圓形鏟除雪裝置結(jié)構設計【除雪車設計】
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畢業(yè)設計說明書
論文題目： 圓形鏟除雪裝置結(jié)構所設計
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年 3 月 21 日
圓形鏟除雪裝置結(jié)構設計
摘要
近兩年，我國北方地區(qū)進入冬季后降雪量普遍偏大，給城市和鄉(xiāng)村的交通和行人的正常出行帶來了很大影響，若不及時清除，則會造成嚴重的交通障礙和阻塞，而這幾年，隨著我國經(jīng)濟的高速發(fā)展，對市政維護設備的投入也連年增加，一般城市一類街道清雪主要靠大型除雪設備進行，由于受條件限制，二三類街道的清雪還仍以人工作業(yè)為主，勞動強度大，作業(yè)效率低。而我們設計的除雪機能在降雪后迅速，有效地清除路面積雪，保證道路通暢。
本文將重點介紹了現(xiàn)存除雪機械的類型及特點，闡述了本次除雪機總體設計方案的確定、基本結(jié)構、工作原理、主要技術參數(shù)的選定、傳動系統(tǒng)的配置方案，除雪裝置的設計等等。
國外的除雪機功能較全,但結(jié)構復雜,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備,同樣具有十分重大的意義。
關鍵詞：除雪機；總體設計；技術參數(shù)、傳動系統(tǒng)
Circular structure designed to eradicate snow means
Abstract
The past two years, northern China into the winter snowfall generally too large to normal travel of urban and rural traffic and pedestrians is a big influence, if not promptly removed, will cause serious traffic congestion and obstacles, and in recent years, as China's rapid economic development, municipal maintenance equipment investment has increased year after year, a class of the general urban street Kiyoshi mainly by large snow removal equipment, due to the conditions, two three streets Kiyoshi also still in manual work-based, labor-intensive, low efficiency. And we design function in snow after snowfall quickly and effectively clear the road of snow to ensure smooth road.
This article will focus on the existing snow machine type and characteristics set forth for determining this snowplow overall design scheme, the selected basic structure, working principle, the main technical parameters of the transmission system configuration, snow removal equipment design, etc. .
Foreign snowplow function than the whole, but the structure is complicated, expensive, and most of them are not suitable for domestic road conditions. Therefore, we developed for China's road conditions and snow on a set of ice-breaking machine equipment, also has great significance.
