除雪机毕业设计说明书.docx

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除雪机毕业设计说明书

封面

机械电气工程学院本科毕业设计（设计）

题目：

除雪机系统设计

院（系）：

机械电气工程学院

专业：

机械设计制造及其自动化

学号：

姓名：

指导教师：

完成日期：

2011年5月22日

1摘要-----------------------------------------------------5

2除雪机研制的现实意义-----------------------------------7

3研究现状与动态-----------------------------------------7

3.1国除雪机现状----------------------------------------7

3.2国除雪机发展方向------------------------------------9

3.3国外道路除雪机技术发展状况---------------------------10

3.4国除雪机械的缺陷-----------------------------------15

3.5除雪机市场分析---------------------------------------16

4.总体方案分析与设计------------------------------------17

4.1方案一-----------------------------------------------17

4.2方案二-----------------------------------------------18

5.对课题提出的任务要求及实现预期目标的可行性分析----19

5.1课题研究容-----------------------------------------19

5.2可行性分析-------------------------------------------19

6.除雪机设计---------------------------------------------20

6.1除雪机与动力连接结构---------------------------------20

6.2犁形前雪铲曲面及铲体设计-----------------------------20

6.3除雪装置升降机构------------------------------------23

6.4推雪与扫雪机构-----------------------------------------23

6.5铲刃------------------------------------------------25

6.6仿形支重机构----------------------------------------26

6.7液压控制系统----------------------------------------26

6.8液压计算以及器件选择--------------------------------27

7.配套动力选择------------------------------------------27

7.1动力选择---------------------------------------------27

7.2动力校核---------------------------------------------27

7.3除雪铲的力学模型及计算-------------------------------28

7.3.1除雪铲转移的行驶阻力------------------------------29

7.3.2除雪阻力、附着力除雪功率的计算--------------------29

7.3.3除雪铲功率计算------------------------------------30

7.3.4计算步骤------------------------------------------30

8.主要特点及技术性能参数------------------------------31

8.1主要特点---------------------------------------------31

8.2主要技术性能参数-------------------------------------31

8.3结束语------------------------------------------------32

参考文献--------------------------------------------------33

结论------------------------------------------------------35

设计心得-------------------------------------------------36

附件------------------------------------------------------37

扣扣1269408632（含全套图纸）

1.摘要

我国北方冬季降雪量大,给各城市、园林、宾馆、别墅、庭院的道路,机场跑道与场区路面,林区运材道路,以及高速公路等的交通运愉工作造成了极大困难和不便,交通事故屡屡发生。

为了及时清除路面上的自然降雪,给交通运愉创造良好的安全条件,减少交通事故的发生,在我国，传统的除雪理念是雪停后才开始除雪，由于路面积雪大多不能及时清理而被车辆碾压成实雪或冰，因此除雪对象实际上是压实雪。

在这种理念影响下，过去除雪机械的设计也主要是针对清除压实雪而开展的，并研制出各种清除压实雪的机械设备。

压实雪除雪机械设计技术难度较大，设备制造成本较高，除净率低，工作效率低，绝大多数压实雪除雪机需要大功率车辆作为配套动力，燃油消耗大，整套设备资金投入大，动辄数十万元，难以大量推广应用。

总结多年的除雪经验和体会及对各种除雪方式的比较，笔者认为机械化“实时除雪”才是科学合理的除雪方式。

从工程学的角度看，积雪被压实的过程需要消耗大量能量，雪被压实后再把它从地面上清除掉就要加倍消耗更大的能量和更多的时间，从而造成很大的浪费。

相比较而言，“实时除雪”所消耗的能量只有前者的几十分之一，是效率最高最省时省力的除雪方法。

目前欧、美等工业发达国家基本上都采用机械化“实时除雪”技术。

机械化“实时除雪”技术实际上就是使用散雪除雪机械在降雪过程中进行除雪，边下雪，边清除，多台除雪车保持一定距离成梯形队伍排列循环清理路面，过往车辆可在除雪车之间穿梭绕行而不影响交通，避免了积雪在路面停留时间过长而被碾压成实雪或冰。

