小型清雪除冰机的研究设计*

李晓建，李彩霞，袁 磊，曲帅帅

(德州学院机电工程学院，山东德州 253023)

0 引言

我国的北部地区每年有大量的降雪，往往由于清雪不及时造成积雪以及积冰等问题，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，在除雪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，也增加了工人在除雪过程中的劳动强度，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雪的要求［1］。

1 总体结构及动力传递方案

小型清雪除冰机主要有发动机、传动装置、集雪装置、抛雪装置、行走系统等几部分组成，共同构成了小型除雪机的机械装置来满足在除雪过程的工作。它在工作过程中利用推雪铲或螺旋状搅龙可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，在设计过程中将自行走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雪，可有效地减轻工人的劳动强度［2］。

1．1 发动机的选择

该机械发动机选用5．5 kW的汽油机，基于作为市场上较为成熟的机型其运行稳定的特性，能够满足除雪机在除雪过程中的动力要求。

1．2 液压系统

如图1为整机结构图。为了更有效地在除雪过程中提高除雪的效率，在除雪机的前端安装安装液压装置，它可以在运动过程中利用液压带来的惯性力将路面的冰击碎，可以轻松的将路面的积雪和积冰收集到集雪装置中。根据液压系统的惯性力较小的特点可以在破冰时避免对路面的破坏，还能够减少除雪过程中的成本。

1．3 传动系统

由于积雪在路面结冰后造成清除困难、需求动力较大的现状，在传动系统设计过程中发动机与工作机械装置采用链带式传动，可以有效地提高机械的传动系数，并且避免在除雪过程中造成驱动轮打滑等状况，对提高除雪机的稳定性具有重要的作用。在收集积雪时利用蜗杆传动将破碎的积冰、积雪传动到收集箱内，能够减轻后期工人在运输积雪时的劳动强度，并且螺杆的运动性能可满足积雪对机械的受力程度，防止由于受力过大造成对机械的破坏。

图1 整机结构图

1．4 集雪与抛雪装置

目前除雪的基本理念都是经过破冰后，将积雪由人工清扫到路边等待收集车对积雪的收集，这将会浪费大量的人力物力，并且由于积雪较松软人工不能对其施压处理，导致在运输过程中不能高效率的将积雪即使运输完成。因此，在设计该产品时利用集雪和抛雪装置，将路面的积雪在破碎后直接利用传动系统传动到集雪装置中，当集雪装置中的积雪达到一定高度时，将会利用压缩装置直接将松软的积雪压实，以此来方便运输。在集雪装置内安装一定的检测器件，当装置内积雪达到一定的容量时，检测装置就会将信号传输到控制抛雪装置中，将集雪装置中压缩后的积雪倒置在路边等待运输机械的收集［3］。

1．5 行走系统

由于在冬天天气较为寒冷，工人一直在操作机械时不仅浪费大量的体力，还可能造成冻伤等状况。因此，在设计机械时直接在运动系统中加入直走运行装置，可以在较平的路面上不用人工控制就可以直行，并且辅助于其他机械工作，可以自主完成除雪工作。根据各个街道的路况不同，该机械也可以人工控制机械的前行，可以避免在路况较差时造成 机械或者其他建筑物的破坏，可以更方便的利用该机械清除道路的积雪，并且通过人工控制可以使机械在角落等地方依然可以运行，可以全方位、高效率的清除路面积雪积冰。

2 工作原理

如图2为除雪装置示意图。该机械装置主要根据其小型化、半自动化装置等特点，可以利用其传动系统、集雪和抛雪装置、行走系统的有效配合可以在街道等路面实现除雪除冰等工作。也为了进一步提高除雪机的机械性能，在设计过程中利用液压装置的性能，可以在除雪前期对路面的积冰进行破碎，方便除雪机对路面积雪积冰的收集。整个工作过程利用人工控制和自动控制两部分相结合操作，能够在除雪过程中尽可能少的减少人力的投入，达到高效、低耗的目的。

图2 除雪装置示意图

3 创新点

(1)该机械具有结构简单、工作可靠、维修保养方便等优点。

(2)该机械减震结构设计，整机振动小、操作方便以及对路面的损害很小的特点。

(3)该机械重量轻、效率高，节省大量的人力、物力。

4 总结

在针对目前除雪过程中的不利现状，设计的一种小型清雪除冰机，该机克服了一般大型除雪设备功能单一、除冰性能欠缺的问题，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，适用于市政环卫道路、高速公路、机场、驾校训练场等场所的积雪清扫工作，具有广阔的市场前景和应用价值［4］。

［1］ 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):25－28．

［2］ 张长荣．道路除雪机的主要结构及其功能［J］．建筑机械化，1999(3):43－47．

［3］ 刘永章．介绍一种破冰除雪装置［J］．工程机械，1995(3):41－52．

［4］ 冯雨芹，于继承，齐晓杰．高速公路清冰雪技术研究［J］．建筑机械，2006(13):71－75．