小型路面除冰除雪装置设计【含17张CAD图纸】
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学2017届本科生毕业设计（论文）文献综述设计题目： 小型路面除冰装置设计 学生姓名： 张 班级： 机 班 学 号： 指导教师： 路面除冰装置的现状研究张 ( )摘 要： 小型路面除冰装置的设计可有效地解决目前所面临的困境，它将人工控制与自动控制相结合，可以针对不同的街道进行清雪除冰作业，可有效地减轻工人的劳动强度，还可利用其机械化作业的优势有效地提高除冰效率。小型机械在制造成本与应用范围较广，能够大面积推广，具有较好的发展前景和应用价值。本文设计的小型路面除冰装置主要用于小区、校园和公园等道路不宽的场所。关键词：半自动化 扫冰绞龙 刨冰轮 冰铲 轻型一、前言在冬季，我国的降雪面积比较大。冰雪的及时清理一直是我国研究的一大难题，主要是因为冰雪物理性质变化范围较大，如密度和硬度；路面冰雪与外界结合紧密，所以含有大量杂质物，形成了难以测量的混合物。我国的除冰雪机械起步较晚，在技术上比发达国家落后一些。针对目前北方大部分城市除冰作业任务主要靠人工或大型机械设备辅助作业，但我国很多街道存在过于狭窄的现状，则需要人工作业、用铁锨、镐头破碎冰层后集中装车运走或者等待气温转高自然融化，劳动强度大、效率低，而且容易损坏路面，狭窄的街道、小区限制了大型机械的工作，只能依靠人工作业来解决目前面临的困境。我国北部地区冬季较长，降雪量大，每年有大量的降雪，降雪导致路面的摩擦系数较其它季节明显降低。这使车辆行驶、制动困难, 容易引发交通事故。冬季的降雪通常会以浮雪、积雪和积冰3种形式滞留于路面1。往往由于清冰不及时造成积冰以及积冰等问题，阻碍了交通运输行业的发展甚至还可能对行人以及车辆安全带来一定的隐患。另外我国由于技术的落后，大型装备制造业的发展远远不能满足人们的需求，在除冰工作中主要靠人工作业为主，浪费大量的人力物力。并且由于冬季天气寒冷造成底部结冰的现状，也增加了工人在除冰过程中的劳动强度，并且我国老龄化不断程度不断加深，多重弊端的限制需求一种小型机械化装备来满足目前的除冰的要求2。二、国内主要除雪去冰方式（一） 机械除冰除冰机械的种类很多，可按工作原理、使用范围、底盘形式和行走方式的不同进行分类。1） 按工作原理分类根据除冰机械工作原理的不同可以将其分为推移式、螺旋抛投式、滚压式、铲剁式、锤击式5 种类型，实际使用中人们又习惯将除冰机分为犁式和螺旋式两种类型3。犁式除冰机主要用于清除未经压实的积雪，特别是密度较小的新降积雪，由于犁式除冰机价格低、效率高、工作可靠，所以使用广泛。国内的犁式除冰机大多具有避让功能，此外还可以实现犁刀升降以及作业角度的变化。螺旋式除冰机一般具有切削、集中、推移和抛投等功能，结构复杂，但功能多，有单级式和双级式两种类型，其中单级式又分为铣刀型和风扇型，双级式则分为单轴螺旋风扇型和双轴螺旋风扇型4。2）按照除冰机械的用途可将其分为泛用除冰机、人行道除冰机、铁道除冰机和高速公路除冰机4 种类型。3） 按底盘分类根据除冰机械的底盘不同可把除冰机分为专用底盘除冰机和通用底盘除冰机两种类型。4）按行走机构分类根据除冰机械的行走机构差异可将其分为轮胎式除冰机和履带式除冰机两种类型。（二） 融冰除雪融雪剂除雪也是目前广泛采用的一种除雪方式。融雪剂多为钠基，除雪机理是降低冰点，加速积雪的融化，使其清除起来比较容易5。然而使用融雪剂会给环境带来污染，腐蚀车辆、路面和桥梁，早在20 世纪60 年代初，美国和加拿大在路面撒氯化钠盐粉，使得原始设计寿命为50 年的路面和桥梁结构，在不到10 年时间里就遭到了严重的破坏6。长期大量使用融雪剂除对植物的损害外对水源的影响也很大，含有大量融雪剂的残雪最终会通过各种渠道进入江河或地下，造成水体污染，这种污染的持续时间更长，影响范围更广7。因此，融雪剂的使用量应严格控制，合理使用，用量越少越好。