开发适合我国国情的除雪机械,探索与高速公路管理相适应的作业方式,将有着深远的意义。

关键词：

除雪机积雪除雪液压控制提升装置

Abstract

WintersnowfallinnorthChina，giveeachcity,garden,hotel,villas、gardenroad,airportrunwaypavementwithYunCaiDaoroad,forestarea,andahighwayoftransportandlogisticsworksuchasyourselfcausedagreatdifficultiesandinconvenience,thetrafficaccidenthappenrepeatedly.Totimelyremovalofnaturalsnowfallroadtotransportandlogistics,andcreateagoodsafetyconditionsyourself,reducetrafficaccidents,inChina,thetraditionalphilosophyisfocusingonsnowremovalbeginsafterithadstoppedsnowing,focusingonsnowremoval，Becausemostcannotseasonableclearroadsnowwasvehiclesintorealsnoworiceroller,thusfocusingonsnowremovalobjectisactuallycompactedsnow.Inthisconcept,undertheinfluenceofmechanicaldesignalsofocusingonsnowremovalpastismainlydirectedagainsttheclearforthecompactionsnow,anddevelopedvariousremovecompactionsnowmechanicalequipment.Compactedsnowfocusingonsnowremovalmechanicaldesigntechnologydifficultybigger,equipmentmanufacturingcostishigher,cleanserateislow,theworkingefficiencyislow,themajorityofcompactedsnowfocusingonsnowremovalmachineneedshigh-powervehiclesassupportingpower,fuelconsumption,thewholeequipmentinvestmentisbig,frequentlyhundredsofthousandsofyuan,difficulttolargeapplication.。

Summarizetheexperienceandexperienceformanyyearsandfocusingonsnowremovalofcomparisonoffocusingonsnowremovalway,theauthorthinksthatmechanization"real-timefocusingonsnowremoval"isfocusingonsnowremovalofscientificandreasonableway.Fromengineeringpointofview,thesnowiscompactionprocessneedtousealotofenergy,pleasecompaction,andputitonthegroundtoremovefromtheenergyconsumedgreaterdoubleandmoretime,resultinginawasteIncomparison,"focusingonsnowremoval"real-timeenergyuseonlyasmallpercentageoftheformer,itisthehighestefficiencyofsaveLabourfocusingonsnowremovalmethods.AtpresenttoEurope,theUnitedStatesandotherdevelopedcountriesareusingbasicallyfocusingonsnowremoval"technology"real-timemechanized。

Mechanization"real-timefocusingonsnowremoval"technologyisactuallyusedinsnowscatteredsnowfocusingonsnowremovalmechanicalprocess,focusingonsnowremoval,thesidesnowremoval,multipleedgefocusingonsnowremovalcarkeepingadistanceintotrapezoidalteamarrangementcyclepassingvehiclescanclearroad,shuttlingbetweentheorbitinginfocusingonsnowremovalcarwithoutaffectingtraffic,toavoidthesnowinpavementretentiontimeistoolongandberollingintorealsnoworice.SuitableforthedevelopmentofChina'snationalconditions,focusingonsnowremovalmachineryandexploretheexpresswaymanagementADAPTScooperationgway,willhaveaprofoundsignificance.

