清雪车的清雪装置设计（含说明书）.rar

工学学士学位论文 清雪车的清雪装置设计 The Design of the Snow Snow Cleaning Device 王庆轩 佳木斯大学 2015 年 6 月 国内图书分类号： 工学学士学位论文 清雪车的清雪装置设计 本 科 生： 王庆轩 导师： 王晓霞 申请学位级别： 工学学士 专 业： 机械设计制造及其自动化 所 在 单位： 机械工程学院 答 辩 日期： 2015 年 6 月 授予学位单位： 佳木斯大学 佳木斯大学工学学士学位论文 I 摘 要 本设计为多功能清雪车，能够清除浮雪、厚雪、薄冰、轧实的冰雪，可有 效清除 015cm 厚浮雪和 010cm 厚的轧实冰雪，达到见黑路面效果。可广泛 用于市政道路、高速公路、普通公路、机场等地。 多功能清雪车以中国一汽生产的型号为 CAG110/125 的 J6 牵引车为行走系 统，以一汽解放汽车有限公司无锡柴油机厂生产的 BF6M1013-28E3/ BF6M1013- 26E3 发动机为作业系统的驱动装置，将除雪机构与其底盘车架连接，并对除雪 车的雪铲、滚刷、撒布机机构进行结构参数设计，分析了雪铲的工作阻力，通 过对冰雪力学性质、整车性能匹配的研究，提出设计方案。 本文的主要工作如下： 1.研究清雪车的结构和整车性能，简要介绍除雪作业参数及作业效果。 2.对比分析各种除雪机械的性能，确定本文选用的除冰雪装置的结构形式。 对前雪铲和滚雪刷的结构及参数进行设计。 关键词：除雪铲；滚雪刷；扫雪排；撒布机构；轧刮滚轮 佳木斯大学工学学士学位论文 II Abstract The design for multifunctional snow remover, can remove the floating snow, snow, ice, rolling of ice and snow, which can effectively remove the 0 15cm thick floating snow and 0 10cm thick rolling compacted snow to see the black pavement effect. Can be widely used in municipal roads, highways, highways, airports and other places. Clear the multifunctional snowmobile to China FAW production models for CAG110/125 J6 tractor for walking system, FAW liberation Automobile Co., Ltd. Wuxi Diesel Engine Factory production BF6M1013-28E3/ BF6M1013-26E3 engine driving device for operating system, except snow body and chassis frame is connected with and except snowmobile snow shovel, a rolling brush, spreading machine structure design parameters, analyzes the snow shovel working resistance, by on ice mechanical properties, vehicle performance matching study, puts forward the design scheme. The main work of this paper is as follows: 1 see the structure and vehicle performance plough, brief introduction of snow removing parameters and operation effect. 2 the structure of the snow removal device is determined by the comparison and analysis of the performances of various snow removal machinery. The structure and parameters of the front snow shovel and the roller brush are designed. Keywords: Snow shovel; rolling snow brush; snow; spreading mechanism; rolling roller scraping 佳木斯大学工学学士学位论文 目 录 摘 要 .I Abstract.II 第 1 章 绪论.1 1.1 研究的目的及意义.1 1.2 国内路面清雪设备的研究现状.1 1.3 路面清雪技术的发展趋势.1 第 2 章 清雪车部件设计.3 2.1 清雪车前铲设计.3 2.1.1 推雪铲设计.4 2.1.2 独立避障装置设计.7 2.2 清雪刷设计.8 2.2.1 滚雪刷按安装位置分类.8 2.2.2 滚雪刷按驱动分类.8 2.2.3 滚雪刷刷毛选择.9 2.3 撒布机设计.10 2.4 破冰装置设计.11 2.5 扫雪排设计.11 佳木斯大学工学学士学位论文 2.6 油路设计.12 2.6.1 液压系统组成与工作原理.12 2.6.2 升降液压装置.12 2.7 本章小结.14 第 3 章 相关计算.15 3.1 清雪铲受力分析.15 3.1.1 除雪铲除雪阻力计算.15 3.1.2 除雪铲行驶阻力计算.15 3.1.3 除雪阻力、附着力和除雪功率的计算.15 3.2 理论计算.16 3.2.1 牵制除雪铲功率计算条件.16 3.2.2 除雪阻力计算.17 3.2.3 行驶阻力计算.18 3.2.4 除雪阻力计算.18 3.2.5 除雪功率计算.19 3.3 车辆侧向稳定性分析.19 3.4 本章小结.20 结 论.21 致 谢.22 佳木斯大学工学学士学位论文 参考文献.23 附录 1 中文译文.24 附录 2 外文原文.28 佳木斯大学工学学士学位论文 1 第 1 章 绪论 1.1 研究的目的及意义 冬季，道路积雪给人们的日常生活和交通运输带来许多困难，及时清除道 路积雪，是冬季道路养护作业的一项重要内容。