对城市道路破冰除雪机设计的研究

赵丽丽

【摘 要】我国幅员辽阔,相比于即便冬季其气温也保持在零上的海南,我国北方大部分地区都要被冰雪所覆盖,城市道路破冰除雪就成了必须进行的一项工作.本文首先简要介绍了已有的机械除雪设备概况,然后就城市道路破冰除雪机的设计原则做了详细说明,然后进行了如何选择工作机构的阐述和仿形与安全装置的介绍. 【期刊名称】《黑龙江科技信息》 【年(卷),期】2017(000)024 【总页数】2页(P14-15)

【关键词】城市道路;破冰除雪机;设计研究 【作 者】赵丽丽

【作者单位】哈尔滨商业大学,黑龙江 哈尔滨 150000 【正文语种】中 文

身处冬季道路常有结冰积雪现象出现的城市的居民想必对城市道路破冰除雪机已经非常熟悉了，而随着我国经济的腾飞和科技水平的飞速发展，城市道路破冰除雪机也已经在不知不觉中发生了非常之多的改进，针对城市道路破冰除雪机的工作特性和设计原则对其进行设计研究，具有非常重要的现实意义。

用于城市道路清理的城市道路破冰除雪机已经为人类城市服务了很多年，在科技技术不断的革新之中，城市道路破冰除雪机也在不断地进化。目前，城市道路破冰除雪机常见的除雪机构有锤式、铣削式、剁式、滚压式、铲式等几大类，工作人员需

要根据城市路面的具体情况交替结合使用各类破冰除雪机构。

1.1 锤式。锤式除雪机构的工作原理是利用铰链带动在回转轴上的重锤对冰面进行击打，且每一个重锤上都带有刃口方便击碎冰雪，达到道路破冰的目的。这是我国冰城哈尔滨自主研发的一种除雪机制。

1.2 铣削式。尽管铣削式除雪机构对于各种情况吓得积雪冰层都能进行处理，但其内部工作部件复杂易损坏，且路面适应性差。

1.3 剁式。当城市路面的积雪属于压实雪且厚度为中等偏薄时，使用剁式除雪机构较为合适，但若是雨遇到冰雪较厚且结冰现象严重时，剁式除雪机构则不太适用。相对来说，其结构也较为复杂且生产效率低下。

1.4 滚压式。滚压式除雪机构的工作原理是利用重量较大的滚筒滚压城市路面的冰雪，其滚筒外表面设置的密布尖齿的三角形条刀能够很好地将压实雪压碎，但在路面积雪较薄或者有结冰现象出现时则难以到达很好的破冰除雪的效果。 1.5 铲式。铲式除雪机构很适合用来清除厚度大的压实雪以及路面浮雪。 2.1 除雪厚度。城市道路破冰除雪机的除雪能力由除雪厚度来进行衡量，通常要求每次路面压实雪厚度在五厘米上下，中小雪则一般在两厘米以下。很多时候当出现雪量小且低温并非特别低的现象时，由于机动车的反复碾压会导致路面与冰雪结合得愈来愈牢固，强度异常之高，所以事实上，对于城市道路破冰除雪机来说最难清理的不是较厚的冰雪，反而是仅有几毫米的薄冰雪。而有时候即便在气温很低时，也会由于雪层过薄而致使城市道路破冰除雪机的工作机构根本无法触碰到冰层，继而难以达到破冰除雪的目的。这种情况下，若是雪水熔化形成冰雪混动层会很容易造成安全事故，危及人们的生命财产安全。

2.2 工作效率。城市道路破冰除雪机的工作效率是以单位时间内清除的道路面积来计算的，实践证明,机器的工作幅宽设计为2～2.5m比较适宜。机器的工作速度和机器的功率有关。但是它更主要受到工作机构回转部件的回转速度的限制。为了保

证除净率,工作部件的运动应当将路面上的冰雪清除千净。此时,增加工作速度。,工作部件的回转速度也应当增加。由于回转部件长度随着工作幅宽增加而增加,较长的回转部件的转速增加,将受到限制。所以,城市道路破冰除雪机的工作速度也就受到了一定的制约。

2.3 对城市道路路面破坏程度。除雪机对道路的损坏程度目前尚没有一个衡量的标准。正常路面上除雪机作业时不会对路面产生损伤。当路面严重凹凸不平时,除雪机作业时会在凸起处留下拉痕这也是可能的。

2.4 经济效益。衡量除雪机的经济效益是以每千平方米路面所消耗的总费用计算。这些费用包括:油料消耗、人员工资、设备折旧、大修和保养费用、相关的杂项费用、企业管理费用等。从设计角度出发,降低机械制造成本和使用成本,尽可能提高生产效率和机器的完好率和出勤率。由于除雪机全年只有冬季几个月内使用,因此,其单位清除面积所负担的费用较高,从管理和工程机械,使用出发应充分发挥机器在使用期间内的作业能力,才能显示其经济效益。

