基本信息
- 项目名称：
- 多功能除雪机
- 来源：
- 第十二届“挑战杯”省赛作品
- 小类：
- 机械与控制
- 大类：
- 科技发明制作A类
- 简介：
- 多功能除雪机是集越障铲雪、积雪压实排放、道路清扫和保护路面于一身的小型除雪车。不仅适用于不同类型的场合，如：高速机场、公共场所等，还能够很好地处理各种路面的雪和冰，如：浮雪、薄雪、薄冰等。同时它可以在凹凸不平的路面行驶、作业及回避路障，工作效率高。
- 详细介绍：
- 冬季马路、街道等上的积雪给人们的出行和交通造成了严重的不便。目前国内除雪主要有3种方式：化学除雪、人工除雪和机械除雪。由于化学除雪易破坏路面、路边植被和设施，机械除雪成了当前主要的除雪方式。目前国内的除雪机大多数不仅功能单一、效率低下、避障能力差，而且运用场合有限，不能适用不同的路况。国外的除雪机械虽功能齐全，但价格昂贵。针对以上弊病，笔者设计了一款集除雪、压雪、越障和保护地面为一体的小巧轻便型除雪机，以适用于处理不同场合、各种路面的雪和冰。 1 系统功能及总体结构 本多功能除雪机主要有破冰越障铲雪装置、积雪压实装置、履带行驶装置设计路面清扫装置四部分。 1.1 破冰越障铲雪装置 越障铲雪装置主要包括叶轮、滚筒、清雪铲等部分组成。叶轮固定在滚筒上，电动机的动能经带传动、链传动到达滚筒，滚筒带动叶轮旋转，叶轮顶部有刃口，当叶轮接触到雪或冰时，开始切割，螺旋叶轮在切除冰雪的同时将其卷至除雪机右侧，叶轮叶片通过旋转运动将冰雪送上传送带，冰雪经传送带传递到后箱进行压缩。 清雪铲固定在箱体上，不作业时可随叶轮滚筒一起提升至一定高度；当除雪机需要作业时，下降装置将清雪铲自动降至稍离地面处，开始作业。清雪铲可以清除地面未通过叶轮旋入除雪机的冰雪，同时还可以保证叶轮不接触地面，很好的保护了地面。 清雪铲是由10块独立铲体连接而成，其特征在于弧形钢板上端设有支点，下端有保险销，并由此与连接板铰接，连接板的下部设有活动销，并由此与铲刃通过弹簧相连，上升支撑上有上下2个突起。 当铲刃在正常路面工作时，包围活动销的弹簧可克服摩擦力保证其正常工作，摩擦力变化时铲刃有5º的正常工作旋转空间。提升轮一直处于旋转状态，动能从电动机的动能经带传动、链传动带动提升轮旋转。正常状态下，上升支撑和提升轮均不起作用。遇到较大石块等障碍物使前进阻力增大，铲刃旋转超出5º范围后，将弧形钢板向后顶，此时上升支撑上端突起正好挂在提升杆上，通过提升轮的旋转带动整块铲雪装置上升（此时若其他9块独立铲体未遇障碍则正常工作），提升一定高度后上升支撑下端突起正好顶在第二个提升杆上，弧形钢板向前移动与旋转轮脱离，即回到正常工作状态。如此实现自动越障功能。 1.2 积雪压实装置 经过铲雪装置对积雪的初步收集，旋雪轮将其送入传雪带上，经传雪带，动能从电动机的动能经带传动、链传动、齿轮传动带动传雪轮，传递到积雪压实箱中。积雪压实装置原理是曲柄滑块机构，电机传递的动力（动能从电动机的动能经带传动、链传动、蜗轮蜗杆传动到达蜗轮，蜗轮与曲柄相连）带动曲柄旋转，使滑块实现往复运动，从而将压实箱中的雪压进锥形排雪口，将压实的积雪排除在道路的一侧。 1.3 履带行驶装置 在雪地里工作的多功能除雪机的行走是通过链传动（动能从电动机的动能经带传动、链传动到达后轴，再分别经过链传动，将动力传到驱动轮）传递能量，分别驱动多功能除雪机的左右履带。采用履带代替车轮行走，可以提供与地面更大的摩擦力，克服了生活中经常遇到轮式车在雪地里打滑现象，适应更多的环境，拓宽除雪机的使用范围，提高在雪地工作时的效率，有利于除雪车更好的完成任务。 1.4 路面清扫装置 在除雪车的尾部设有自适应钢刷，其动力来源于单独设立的一个小电机。在破冰越障铲雪作业后，自适应钢刷可以将作业面残余的雪和碎冰清理到道路的一侧，同时钢刷可清理地面使行车更加平稳。 2 结 语 多功能除雪机是集越障铲雪、积雪压实排放、道路清扫和保护路面于一身的小型除雪车。不仅适用于不同类型的场合，如：高速机场、公共场所等，还能够很好地处理各种路面的雪和冰，如：浮雪、薄雪、薄冰等。同时它可以在凹凸不平的路面行驶、作业及回避路障，工作效率高。