我国目前高速公路里程达到 74100km 居世界第二位，且 3/4 处于降雪和冰冻覆盖区。路面积雪，覆冰均对 高速公路的通行和交通安全产生严重影响，由于封路，甚至造成的交通事故， 都造成巨大的直接经济损失和不利的社会影响。由于目前我国清雪方法比较原 始，主要是人工法，基本上是人海战术，不但浪费了较大的人力和物力，而且 清雪的效率低，往往雪还没有被清理完，就被来往的车辆压实，又增加了清雪 难度。所以，过多的降雪常常来不及得到及时有效的清除，给城市交通和人民 生活带来了许多不便。因此，寻找一种适合不用积雪路况的清雪装置是有着重 要的意义。 1.2 国内路面清雪设备的研究现状 我国清雪技术的研发起步较晚，始于 20 世纪 80 年代后期，相关研究单位 主要集中在东北、西北、华北地区，先后有几十种型号的清雪车研制成功。几 年来一些厂家参照国外先进技术，研发出适合我国清雪作业急需的梨板式和转 子式清雪车以及拖式撒盐车等车型，但与世界先进国家清雪车发展相比，产品 数量及性能差距较大，远不能满足道路清雪需求。经过二十多年来的探索和研 究，我国的路面清雪技术和设备取得了和大的进步，但是从总体上看来，我国 对路面清雪设备的研发和生产尚处于起步阶段，清雪设备的技术水平还比较落 后，主要体现在以下几个方面： ( 1 ) 技术水平低。清雪设备在结构设计、制造、设备使用管理和维护等 方面都存在问题。 ( 2 ) 品种类型不全。目前，不少种类的路面清雪设备在我国还是一片空 白，尤其是用于路面压实冰雪的大型设备。 ( 3 ) 避让功能不理想。我国现有的清雪设备大部分避障能力较差，常常 因为避障不及时导致作业属具或者牵引主机的损坏。 ( 4 ) 对路面养护能力差。在作业路面凹凸不平时，除冰设备容易对路面 造成破坏。 1.3 路面清雪技术的发展趋势 1.向小型化、高速化方向发展 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， 佳木斯大学工学学士学位论文 2 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。 2.向多功能、一体化方向发展 我国现阶段的除雪机械应该向多功能方向发展，除雪机械应能一机多用， 以提高其使用率 如对现有的工程机械农业机械和环卫机械（装载机推土机拖拉 机环卫机械清扫车等）进行技术改造，在冬季降雪时安装除雪工作装置进行除 雪作业，其余时间可进行其他工程施工作业或道路清扫养护作业等。专用除雪 机械应采用新技术，实现自动控制和自动保护功能，避免除雪装置损坏。 3.向提高安全性、舒适性方面发展 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，提高除雪机械的可操作性能，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损坏 同时还要注意改善驾驶员的工作条件，采取 防噪声防尘等项措施，减轻驾驶室的振动，保持通风，使驾驶员在一个舒适的 环境中工作。 佳木斯大学工学学士学位论文 3 第 2 章 清雪车部件设计 2.1 清雪车前铲设计 前雪铲（又称前铲）是除雪车广泛配备的一种犁板式除雪工作装置，通过 可拆卸固定联接方式安装于除雪车底盘前端。经分析，除雪车的最佳作业时机 和最经济的除雪作业方式就是利用前雪铲清除刚下的新雪。常见的前铲铲板曲 面有圆弧型、抛物线型、渐开线性等空间曲面，可对新雪、粉雪、粒雪、压雪、 冰雪混合物等采用高速推进方式，利用曲面旋移原理清理路面积雪。前铲铲板 空间曲面设计是前铲设计的核心内容。 铲式清雪装置如图 21 所示： 1后托架；2前托架；3提升液压缸；4支杆；5摆动液压缸；6连杆； 7铲体回位弹簧；8推雪铲；9避障装置回位弹簧；10铲刃 图 21 除雪车前铲结构示意图 图 21 中 10 用于吸收部分冲击载荷，起到避障作用，7 用于吸收较大载 佳木斯大学工学学士学位论文 4 荷，并保证铲体紧贴地面；升降油缸 3 铰接于后托架与支架之间，负责提升及 降落铲体；摆动油缸 5 铰接于或托架与铲体之间，用于控制推雪铲的左右摆动。 摆动幅度控制在 30左右。随除雪车的行进，积雪铲刃剥离地面并沿铲板曲面 左螺旋外抛运动，积雪被推积到路面一侧。 清雪铲相关参数： 除雪宽度LB 除雪车工作时在行进方向上一次清除积雪的宽度，也就是除 雪铲在清雪车前进方向上的最小投影宽度。根据除雪车使用场合的不同，对除 雪宽度的要求也不尽相同。广场等空旷场所需要较大除雪宽度的除雪车，而交 通路线上除雪车的除雪宽度一般不宜超过一个车道的宽度，避免除雪作业时阻 碍交通。 前铲除雪宽度的要求一般是前端（小端）应比同侧轮胎外缘宽出 200mm， 后端（大端）应比同侧轮胎外缘宽出 400mm。铲体太宽将导致铲体质量过大， 使前轮负荷增加，行驶稳定性降低；铲体过窄将使两侧积雪回落而被轮胎碾压， 影响除雪效果。 切削角 是行进方向上铲体与地面间的夹角。随着推雪铲的前进， 具有一定切削角的铲刃在垂直力 F 的作用下，将积雪剥离其附着面，积雪沿 导板曲面向斜上方运动，最后以一定的速度从推雪铲后端部排出。切削角的大 小直接影响切削阻力的大小。具有一定粘性的雪在切削角较小时呈流动型， 在切削角大时呈断裂型。切削角是铲刃的一个重要参数，直接影响切削阻力 及切削刃强度。切削角太小使切削刃变薄、强度不足：但过大，切削阻 力会显著增大。试验表