Keywords: snow blower; overall design; technical parameters, transmission
目錄
第一章 緒論 1
1.1除雪裝置研究的意義與目的 1
1.1.1除雪裝置研究的意義 1
1.1.2除雪裝置研究的目的 1
1.2國內(nèi)外研究的現(xiàn)狀 1
1.2.1國內(nèi)除雪裝置除雪現(xiàn)狀 1
1.2.2國外除雪裝置除雪現(xiàn)狀 5
1.3 本設計研究內(nèi)容與研究方法 6
1.3.1本設計研究內(nèi)容 6
1.3.2本次設計擬采用的方法 7
第二章 圓形鏟除雪裝置的典型結(jié)構和特點 7
2.1除雪裝置的分類 7
2.2推拋雪機構 8
2.3越障和支架機構 9
2.3.1整體翻轉(zhuǎn)式避障裝置 9
2.3.2下段翻轉(zhuǎn)式避障裝置 10
2.4動力車 11
2.5本章小結(jié) 11
第三章 犁式前雪鏟鏟面參數(shù)化設計 12
3.1基本概念介紹 12
3.2前面鏟鏟面結(jié)構及參數(shù)的確定 14
3.3本章小結(jié) 15
第四章 其余零部件設計 16
4.1液壓設計 16
4.1.1液壓缸原理 16
4.1.2液壓缸的分類 17
4.1.3液壓缸的計算 17
4.2軸承壽命計算和潤滑方式的選擇 21
4.2.1壽命計算 21
4.2.2潤滑方式的選擇 22
第五章 結(jié)論與展望 24
5.1結(jié)論 24
5.2展望 24
致謝 25
參考文獻 26
第一章 緒論
1.1除雪裝置研究的意義與目的
1.1.1除雪裝置研究的意義
近兩年，我國北方地區(qū)進入冬季后降雪量普遍偏大，給城市和鄉(xiāng)村的交通和行人的正常出行帶來了很大影響，若不及時清除，則會造成嚴重的交通障礙和阻塞，而這幾年，隨著我國經(jīng)濟的高速發(fā)展，對市政維護設備的投入也連年增加，一般城市一類街道清雪主要靠大型除雪設備進行，由于受條件限制，二三類街道的清雪還仍以人工作業(yè)為主，勞動強度大，作業(yè)效率低。而我們設計的除雪機能在降雪后迅速，有效地清除路面積雪，保證道路通暢。
國外的除雪機功能較全,但結(jié)構復雜,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備,同樣具有十分重大的意義。
1.1.2除雪裝置研究的目的
我國地域廣闊，占地面積很大，在我國的北方，一般每年的11月份即會進入雪季，特別是在黑龍江地區(qū)，進入雪季的時間將會更早，隨著雪季的到來，大雪紛飛的場景隨處可見，而大雪過后，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、且宜大面積推廣應用的除雪設備,是一項艱巨而緊迫的任務。
1.2國內(nèi)外研究的現(xiàn)狀
1.2.1國內(nèi)除雪裝置除雪現(xiàn)狀
目前，世界各個國家除冰雪的方法中，應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，是所有除雪機中應用最為廣泛、起源最早的除雪設備。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，避讓效果明顯，越障高度較大，環(huán)境適應性強，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：
① 單向犁-----除雪犁以固定角度裝在除雪車前部。
② V型犁-----主要結(jié)構和工作原理與單向犁相同，只是結(jié)構呈左右對稱，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 復合犁------又叫鉸接雪犁，采用兩翼結(jié)構，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)構相對比較復雜。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 技術水平低，除雪機械在結(jié)構設計、制造工藝、零部件供應和使用管理等方面都存在技術水平低的問題。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)，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。
