，部分企業(yè)開始涉足機場除雪設備，已經(jīng)開始形成較高的技術研發(fā)能力。融雪方面：我國上世紀七十年代開始應用化學除雪，主要應用氯化鈉、氯化鈣、氯化鎂或其混合物。因為國家提倡環(huán)保，氯化鈉的應用開始減少。醇類融雪劑主要依靠進口，國產(chǎn)也有，因為價格昂貴，只應用在機場除冰和跑道除冰。2. 由于企業(yè)研發(fā)投入少和產(chǎn)業(yè)發(fā)展時間短，產(chǎn)品主要以仿制和技術引進生產(chǎn)為主，自主知識產(chǎn)品少，應該看到由于仿制使國內除雪技術與國外水平距離大大縮短。3. 品種繁多，還沒有形成一個標準化的模式。各個生產(chǎn)廠家依據(jù)自己的理解進行設計，專利多樣化但有效的少，產(chǎn)品功能比較單一，綜合實用性差。國家級、行業(yè)級產(chǎn)品標準還沒有形成體系，僅僅有部分單項產(chǎn)品標準，比如除雪車。三、 國際除雪技術發(fā)展現(xiàn)狀國外的北歐、以及、美國北部、亞洲的日本北部冬季降雪量大，經(jīng)常因為積雪影響交通，因此對除雪的研究開展的早，不論是單項的除雪裝置還是多功能的設備已經(jīng)形成比較詳細的系列。這些國家因為冬季寒冷，降雪量大，不止是從技術角度應對冬季除雪，而且將冬季的防雪、除雪列入城市、交通規(guī)劃，列入法規(guī)約束。1. 除雪裝置研究推板：推板的高度、寬度、已經(jīng)成為較為完善的系列，并且有單刃多刃、折疊、前置與側置、機械與液壓多種類型；在推雪力的研究方面，不同的雪型、不同的推速、不同的推板角度、不同的傾斜角度、推板圓弧面一些相關因素的研究比較詳細。在推板避障方面，有機械和液壓避障，并且對避障力、避障高度、避障裝置的研究與設計很準確。滾刷：初期滾刷刷苗采用鋼絲，現(xiàn)在多用工程塑料，國外設計的滾刷，質量輕、強度高、直徑范圍大（小直徑600多，大直徑1200），長度可達6.3米。拋雪（揚雪）：因為一些地方降雪量大，雪層厚（可達1米），專用拋雪機有用武之地。揚雪機是對付厚積雪最有效的設備，其車前端掛有旋轉的絞籠，發(fā)動機最大功率可達350kw，借助風機可揚雪二十幾米遠。2. 融雪劑的研究：融雪劑主要有無機鹽類和有機醇類鹽類，除雪劑對植被、鋼鐵設施、道路有腐蝕，醇類融雪劑太昂貴，并且有反結冰的現(xiàn)象。國外融雪劑的研究與生產(chǎn)已經(jīng)形成產(chǎn)業(yè)化，研制環(huán)保、價廉、配比量少的融雪液是國內外除雪專家研究的主攻方向。3. 主要生產(chǎn)廠商重點產(chǎn)品介紹除雪產(chǎn)業(yè)是一個比較大的工程機械行業(yè)分支，國際上著名的廠商有德國施密特、美國豪士卡、美國雪挪拉、瑞士波雄等。由于技術的交流，各個廠商都擁有完整的產(chǎn)品體系，但是因為發(fā)展過程、市場及研發(fā)重點差異產(chǎn)品具有各自特色和優(yōu)勢，波雄優(yōu)勢體現(xiàn)在推板，施密特優(yōu)勢在機場多功能車JETBROOM（波雄也有JETBROOM）系列除雪車，美國Sno-way產(chǎn)品在公路和街道除雪設備方面更具特色，豪士卡則在機場大型除雪車方面有優(yōu)勢。3.1 波雄瑞士馬賽波雄馬特蘭機械制造有限公司是總部設在瑞士的全球性機場設備供應商，其產(chǎn)品專注于除雪和路面清潔，jet-broom系列用于跑道、滑道、停機坪除雪。還生產(chǎn)多功能跑道除冰液撒布車和用于重要地帶的固定噴灑技術和用于清掃市中心街道和停車場的小型車輛，其推板設計成為國內廠商樣板參照。3.2 雪挪拉美國Sno-way國際有限公司位于美國維斯康辛州，是國際上著名的清雪機械制造商，技術先進，產(chǎn)品質量高性能好，暢銷全球多個國家，國內東風汽車已經(jīng)與其展開了技術合作，市場定位于公路街道除雪，主要生產(chǎn)多功能推板和撒布車。3.3 豪士卡豪士卡重車集團是世界上領先的特種車輛制造商和經(jīng)銷商，其產(chǎn)品涉足于許多重要的商業(yè)市場，其中包括：救火和緊急救援、水泥攪拌、垃圾搬運和升降設備，機場地面設備主要集中在消防車，目前有1600多輛機場救援和消防車服務于全球各地，機場除雪車作為一個分項產(chǎn)量沒有消防車大，但是技術含量高，曾經(jīng)取得北京首都機場的除雪項目招標。主要產(chǎn)品：a. 