文 献 综 述
1.1研究目的及意义
我国北方大部分地区,每年有3~5个月的降雪期,道路积雪给交通运输及人民日常生活带来许多不便。尤其冻结在道路上的积雪与薄冰,采用传统小型扫雪机用推刮的办法无法清除,为此不得不耗费大量人力物力进行人工铲除。采用机械方法清除是一项急需解决的难题。就目前国内小型扫雪机械来看,大多数功能单一,或只能清除积雪、或只能破除积冰。国外的小型扫雪机功能较全,但结构复杂,造价昂贵,且大多不适合国内的道路状况。因此开发研制适合我国道路情况的扫雪的设备,具有十分重大的意义。就目前来说,我国对于小型的、较窄路面的清雪方式主要是依靠人力,通过用铁锹、扫帚和簸箕等等工具对积雪进行处理,清雪的效率很低,浪费人们的很多宝贵时间,所以,这次毕业设计将针对小型路面积雪扫雪机的设备,为提高道路积雪的清扫效率,为过往的行人带来更多的方便,同时减少不必要的事故发生,还能够在大雪后为紧张的环卫部门减轻一定的压力,而设计一款小型扫雪机。
1.2小型扫雪机国内发展现状
1.2.1国内小型扫雪机械现状
中国小型扫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, 在扫雪作业中发挥了一定的作用。在大力发展中国小型扫雪机械的同时, 有关部门也注意引进吸收国外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, 其中一些设备具有扫雪功能, 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。
1.2.2犁式小型扫雪机
犁式小型扫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, 是使用最广泛的小型扫雪机械。犁刀的形式主要有V 形犁、U 形犁、单向犁和侧翼铲等。
1.2.3旋切式小型扫雪机
旋切式小型扫雪机一般具有切削、集中、推移和抛投功能, 具有结构复杂、功能多的特点。旋切式小型扫雪机可分为单级式和双级式两种, 其中单级式又分为铣刀型和风扇型, 双级式分为单轴螺旋风扇型及双轴螺旋风扇型。
国内已研制成功的旋切式小型扫雪机主要有吉林工业大学等单位研制的CX-30 型小型扫雪机, 哈尔滨林业机械研究所研制的CBX-216 型城市道路破冰小型扫雪机, 吉林交通科学研究所研制的CBX-1600 型小型扫雪机, 此外还有XLB-212 型, 15-1 型等等。其中一些型号的小型扫雪机已进行过工业性试验, 效果较好。
1.2.4国内小型扫雪机械的发展方向
1.加强雪的力学性质研究, 建立道路气象系统;
2.向小型化、高速度的方向发展;
3.向多功能、机-电-液一体化的方向发展;
4.要注意提高安全性、舒适性;
5.打破专利封锁, 加强技术合作。
1.3国外道路小型扫雪机械技术发展概况
目前国外主要采用的扫雪方式有三种: 融雪扫雪、机械扫雪和综合式扫雪。
1.3.1综合式扫雪
综合式扫雪是将推雪、清雪及吹雪等多种扫雪方式混合在一起的一种扫雪作业方式, 在国外常用于机场跑道的扫雪作业。小型扫雪机目前国外的主要生产厂家有瑞士的BOSCHUN G 公司和美国的S&S公司。瑞士的BOSCHUN G 公司的机场小型扫雪机目前在我国已有销售。该机的行走驱动功率约为160kW , 吹吸雪功率约为140 kW , 可完成推雪、扫雪、吹雪、收雪和喷撒融雪溶液等作业。小型扫雪机械和行走采用液压驱动, 结构非常复杂, 但作业功能单一, 是机场跑道不可缺少的养护设备之一。
1.3.2融雪扫雪
融雪方式利用热能或撒布化学药剂使冰雪融化。使用融雪的方法, 所需费用除车辆燃油消耗外,还要加上融雪的成本。采用热能融雪可供利用的热源主要有远红外加热和发动机废气等。采用撒布化学药剂融雪容易对环境造成污染和对路表面产生腐蚀, 因此, 这种方法的使用目前仍在探讨研究之中。融雪机械目前国外尚无专用机械, 均是采用非公路汽车改装, 冬季需要时安装好储液罐, 加装撒布装置, 进行喷撒融雪作业。具有该类功能改装能力的公司主要有德国的DA IML ER - BEN Z 公司、瑞士的MARCEL BOSCHUN G 公司和英国的SCHM IDT公司等。
1.3.3机械扫雪
机械扫雪是通过机械对冰雪的直接作用而解除冰雪危害的一种方法, 机械扫雪可分为犁式小型扫雪机械和螺旋转子式小型扫雪机械两种。行走主机有非公路汽车底盘、工程机械专用底盘和拖拉机。目前国外扫雪技术装备主要是以机械扫雪的方式为主。以汽车底盘为主机扩展的小型扫雪机, 同时具有其他多种作业功能, 扫雪仅作为在冬季作业机具。该类小型扫雪机械国外的代表公司有德国的DA IML ER -BEN Z 公司、德国的VOL KSWA GEN 公司、瑞士的MARCEL BOSCHUN G 公司和英国的SCHM IDT公司等, 其代表机型分别为U nimog、M ulticar、Pony和SK150, 后两种与M ulticar 是同一种吨位等级和同一种功能的机器。该类机器的主要特征是以汽车为基础, 采用机械式变速箱或静液压机械传动方式,作业速度比较高, 非常适合高速公路作业。
国外具有代表性的公司为美国BOBCA T (山猫)公司、美国S&S 公司和瑞士STEYR 公司等。其通过前置螺旋式扫雪和犁式扫雪装置, 完成扫雪作业。该类机型以中小型功率为主, 发动机功率21~120kW , 最高行驶速度30km/h以下。小型机器具有多功能作业的特点, 工作装置可根据需要进行更换。中型机器多为螺旋式扫雪的专用机器。螺旋式扫雪是利用与行驶方向垂直的一个旋转滚筒将雪切成小块卷起。并通过一个抛雪竖筒将雪抛走。该抛雪竖筒可以180°转动。因此可以调整抛雪的方向, 同时利用一个调节板可将雪装入载重汽车的货箱中。扫雪滚筒的传动由液压马达或机械传动轴驱动, 通过联轴器带动一对锥齿轮传动, 并将动力分至两侧。扫雪滚筒具有安全剪切销, 起安全保护作用, 以避免障碍物卡死扫雪滚筒, 造成机器损害与危及人身安全。在每个扫雪滚筒上有三个剪切保险销孔, 但在每个扫雪滚筒上只允许安装一根剪切保险销。剪切保险销的用途是当扫雪滚筒上的叶片被夹在雪中的障碍物卡住时对滚筒起保护作用。但是剪切销剪断后, 虽切断了动力, 旋转的滚筒仍然储存有大量的能量。
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