(2) 國內(nèi)外在這個方面的發(fā)展方向：
加強對雪質(zhì)、雪性的基礎研究。
為了提高除冰雪機械的設計水平，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)有關資料研究：東北地區(qū)壓實冰雪占總的除雪任務的80%以上。
① 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備的利用率。采用機械、電子、液壓等技術提高除雪機械的科技含量，減輕工人的勞動強度。
② 向大型、小型和高速方向發(fā)展。
我國的地理環(huán)境復雜，各個城市道路建設布局各異，冬季降雪情況不同，在除雪設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。
③ 加強行業(yè)間的技術交流與合作。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)和應用，應加強企業(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。
1.2.2國外除雪裝置除雪現(xiàn)狀
目前國外主要采用的除雪方式有三種: 融雪除雪、機械除雪和綜合式除雪。
(1)綜合式除雪
綜合式除雪是將推雪、清雪及吹雪等多種除雪方式混合在一起的一種除雪作業(yè)方式, 在國外常用于機場跑道的除雪作業(yè)。除雪機目前國外的主要生產(chǎn)廠家有瑞士的BOSCHUN G 公司和美國的S&S公司。瑞士的BOSCHUN G 公司的機場除雪機目前在我國已有銷售。該機的行走驅(qū)動功率約為160kW , 吹吸雪功率約為140 kW , 可完成推雪、掃雪、吹雪、收雪和噴撒融雪溶液等作業(yè)。除雪機械和行走采用液壓驅(qū)動, 結(jié)構非常復雜, 但作業(yè)功能單一, 是機場跑道不可缺少的養(yǎng)護設備之一。
(2)融雪除雪
融雪方式利用熱能或撒布化學藥劑使冰雪融化。使用融雪的方法, 所需費用除車輛燃油消耗外,還要加上融雪的成本。采用熱能融雪可供利用的熱源主要有遠紅外加熱和發(fā)動機廢氣等。采用撒布化學藥劑融雪容易對環(huán)境造成污染和對路表面產(chǎn)生腐蝕, 因此, 這種方法的使用目前仍在探討研究之中。融雪機械目前國外尚無專用機械, 均是采用非公路汽車改裝, 冬季需要時安裝好儲液罐, 加裝撒布裝置, 進行噴撒融雪作業(yè)。具有該類功能改裝能力的公司主要有德國的DA IML ER - BEN Z 公司、瑞士的MARCEL BOSCHUN G 公司和英國的SCHM IDT公司等。
(3)融雪除雪
機械除雪是通過機械對冰雪的直接作用而解除冰雪危害的一種方法, 機械除雪可分為犁式除雪機械和螺旋轉(zhuǎn)子式除雪機械兩種。行走主機有非公路汽車底盤、工程機械專用底盤和拖拉機。目前國外除雪技術裝備主要是以機械除雪的方式為主。以汽車底盤為主機擴展的除雪機, 同時具有其他多種作業(yè)功能, 除雪僅作為在冬季作業(yè)機具。該類除雪機械國外的代表公司有德國的DA IML ER -BEN Z 公司、德國的VOL KSWA GEN 公司、瑞士的MARCEL BOSCHUN G 公司和英國的SCHM IDT公司等, 其代表機型分別為U nimog、M ulticar、Pony和SK150, 后兩種與M ulticar 是同一種噸位等級和同一種功能的機器。該類機器的主要特征是以汽車為基礎, 采用機械式變速箱或靜液壓機械傳動方式,作業(yè)速度比較高, 非常適合高速公路作業(yè)。
U nimog 多用底盤車輛的發(fā)動機為柴油機, 功率38～124kW , 運行速度0-90km/h ,工作速度范圍大, 且前后橋驅(qū)動,具有很好的越野性能及較大牽引能力,同時備有機械、液壓、氣動多個動力輸出。M ulticar 的除雪車裝置的結(jié)構與非公路車輛基本相同,采用柴油發(fā)動機,功率62 kW(或78 kW) ,采用ZF 專用變速箱作為傳動部件, 前后設置液壓動力輸出和快速懸掛機構,前后橋驅(qū)動,車輛行駛速度為1～85 km/h。
