路面冰雪除雪機設(shè)計

1、 學科門類： 單位代碼 ： 畢業(yè)設(shè)計說明書（論文）斜刃螺栓連接式厚冰雪碾壓除雪機設(shè)計 學生姓名所學專業(yè) 班 級 學 號 指導(dǎo)教師 XXXXXXXXX系二*年XX月開題報告 1 課題來源、目的、意義、國內(nèi)外概況1.1 本課題的來源本課題屬于吉林大學機械科學與工程學院2000級本科生的畢業(yè)設(shè)計指導(dǎo)教師的科研項目（國家經(jīng)貿(mào)委“國家重點技術(shù)改造項目200386”）。是根據(jù)國際和國內(nèi)的最新形勢和市場需求而確定的研究課題。對實際的生產(chǎn)和生活有很大的實際意義。是隸屬于國家攻關(guān)課題-多功能鏟雪車研制的一部分。1.2 本課題研究目的中國北方大部分地區(qū),每年有35個月的降雪期,道路積雪給交通運輸及人民日常生活帶來

2、許多困難,有時甚至阻斷交通。近幾年來高等級公路里程不斷增加,及時有效地清除路面積雪已成為亟待解決、刻不容緩的問題,這對于提高車輛的運輸效率、避免重大交通事故的發(fā)生,具有很大的社會經(jīng)濟效益。目前,國內(nèi)除雪作業(yè)多由人工或其它代用機械完成,其勞動強度大,作業(yè)效率低。進口外國先進的除雪設(shè)備,造價高且不適合中國國情;而用其它的代用機械如平地機進行除雪作業(yè),則又浪費實用設(shè)備且對路面具有破壞性。所以,盡快開發(fā)出適合中國國情的低成本、高效率、且宜大面積推廣應(yīng)用的除雪設(shè)備,是一項艱巨而緊迫的任務(wù)。1.3 本課題研究的意義我國北方大部分地區(qū),每年有很長的降雪期,道路積雪給交通運輸及人民日常生活帶來許多不便。尤其凍

3、結(jié)在道路上的積雪與薄冰,采用傳統(tǒng)除雪機用推刮的辦法無法清除,為此不得不耗費大量人力物力進行人工鏟除。采用機械方法清除是一項急需解決的難題。就目前國內(nèi)除雪機械來看,大多數(shù)功能單一,或只能清除積雪、或只能破除積冰1。國外的除雪機功能較全,但結(jié)構(gòu)復(fù)雜,造價昂貴,且大多不適合國內(nèi)的道路狀況。因此開發(fā)研制適合我國道路情況的集破冰除雪于一機的設(shè)備,具有十分重大的意義。國外的除雪機功能較全,但結(jié)構(gòu)復(fù)雜,造價昂貴,且大多不適合國內(nèi)的道路狀況。因此開發(fā)研制適合我國道路情況的集破冰除雪于一機的設(shè)備,同樣具有十分重大的意義。1.4 本課題國內(nèi)外研究概況1.4.1 本課題國內(nèi)外研究概況目前，世界各個國家除冰雪的方法中

4、，應(yīng)用最普遍的是溶解法和機械法。溶解法是依靠熱作用或撒部化學藥劑使冰雪融化。其優(yōu)點是除凈率高，但是它的成本很高。而且容易造成環(huán)境污染。雖然環(huán)保型融雪藥劑已經(jīng)問世，對環(huán)境和植被的影響減少了，但是并未徹底根除。因此使用范圍受到一定限制。機械法是通過機械作用直接作用解除冰雪危害。雖然除凈率較低，但是對環(huán)境和植被無任何影響。能實現(xiàn)冰雪的異地轉(zhuǎn)移。應(yīng)用范圍比較廣。因此，筆者認為：清除冰雪必須以機械法為主，以溶解法為輔助，才能達到快速和環(huán)保的除雪效果。我國對除雪機械的開發(fā)、生產(chǎn)都比較晚，因此還處于起步階段。目前，我國的城市道路和公路冬季除雪大部分仍沿用傳統(tǒng)的養(yǎng)護方式，即人工作業(yè)和小型的除雪機械相結(jié)合的方式

5、。高速公路和一級公路開始使用大型專用除雪機械，進行冬季養(yǎng)護。但是，除雪機械在數(shù)量和品種規(guī)格上還很少，所以除雪設(shè)備大部分依賴進口。機械化程度和總體水平遠遠落后于發(fā)達國家。只是最近幾年國內(nèi)的廠家才參照國外的先進技術(shù)研制了適合我國國情的除雪機械。綜觀國內(nèi)外的除雪機械，其類型總的來說有三種類型：(1) 犁式除雪機犁式除雪機的工作裝置一般安裝在主機的前端，是所有除雪機中應(yīng)用最為廣泛、起源最早的除雪設(shè)備。主要使用于未被壓實的新降集雪，其厚度為300mm以下。犁板有整體式和分段式，有V型犁和U型犁之分。其特點是：多數(shù)采用了雙搖桿機構(gòu)，避讓效果明顯，越障高度較大，環(huán)境適應(yīng)性強，可以在硬質(zhì)雪區(qū)工作。有的還增加了

6、滑靴和滾輪等裝置，用來減少或消除鏟刃對地面的作用力，保護了地面，減少了刀刃的磨損。具體類型有：1) 向犁-除雪犁以固定角度裝在除雪車前部。2) V型犁-主要結(jié)構(gòu)和工作原理與單向犁相同，只是結(jié)構(gòu)呈左右對稱，形成V形。3)變角度犁-指犁的排雪方向和行進角度可以改變的除雪機械4)復(fù)合犁-又叫鉸接雪犁，采用兩翼結(jié)構(gòu)，中間垂直鉸鏈可以自由改變形狀，形成單向犁、V型犁、變角度犁等犁形。比較典型的產(chǎn)品有：徐州裝載機長的專利產(chǎn)品-調(diào)壓自動越障式除雪裝置。鄭工、柳工和沈陽山河等廠家生產(chǎn)的ZL50型除雪機。由于該類除雪機械擁有結(jié)構(gòu)簡單、性能可靠、價格低廉等特性，因此受到廣大用戶的認可，得以廣泛的使用。(2) 旋切

