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除雪装置的发展及结构变化

来源:专题范文 时间:2024-01-13 12:38:02

孙晓强 刘成东 倪苏周

摘要:冬季除雪是重要??保障?程,机械化除雪因其效率?、保障能?强已成为除雪的主?。除雪装置?般分为推雪铲和扫雪滚,通过固定架安装在?辆的头部驾驶室的下?,推雪铲和扫雪滚更适宜于?型?辆使?,推雪铲和扫雪滚在结构上?般采?四连杆机构,其铲体和滚刷可以左右摆动,也可以平?于驾驶室?作,能够满??型道路?距离、空间?阔的环境除雪。为了更进?步的研究和发展,需对除雪装置进?分析。

关键词:除雪装置;固定架;四连杆机构;推雪铲;扫雪滚

中图分类号:U273.8 收稿?期:2022-05-07

DOI:10.19999/j.cnki.1004-0226.2022.06.015

通过对除雪装置的知识产权进?分析,不难发现近年来除雪装置的发展突?猛进,从早年的??清雪,“铁锨铲、扫帚扫”的时代发展到今天的?载各式各样的清雪装置以及组合式的清雪?的诞?。

1 除雪装置的技术发展

除雪装置主要分为推雪铲、扫雪滚、除雪?(或清雪?)。其中推雪铲分为??推雪铲和机械推雪铲。扫雪滚分为两种类型,?种是小型扫雪?机使?的,由动?设备通过轴类装置直接驱动,另?种是?型设备需要与?型?辆结合使?。扫雪机?般指?扶的刷毛,由机器带动旋转的,?进速度较慢,清理空间不?,操作?便,小巧玲珑,适合家庭或是小型场院使?。扫雪滚更适宜在?型?辆使?,能够满??型道路?距离,空间?阔的环境除雪,如城市道路和?场。

1.1 除雪装置与?辆的的连接?式除雪装置[1]?般分為推雪铲和扫雪滚,其安装在?辆头部驾驶室的下?,在驾驶室前?安装?个固定架,推雪铲和扫雪滚的尾部设计?个?便安装挂钩,直接将雪铲或扫雪滚的连接架固定在?辆前部的固定架上,固定架对于推雪铲或是扫雪滚可以通?。固定架通过螺栓和?板连接在驾驶室下部的?梁上,连接牢靠。其结构如图1所?。

1.2 推雪铲的发展

?般的推雪铲前部设有铲体,中部设有过渡连接架尾部设有与?辆连接的连接架,连接架上?般有挂钩或是螺栓孔?便与?辆上的固定架连接,中部过渡连接架?般设置成三?形的,过渡架的两侧?般设置有?个或两个油缸,?便铲体左右?度摆动。

在推雪铲的连接架合适位置有液压动?单元,动?单元负责调节油缸的?度和提升油缸供油;?般中间三维空间内设计为四连杆机构,下部是在过渡连接架,上部是吊梁,吊梁与铲体的横梁之间采?钢丝绳或是铁链连接,这样吊梁、钢丝绳(铁链)、尾部连接架、中部过渡连接架构成四连杆机构。上部吊梁的?端与尾部连接架?轴铰接,吊梁与尾部连接架之间采?油缸连接构成三?形,油缸的?端与尾部连接架?销轴铰接,另?端与吊梁?销轴铰接,油缸负责吊梁顶起,随着吊梁顶起铲体在中部过渡架的辅助下离开地?向上抬起。吊梁通过软连接与铲体固定梁连接。提升油缸负责抬起和落下,铲体下部设有铲刃,铲刃负责清除附着在地?上的积雪。

如图2所?[2],该结构采?的是四连杆机构,右侧连接架与汽?底盘连接在?起。推雪铲随着铲刃的磨损需要调整?撑轮的?度,如果是??作状态需要??旋转?轮将推雪铲拉起抬?将铲刃离开地?。四连杆机构是?个刚性连接,铲刃在?作时突遇前?有突起物时,?辆操作者是?法回避的,因此这种结构的具有伤害性。

如图3所?,该推雪铲采?四连杆机构,机构上部是单个吊梁,下部采?的是三?形过渡架,上部吊梁与前部连接铲体的横梁连接采?软连接,油缸顶起吊梁,带动铲体上升,节省了??,提?了效率,并且铲刃已经进?步改进成可回避障碍的翻板结构[3]。从图2~图3看,该技术已经有了很?的改进,主要体现在:

a.推雪铲已经开始应?液压系统控制。

b.铲体可以根据需要在三?形的两侧有油缸驱动将铲体左右可以移动0~30°的?度,?便将积雪推到道路的侧边,并且减轻积雪对?辆的阻?。

c.铲刃遇到障碍物通过翻转的?式,可以有效避免障碍物对铲刃的伤害。

d.铲刃对地?有进?步的伤害,并且因为地?不平会留下部分薄薄的雪层。

1.3 扫雪滚的发展

1.3.1 扫雪滚的特点

随着时间的推移和技术??的进步,?们对除雪装置要求更?,对清除路?积雪也有了更?的要求,不仅仅是将积雪推出,更希望路?进?步?净。因此扫雪滚应运而?,扫雪滚的结构是依托推雪铲的结构演变而来,中后部结构与推雪铲的结构相同,前部增加了滚刷固定架、滚刷轴、滚刷?撑轮,还增加了驱动滚刷的驱动系统。刷毛的优点在于其不受地?突起物的影响,可以做到仿形通过。由于刷毛会产?磨损,所以?般在中间位置增加调节螺杆。