2.5 除净率。除雪机的除净率以残雪量表示,有的以除净面积与应清除面积之比表示。对于城市道路而言,以残雪量表示不太适合要求。影响除净率的因素,除了机器本身结构之外,主要是城市道路的路面质量。虽然城市内主要干线都是一级路面标准,实际上黑色路面经过夏季高温,难免会出现凹凸不平的状况,路面不平,自然会影响机器的除净效率。批机器设计而言,如何适应外部条件,提高机器自身质量是设计者的首要任务。

随着科学技术不断进步，破冰除雪机技术设备得到较大发展，除雪机类型更加丰富。我国现阶段破冰除雪设备通常有两种类型，一种功能齐全，但各项功能间极易产生相互影响；另一种具有较强专业性，功能较单一，但工作效果相对较好。在对城市道路进行破冰除雪时，需要依据实际道路状况以及经济实力进行选择。

在我国现阶段应用的破冰除雪机中，其工作机构基本相同，一般都是由除雪铲、冰

面破碎装置以及冰雪清理与传输设备。除雪铲通常位于及其前端，能够对路面浮雪进行快速清除，具有较高工作效率，除雪铲放置角度不受限制，即可斜向放置，也可横置；冰面清除具有较大难度，因此需要应用破碎装置进行清理，在大型除雪机中，会利用锤击对路面进行击打以实现破碎冰面的目的，一般位于机器后方，将若干锤头有规律地在安置于回转轴上，在冰面破碎过程中，利用回转轴旋转使锤头对路面进行锤击，从而破开冰面；在冰面破碎设备后方，需要安装清理与传输设备，在破碎锤工作完成后，对路面残留冰雪进行清除，主要由清扫刷以及螺旋式装置组成，螺旋式能够通过转动使冰雪被传送至机器左边位置，无法进行输送的碎冰雪可以被清扫刷清理干净，从而保证路面整洁，提高冬季城市道路交通安全。 冬季道路安全条件较低，为了在保证设备安全的条件下实现较高工作效率，以提升设备冰雪清扫能力，减少对设备本身的损坏，需要注意避让机构的安装。在锤击式破碎装置工作过程中，回转轴转动而产生的惯性实现了锤头的锤击动作，要想使锤头在完成锤击动作后回到正常位置状态，需要使回转轴继续转动并令锤头吸收能量。若路面不平稳，使机器出现颠簸，这种状态下锤头回受到力的影响而做相反运动，为了降低对锤头的损害以及机器本身的伤害，在机构设计过程中，允许锤头进行360度以上的旋转，并设计了位移机制，使锤头在一定程度上能够向轴心位移，从而避免因颠簸而产生的反作用力，降低对安装板与锤头的损坏。

4.1 仿形设计。除雪机主要工作环境为城市道路，道路中冰雪厚度受天气影响较大，具有不确定性，因此其工作环境较复杂，为了保证除雪效率提升，在设计过程中要注意对其工作深度进行设置。机器装置以道路表面形态为依据，在清理过程中，道路上的冰雪厚度不同，因此需要使工作轨迹与路面基本相符，因此要进行仿形设计。仿形支承轮的应用能够提高仿形效果，在机器前后部位分别设置两组支承轮，使二者之间保持一定的高度差，用以模拟压实后路面冰雪的厚度。路面平整度较低与冰雪局部部位堆积较深，会给机器行驶带来一定困难，因此要注意将支承轮设计在尽

量靠近清扫与破碎机构。

4.2 安全装置。除雪铲工作时,在机器推动和地面阻力的作用下,除雪铲受到一个向前翻倾的力矩。这个力矩依靠弹簧,通过杠杆对悬挂轴产生的正压力和摩擦力来平衡。当铲刃遇到过载阻力时,销轴将克服弹簧力滑出凹槽向前翻倾。在限位链条的作用下,铲板可以前倾到一定角度,此角度可以使铲板滑过地面障碍物,使铲板不致被撞坏。铲板的复位依靠机器本身的后退,当机器后退时,铲板同样会受到地面阻力使铲板复位,当铲板复位后,销轴沿杠杆上的斜面滑入凹槽,推雪铲得以复位。 冬季城市道路中冰雪的存在会严重影响交通安全与运行效率，因此有必要运用破冰除雪机进行清理。在除雪机设计过程中，保证其运行安全是前提，提高冰雪清除效率是关键，通过对除雪机设计原理的深入了解与分析，能够有效提高设计合理性，令其冰雪清理效果得到提升。

【相关文献】

[1]喻文兵,李双洋,冯文杰,易鑫.道路融雪除冰技术现状与发展趋势分析[J].冰川冻土，2011(4). [2]彭冬生,刘富,王震.多功能除雪机的设计[J].湖北汽车工业学院学报，2011(2). [3]胡海英.国内除雪方式探讨及除雪机械的发展趋势[J].林业机械与木工设备，2011(5). [4]何涛,史纪村,岳学军.除雪技术及除雪设备[J].筑路机械与施工机械化，2010(12). [5]李乔非,吴书琴.推扫一体式散雪除雪机[J].工程机械，2010(6).

[6]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(4).