7、式除雪機械旋切式除雪機械工作方式為自行式和懸掛式兩種。主要有離心式物料風機、風道、拋雪筒、護板和螺旋型集雪器等部分組成。結(jié)構(gòu)相對比較復(fù)雜。工作時借助主機或者專用底盤的動力，驅(qū)動風機做高速旋轉(zhuǎn)運動，將集雪器聚攏的雪由風道、拋雪筒拋出去。拋出距離和角度可以根據(jù)需要自己調(diào)整。在清除雪障時旋切式除雪機械有明顯的優(yōu)勢。但是無法清除壓實的積雪。具體類型有：1) 螺旋式-螺旋軸鼓上的葉片呈左右旋向，左右旋向的葉片在軸線中部結(jié)合形成U形拋雪槽，U形拋雪槽低部稍微向后傾斜，內(nèi)側(cè)光滑，工作時軸鼓上的葉片刀刃切削破碎積雪，并將積雪集中送到中部U形槽內(nèi)拋出。2) 轉(zhuǎn)子式-主要以清除新雪為主要作業(yè)對象。轉(zhuǎn)子葉片可以完成

8、切雪、扒雪和拋雪。3) 單螺旋轉(zhuǎn)子式-有轉(zhuǎn)子和一根螺旋組成。螺旋水平布置在轉(zhuǎn)子前，螺旋 葉片作成左右旋向，當螺旋周轉(zhuǎn)動時，把兩邊的積雪送到中間，再由轉(zhuǎn)子拋出。4) 雙螺旋轉(zhuǎn)子式-雙螺旋轉(zhuǎn)子式的工作裝置的兩螺旋上、下平行地置于轉(zhuǎn)子前面。5) 立軸螺旋轉(zhuǎn)子式-該工作裝置將螺旋豎放在轉(zhuǎn)子兩側(cè)，螺旋葉片為左右旋向，工作時雪的移動方向為上下運動。主要機型有：哈爾濱開達公司生產(chǎn)的拋雪式除雪機和吉林大學研制的CX-30型除雪機。(3) 掃滾式除雪機械掃滾式除雪機械工作方式為自行式和懸掛式兩種。在主機或者專用底盤的動力作用下，驅(qū)動掃雪滾和掃雪盤做高速旋轉(zhuǎn)運動，掃雪滾和掃雪盤上的柔性強力掃雪刷，將路面積雪卷起使

9、之脫離地面，在高壓空氣的作用下吹向路邊。該式除雪機械主要適合于較薄的或者是犁式除雪機械工作后的殘留積雪。即使路面凸凹不平也可以獲得無殘雪的除雪效果。主要生產(chǎn)廠家有：哈爾濱開達公司和哈爾濱重型機械廠等。國內(nèi)的除雪機械雖然有了很大的發(fā)展，但其總體水平與發(fā)達國家相比，產(chǎn)品品種及性能都還有很大差距。適應(yīng)不了我國高速公路的發(fā)展的需求，主要體現(xiàn)在以下幾個方面：1)技術(shù)水平低，除雪機械在結(jié)構(gòu)設(shè)計、制造工藝、零部件供應(yīng)和使用管理等方面都存在技術(shù)水平低的問題。致使除雪機械可靠性差、故障多、壽命短。2)功能單一。除雪機械具有明顯的季節(jié)性，如果功能單一，只能用做除雪和除冰專用，那么，機械一年中大部分時間處于閑置狀態(tài)

10、，大大增加了除雪 的成本。加重了公路養(yǎng)護部門的負擔。3)品種類型不全。與國外相比，現(xiàn)在有不少除冰雪機械在國內(nèi)還是一片空白?，F(xiàn)有的除冰雪機械無法滿足公路和大型機場的除冰雪的要求。1.4.2 國內(nèi)外在這個方面的發(fā)展方向：(1) 加強對雪質(zhì)、雪性的基礎(chǔ)研究。為了提高除冰雪機械的設(shè)計水平，需要對冰雪的力學性質(zhì)和物理特性進行深入研究。特別是對壓實冰雪的理論研究。據(jù)有關(guān)資料研究：東北地區(qū)壓實冰雪占總的除雪任務(wù)的80%以上。(2) 向一機多能和機電液一體化方向發(fā)展。在現(xiàn)有的條件下，可以對汽車、拖拉機、裝載機和推土機等設(shè)備進行改裝，冬季降雪時用來除冰雪作業(yè)，其余時間可用來進行公路養(yǎng)護和其他作業(yè)?？梢蕴岣咴O(shè)備的

11、利用率。采用機械、電子、液壓等技術(shù)提高除雪機械的科技含量，減輕工人的勞動強度。(3) 向大型、小型和高速方向發(fā)展。我國的地理環(huán)境復(fù)雜，各個城市道路建設(shè)布局各異，冬季降雪情況不同，在除雪設(shè)備的選取上也不盡相同，因此要開發(fā)出大型、小型的各種除冰雪機械，以滿足不同地區(qū)和工況的除冰雪要求。同時要開發(fā)出效率高的機械，避免除雪作業(yè)造成路面交通擁擠。例如，東北有些城市規(guī)定：對于市區(qū)內(nèi)主干道，雪停止24H后需運出城市外。(4) 加強行業(yè)間的技術(shù)交流與合作。走共同研發(fā)之路。各個廠家根據(jù)自己的實際情況開發(fā)出的產(chǎn)品各有優(yōu)缺點，為了加快除冰雪機械的開發(fā)和應(yīng)用，應(yīng)加強企業(yè)間的合作，集中財力、物力和人力走共同發(fā)展之路，實