這兩種車輛在冬季均可裝備撒布化學藥劑融雪裝置和機械除雪裝置, 除雪裝置大約有十幾種, 以螺旋式除雪裝置為多, 其余為犁式。當積雪的厚度在20 mm 以下時, 用螺旋式除雪機作業(yè)是不實用和不經(jīng)濟的。這時可用除雪板完成堆積作業(yè), 然后由螺旋式除雪機完成拋雪作業(yè)。犁式除雪器具有路面障礙保護機構, 其最佳除雪寬度2 375mm,除雪鏟高1000mm,分雪的最大角度為36,最佳除雪速度15km/h, 最佳生產(chǎn)率47500m2/h,殘留雪厚度不大10mm。
這兩種車輛的螺旋式除雪裝置結(jié)構型式較多,其中一些具有鼓風機吹雪的功能。螺旋式除雪裝置的主要參數(shù)為: 除雪寬度2 600 mm , 滾筒直徑900mm,拋雪距離可達16 000mm,除雪效率約800t/h ,工作速度小于15 km/h,拋雪方180。
1.3 本設計研究內(nèi)容與研究方法
1.3.1本設計研究內(nèi)容
我們本次設計主要根據(jù)我國現(xiàn)有的除雪機械進行改進，目前我們現(xiàn)有的除雪機械有以下的不足：
1） 路面除雪機械作業(yè)速度較慢
國外犁式除雪機最大除雪速度達50km/h螺旋式除雪機最大除雪速度可達70km/h。國產(chǎn)CBX一1600型除雪機，最大除雪速度僅為2.15 km/h。我們將根據(jù)現(xiàn)有的機械進行改進，重點是對其傳動機構的改進。
2）對路面障礙避讓效果不理想
在除雪過程中,常常因遇路障而使主機或者除雪裝置損壞，國內(nèi)現(xiàn)有的犁式除雪機，大部分避障的能力較差。CL一2．4型公路除雪機，安裝了避讓裝置和防止過度避讓鎖鏈，可以保證在除雪作業(yè)過程中避讓路障，防止主機或除雪器的損壞，還可同時防止避讓鎖鏈因過度避讓而損壞避讓回位彈簧，但還需進一步跟蹤測試、驗證。
1.3.2本次設計擬采用的方法
采用新舊技術相結(jié)合的方法。因為有關裝載機和除雪機構的研究在我國已經(jīng)有了一定的進展，即使和發(fā)達國家相比還很落后，在很多領域。但近幾年我們引進了很多先進的技術，特別是除雪機械方面的，加上我們的有關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。
第二章 圓形鏟除雪裝置的典型結(jié)構和特點
除雪機械通常由除雪裝置和動力車組成。除雪裝置因其不同的除雪原理具有不同的結(jié)構形式,但總體而言,可以分為以下四個部分:推雪機構、拋雪機構、越障機構以及支架機構。本章重點分析圓形鏟除雪裝置的典型結(jié)構和特點。
2.1除雪裝置的分類
總體上，除雪機械按不同的分類標準可以分類如下：
2.2推拋雪機構
犁式除雪機的推拋雪機構為翠式除雪板,又稱為犁刀,通常被安裝在動力車的前端、中部或側(cè)部,主要實現(xiàn)拋雪的功能,是目前除雪板式除雪機構中除雪效果最好的形式。除雪作業(yè)時犁式除雪機常以直線行駛為主,最大行駛速度可達50Kni/h以上,因而除雪效率極高。按照犁刀不同結(jié)構形式可分為單向犁刀、V型犁式刀以及復合式犁刀。
單向犁刀的結(jié)構形式所示,主要包括犁板和伊刃兩部分。該犁刀常被安裝于除雪機的前端,故常被稱之為前雪滬,主要用于新降積雪的清除。在一定的除雪速度下,新降積雪會沿犟刀的內(nèi)表面上升,從犁刀的上端拋出。該結(jié)構在最優(yōu)的工作參數(shù)下,可以獲得極佳的除雪效果。但該機構只能實現(xiàn)單向的排雪功能,因而更適用于高速公路路面積雪的清除。
V型梨刀是在單向犁刀的基礎上發(fā)展而來的，結(jié)構形式呈V型對稱布局。該犁刀工作原理與單向犁刀基本相同,在除雪過程中，可以同時向兩邊排雪，但除雪速度比單向犁刀偏低。該類除雪板常被用于厚積雪層和一定程度的壓實雪層的清除。
復合式犁刀也是由單向犁刀發(fā)展而來的，由兩塊單向犁刀構成，其結(jié)構形式與V型梨刀相似。復合式犁刀采用兩翼中折式結(jié)構，因而可以根據(jù)需要作為單向犁或V型犁刀使用。但由于其結(jié)構相對較為復雜，故使用較少。
2.3越障和支架機構
目前我國公路和城市道路所存在的問題突出表現(xiàn)在路面的平整度較低、局部破損比較嚴重。對于城市道路，除了大面積存在的污水井蓋外，有時為了降低局部路段的行車速度，還常常設置有減速帶。這些障礙物的存在，對除雪作業(yè)的安全都構成潛在的威脅。因此，除雪機械必須配置有相應的越障和支架機構，即避障裝置。