推板（見表1）：表1 豪士卡推板OTC14FlaredOTC16FlaredOTC18FlaredOTC20FlaredOTC22FlaredOTC24FlaredPlough height left and right (mm)左右板高163017001700178018501930Snow plough height, middle (mm)中間板高127012701270127012701270Length of cutting edge (mm)推刀長度427048805450610067007300Clearing width at 32 (mm)32時推雪寬度362041404620517056806190Approximate weight(kg)重量179019282064220023502486b. 揚雪車型號：H2718B底盤發(fā)動機：卡特C-13，380HP,艾力遜4000變速箱。揚雪機發(fā)動機：卡特C-15，525HPc. H系列多功能機場除雪車。豪士卡H系列除雪車適用于機場跑道及跑道周圍通道的積雪清除，采用豪士卡自己設計的HT2723底盤，前面可以懸掛各式吹雪機、推板和滾刷，該車駕駛室的設計突出了駕駛員安全性、車輛操縱性能和舒適度。主要構成及系列設置與施密特TJS系列半掛拖車式差不多，主要區(qū)別在外觀細節(jié)設計方面。3.4施密特施密特集團是全球知名的制造商，在路面清理，除冰除雪以及道路清掃等專用機械和特種車輛的制造處于世界領先。除雪系列產(chǎn)品包括各種推板、各種切雪吹雪機（拋雪機）、各種撒布車、除雪車，國內中型機場有產(chǎn)品應用。施密特系列掃路車成為多個廠商的設計參照，比如中聯(lián)參照設計的全液壓小型掃路車體現(xiàn)了其技術特色，當然全液壓驅動系統(tǒng)因為不便維修，在應用方面不如汽車底盤受歡迎。表2施密特推板MS 48.1MS 56.1MS 64.1MS 72.1Plough height left and right (mm)左右板高1420142014201420Snow plough height, middle (mm)中間板高1320132013201320Length of cutting edge (mm)推刀長度4800560064007200Clearing width at 32 (mm)32時推雪寬度4070475054306100Approximate weight (kg)重量1660184019802150施密特機場除雪車系列分三個型號：TJS420、TJS560、TJS630分別除雪寬度4200mm、5600mm、6300mm。以TJS420詳述如下：a. TJS 420拖車式除雪車設計用于機場通道和跑道，具備中等范圍除雪寬度，高速運轉速度和良好的操縱性能。b. TJS 420由三部分組成，牽引車、支撐結構、尾車，四輪驅動的牽引車前端安裝MS 56.1推板，連接裝置在結構框架的前端與牽引車連接。兩種連接系統(tǒng)使之具有兩種不同版本半拖車和拖車。4200mm寬的、液壓驅動滾刷安裝在結構框架下面。由于旋轉滾刷位置在車輛縱向固定，僅僅2分鐘即可改變操縱位置。吹風機安裝在尾車上。可以單獨使用或與揚雪機結合。后橋采用隨動轉向系統(tǒng)保證高操縱靈活性。滾刷懸浮與清除表面有關而不受車輛在地面上的波動影響。高壓氣流能夠達到530 m3/min，并且有兩種動力設置。c. TJS 420機場除雪有三過程，首先推板將雪推向路邊，接著旋轉的滾刷清掃剩余的冰雪，清除寬度3560mm，最后液壓風機提供125 m/s的風力吹過清掃面。高壓風將殘存的雪吹向側邊。TJS 420可以以最大60 km/h的速度除雪。表3 TJS 420機場除雪車主要參數(shù)TJS 420Engine（發(fā)動機）MB Typ OM 501 LAPower（功率）260kW bei 1800U/minCross brush length (mm)（橫刷寬度）4200Brush angle/width（滾刷角度/寬度）32 / 3560mm, 36 / 3400mmAir volume (m/s)（空氣流量）8,8Speed (m/s)（空氣流速）up to 125Air flow direction（吹雪方向）left or right左或右四、 機場除雪車工作特點1. 機場除雪車特點由于機場是一個高效、精密、嚴格的特種工作場地，因此機場除雪具有獨自特點：a. 要求除雪效率高，最快要求在幾十分鐘內完成十平方公里的除雪任務。因此機場