作品图片
作品专业信息
设计、发明的目的和基本思路、创新点、技术关键和主要技术指标
- 目的和基本思路：冬季积雪给人们生活带来不便，而国内除雪机械研制起步晚，大多数功能单一，只能清除大场合较厚的浮雪，对路面压实的积雪以及薄冰效果不明显。为解决该问题，我们设计了集越障除雪破冰、积雪压实排放、道路清扫和保护路面等功能为一体的多功能除雪机。其总体设计小巧轻便，并且能够高效的适应各种复杂的工作路面。 技术关键：越障机构的制作、安装以及除雪机中各执行构件的同步运动。 技术指标：越障机构各零件的精度；弧形钢板与旋转轮的配合；保证安装后铲刃针对不同摩擦路面的5º旋转空间；各级传动传动比的分配和传动的效率。
科学性、先进性
- 对高速机场和城市路面等大中型场合可制造规格不同的多功能除雪机；带刀刃的旋雪叶轮解决了积雪和薄冰不易清扫的问题；提升越障装置既避免了旋雪叶轮与路面的接触又实现了自动越障；安装于机械尾部的自适应钢刷对铲后的道路进行清扫；在铲雪的同时能够自动的压实和铲后清扫，其工作效率相比现有机械大大提升。
获奖情况及鉴定结果
- 无
作品所处阶段
- 中试阶段
技术转让方式
- 无
作品可展示的形式
- 模型、图片、录像
使用说明,技术特点和优势,适应范围,推广前景的技术性说明,市场分析,经济效益预测
- 使用说明：在除雪机仅行驶即非除雪作业状态时，可以将多功能除雪机的旋雪叶轮和铲雪装置提升，除雪压实等作业部分均处于停滞状态；在除雪作业前将其放下，输入动力开始除雪作业。 小巧轻便的总体设计以及精简实用的机构；自动化的越障和自适应各种路面的装置使非专业人员也能很好操控；针对大型及中小型场合使用不同型号的除雪机达到最佳的作业效果。
同类课题研究水平概述
- 根据人们实际工作的习惯可将除雪机主要分为犁式除雪机和旋切式除雪机。 犁式除雪机主要适用于未经压实特别是新降积雪, 其价格低、效率高、工作可靠, 是使用最广泛的除雪机械。以俄罗斯新产品KO281222 型为例, 其功能有除雪、清除垃圾和砂堆, 既可用于街道、人行道, 也可用于公路和建筑工地的除雪;工作装置有推土板、犁刀和圆盘刷, 除雪宽度:推土板2500 mm; 犁刀2500 mm; 圆盘刷1 800 mm。国内的犁式除雪机械,主要有西安公路研究所研制的L9280 型除雪车, 吉林交通科学研究所研制的CL 2316,CL2315 型系列除雪犁,此外还有CL2214型，CBX2216综合破冰除雪机等,这些除雪机械在某一方面的性能具有一定的优势。 旋切式除雪机一般具有切削、集中、推移和抛投功能, 具有结构复杂、功能多的特点。俄罗斯、日本是生产旋切式除雪机的主要国家，其产品性能居世界领先水平。日本产高速行走旋切式除雪机,其最大除雪宽度2490mm，最大除雪速度70 km/h ,最大除雪量3 000 t/h。国内已研制成功的旋切式除雪机主要有吉林工业大学等单位研制的CX230型除雪机,吉林交通科学研究所研制的CBX2160型除雪机, 此外还有CBX2216型,XLB2212型,1521型等。其中一些型号的除雪机已进行过工业性试验, 效果好。 目前国内除雪机械存在的主要问题有： 作业速度低。国外犁式除雪机最大除雪速度可50 km/h,旋切式除雪机最大速度达70km/h.而由吉林省交通科学研究所研制的国内技术水平较高的CBX21600型除雪机最大除雪速度仅为21.15km/h。 整机利用率低、成本高。除雪机功能单一,机器一年里大部分时间处于闲置状态,大大提高了除雪作业的成本,增加了公路养护部门的负担。 避让功能不理想。在除雪过程中,常常因遇路障而使主机或者除雪装置损坏,例如国内已有的犁式除雪机械等。虽然吉林省交通科学研究所与磐石县公路管理段联合开发的CL2214型公路除雪器具有避障功能，但还需进一步跟踪测试、验证。 对路面保护能力差。当路面凹凸不平时,除雪机作业时会对路面造成破坏,虽然除雪机对路面的损坏程度目前还没有一个衡量标准,但国内的除雪机械在路面仿形能力、对路面保护等方面,与国外相比还存在一定差距。