避障裝置是指在不中斷除雪作業(yè)的前提下，使除雪機構順利翻越路面障礙，并且最大限度減小除雪部件、路面及路面設施損壞的功能構件總稱。該裝置一般包括越障機構和支架機構兩部分，其中越障機構是最重要的功能部件，而支架機構除了起輔助翻越障礙的作用之外，還具有偏轉(zhuǎn)和提升除雪部件的作用。但在一些設備中，這兩部分可能會反映在同一部件上。按照翻越障礙時運動部件的不同，可將避障裝置劃分為整體翻轉(zhuǎn)式和下段翻轉(zhuǎn)式兩種。
2.3.1整體翻轉(zhuǎn)式避障裝置
整體翻轉(zhuǎn)式避障裝置結(jié)構簡單,加工制造容易,性能可靠。其典型結(jié)構形式如圖2-1所示，有整體式鏟面、復位彈簧和雙搖桿支架機構組成。當茫面底部A點遇到障礙時，障礙物會給A點一個水平向后的力，此時鏟面會繞B點做小幅度的轉(zhuǎn)動，但由于連桿BG的存在以及切削角的存在，桿BG繞G點轉(zhuǎn)動，連桿CE繞E點轉(zhuǎn)動，并使拉伸彈簧DF進一步拉伸。最終使A點上升至障礙物的高度(圖2.- (b))，并翻越障礙。通過障礙物后，鏟面會在彈簧回復力和自重的作用下復位。
另外，若將上述整體式伊面改為分段式鏟面，則可以實現(xiàn)除雪寬度方向的分段避障，但整體結(jié)構將會更加復雜。
圖2-1整體翻轉(zhuǎn)式避障裝置工作過程
2.3.2下段翻轉(zhuǎn)式避障裝置
下段翻轉(zhuǎn)式避障裝置與整體翻轉(zhuǎn)式避障裝置基本類似，差別在于該裝置的鏟面采取上下兩段形式，其典型結(jié)構如圖2-2所示。當鏟面底部A點遇到障礙時(圖2-2 (a))，障礙物會給A點一個水平向后的力，此時鏟面下段會繞C點轉(zhuǎn)動，經(jīng)打BE使壓縮彈賛DE沿導打壓縮。由于切削角的存在致使鏟面上端也會發(fā)生小幅度的轉(zhuǎn)動，當伊面下段偏轉(zhuǎn)到豎直位置之后，鏟面幵始翻越障礙。當A點達到障礙物高度時，此時壓縮彈黃變形最大(圖2-2 (b))。翻越障礙后，經(jīng)壓縮彈賛的作用，鏟面下段復位。
該類避障裝置結(jié)構緊湊，應用較廣，更適宜分段避障功能的實現(xiàn)，但避障高度有限。另外,也有采用液壓系統(tǒng)的柔性下段翻轉(zhuǎn)式避障裝置，但由于需增一套液壓系統(tǒng)。
圖2-2 下段翻轉(zhuǎn)式避障裝置工作過程
2.4動力車
除雪機械動力車要滿足除雪作業(yè)的動力消耗，滿足除雪過程的穩(wěn)定性要求，還要滿足經(jīng)濟性要求。由于除雪作業(yè)具有明顯的區(qū)域性和時間性，所以對于大多數(shù)除雪機械來說，并不指定專門的動力車，可以采用拖拉機、皮卡、重卡甚至是經(jīng)改裝后的輪胎式或履帶式工程車輛如圖2-3所示。也有部分除雪機械開始采用除雪專用汽車底盤，顯著提高了除雪效果，但由于經(jīng)濟性不好，推廣使用比較困難。
圖2-3除雪機械動力車舉例
2.5本章小結(jié)
按照不同的分類標準，對現(xiàn)有除雪機械進行了分類。對犁式除雪機的結(jié)構和特點進行了說明，并詳細分析了犁式除雪機的推拋雪結(jié)構和避障與支架機構的形式和特點。
第三章 犁式前雪鏟鏟面參數(shù)化設計
3.1基本概念介紹
（1） 犁式前雪鏟鏟面機構
犁式前雪鏟是犁式除雪機的主要功能部件，因其常被布置于除雪機的前端而得名。在實際使用中，以單向犁作為前雪鏟的情況居多，據(jù)統(tǒng)計90%以上的犁式除雪機均是以單向犁作為前雪鏟，因此本文以后提及前雪鏟均是指單向犁式前除雪鏟。前雪鏟面結(jié)構形式主要有漸幵線型和圓弧型兩種，如圖3-1所示。前雪鏟通過可拆卸連接裝置固定于動力車底盤的前端。在除雪過程中動力車以較高的除雪速度行進，新降積雪經(jīng)前雪鏟產(chǎn)面的作用被拋向道路一側(cè)。
圖3-1 前雪鏟鏟面結(jié)構形式
（2） 前雪鏟鏟面結(jié)構參數(shù)
前雪鏟鏟面的典型結(jié)構參數(shù)如圖3-2，其主要結(jié)構參數(shù)為刃寬、犁寬以及犁高等。
圖3-2 前雪鏟鏟面相關參數(shù)示意圖