12、現(xiàn)除冰雪的機械化。2 本課題預(yù)期達到的目標在ZL40型裝載機的前端安裝除雪裝置-斜刃螺栓連接式壓磙除厚冰雪裝置。采用斜刃式除雪裝置，使冰雪在破冰刀刃的作用下破碎。壓磙與ZL40型裝載機大臂相連。設(shè)計出包括鏟及其連接機構(gòu)。畫出全部圖紙：裝配圖、部件圖、零件圖、總明細表。設(shè)計時要保證相應(yīng)構(gòu)件的可靠性，所以要進行相應(yīng)的力學分析、設(shè)計計算 、方針模擬等。并要求用計算機軟件對重要部件進行詳細的運動學和動力學分析。設(shè)計相關(guān)的軟件。通過這次設(shè)計，要不僅溫習好大學四年所學的大不分的理論知識，還要培養(yǎng)工程實際應(yīng)用的能力，鍛煉實際的動手和全局的駕御能力。對裝載機和除雪機械有更深的認識，加強在此方面的設(shè)計能力。3

13、本課題研究內(nèi)容、研究方法及技術(shù)路線3.1 斜刃螺栓連接式厚冰雪磙壓除雪機的整體方案構(gòu)想斜刃螺栓連接式厚冰雪磙壓除雪機是針對我國道路情況設(shè)計的破冰清雪除雪設(shè)備。該設(shè)備主要起破冰作用的碾壓輥構(gòu)成。該設(shè)備的主機架可與40裝載機直接聯(lián)接。該設(shè)備碾壓輥固定在聯(lián)架臂上,聯(lián)架臂通過大臂與主機架鏟接。碾壓輥上裝有刀板,刀板上的刀條直接作用在冰面上,利用自身的重力和空氣錘的振動的沖擊力達到破冰目的。3.2 結(jié)構(gòu)原理和計算要點 斜刃螺栓連接式厚冰雪磙壓除雪機是利用前部安裝的碾壓輥上裝有的刀板對雪進行切削，利用自身的重力和空氣錘的振動的沖擊力達到破冰目的。(1) 葉片結(jié)構(gòu)：采用斜刃螺栓連接式，材料用耐磨仿形材料。按

14、與地面平行布置在壓磙上，前后兩排葉片位置錯開。(2) 除雪機功率的計算：除雪機所消耗的功率包括兩大部分：行走裝置和工作裝置所消耗的功率。行走裝置所消耗的功率可以參照一般自行式車輛的計算辦法。下面對除雪工作裝置的所消耗的功率Na做一分析： Na=Ne+Nf+Nr+Nd 其中： Ne-推雪板切削所需功率。KW Nf-克服雪與板面的摩察力所需的功率。KW Nr-推雪板前雪堆移動所需的功率，KW Nd-板刃與存雪地面間的摩察力所需的功率。KW3.3 擬采用的研究方法采用新舊技術(shù)相結(jié)合的方法。因為有關(guān)裝載機和除雪機構(gòu)的研究在我國已經(jīng)有了一定的進展-即使和發(fā)達國家相比還很落后-在很多領(lǐng)域。但近幾年我們引進

15、了很多先進的技術(shù)，特別是除雪機械方面的，加上我們的有關(guān)裝載機和其他工程機械的研究知識，將這兩方面的知識有機地結(jié)合起來，實現(xiàn)新的突破，研制出適合我國國情的公路養(yǎng)護機械-集工程作業(yè)和除雪能力于一體的多功能機械產(chǎn)品。3.4 擬采用的技術(shù)路線4研究冰雪的物理和力學特性-查閱國內(nèi)外有關(guān)裝載機和除雪機械、機構(gòu)的設(shè)計資料和最新進展-消化、吸收個方面的技術(shù)資料，并加以整理和創(chuàng)新-技術(shù)設(shè)計和整機設(shè)計。4 本課題實現(xiàn)的現(xiàn)有條件國內(nèi)外關(guān)于ZL40裝載機的數(shù)據(jù)和文獻資料的搜集較為便利。在理論上和方法上具有很強的借鑒意義。指導(dǎo)老師李萌老師對我國這方面的情況很了解，是這方面的專家。有很深的理論和實踐知識，為本課題的研究奠

16、定了很好的理論和實證基礎(chǔ)。本人對于裝載機和除雪機械也有一定的認識，相信一定能在李老師的指導(dǎo)下順利完成課題的研究。并取得優(yōu)異的畢業(yè)設(shè)計成績！同時為我國在此領(lǐng)域的研究作出自己應(yīng)有的貢獻！謝謝朋友對我文章的賞識，充值后就可以下載說明書。我這里還有一個壓縮包，里面有相應(yīng)的word說明書（附帶：開題報告、外文翻譯）和CAD圖紙。需要壓縮包的朋友請了解QQ客服：1459919609。下載后我可以將壓縮包免費送給你。需要其他設(shè)計題目直接了解！67 / 68斜刃螺栓連接式厚冰雪碾壓除雪機設(shè)計摘要 我國北方地區(qū)冬季降雪時間長，雪量大，氣溫低，積雪數(shù)日經(jīng)車輛、行人碾壓而被壓實。路面上壓實冰雪的清除問題關(guān)系到社會生

17、產(chǎn)、人民生活、交通安全、環(huán)境保護等多個方面。目前國內(nèi)外對壓實冰雪的清除還缺少行之有效的辦法。本文結(jié)合我國北方地區(qū)降雪后的特點及我國國情，主要針對路面上被壓實的冰雪研究了路面冰雪清除機械。本文提出了對路面壓實冰雪進行擠壓、切削、破碎的技術(shù)原理。根據(jù)這一原理確定了路面冰雪清除機械基本方案并分析了其工作機理。提出利用裝載機為動力機，只需更換上清除冰雪裝置，實現(xiàn)了一機多用。研究了傳動系統(tǒng)各部件的匹配以及冰雪清除裝置與整機的匹配，進行了匹配計算和整機牽引性能分析。根據(jù)整機方案及相關(guān)條件確定了清除冰雪裝置中關(guān)鍵部件碾壓滾的構(gòu)造、重量和有關(guān)技術(shù)參數(shù)；分析研究了碾壓滾上刀齒的結(jié)構(gòu)和關(guān)鍵幾何參數(shù)，確定了刀齒在碾

