融化冰冻路面的撒盐装置的设计

周 鑫，赵世洋，苏建安

（广西大学机械工程学院，广西 南宁 530004）

0 引言

道路结冰，这是困扰冬季出行的一个主要难题。冬季气温低，一场雨雪过后，往往紧跟着多日的道路结冰，由此引发的追尾、刮蹭事故数不胜数。撒盐除冰是我国冬日道路除冰比较经济、简单、高效的方法。通过人工将大量的盐撒到地面上面融化除冰，也面临着一系列的问题。首先人工撒盐的工作强度大，费时费力，撒布效率低，同时由于是人工撒盐，在撒盐的过程中容易出现撒盐分布不均匀的情况，这样会导致撒布质量差。

针对路面撒盐融冰的装置主要有以下几种：

（1）小型手推式喷洒融冰机，该方式是通过喷洒的方式将盐撒落在路面上，该撒盐装置需要人工手推，而且路面撒盐撒布不均匀，极易增加不必要的浪费，该方法的撒布密度受到车速平稳性的影响，也受到料斗填充率的影响，特别是料斗内的盐粒撒布将完时，撒盐机的撒布密度就会明显降低；

（2）车挂式除冰撒盐机，出料方式是通过螺旋输送器送入圆形撒布盘圆形撒布盘的高速运转将盐撒布出去，该撒布方法简单，但是也是通过安装在车上面实现自由移动，这样可能会导致因为撒盐机而找一辆合适的车型，撒布不便；

（3）牵引架牵引式撒盐机，撒盐方式是滚筒上的拨齿随着转动顶开料门，把盐粒撒出，该撒布方法相对自动化程度高，但制造复杂，成本较高。

本装置是一款为了实现自动化撒盐以及更加均匀撒盐的需求而制造的功能稳定，结构精巧，机电一体的机械自动化路面撒盐融雪装置，可以实现撒盐均匀、高效率、自动化程度高的路面撒盐目标，提高盐的撒布效率，节约人工撒盐的时间，减少人员的需求，使用机械代替人工撒盐，具有一定的推广价值和经济效益。

1 总体设计

1.1 设计思路和方法

本装置采用一个电机，带动偏心轮转动，继续带动连杆，从而最终控制刮板的开合。轴承座作为刮板的定位，使刮板绕轴承座转动。定位杆与弹簧的配合可以实现控制挡板，从而控制盐的漏出。储盐槽有两个支撑板支撑并焊接定位。在工作时带支架的行走机构由其他装置拖着前进。从而实现一边前进，一边撒盐，电机的匀速转动可以保证盐是均匀撒出的，避免了人工撒盐不均匀的问题。本装置用一个电机既控制了刮板，又控制了挡板，设计巧妙，节约了成本。

1.2 融化冰冻路面的撒盐装置设计与制造

融化冰冻路面的撒盐装置，其特征在于，包括带轮子的行走机架，带轮子的行走机架上安装有连杆机构和储盐撒盐机构。

1.2.1 连杆机构

连杆机构如图1 所示，包括左刮板13、右刮板14、左轴承座15、右轴承座16、第一销钉17、第二销钉18、左推杆19、右推杆20、第三销钉21、第四销钉22、滑块23、定位杆24、第二支撑板25、连杆26、导轨27、第五销钉28、偏心轮29 以及电机30。

图1 连杆机构示意图

所述电机30 安装在第二支撑板25 上，电机30通过电机轴与偏心轮29 连接，偏心轮29 通过第五销钉28 与连杆26 连接，连杆26 通过第四销钉22 与滑块23 一端连接、滑块23 另一端通过第三销钉21 与左推杆19 和右推杆20 连接，左推杆19 和右推杆20分别通过第一销钉17、第二销钉18 与左刮板13 和右刮板14 连接，左刮板13、右刮板14 有一个开孔的小凸台，可以插入销钉，左刮板13 和右刮板14 分别安装在左轴承座15 和右轴承座16 上，左轴承座15和右轴承座16 焊接在漏板11 上，滑块23 安装在导轨27 上，导轨27 焊接在第二支撑板25 上，定位杆24 一端焊接在滑块23 上，另一端插入挡板10 的方槽中。