犁寬是指前雪鏟除雪寬度，是刃寬在與車輛行進方向相垂直方向上的投影。除雪寬度由具體的除雪場合決定，但同時應滿足以下要求：前雪鏟的除雪寬度要求小端應比同側(cè)輪胎外緣寬出大約，大端應比同側(cè)輪胎外緣寬出大約。犁寬太小會導致兩側(cè)積雪回落而被輪胎壓實，影響除雪效果。而犁寬太大將會使鏟體過大，使前輪負荷過大，行駛穩(wěn)定性降低。
犁高是指拆除罩板后的鏟面小端高度和大端高度。一般鏟面小端高度大約為，而大端高度大約為。罩板的作用主要是避免從前雪鏟拋出的積雪飛向除雪機駕駛艙，影響駕駛員行車視線。通常是將罩板和鏟面做成兩部分，通過彈簧和銷軸聯(lián)接，使罩板與鏟面間的夾角隨拋出雪量的大小而變化。
（3） 前雪鏟工作參數(shù)
前雪鏟的工作參數(shù)（圖3-2）主要包括行進角和切削角。
行進角是指刃寬度方向與動力車行駛方向間的夾角，一般為銳角。行進角的大小與除雪阻力、拋雪方向以及除雪效果具有較大的關系。行進角較小，除雪阻力小且拋雪效果好，但為了保證必要的除雪寬度需加大刃寬；行進角較大，相同的除雪寬度則刃寬較小，但除雪阻力較大，且拋雪效果較差。根據(jù)經(jīng)驗，前雪鏟的行進角一般取值為。
切削角是指前雪鏟端面上鏟刃與路面間的夾角，一般為銳角。除雪作業(yè)時，具有一定切削角的鏟刃將積雪從地面剝離，積雪沿前雪面向上運動，最后以一定的速度從前雪鏟的上端拋出。切削角的大小直接影響切削阻力和鏟刃強度。切削角太小，使鏟刃強度不足；切削角太大，使切削阻力增大。實踐表明，前雪鏟在清除新降積雪時，切削角一般取值在。
3.2前面鏟鏟面結(jié)構及參數(shù)的確定
（1） 前雪鏟結(jié)構形式的選取
前雪鏟的主要作業(yè)對象是新降積雪，該類積雪密度較小，結(jié)構松散。新降雪密度隨降雪溫度及降雪量的不同而變化，通常其密度在之間。在除雪速度較高的情況下，被除積雪會緊貼鏟面做空間旋移運動。前雪鏟，鏟結(jié)構形式直接影響被除積雪的空間運動軌跡，是除雪阻力及除雪效率的重要影響因素。在除雪過程中，如果在一個旋移運動周期內(nèi)拋出積雪的距離較遠，則標志著該前雪鏟性能較好。為了便于向道路兩側(cè)拋雪，前雪鏟常被設計成兩端不同大小的結(jié)構形式。
圖3-3 前雪鏟鏟面結(jié)構形式
目前常見的前雪鏟鏟面結(jié)構形式（圖3-3）主要有圓弧型、漸開線型和拋物線型，其中圓弧型和拋物線型鏟板性能較為相似。若將漸開線型做正反兩種布置，即是Ⅰ類漸開線型和Ⅱ類漸開線型。前雪鏟的切削性能與推土鏟較為相似,Grabotz和Drees分別對拋物線型和兩類漸開線型鏟板做了對比試驗，實驗結(jié)果如表3-1。
表3-1 鏟板結(jié)構形式對切削阻力的影響
鏟板結(jié)構形式
拋物線型
Ⅰ類漸開線型
Ⅱ類漸開線型
切削阻力（）
28.5
28
25.4
結(jié)果表明對于中等砂土物料，Ⅱ類漸開線型鏟板的切削阻力最小，而中等砂土物料與新降積雪的物理性能較為接近。因而，本文選用Ⅱ類漸開線型作為所設計鏟板的曲面類型。
（2） 前雪鏟主要結(jié)構參數(shù)的確定
為保證在除雪作業(yè)過程中除雪機械能為自己開辟前進的道路，保證作業(yè)質(zhì)量，前雪鏟的除雪寬度要求小端應比同側(cè)輪胎外緣寬出大約，大端應比同側(cè)輪胎外緣寬出大約。本文動力車選用，車輛寬度，因此犁寬取為。犁寬是刃寬在與車輛行進方向相垂直方向上的投影，擬定行進角為60°，則刃寬。
最終前雪鏟的寬度首先滿足基本除雪寬度的要求，再按比切力加以檢驗：
式中，—除雪機額定牽引力，。
—前雪鏟鏟刃寬度，。
如前所述，一般鏟面小端高度大約為，而大端高度大約為。所設計鏟面小端和大端均為漸開線形式，漸開線的參數(shù)方程為：
式中，—基圓半徑，。
取最大除雪高度為，由此可求得前雪鏟小端漸開線基圓半徑為。假設鏟面大端的容量能力為小端二倍，通過面積積分：
求得大端基圓半徑，圓整為。
3.3本章小結(jié)
本章主要針對犁式除雪機前雪伊的參數(shù)化設計展開討論,詳細敘述了犁式前雪鏟鏟面的設計過程。
第四章 其余零部件設計
4.1液壓設計
4.1.1液壓缸原理
液壓缸由缸筒、活塞、活塞桿、端蓋、活塞桿密封件等主要部件組成。
若缸筒固定，左腔連續(xù)地輸入壓力油，當油的壓力足以克服活塞桿上的所有負載時，活塞以速度連續(xù)向右運動，活塞桿對外界做功。
反之，往右腔輸入壓力油時，活塞以速度向左運動，活塞桿也對外界做功。這樣，完成了一個往復運動。這種液壓缸叫做缸筒固定缸。