18、壓滾上的排列方式、數(shù)量和間距，并根據(jù)冰雪的物理機械性質(zhì)計算了刀齒切削力。關(guān)鍵詞 冰雪清除 切削 破碎 路面 Oblique Edge Bolt Join Ice Snow Presses Snow-Clearing Machine DesignAbstract In the north of China, when the winter comes, the time for snowing is very long and the air temperature is low. The snow will become very hard after pressed by vehicles

19、and foot passengers. So at this time snow cleaning became very important to peoples living, traffic safety and so on. At present, there is still no effective method for cleaning the pressed snow in the world. In this paper, according to the situation of our country, the author did some researches on

20、 the snow-cleaning machine which used to clean the pressed snow on the road surface.In this paper, the author put forward a technical theory about use the method of pressing, cutting and cracking to clean the pressed snow. According to this theory, the author brought forward a project for snow-clean

21、ing machine and analyzed its working principle. Here used the loader as the mover, when it was time to clean snow we just needed to replace the bucket with the snow-cleaning equipments. The matching calculation of components of transmission system and the whole machine were studied and analyzed. Acc

22、ording to the project, we could decide the structure, weight and related technical parameters of the idler wheel. At the same time, the paper also analyzed the structure and geometry parameters of the idler wheel, gave a method about how to arrange the cutters and how to decide the reasonable amount

23、 of the cutters, how to calculate the cutters cutting force base on the snows physical and mechanical characters.【Key words】 SnowCleaning Cutting Cracking Road surface目 錄第1章 緒論 11.1本次設(shè)計來源、目的、意義、國內(nèi)外概況11.1.1 本次設(shè)計的來源 11.1.2 本次設(shè)計研究目的 1 1.1.3 本次設(shè)計研究的意義11.1.4 有關(guān)清雪機國內(nèi)外研究概況21.2 本設(shè)計預(yù)期達到的目標41.3 本設(shè)計研究內(nèi)容、研究方法及技

24、術(shù)路線5 1.3.1 斜刃螺栓連接式厚冰雪磙壓除雪機的整體方案構(gòu)想5 1.3.2 結(jié)構(gòu)原理和計算要點51.4 本課題實現(xiàn)的現(xiàn)有條件61.5 研究的主要內(nèi)容和方法61.5.1冰雪切削擠壓破碎技術(shù)、總體方案 61.5.2 碾壓滾型式和結(jié)構(gòu)61.5.3 滾齒排列方式及刀刃幾何參數(shù)61.5.4 各主要零件的校核驗算6第2章 路面冰雪清除機機理研究 82.1 冰雪的物理機械性質(zhì)82.2 路面冰雪清除機基本方案、原理92.3 整機分析及裝置重量的確定 13 2.3.1整機的組成 132.3.2清除冰雪裝置重量 14第3章 碾壓滾結(jié)構(gòu)及參數(shù)153.1 碾壓滾結(jié)構(gòu)形式 153.2 碾壓滾參數(shù) 153.3 工作

25、阻力的計算 15第4章 齒刀的研究 174.1 齒刀在碾壓滾上的排列數(shù)量間距 174.2 齒刀幾何參數(shù) 174.3 切削力計算 18第5章 主要零件校核計算 195.1 軸承的校核計算195.1.1 當量動載荷的校核195.1.2 滾動軸承壽命的計算305.2 齒刀強度的校核分析 215.3 銷軸的校核計算 265.4 軸的校核計算 295.4.1 按扭轉(zhuǎn)強度條件計算305.4.2 按彎扭合成強度條件計算30第6章 電器系統(tǒng) 336.1 電源電路 336.2 啟動系統(tǒng) 336.3 照明和信號系統(tǒng) 336.4 儀表系統(tǒng) 33 6.5 預(yù)熱器 34第7章 電算部分35第8章 結(jié) 論43致謝45參考

26、文獻46第1章 緒 論1.1 本次設(shè)計來源、目的、意義、國內(nèi)外概況1.1.1 本次設(shè)計的來源本課題屬于吉林大學機械科學與工程學院科研項目（國家經(jīng)貿(mào)委“國家重點技術(shù)改造項目200386”）。是根據(jù)國際和國內(nèi)的最新形勢和市場需求而確定的研究課題。對實際的生產(chǎn)和生活有很大的實際意義。是隸屬于國家攻關(guān)課題-多功能鏟雪車研制的一部分。1.1.2 本次設(shè)計研究目的中國北方大部分地區(qū),每年有35個月的降雪期,道路積雪給交通運輸及人民日常生活帶來許多困難,有時甚至阻斷交通。近幾年來高等級公路里程不斷增加,及時有效地清除路面積雪已成為亟待解決、刻不容緩的問題,這對于提高車輛的運輸效率、避免重大交通事故的發(fā)生,具

27、有很大的社會經(jīng)濟效益。目前,國內(nèi)除雪作業(yè)多由人工或其它代用機械完成,其勞動強度大,作業(yè)效率低。進口外國先進的除雪設(shè)備,造價高且不適合中國國情;而用其它的代用機械如平地機進行除雪作業(yè),則又浪費實用設(shè)備且對路面具有破壞性。所以,盡快開發(fā)出適合中國國情的低成本、高效率、且宜大面積推廣應(yīng)用的除雪設(shè)備,是一項艱巨而緊迫的任務(wù)。1.1.3 本次設(shè)計研究的意義我國北方大部分地區(qū),每年有很長的降雪期,道路積雪給交通運輸及人民日常生活帶來許多不便。尤其凍結(jié)在道路上的積雪與薄冰,采用傳統(tǒng)除雪機用推刮的辦法無法清除,為此不得不耗費大量人力物力進行人工鏟除。采用機械方法清除是一項急需解決的難題。就目前國內(nèi)除雪機械來看