为了简化扫雪滚的设计,?般是借?推雪铲中后部的结构,这样可以减少设计周期,扫雪滚由刷毛架与横梁连接。扫雪滚的旋转驱动?般是另设有液压系统,液压系统由底盘发动机带动取?器,通过油泵和油箱、散热器等将液压油提供给滚刷?达,?达驱动刷毛旋转,也有的利?副发动机直接通过传动轴、减速机、链条、链轮带动刷毛旋转。

1.3.2 扫雪滚的结构分析

扫雪滚在功能上主要分为液压驱动滚刷和?带动?的发动机滚刷。下?我们以其两种驱动?式对结构和性能优缺点进?分析。

?种小型除雪滚刷[4]如图4所?,主要结构由?撑连接架、仿形连接架、仿形轴、定位块、举升油缸、三?滚刷轴、?达、仿形轮、转型油缸、调整拉杆组成。?撑连接架与?辆前部除雪装置固定架连接,仿形连接架通过仿形轴与?撑连接架铰接,左右转向依靠转向油缸,抬起与落下依靠举升油缸,刷毛穿在三?滚刷轴上,三?滚刷轴安装在滚刷?架上,?达上安装有双排主动链轮,三?滚刷轴上安装有双排从动链轮,双排主动链轮与双排从动链轮之间通过双排链条传动连接。三?滚刷通过?达与链条提供动?。刷毛磨损与地?产?距离依靠调整螺杆??调整。E668EFCB-4E5B-4273-8228-39A313F97762

?种路??适应除雪滚刷装置如图5所?,主要结构包括滚刷、滚刷挂架和两个?撑轮,滚刷挂架通过其?平部位与滚刷固定连接为?体,并通过滚刷挂架后部的挂钩挂在汽?底盘的连接板上,通过螺栓压紧;两个?撑轮对称安装在滚刷挂架的两侧,滚刷?架和滚刷上装有调整油缸,刷毛磨损依靠调整油缸调整刷毛离地距离,举升油缸铰接在滚刷挂架上,滚刷?架分别铰接在滚刷的滚刷轴上,滚刷的滚刷轴两侧分别装有驱动滚刷转动的液压?达,带动滚刷?架作往返运动的滚刷调整油缸与滚刷?架铰接。

?种安装在汽?底盘或?程装载机上的扫雪装置如图6所?,主要由机架、扫雪刷、链轮箱、液压单元、快速连接架、?走轮、举升油缸、连杆、转向油缸、作业发动机、转动?柄。快速连接架与?辆前部除雪装置固定架连接,举升油缸两端分别连接快速连接架和连杆,连杆与机架连接,液压单元负责给左右转向油缸和举升油缸提供动?,机架的前端安装有可上下左右摆动的扫雪刷,机架上还安装有作业发动机,作业发动机通过链轮箱与辊轴传动连接。刷毛磨损依靠?撑轮上部的?柄调整刷毛离地?度。

上述三种装置均有不同的优点和缺点。

图4的小型除雪滚刷采?液压?达驱动,优点是通过链条带动刷毛轴,?达所占?的空间放在刷毛背?,有效利?刷毛背?的空?空间,这样的布置可以有效缩短刷毛轴的轴向尺?。缺点是刷毛磨损采?调整螺杆??调节效率低,由于采?液压驱动需要配置油泵油箱和布置管路现场安装?作量?较?。

图5的路??适应除雪滚刷[5]采?液压?达驱动,?达直接布置在刷毛轴两侧。优点在于将调整螺杆改为液压油缸,刷毛磨损后可以通过调整油缸轻松调整刷毛离地?度;缺点是除了图4中提到的缺点,还有因为?达布置在刷毛轴的两侧增加了刷毛轴向尺?,也就是在同等有效除雪尺?的情况下装置的整体?度增加。

图6安装在汽?底盘或?程装载机上的扫雪装置[6],采?发动机作为动?输出,经过传动轴和减速机将动?通过链条和链轮驱动滚刷轴机构。优点在于现场安装?较?便,效率?,还可以通过滚轮?架?动调整,虽是?动调整但是调整结构因为采?丝杆结构,???较轻便;缺点是由于采?发动机作为动?,体积和总质量要?液压驱动的雪滚要?。

