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一种冰雪路面除冰机结构研究

范文

冯宁孟愿王克鹏

摘要：研制一种冰雪路面通除冰机，搭载小型工程机械。除冰时通过凿、铲结合的工作方式，具有清除彻底、方便快捷且不破坏路面的特点。

关键词：除冰机;凿冰锤;铲冰钩

中图分类号：U418.3+26 ? ? ? ?文献标识码：A

doi：10.14031/j.cnki.njwx.2020.01.008

0 引言

北方冬季寒冷，降雪過后，容易在路面上积留。若不及时清理，将为交通带来隐患，不方便道路运输和行人出行。

按照各城市对扫雪除冰的相关规定，市区内主要路段的积雪必须第一时间铲除干净。但是次要路段未经及时清理的积雪，经过踩压之后，将会形成坚硬的冰雪层，难以清理。传统的手工清理方式通常由工人先用铁铲将冰雪层敲碎，再用铁锹、扫把将其清理干净。劳动强度大，工作效率低，并且在马路上施工时，对工人人身安全造成威胁。因此研发一种适合次要路段使用的小型冰雪路面除冰机械，具有一定的实用价值。

1 除冰机整体方案

本文所研究的除冰机需搭载小型工程机械，由液压马达驱动，采用对环境无污染的机械式结构，机体作业面宽度1.6 m，适用于居民区之间或开放式小区楼宇之间的狭窄路面除冰作业。

2 各部分组成及工作原理

除冰机结构如图1所示，主要由外框架、凿冰装置、铲冰装置、液压马达，以及坡度传感器组成。

2.1 外框架

外框架有两个作用，其尾端用来连接工程机械，以实现行走功能;前端安装凿冰、铲冰装置用来除冰作业。

2.2 液压马达

液压马达共有两个，旋向相反，分别驱动凿冰装置与铲冰装置。

2.3 坡度传感器

坡度传感器安装在除冰机最前端，当除冰机工作时，提前感知路面坡度，并将采集的坡度数据反馈给工程机械的液压控制系统，通过工程机械的液压油缸调整外框架的浮起高度，从而确保除冰机的工作层厚度均匀，并可以有效避让减速带或砖头等其他路障。

2.4 凿冰装置

凿冰装置由多组凿冰轮并联组成，凿冰轮的结构如图2所示，由凿冰锤头、锤柄、凿冰连接杆、液压马达输出轴、弹簧组成。

凿冰锤头通过螺钉紧固在锤柄上，锤柄末端和凿冰连接杆铰接，组成一个凿冰叶片。凿冰连接杆另一端固定于液压马达输出轴上。四个凿冰叶片以90°极角的跨距周向组成一个四叶凿冰轮并由液压马达输出轴带动其顺时针旋转以实现凿冰作业，同时每个锤柄上又焊有刚性弹簧，弹簧另一端焊接于凿冰连接杆上，凿冰叶片非工作状态下弹簧处于平衡状态，凿冰叶片工作时弹簧起到缓冲作用，避免锤头破坏路面。

2.5 铲冰装置

铲冰装置由多组铲冰轮并联组成，铲冰轮的结构如图3所示，由铲嘴、钩柄、铲冰连接杆、液压马达输出轴、弹簧组成。

铲嘴通过螺钉紧固在钩柄上，钩柄末端和铲冰连接杆铰接，组成一个铲冰叶片。铲冰连接杆另一端固定于液压马达输出轴上。四个铲冰叶片以90°极角的跨距周向组成一个四叶铲冰轮并由液压马达输出轴带动其逆时针旋转以实现铲冰作业，同时每个钩柄上又焊有刚性弹簧，弹簧另一端焊接于铲冰连接杆上，铲冰叶片非工作状态下弹簧处于平衡状态，铲冰叶片工作时弹簧起到缓冲作用，避免铲嘴破坏路面。

铲冰轮与凿冰轮错位安装，即每两片凿冰轮之间都会有一片铲冰轮对应安装。这样使得除冰机工作时，除冰更加彻底，不留残余。

3 结论

该除冰机由液压马达驱动，优点是功率大、经济性能好、便于与通用的工程机械（挖掘机、装载机、铲车等）连接，其凿冰装置与铲冰装置分两列布置。机器前端为凿冰装置，工作时先通过大扭矩的凿冰装置来破碎冰面。再由机器后端扭矩较小、转速较快的铲冰装置对残余冰面进行铲除。凿冰、铲冰装置同时运转具有清除彻底、保护路面、效率高且方便快捷的特点。

参考文献：

[1]李晓建，李彩霞，袁磊，等.小型清雪除冰机的研究设计[J].机械研究与应用，2015（2）：107-108.

[2]孙海朋.小型除冰机的结构设计及整机虚拟装配研究[J].时代农机，2017（6）：72-73.

[3]牟艳秋，巴吾东.一种小型破冰除雪机的设计[J].机械工程与自动化，2009（8）：103-105.

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