28、,大多數(shù)功能單一,或只能清除積雪、或只能破除積冰1。國外的除雪機功能較全,但結(jié)構(gòu)復(fù)雜,造價昂貴,且大多不適合國內(nèi)的道路狀況。因此開發(fā)研制適合我國道路情況的集破冰除雪于一機的設(shè)備,具有十分重大的意義。國外的除雪機功能較全,但結(jié)構(gòu)復(fù)雜,造價昂貴,且大多不適合國內(nèi)的道路狀況。因此開發(fā)研制適合我國道路情況的集破冰除雪于一機的設(shè)備,同樣具有十分重大的意義。1.1.4 有關(guān)清雪機國內(nèi)外研究概況(1) 有關(guān)清雪機國內(nèi)外研究概況目前，世界各個國家除冰雪的方法中，應(yīng)用最普遍的是溶解法和機械法。溶解法是依靠熱作用或撒部化學藥劑使冰雪融化。其優(yōu)點是除凈率高，但是它的成本很高。而且容易造成環(huán)境污染。雖然環(huán)保型融雪藥劑

29、已經(jīng)問世，對環(huán)境和植被的影響減少了，但是并未徹底根除。因此使用范圍受到一定限制。機械法是通過機械作用直接作用解除冰雪危害。雖然除凈率較低，但是對環(huán)境和植被無任何影響。能實現(xiàn)冰雪的異地轉(zhuǎn)移。應(yīng)用范圍比較廣。因此，筆者認為：清除冰雪必須以機械法為主，以溶解法為輔助，才能達到快速和環(huán)保的除雪效果。我國對除雪機械的開發(fā)、生產(chǎn)都比較晚，因此還處于起步階段。目前，我國的城市道路和公路冬季除雪大部分仍沿用傳統(tǒng)的養(yǎng)護方式，即人工作業(yè)和小型的除雪機械相結(jié)合的方式。高速公路和一級公路開始使用大型專用除雪機械，進行冬季養(yǎng)護。但是，除雪機械在數(shù)量和品種規(guī)格上還很少，所以除雪設(shè)備大部分依賴進口。機械化程度和總體水平遠遠

30、落后于發(fā)達國家。只是最近幾年國內(nèi)的廠家才參照國外的先進技術(shù)研制了適合我國國情的除雪機械。綜觀國內(nèi)外的除雪機械，其類型總的來說有三種類型：1) 犁式除雪機犁式除雪機的工作裝置一般安裝在主機的前端，是所有除雪機中應(yīng)用最為廣泛、起源最早的除雪設(shè)備。主要使用于未被壓實的新降集雪，其厚度為300mm以下。犁板有整體式和分段式，有V型犁和U型犁之分。其特點是：多數(shù)采用了雙搖桿機構(gòu)，避讓效果明顯，越障高度較大，環(huán)境適應(yīng)性強，可以在硬質(zhì)雪區(qū)工作。有的還增加了滑靴和滾輪等裝置，用來減少或消除鏟刃對地面的作用力，保護了地面，減少了刀刃的磨損。具體類型有： 單向犁-除雪犁以固定角度裝在除雪車前部。 V型犁-主要結(jié)構(gòu)

31、和工作原理與單向犁相同，只是結(jié)構(gòu)呈左右對稱，形成V形。 變角度犁-指犁的排雪方向和行進角度可以改變的除雪機械。 復(fù)合犁-又叫鉸接雪犁，采用兩翼結(jié)構(gòu)，中間垂直鉸鏈可以自由改變形狀，形成單向犁、V型犁、變角度犁等犁形。比較典型的產(chǎn)品有：徐州裝載機長的專利產(chǎn)品-調(diào)壓自動越障式除雪裝置。鄭工、柳工和沈陽山河等廠家生產(chǎn)的ZL50型除雪機。由于該類除雪機械擁有結(jié)構(gòu)簡單、性能可靠、價格低廉等特性，因此受到廣大用戶的認可，得以廣泛的使用。2) 旋切式除雪機械旋切式除雪機械工作方式為自行式和懸掛式兩種。主要有離心式物料風機、風道、拋雪筒、護板和螺旋型集雪器等部分組成。結(jié)構(gòu)相對比較復(fù)雜。工作時借助主機或者專用底盤

32、的動力，驅(qū)動風機做高速旋轉(zhuǎn)運動，將集雪器聚攏的雪由風道、拋雪筒拋出去。拋出距離和角度可以根據(jù)需要自己調(diào)整。在清除雪障時旋切式除雪機械有明顯的優(yōu)勢。但是無法清除壓實的積雪。具體類型有： 螺旋式-螺旋軸鼓上的葉片呈左右旋向，左右旋向的葉片在軸線中部結(jié)合形成U形拋雪槽，U形拋雪槽低部稍微向后傾斜，內(nèi)側(cè)光滑，工作時軸鼓上的葉片刀刃切削破碎積雪，并將積雪集中送到中部U形槽內(nèi)拋出。 轉(zhuǎn)子式-主要以清除新雪為主要作業(yè)對象。轉(zhuǎn)子葉片可以完成切雪、扒雪和拋雪。 單螺旋轉(zhuǎn)子式-有轉(zhuǎn)子和一根螺旋組成。螺旋水平布置在轉(zhuǎn)子前，螺旋葉片作成左右旋向，當螺旋周轉(zhuǎn)動時，把兩邊的積雪送到中間，再由轉(zhuǎn)子拋出。 雙螺旋轉(zhuǎn)子式-雙螺