若活塞桿固定，左腔連續(xù)地輸入壓力油時，則缸筒向左運動。當往右腔連續(xù)地通入壓力油時，則缸筒右移。這種液壓缸叫活塞桿固定缸。
本章所論及的液壓缸，除特別指明外，均以缸筒固定，活塞桿運動的液壓缸為例。
由此可知，輸入液壓缸的油必須具有壓力和流量。壓力用來克服負載，流量用來形成一定的運動速度。輸入液壓缸的壓力和流量就是給缸輸入液壓能；活塞作用于負載的力和運動速度就是液壓缸輸出的機械能。
因此，缸輸入的壓力，流量，以及輸出作用力和速度是液壓缸的主要性能參數(shù)。
4.1.2液壓缸的分類
為了滿足各種主機的不同用途，液壓缸有多種類型。
按供油方向分，可分為單作用缸和雙作用缸。單作用缸只是往缸的一側(cè)輸入高壓油，靠其它外力使活塞反向回程。雙作用缸則分別向缸的兩側(cè)輸入壓力油?；钊恼聪蜻\動均靠
液壓力完成。
按結(jié)構形式分，可分為活塞缸、柱塞缸、擺動缸和伸縮套筒缸。按活塞桿的形式分，可分為單活塞桿缸和雙活塞桿缸。
按缸的特殊用途分，可分為串聯(lián)缸、增壓缸、增速缸、步進缸等。此類缸都不是一個單純的缸筒，而是和其它缸筒和構件組合而成，所以從結(jié)構的觀點看，這類缸又叫組合缸。
4.1.3液壓缸的計算
一）初定液壓缸工作壓力
鑒于動力滑臺要求快進、快退速度相等，這里的液壓缸可選用單活塞桿式的，
并在快進時做差動連接。這種情況下液壓缸無桿腔的工作面積A1應為有桿腔工作
面積A2的兩倍，即ψ=A1/A2=2。
由工況分析中可知，工進階段的負載力最大，所以，液壓缸的工作壓力按此負載力計算,選 ,本機床為鉆孔組合機床，為防止鉆通時發(fā)生前沖現(xiàn)象，液壓缸回油腔應有背壓，取背壓， 假定快進、快退的回油壓力損失為。
二） 液壓缸尺寸的計算
由式得
因為A1=2A2，A2=m2
液壓缸直徑
由于快進、快退速度相等，則
取標準直徑，d=80mm。
則，液壓缸有效面積
經(jīng)檢驗，活塞桿的強度和穩(wěn)定性均符合要求。
三） 液壓缸的流量的計算
液壓缸的快進流量
液壓缸的工進流量
液壓缸的工進流量
四）液壓缸工作腔壓力的計算
液壓缸的快進壓力
液壓缸的工進壓力
液壓缸的快退壓力
詳細參數(shù)見表4-1。圖4-1。
表4-1 液壓缸在工作循環(huán)中各階段壓力、流量和功率
工作階段
負載
工作腔壓力
回油腔壓力
輸入流量q
輸入功率
快進
1090
0.85
1.55
35
0.5
工進
34943
3.96
0.6
0.855
0.06
快退
1090
1.51
0.7
31.5
0.79
3L/mm
q/L/min
35
0
50
100
150
31.5
0.855
圖4-1（a) 流量圖
L/mm
F/Mpa
0.85
0
1.51
3.96
50
100
150
圖4-1（b) 壓力圖
L/mm
P/kw
0.5
0
0.79
0.06
50
100
150
圖4-1（c) 功率圖
4.2軸承壽命計算和潤滑方式的選擇
4.2.1壽命計算
由于軸1上的一對深溝球軸承轉(zhuǎn)速最高，故要對其進行壽命計算,設計壽命。所受的徑向力為帶輪作用在軸上的力=458.59N。
圓周力
圖3-1
圖3-2
1．求兩軸承受到的徑向載荷和
將軸系部件受到的空間力系分解為鉛垂面（圖3-1）和水平面（圖3-2）兩個平面力系，帶輪安裝于兩軸承的中心位置。其中
====229.3N
====115.8N
則
=
=
軸向上沒有受力，所以
2．求軸承的當量動載荷和
因為
＜ ＜
式中、為判斷系數(shù)，其值大于0。
則對軸承1 =0
對軸承2 =0
3．驗算軸承壽命
由于輕微沖擊，取=1.1
由于=，所以兩個軸承的壽命一樣。只需計算其中一個，深溝球軸承=，查得深溝球軸承的基本額定動載荷C=19.5kN,則軸承壽命為：
＞
故滿足要求。
4.2.2潤滑方式的選擇
在本設計所應用的軸承中，蝸桿傳動箱體內(nèi)的圓錐滾子軸承30203和圓錐滾子軸承30206采用油潤滑。對于其它軸承由于轉(zhuǎn)速不高，故采用脂潤滑。其中傳動軸—軸1（見小型清雪車裝配圖）上的兩個深溝球軸承60206的轉(zhuǎn)速最高，因此只計算此對軸承的dn值。
一般用滾動軸承的dn值（d為滾動軸承的內(nèi)徑，單位為mm；n為軸承轉(zhuǎn)速，單位為r/min）來選擇軸承的潤滑方式。查得深溝球軸承60206的內(nèi)徑 d=30mm，軸1的轉(zhuǎn)速n=2000r/min，適用于深溝球軸承脂潤滑的dn值界限是16。