1.2.2 储盐撒盐机构

储盐撒盐机构如图2 所示，包括储盐箱1、第一定位板2、第二定位板3、左弹簧4、右弹簧5、左定位杆6、右定位杆7、左支撑板8、右支撑板9、挡板10、漏板11、第一支撑板12。

图2 储盐撒盐机构示意图

所述储盐箱1 焊接在左支撑板8 和右支撑板9上，左支撑板8 和右支撑板9 焊接在漏板11 上，左支撑板8 和右支撑板9 的下方与第一支撑板12 焊接，漏板11 焊接在第一支撑板12 上，第一定位板2、第二定位板3 均焊接在储盐箱1 上，左定位杆6 插入第一定位板2、第三定位板32 的孔中，并且与第一定位板2 焊接，右定位杆7 插入第二定位板3、第三定位板32 的孔中，并且与第二定位板3 焊接，左弹簧4 插入左定位杆6 中，右弹簧5 插入右定位杆7 中，左弹簧4、右弹簧5 头部与挡板10 焊接，挡板10 由左定位杆6、右定位杆7、左弹簧4、右弹簧5 定位在储盐箱1 的正下方。

1.2.3 装置其他部分

所述连杆机构的第二支撑板与带轮子的行走机架上的凸台焊接，储盐撒盐机构的第一支撑板与带轮子的行走机架上的平台焊接，从而实现连杆机构、储盐撒盐机构与带轮子的行走机架的连接。

所述挡板通过左定位杆和右定位杆定位在储盐箱的下方，控制盐的漏出。

所述挡板通过定位杆拉动而打开，通过左弹簧、右弹簧的关闭而复位。

所述左刮板、右刮板，通过左轴承座和右轴承座定位将盐拨出。

1.3 工作原理

启动电机30，在滑块23 向后运动时，电机30 带动偏心轮29 转动，偏心轮29 带动连杆26，连杆26进一步带动滑块23、左推杆19 和右推杆20，在左轴承座15、右轴承座16 的定位下，使得左刮板13、右刮板14 向后打开，同时因为定位杆24 插入了挡板10的槽中，挡板10 被定位杆24 向后拉动，挡板10 打开，左弹簧4、右弹簧5 压缩，盐从储盐箱1 中漏出，落到漏板11 上。在滑块23 向前运动时，电机30 带动偏心轮29 转动，偏心轮29 带动连杆26，连杆26 进一步带动滑块23、左推杆19 和右推杆20，在左轴承座15、右轴承座16 的定位下，使得左刮板13、右刮板14 向前推开，拨出漏板11 上的盐，同时，由于左弹簧4、右弹簧5 伸长，挡板10 复位至储盐箱1 下，阻止盐继续漏出，之后，左刮板13 和右刮板14 被拉回，完成一个运动周期。

2 结构分析

在工作状态下，受力较复杂，因此对受力较大的几个零件进行分析。受力较大的零件是连接偏心轮和滑块的连杆，因为撒盐过程中只需克服摩擦力，受力比较小，给定作用在连杆上的力为10 N，足已完成撒盐，对其进行应力分析，导入Ansys 中，得出相应的应力图，见图3-5：

图3 连杆应力结果图解

图4 支撑板应力分析图解

图5 偏心轮应力分析图解

图6 支撑板形变分析图解

从模拟结果可以看出，最大应力为71 MPa。普通钢材应力屈服强度在200 MPa 以上，所以该设计满足需求。

利用有限元分析可以看出，最大形变为3 mm，满足设计的要求。

3 装置创新点

本装置具有以下创新：

（1）该装置用一个电机就可实现控制盐的漏出与撒出的配合，设计巧妙，操作方便；

（2）该装置通过机械撒盐，撒盐均匀，并且减少了人工劳动，且装置整体成本较低。

在试用过程中，能较好的进行撒盐动作，并能平稳行走。同时，仅靠一个电机控制刮板和挡板，就可以实现均匀高效撒盐工作。此装置减少了人工工作量，提高了效率，并且大大节约了相应的成本，装置成品样图如图7 所示。

图7 装置成品样图

4 结语

该路面撒盐融冰装置靠一个电机实现了控制盐的漏出与撒出的配合，设计简单巧妙，操作方便，靠机器撒盐，撒盐均匀，并且减少了人工劳动，并且整体成本较低。