33、旋轉(zhuǎn)子式的工作裝置的兩螺旋上、下平行地置于轉(zhuǎn)子前面。立軸螺旋轉(zhuǎn)子式-該工作裝置將螺旋豎放在轉(zhuǎn)子兩側(cè)，螺旋葉片為左右旋向，工作時雪的移動方向為上下運動。主要機型有：哈爾濱開達公司生產(chǎn)的拋雪式除雪機和吉林大學研制的CX-30型除雪機。3) 掃滾式除雪機械掃滾式除雪機械工作方式為自行式和懸掛式兩種。在主機或者專用底盤的動力作用下，驅(qū)動掃雪滾和掃雪盤做高速旋轉(zhuǎn)運動，掃雪滾和掃雪盤上的柔性強力掃雪刷，將路面積雪卷起使之脫離地面，在高壓空氣的作用下吹向路邊。該式除雪機械主要適合于較薄的或者是犁式除雪機械工作后的殘留積雪。即使路面凸凹不平也可以獲得無殘雪的除雪效果。主要生產(chǎn)廠家有：哈爾濱開達公司和哈爾濱重型

34、機械廠等。國內(nèi)的除雪機械雖然有了很大的發(fā)展，但其總體水平與發(fā)達國家相比，產(chǎn)品品種及性能都還有很大差距。適應(yīng)不了我國高速公路的發(fā)展的需求，主要體現(xiàn)在以下幾個方面： 技術(shù)水平低，除雪機械在結(jié)構(gòu)設(shè)計、制造工藝、零部件供應(yīng)和使用管理等方面都存在技術(shù)水平低的問題。致使除雪機械可靠性差、故障多、壽命短。 功能單一。除雪機械具有明顯的季節(jié)性，如果功能單一，只能用做除雪和除冰專用，那么，機械一年中大部分時間處于閑置狀態(tài)，大大增加了除雪的成本。加重了公路養(yǎng)護部門的負擔。 品種類型不全。與國外相比，現(xiàn)在有不少除冰雪機械在國內(nèi)還是一片空白。現(xiàn)有的除冰雪機械無法滿足公路和大型機場的除冰雪的要求。(2) 國內(nèi)外在這個方

35、面的發(fā)展方向：加強對雪質(zhì)、雪性的基礎(chǔ)研究。為了提高除冰雪機械的設(shè)計水平，需要對冰雪的力學性質(zhì)和物理特性進行深入研究。特別是對壓實冰雪的理論研究。據(jù)有關(guān)資料研究：東北地區(qū)壓實冰雪占總的除雪任務(wù)的80%以上。 向一機多能和機電液一體化方向發(fā)展。在現(xiàn)有的條件下，可以對汽車、拖拉機、裝載機和推土機等設(shè)備進行改裝，冬季降雪時用來除冰雪作業(yè)，其余時間可用來進行公路養(yǎng)護和其他作業(yè)?？梢蕴岣咴O(shè)備的利用率。采用機械、電子、液壓等技術(shù)提高除雪機械的科技含量，減輕工人的勞動強度。 向大型、小型和高速方向發(fā)展。我國的地理環(huán)境復(fù)雜，各個城市道路建設(shè)布局各異，冬季降雪情況不同，在除雪設(shè)備的選取上也不盡相同，因此要開發(fā)出大

36、型、小型的各種除冰雪機械，以滿足不同地區(qū)和工況的除冰雪要求。同時要開發(fā)出效率高的機械，避免除雪作業(yè)造成路面交通擁擠。例如，東北有些城市規(guī)定：對于市區(qū)內(nèi)主干道，雪停止24H后需運出城市外。 加強行業(yè)間的技術(shù)交流與合作。走共同研發(fā)之路。各個廠家根據(jù)自己的實際情況開發(fā)出的產(chǎn)品各有優(yōu)缺點，為了加快除冰雪機械的開發(fā)和應(yīng)用，應(yīng)加強企業(yè)間的合作，集中財力、物力和人力走共同發(fā)展之路，實現(xiàn)除冰雪的機械化。1.2 本設(shè)計預(yù)期達到的目標在ZL40型裝載機的前端安裝除雪裝置-斜刃螺栓連接式壓磙除厚冰雪裝置。采用斜刃式除雪裝置，使冰雪在破冰刀刃的作用下破碎。壓磙與ZL40型裝載機大臂相連。設(shè)計出包括鏟及其連接機構(gòu)。畫出

37、全部圖紙：裝配圖、部件圖、零件圖、總明細表。設(shè)計時要保證相應(yīng)構(gòu)件的可靠性，所以要進行相應(yīng)的力學分析、設(shè)計計算 、方針模擬等。并要求用計算機軟件對重要部件進行詳細的運動學和動力學分析。設(shè)計相關(guān)的軟件。通過這次設(shè)計，要不僅溫習好大學四年所學的大不分的理論知識，還要培養(yǎng)工程實際應(yīng)用的能力，鍛煉實際的動手和全局的駕御能力。對裝載機和除雪機械有更深的認識，加強在此方面的設(shè)計能力。1.3 本設(shè)計研究內(nèi)容、研究方法及技術(shù)路線1.3.1 斜刃螺栓連接式厚冰雪磙壓除雪機的整體方案構(gòu)想斜刃螺栓連接式厚冰雪磙壓除雪機是針對我國道路情況設(shè)計的破冰清雪除雪設(shè)備。該設(shè)備主要起破冰作用的碾壓輥構(gòu)成。該設(shè)備的主機架可與ZL4