對于此對軸承dn=30mm×2000r/min=6＜16。
故可以采用脂潤滑。
第五章 結(jié)論與展望
5.1結(jié)論
本次設計中，我們的主要任務是圓形鏟除雪裝置。在老師的帶領下，我圓滿的完成了任務，而且還學到了很多額外的知識。
在專業(yè)上，我認識了很多的新機構，復習了很多計算說明的步驟和方法。在設計過程中，我掌握了集破雪機構與液壓系統(tǒng)傳動的工作原理及其運動規(guī)律，更重要的是學習了用現(xiàn)有的機構去實現(xiàn)一種功能的方法。
在業(yè)余上，我懂得了怎樣對知識進行創(chuàng)新、開拓。也使我們認識到了做事要以嚴謹、認真的態(tài)度去對待。同時，在前期的調(diào)研中，我們遇到了很多的難題。通過這些前期的調(diào)研工作，使我們也學會了怎樣更好的與人溝通。
通過本課題的鍛煉，主要可以解決了一下幾個問題：
（1）作業(yè)速度低等缺點，國外犁式除雪機最大除雪速度可達50km/h，我們的國產(chǎn)的CBX—1600型除雪機只能達到2.5km/h，我們此次采用的除雪機有拖拉機單獨提供動力，這樣速度可提升至20-30km/h，于國內(nèi)外差距逐漸減小。
（2）對路面保護能力差，當路面凹凸不平時，除雪機作業(yè)時會對路面造成損壞，我們在此次設計時采用了二對液壓缸提升裝置，能夠?qū)⒊┭b置提升至30-40cm，足以應付平時道路上的坑坑洼洼。
5.2展望
本圓形鏟除雪裝置，操縱方便省力，堅固耐用，滿足各種惡劣條件下的使用要求，防護性好，不宜損壞；結(jié)構簡單，制造成本低，利于推廣；本圓形鏟除雪裝置雖然具有許多優(yōu)點，但本設計還存在一些問題，例如材料強度不高，密封存在死角，以及液壓系統(tǒng)的密封等問題。
畢業(yè)設計雖然結(jié)束了，但我的求學之路遠遠沒有結(jié)束，通過這次畢業(yè)設計，我也學到了不少知識，學到了書本上不曾涉及的知識，極大豐富了我的知識面，當然，不斷以后是繼續(xù)求學還是出去工作，我都會本著虛心好學的態(tài)度，不斷的學習自己不曾涉及的領域，在這次畢業(yè)設計，也要感謝老師一直以來的幫助，沒有老師的指導，我肯定完不成我的畢業(yè)設計，謝謝老師一路來的陪伴，不管我以后去向何方，我將永遠都會銘記你對我這段時間的教育。謝謝您！
致謝
短暫的畢業(yè)設計是緊張而有效的，在掌握了四年所業(yè)學的專知識后，自己能夠綜合的運用并能完成自己和同學擬訂的畢業(yè)設計，這也是對自己所學專業(yè)知識的考察和溫習，雖然這是第一次全面的從完成由構思到設計完成，我從中也學到了很多。
綜合運用了課本知識，再加上實際生產(chǎn)所用到的一些設計工藝，認真的對自己設計的數(shù)據(jù)進行計算和核對，嚴格按照設計的步驟和自己已經(jīng)標出的設計過程來進行計算。這些都是自己在設計中所能獲得的好處。雖然在計算的過程中也遇到了很多在課本中沒有遇到過的問題，這些都是在實際生產(chǎn)中所要考慮到的細節(jié)問題，而自己往往都會遺漏這樣的設計，但在畢業(yè)設計指導老師指導下，她給出我們在設計中必須及在實際中所要考慮到的細節(jié)的講解，使我體會到了理論聯(lián)系實踐的重要性。另外在設計的過程中需要用大量的數(shù)據(jù)，而這些數(shù)據(jù)都是計算得來的，因此需要翻閱大量的相關設計的文獻。再進行數(shù)次的核對最終有了正確的設計數(shù)據(jù)。
畢業(yè)設計能夠順利的完成與指導老師的指導是分不開的。遇到的問題和自己不能設計的步驟，都是在指導老師的講解下得到滿意的答案。從而加快了自己設計的進度和設計的正確性、嚴謹性。對學校要求的設計格式，老師也反復的檢查每一個格式和布局的美觀，這樣我們才能設計出符合標準的設計。
時間就這樣在自己認真設計的過程中慢慢的過去了，幾周的時間過的是有效和充實的。到最后看到自己設計的題目完成后心情是非常喜悅的。因為這凝結(jié)了自己辛苦的勞動和指導老師的指導，所以說這次和同學完成設計收獲甚多。
最后在對老師感激的同時，也要對在百忙中認真評閱我們設計的學院領導表示感謝，你們豐富的專業(yè)知識能給我們提出很多可行的方案。所以我由衷的表示謝意！
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