2.选题的目的及意义

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，采用传统除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。

就目前国除雪机械来看，大多数功能单一，或只能清除积雪、或只能破除积冰⋯。

国外的除雪机功能较全，但结构复杂，造价昂贵，且大多不适合国的道路状况。

因此开发研制适合我国道路情况的除雪的设备，具有十分重大的意义。

3.研究现状与动态

3.1　国除雪机械现状

中国除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,在除雪作业中发挥了一定的作用。

在大力发展中国除雪机械的同时,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,其中一些设备具有除雪功能,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。

3.1.1　犁式除雪机

犁式除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,是使用最广泛的除雪机械。

犁刀的形式主要有V形犁、U形犁、单向犁和侧翼铲等。

国外的犁式除雪机,大多数具有避让功能,此外,还可以实现犁刀升降以及作业角度的变化。

犁式除雪机是国外使用较早的除雪机械。

早在1943年,日本就开始把V型犁装在载重卡车上用于道路除雪,经过多年的发展,国外犁式除雪机已具有较高的技术水平。

以俄罗斯新产品KO-812-2型犁式除雪机为例,这种除雪机基础车采用MT3-80/82型拖拉机,其功能有除雪、清除垃圾和砂堆,既可以用于街道、人行道,也可用于公路和建筑工地的除雪;工作装置有推土板、犁刀和圆盘刷,除雪宽度:

推土板2500mm;犁刀2500mm;圆盘刷1800mm。

90年代初,在中国的大高速公路上,引进了德国产的乌尼莫克道路综合养护车,辅机备有犁式除雪器,其总质量为1000kg,最佳除雪宽度2375mm,除雪铲高1000mm,最佳除雪速度20km/h,最佳生产率47500m2/h,残留雪厚度不大于10mm。

国的犁式除雪机械,虽然起步较晚,但也取得了一定的成绩,先后成功研制了一些犁式除雪机和除雪器。

主要有公路研究所研制的L9280型除雪车,交通科学研究所研制的CL-3.6,CL-3.5型系列除雪犁,以及与磐石县公路管理段联合研制的CL-2.4型公路除雪器,林业机械研究所研制的CBX-216综合破冰除雪机,其前部除浮雪装置的犁式除雪器等等,这些除雪机械在某一方面的性能具有一定的优势。

3.1.2　旋切式除雪机

旋切式除雪机一般具有切削、集中、推移和抛投功能,具有结构复杂、功能多的特点。

旋切式除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。

俄罗斯、日本是生产旋切式除雪机的主要国家,技术较成熟,其产品性能居世界领先水平。

日本产高速行走旋切式除雪机,作业速度为70km/h,该除雪机采用四轮驱动方式,利用盘式制动,全长为7790mm,机宽2490mm,最大除雪宽度2490mm,发动机功率220kW,最大除雪速度70km/h,最大除雪量3000t/h。

国已研制成功的旋切式除雪机主要有工业大学等单位研制的CX-30型除雪机,林业机械研究所研制的CBX-216型城市道路破冰除雪机,交通科学研究所研制的CBX-1600型除雪机,此外还有XLB-212型,15-1型等等。

其中一些型号的除雪机已进行过工业性试验,效果较好。

3.2国除雪机械的发展方向

3.2.1.加强雪的力学性质研究,建立道路气象系统

为了提高除雪机设计水平,需要对雪的力学性质进行深入研究,此外应建立道路气象信息系统。

该系统是由设置在各地的传感器与具有先进软件的微机构成,用于预测道路的冻结和除雪状况,利用其传感器可获取路面温度、湿度、风向、风速等方面的信息,这样能够及时、准确地掌握路面状况,以便灵活、高效地使用除雪机械。

3.2.2.向小型化、高速度的方向发展

在除雪作业中,除雪机机身的大小及除雪速度是影响交通的两个重要因素,机身过大,除雪机占道影响交通;速度过低,影响车流通畅,同时狭窄路面的除雪也要求机身体积不宜过大。

为了不妨碍交通,今后中国的除雪机械要向小型化、高速度的方向发展。

3.2.3.向多功能、机-电-液一体化的方向发展

为了提高机器的使用率,除雪机械应向一机多用的方向发展。

中国的除雪机械应该向兼用型的方向发展,可对多种机械如卡车、推土机、建筑机械等实施改造,只是在冬季降雪时进行除雪作业,其余时间可进行洒水、清扫等多种路面养护作业及其它作业。