38、0裝載機直接聯(lián)接。該設(shè)備碾壓輥固定在聯(lián)架臂上,聯(lián)架臂通過大臂與主機架鏟接。碾壓輥上裝有刀板,刀板上的刀條直接作用在冰面上,利用自身的重力和空氣錘的振動的沖擊力達到破冰目的。1.3.2 結(jié)構(gòu)原理和計算要點：斜刃螺栓連接式厚冰雪磙壓除雪機是利用前部安裝的碾壓輥上裝有的刀板對雪進行切削，利用自身的重力和空氣錘的振動的沖擊力達到破冰目的。(1) 刀齒分布結(jié)構(gòu)：采用斜刃螺栓連接式，材料用耐磨仿形材料。按與地面平行布置在壓磙上，前后兩排刀齒位置錯開。(2) 除雪機功率的計算：除雪機所消耗的功率包括兩大部分：行走裝置和工作裝置所消耗的功率。行走裝置所消耗的功率可以參照一般自行式車輛的計算辦法。下面對除雪工作

39、裝置的所消耗的功率Na做一分析： Na=Ne+Nf+Nr+Nd其中：Ne-推雪板切削所需功率, KW Nf-克服雪與板面的摩察力所需的功率, KW Nr-推雪板前雪堆移動所需的功率，KW Nd-板刃與存雪地面間的摩察力所需的功率。KW(3) 擬采用的研究方法采用新舊技術(shù)相結(jié)合的方法。因為有關(guān)裝載機和除雪機構(gòu)的研究在我國已經(jīng)有了一定的進展-即使和發(fā)達國家相比還很落后-在很多領(lǐng)域。但近幾年我們引進了很多先進的技術(shù)，特別是除雪機械方面的，加上我們的有關(guān)裝載機和其他工程機械的研究知識，將這兩方面的知識有機地結(jié)合起來，實現(xiàn)新的突破，研制出適合我國國情的公路養(yǎng)護機械-集工程作業(yè)和除雪能力于一體的多功能機械

40、產(chǎn)品。(4) 擬采用的技術(shù)路線研究冰雪的物理和力學特性-查閱國內(nèi)外有關(guān)裝載機和除雪機械、機構(gòu)的設(shè)計資料和最新進展-消化、吸收個方面的技術(shù)資料，并加以整理和創(chuàng)新-技術(shù)設(shè)計和整機設(shè)計。1.4 本課題實現(xiàn)的現(xiàn)有條件國內(nèi)外關(guān)于ZL40裝載機的數(shù)據(jù)和文獻資料的搜集較為便利。在理論上和方法上具有很強的借鑒意義。指導(dǎo)老師鄧洪超老師在我國裝載機技術(shù)和除雪機械的研究方面走在前列。對我國這方面的情況很了解，是這方面的專家。有很深的理論和實踐知識，為本課題的研究奠定了很好的理論和實證基礎(chǔ)。本人對于裝載機和除雪機械也有一定的認識，相信一定能在鄧老師的指導(dǎo)下順利完成課題的研究。并取得優(yōu)異的畢業(yè)設(shè)計成績！同時為我國在此領(lǐng)

41、域的研究作出自己應(yīng)有的貢獻！1.5 研究的主要內(nèi)容和方法本文針對路面上被壓實的冰雪研究路面冰雪清除機械。方法是進行理論分析和計算，并重點進行實驗研究。具體研究內(nèi)容如下。1.5.1冰雪切削擠壓破碎技術(shù)、總體方案主要闡述冰雪的物理機械性質(zhì)；根據(jù)所提出的對路面上壓實冰雪進行擠壓、切削、破碎的技術(shù)思想，分析路面冰雪清除機基本原理并確定樣機基本方案；分析整機的牽引平衡和功率平衡，確定路面冰雪清除裝置的重量，進行整機匹配計算及分析。1.5.2 碾壓滾型式和結(jié)構(gòu)主要闡述工作裝置碾壓滾結(jié)構(gòu)型式研究和碾壓滾參數(shù)。1.5.3 滾齒排列方式及刀刃幾何參數(shù)主要闡述齒刀在碾壓滾上的排列方式；齒刀的數(shù)量和間距；齒刀幾何參

42、數(shù)確定。1.5.4 各主要零件的校核驗算主要是對齒刀的強度、銷軸剪切強度、軸的強度以及軸承進行校核計算。第2章 路面冰雪清除機機理研究2.1 冰雪的物理機械性質(zhì)路面冰雪清除機械的行走機構(gòu)以及清除冰雪的工作裝置與路面上的冰雪相接觸。冰雪的形成特性及其物理機械性質(zhì)在相當大的程度上決定著清除路面上冰雪的方法，要研究行走機構(gòu)和工作裝置與冰雪的相互作用關(guān)系，首先要分析冰雪的物理機械性質(zhì)。冰雪的基本特征之一是它的密度，其變化范圍很大，如表2.1所示。硬度是雪的物理機械性質(zhì)的主要指標之一，表示冰雪阻止其它物體壓入的特性，其數(shù)值是根據(jù)它的密度和狀態(tài)決定的，如表2.2所示。雪的硬度、密度和溫度之間存在著如圖2.

43、1所示的關(guān)系，溫度愈低，硬度愈高；密度愈大，硬度愈高4。后面對路面冰雪清除機的工作阻力以及牽引力進行計算時，需要知道雪的機械性質(zhì)，表示雪的機械性質(zhì)的指標通常是內(nèi)外滑動摩擦系數(shù)、切削阻力系數(shù)、附著系數(shù)和行駛阻力系數(shù)。表2.1 雪的密度雪 的 狀 態(tài)密 度（g/cm3）新下的雪落下30天的雪大于30天的雪密實的雪冰雪混合冰0.100.150.200.300.340.420.400.600.600.750.90雪的摩擦性質(zhì)決定于它的內(nèi)外摩擦系數(shù)。根據(jù)雪的狀態(tài)，它的內(nèi)外摩擦系數(shù)分別列于表2.3和表2.4。表示雪的切削阻力的指標，一般是用切削阻力系數(shù)k0，它是切斷橫斷面等于1的冰雪層所必需的力，k0的大