对?上述三种代表性的滚刷。如图5~图6所?,两个结构同样采?了四连杆机构,中间连接架采?上下两个三?形连接,举升同样采?液压油缸?作,下部三?形连接架两侧都带有液压油缸。滚刷通过?撑轮?走时,吸收颠簸能量以减轻滚刷刷头和?撑轮所受的冲击,并?于在滚刷转场过程中形成平衡?,以防?滚刷头因晃动导致的左右偏斜。图5的路??适应除雪滚刷采?了调整油缸调整刷毛离地距离,?较?便操作者操作。

1.3.3 液压驱动滚刷和?带动?的发动机滚刷优缺点

液压驱动扫雪滚结构除了要配置油泵、油箱液压油管、散热器以及液压?达、电控系统。现场安装时?般采?洒??、钩臂?、扫路?改造,通过?上原有?压油管改造,或是增加?压油泵驱动,安装时?作量?较?。

?带动?的扫雪滚现场安装?较省事,扫雪滚后部的连接同液压驱动的连接?式是?样的,连接架与?上的固定架挂在?起,底部?两个螺栓连接即可。重量较液压的重?些,同等规格的扫雪机如果驱动更换为发动机的扫雪滚,其重量要?液压的驱动的扫雪滚质量要?300~500kg,底盘载质量需要??个等级。

1.3.4 扫雪滚存在的问题

上述产品虽有了很?的进步,但是问题仍然存在,且不被?家发现,这是因为上述产品主要是应?于城市道路,城市道路?多修建平整,即便是有坑洼也不容易发现。随着城市道路向乡村延伸发展,建设城乡?体化,道路上的坡路就会出现这样那样的问题,?辆运?的模拟图如图7~图9所?。

图7中坡道?度设定为7°,从图中可以看出当?辆上坡时,除雪装置的刷毛先与坡道接触,随着?辆的前移刷毛与地?接触的?积就?,刷毛受地?的?就越?,弯曲?积?然就多,刷毛与地?的摩擦?就?,致使驱动系统必须要提供设计功率的?倍。

图8中除雪装置的?撑轮进?坡道后刷毛已经离开地?很?了,因此在这个状态下,当?撑轮进?坡道后刷毛会离开地?,地上的积雪会有很??段距离扫不到。同样的道理,当地?进?下坡道时?撑轮还没有进?下坡道。刷毛同样不会扫到地?,如图8所?,经过现场测试,?辆在即将进?下坡道时?少会有3~5 m的距离刷毛刷不到地?。

为了进?步解决上述问题,可以通过在滚刷?架和中间连接架之间将?动调节花莲螺杆更换为?个或?个液压油缸来?动调整刷毛離地?度。通过检索发现CN202020405000 .0[7]和CN202110106923 .5[8]的专利已经利?液压系统解决了上述问题。但是在进?坡道和下坡路段需要??通过?柄和电控?式控制油缸的?程促使刷毛离地和接近地?,由于是??操作在执?过程中势必有延迟时间,也就是刷毛仍旧有?段离地距离而会出现上述扫不到地?的现象。

2 持续改进

通过上述?案分析,经过?代?的改进,仍旧还有改进的空间,例如图4和图5的?案虽然中间增加了液压油缸调节滚刷的仰俯?,但是对于其仰俯时机控制需要靠??调节,还是有其滞后性。如果再在液压管路上增加控制单元,靠滚刷的重量调节滚刷着地时间,?如增加?个压?开关,当滚刷着地了,油缸对系统压?挤压?较小,压?开关反馈信号压?稍?,则系统?动降低,反之需要刷毛离开地?,需要增加压?。

3 结语

除雪装置虽然是附着在其他?辆上的?个装置,产量?较小,但是冬季的积雪给??带来不便,需要及时清除,时间短任务重。

除雪装置?度?动化可以给操作者带来更?的?便,减轻操作者的?作压?,这也对技术?员提出了更?的要求,需要对产品积极改进,提升产品质量,设计出更?便更可靠的除雪装置。

参考?献:

[1] 谭?辉,薛刚等.?种除雪装置[P].中国:CN201720624354 .2,2017年05?31?.

[2] 董永根.?种除雪装置[P].中国:CN88210246.X ,1989年1?25?.

[3] 刘庆国.?种具有多?度的推雪铲[P].中国:CN202023178746.1,2020-12-25.

[4] 段会强.?种小型除雪滚刷[P].中国:CN201320093192.6,2013-03-01.

[5] ?玮,丁勇,张红霞.?种路??适应除雪滚刷装置[P].中国:C N201420690838.3 ,2015-04-22.

[6] 段会强,段斌.?种安装在汽?底盘或?程装载机上的扫雪装置[P].中国:CN201420549929.5,2014-09-24.

[7] 刘琦,肇伟,等.?种可翻转滚刷架[P].中国:CN202020405000.0,2020-03-26.

[8] 葛凌志,杨宽,胡圣雷.除雪滚刷及具有其的除雪?[ P ] .中国:CN202110106923 .5,2021-01-27.

作者简介:孙晓强,男,1980年?,?程师,研究?向为清扫和垃圾回收类环卫?辆。E668EFCB-4E5B-4273-8228-39A313F97762

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