就未来发展趋势看，融雪剂的使用将会受到越来越严格的限制，使用量及使用范围将非常有限。热融法除雪是一种利用热能将雪加热融解的方法，利用火焰、电加热等方法的除雪技术研究仅见于资料。一种利用退役喷气式飞机发动机的除冰装置在机场有应用，发动机的强大热气流直接将冰汽化，可快速清除大范围积冰。但这种方法能耗很大，仅适合一些特殊的场合8。三、目前国内除冰机械存在的主要问题尽管几十年来国内的许多研发和管理单位在除冰机械的研制与技术引进上做了许多工作，但迄今为止，除冰机械并没有大面积推广使用，其主要原因如下。1）作业速度低目前国外犁式除冰机的最大除冰速度可达50km/h，旋切式除冰机最大速度达70km/h9。20 世纪90 年代初期，吉林省交通科学研究所研制的CBX-1600 型除冰机，集离心冲击破碎、圆周旋切和弹簧储能冲击破碎三种切削功能于一体，性能优越，是国内技术水平较高的除冰机械。但其最大除冰速度仅为2.15km/h，与国外同类除冰机械相比，作业速度很低10。2）整机利用率低、成本高尽管我国北方地区冬季降雪期可达34 个月，但降冰次数并不多，如果除冰机功能单一只能用来除冰，那么机器在一年中大部分时间处于闲置状态，这就大大提高了除冰作业的成本，增加了公路养护部门的经济负担。3） 避让功能差国内已有的犁式除冰机械大部分回避路障的能力较差，在除冰过程中常常因遇路障而使主机或除冰装置损坏。吉林省交通科学研究所与磐石县公路管理段联合开发的CL-2.4 型公路除冰器安装有避让装置和防止过度避让锁链，可以保证其在除冰作业过程中避让路障，防止主机或除冰器损坏。该装置技术水平居国内领先地位，达到了20 世纪90 年代国外同类产品水平，但因各种原因在国内没有得到推广应用。4）对路面保护能力差除冰机在凹凸不平的路面作业时会对路面造成破坏，虽然目前除冰机对路面的损坏程度还没有一个衡量标准，但国内的除冰机械在路面仿形能力及对路面保护等方面与国外机型相比还存在一定差距。在针对目前除冰过程中的不利现状，设计的一种小型清冰除冰机，该机克服了一般大型除冰设备功能单一、除冰性能欠缺的问题，有效地在较窄的街道上除去路面的积雪和积冰，并且为了在工人在操作过程中更加灵活方便，在设计过程中将半自动装置安装在机械装备上，可以满足机械装备在较平坦的路面上可以自动行走除冰，可有效地减轻工人的劳动强度。将除冰、除雪及清扫路面等功能结合起来，大大提高了设备的利用率。该机成本低、体积小、结构简单、操作方便，适用于小区、校园、驾校训练场等场所的积冰清扫工作，具有广阔的市场前景和应用价值。参 考 文 献1 裴玉龙, 孟祥海, 丁建梅.寒冷地区道路交通事故分布的研究J .中国公路学报, 1998, 11(1):89 -94.2 卜小明，田静 除雪机械现状及发展趋势J 黑龙江交通科技，2006( 8) : 25283 Snow removal safety. Bob Tracinski. Claning Maintenance Management . 20014 Developing Technology Improves Snow and Ice Control. Debbie L.Feldman. Public Works . 19995 齐晓杰，等.城市道路机械式清除冰雪机械研究与探讨J.黑龙江工程学院学报，2002，16（2）: 42466 Snow-removal Loaders. RANNEV,KOMATSU A V. Stroitelnye i Dorozhnye Mashiny . 20047 吴书琴，等.城市道路除雪现状及未来发展方向J.佳木斯大学学报：自然科学版，2006，24（4）: 35388 田磊.中国北方城市需要实时清雪技术J.公路建设与养护，2005（2）: 30349 Snowplow steering guidance with gain stabilization. T
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