44、小載入表2.5中。路面上積雪之后，大大地改變了路面的使用特性。對于冬季養(yǎng)護道路的機器進行牽引計算時，必須知道機器沿著各種冰雪路面行走時的滾動阻力系數(shù)和附著系數(shù)。輪胎與冰雪路面間的附著系數(shù)載入表2.6。行駛阻力系數(shù)，一般較外摩擦系數(shù)大，因為它不僅產(chǎn)生摩擦，而且還擠壓雪。輪式和履帶式車輛的行駛阻力系數(shù)按表2.7選取。表2.2 雪的硬度雪的狀態(tài)雪的密度（g/cm3）當溫度由-1-20OC時雪的硬度（kPa）松 軟 的弱密實的密 實 的很密實的小于0.250.260.350.360.500.510.60小于506010021020003803000圖2.1 雪的硬度與密度和溫度的關(guān)系2.2 路面冰雪清

45、除機基本方案、原理對于路面冰雪的清除，人們曾嘗試了各種清除原理和方案，這些原理和方案有的已在實際中使用，有的則還在探索和完善中。例如，對于清除未被壓實的浮雪，犁式清雪機和轉(zhuǎn)子式清雪機已在應(yīng)用中，二者分別采用了推移和旋切的原理。對于被壓實的雪、冰或冰雪混合物，采用的清除原理有鏟剁、錘擊、等，但這些方法經(jīng)實驗證明要么原理不完善，要么清除壓實冰雪的效果不，有待于進一步完善。針對上述情況，本文嘗試提出了一種對路面上壓實的冰雪進行擠壓、切削、破碎的技術(shù)原理。這一思想的來源可聯(lián)想到金屬切削加工，如銑床的銑刀切削表2.3 內(nèi)摩擦系數(shù)2雪的密度（g/3）雪 的 溫 度（OC）0附近-1 -6-10以下0.12

46、0.200.300.400.470.560.240.300.350.400.420.450.290.330.390.440.470.500.340.360.460.500.530.57 表2.4 外摩擦系數(shù)（對鋼）1雪的密度（g/3） 雪 的 溫 度（OC）-2-4 -16 -30 -100.1 0.2 0.30.4 0.450.500.100.0850.070.0550.0480.025 0.140.0970.080.0650.0480.0330.180.110.090.0750.0560.040加工金屬件。根據(jù)這一思想，確定基本方案首先選擇一種汽車或自行式工程機械作為動力機。在我國，由于冬

47、季降雪時間只占全年的三分之一，根據(jù)我國的經(jīng)濟發(fā)展狀況，單獨設(shè)計清除冰雪動力機一機一用，機械閑置時間太長，造成浪費。為此，本文以裝載機為動力機來研究清除冰雪工作裝置。根據(jù)對路面上壓實的冰雪進行擠壓、切削、破碎的基本思想，清除冰雪工作裝置可以由托架、帶有刀刃的碾壓滾組成，能夠與鏟斗互換，冬季除冰雪時取下鏟斗換上該裝置，清除被壓實了的冰雪，其他季節(jié)裝上鏟斗，實現(xiàn)裝載機的多功能使用。作為動力機的裝載機，我們可以選擇現(xiàn)有的國產(chǎn)機型如ZL30、ZL40、ZL50裝載機。 本文確定ZL40E裝載機作為動力機進行分析研究和計算。根據(jù)對路面上壓實的冰雪進行擠壓、切削、破碎的基本思想，清除冰雪工作裝置可以由托架、

48、帶有刀刃的碾壓滾組成，能夠與鏟斗互換，冬季除冰雪時取下鏟斗換上該裝置，清除被壓實了的冰雪，其他季節(jié)裝上鏟斗，實現(xiàn)裝載機表2.5 雪的切削阻力系數(shù)k0雪的狀態(tài)雪的密度C（g/3）雪 的 溫 度（OC）-1-3-4-22低于-22天 然 狀 態(tài)松軟的弱密實的小粒冰雪形成密實的大粒冰雪形成密實的0.120.180.200.280.300.360.280.350.71.82.04.03.06.0 4.07.00.20.81.53.04.07.03.06.00.41.22.05.05.10.0 5.09.0人 工 狀 態(tài)弱密實的密實的很密實的0.300.400.450.520.550.655.012.0

49、10.025.020.035.08.025.015.040.0 30.080.05.035.030.080.0 70.0130.0表2.6 輪胎與冰雪路的附著系數(shù)雪 的 狀 態(tài)輪 胎 類 型附著系數(shù)C密實凍結(jié)的雪密實凍結(jié)的雪密實解凍的雪壓實的凍結(jié)雪壓實的解凍雪解凍的雪低壓胎高壓胎低壓和高壓胎高壓胎高壓胎低壓胎0.200.350.200.250.100.200.2090.1760.060.08表2.7 行駛阻力系數(shù)雪 的 狀 態(tài)雪的密度g/3）阻 力 系 數(shù) f輪 胎履 帶松軟的松軟潮濕的輕碾壓的碾壓的冰雪0.150.250.150.250.250.350.40.60.70.20.250.30.

50、150.20.080.10.060.080.20.20.10.050.070.1的多功能使用。作為動力機的裝載機，我們可以選擇現(xiàn)有的國產(chǎn)機型如ZL30、ZL40、ZL50裝載機。 本文確定ZL40E裝載機作為動力機進行分析研究和計算。其主要性能參數(shù)如下：額定斗容量（m3） 2.1 額定裝載質(zhì)量（） 4000整機操作質(zhì)量（） 12500軸距（） 3020輪距（） 1980最大崛起力（kN） 136.0最大牽引力（kN） 110.5水平通過半徑（mm） 6322轉(zhuǎn)向半徑（mm） 5686發(fā)動機型號 X6110ZG3-22 標定1h功率(kW) 113.9 額定轉(zhuǎn)速（r/min） 2200行駛速度（km/h） :14.46 :46.35最大爬坡