除雪机械应尽量采用机-电-液新技术,实现自动控制,提高除雪机械的科技含量。

3.2.4.要注意提高安全性、舒适性

由于除雪机械的驾驶操作具有一定的危险性,因此要最大限度地减轻驾驶员的操作强度,改善除雪机械的可操作性,研制自动控制系统,实现自动避让功能,避免机器和除雪装置的损坏。

同时要注意改善驾驶室的工作条件,加强防噪音、防尘埃措施,减轻驾驶室振动,注意通风,使驾驶员在一个舒适的环境中工作。

3.2.5.打破专利封锁,加强技术合作

集中人力、物力优势,联合开发除雪机械,尽早研制出高速度、高性能的除雪设备,减少人力除雪,实现除雪自动化。

这样既可以大大降低劳动强度,把人们从恶劣劳动环境中解脱出来,又可以提高国城市建设机械化水平。

3.3国外道路除雪机械技术发展概况

目前国外主要采用的除雪方式有三种:

融雪除雪、机械除雪和综合式除雪。

3.3.1.综合式除雪

综合式除雪是将推雪、清雪及吹雪等多种除雪方式混合在一起的一种除雪作业方式,在国外常用于机场跑道的除雪作业。

除雪机目前国外的主要生产厂家有瑞士的BOSCHUNG公司和美国的S&S公司。

瑞士的BOSCHUNG公司的机场除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140kW,可完成推雪、扫雪、吹雪、收雪和喷撒融雪溶液等作业。

除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。

3.3.2.融雪除雪

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DAIMLER-BENZ公司、瑞士的MARCELBOSCHUNG公司和英国的SCHMIDT公司等。

3.3.3.机械除雪

机械除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,机械除雪可分为犁式除雪机械和螺旋转子式除雪机械两种。

行走主机有非公路汽车底盘、工程机械专用底盘和拖拉机。

目前国外除雪技术装备主要是以机械除雪的方式为主。

以汽车底盘为主机扩展的除雪机,同时具有其他多种作业功能,除雪仅作为在冬季作业机具。

该类除雪机械国外的代表公司有德国的DAIMLER-BENZ公司、德国的VOLKSWAGEN公司、瑞士的MARCELBOSCHUNG公司和英国的SCHMIDT公司等,其代表机型分别为Unimog、Multicar、Pony和SK150,后两种与Multicar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。

Unimog多用底盘车辆的发动机为柴油机,功率38～124kW,运行速度011～90kmöh,工作速度围大,且前后桥驱动,具有很好的越野性能及较大牵引能力,同时备有机械、液压、气动多个动力输出。

Multicar的除雪车装置的结构与非公路车辆基本相同,采用柴油发动机,功率62kW（或78kW）,采用ZF专用变速箱作为传动部件,前后设置液压动力输出和快速悬挂机构,前后桥驱动,车辆行驶速度为1～85km/h。

这两种车辆在冬季均可装备撒布化学药剂融雪装置和机械除雪装置,除雪装置大约有十几种,以螺旋式除雪装置为多,其余为犁式。

当积雪的厚度在20mm以下时,用螺旋式除雪机作业是不实用和不经济的。

这时可用除雪板完成堆积作业,然后由螺旋式除雪机完成抛雪作业。

犁式除雪器具有路面障碍保护机构,其最佳除雪宽度2375mm,除雪铲高1000mm,分雪的最大角度为36°,最佳除雪速度15km/h,最佳生产率47500m2/h,残留雪厚度不大于10mm。

这两种车辆的螺旋式除雪装置结构型式较多,其中一些具有鼓风机吹雪的功能。

螺旋式除雪装置的主要参数为:

除雪宽度2600mm,滚筒直径900mm,抛雪距离可达16000mm,除雪效率约800t/h,工作速度小于15km/h,抛雪方向180°。

除雪装置作为一种工作装置,拆装方便。

安装时必须在一块平整坚固的地面上进行,并放在一高度为10cm的方形垫木上。

通过支承轮的