一種冰雪路面除冰機結構研究

馮寧 孟愿 王克鵬

摘 要：研制一種冰雪路面通除冰機，搭載小型工程機械。除冰時通過鑿、鏟結合的工作方式，具有清除徹底、方便快捷且不破壞路面的特點。

關鍵詞：除冰機;鑿冰錘;鏟冰鉤

中圖分類號：U418.3+26 ? ? ? ?文獻標識碼：A

doi：10.14031/j.cnki.njwx.2020.01.008

0 引言

北方冬季寒冷，降雪過后，容易在路面上積留。若不及時清理，將為交通帶來隱患，不方便道路運輸和行人出行。

按照各城市對掃雪除冰的相關規定，市區內主要路段的積雪必須第一時間鏟除干凈。但是次要路段未經及時清理的積雪，經過踩壓之后，將會形成堅硬的冰雪層，難以清理。傳統的手工清理方式通常由工人先用鐵鏟將冰雪層敲碎，再用鐵鍬、掃把將其清理干凈。勞動強度大，工作效率低，并且在馬路上施工時，對工人人身安全造成威脅。因此研發一種適合次要路段使用的小型冰雪路面除冰機械，具有一定的實用價值。

1 除冰機整體方案

本文所研究的除冰機需搭載小型工程機械，由液壓馬達驅動，采用對環境無污染的機械式結構，機體作業面寬度1.6 m，適用于居民區之間或開放式小區樓宇之間的狹窄路面除冰作業。

2 各部分組成及工作原理

除冰機結構如圖1所示，主要由外框架、鑿冰裝置、鏟冰裝置、液壓馬達，以及坡度傳感器組成。

2.1 外框架

外框架有兩個作用，其尾端用來連接工程機械，以實現行走功能;前端安裝鑿冰、鏟冰裝置用來除冰作業。

2.2 液壓馬達

液壓馬達共有兩個，旋向相反，分別驅動鑿冰裝置與鏟冰裝置。

2.3 坡度傳感器

坡度傳感器安裝在除冰機最前端，當除冰機工作時，提前感知路面坡度，并將采集的坡度數據反饋給工程機械的液壓控制系統，通過工程機械的液壓油缸調整外框架的浮起高度，從而確保除冰機的工作層厚度均勻，并可以有效避讓減速帶或磚頭等其他路障。

2.4 鑿冰裝置

鑿冰裝置由多組鑿冰輪并聯組成，鑿冰輪的結構如圖2所示，由鑿冰錘頭、錘柄、鑿冰連接桿、液壓馬達輸出軸、彈簧組成。

鑿冰錘頭通過螺釘緊固在錘柄上，錘柄末端和鑿冰連接桿鉸接，組成一個鑿冰葉片。鑿冰連接桿另一端固定于液壓馬達輸出軸上。四個鑿冰葉片以90°極角的跨距周向組成一個四葉鑿冰輪并由液壓馬達輸出軸帶動其順時針旋轉以實現鑿冰作業，同時每個錘柄上又焊有剛性彈簧，彈簧另一端焊接于鑿冰連接桿上，鑿冰葉片非工作狀態下彈簧處于平衡狀態，鑿冰葉片工作時彈簧起到緩沖作用，避免錘頭破壞路面。

2.5 鏟冰裝置

鏟冰裝置由多組鏟冰輪并聯組成，鏟冰輪的結構如圖3所示，由鏟嘴、鉤柄、鏟冰連接桿、液壓馬達輸出軸、彈簧組成。

鏟嘴通過螺釘緊固在鉤柄上，鉤柄末端和鏟冰連接桿鉸接，組成一個鏟冰葉片。鏟冰連接桿另一端固定于液壓馬達輸出軸上。四個鏟冰葉片以90°極角的跨距周向組成一個四葉鏟冰輪并由液壓馬達輸出軸帶動其逆時針旋轉以實現鏟冰作業，同時每個鉤柄上又焊有剛性彈簧，彈簧另一端焊接于鏟冰連接桿上，鏟冰葉片非工作狀態下彈簧處于平衡狀態，鏟冰葉片工作時彈簧起到緩沖作用，避免鏟嘴破壞路面。

鏟冰輪與鑿冰輪錯位安裝，即每兩片鑿冰輪之間都會有一片鏟冰輪對應安裝。這樣使得除冰機工作時，除冰更加徹底，不留殘余。

3 結論

該除冰機由液壓馬達驅動，優點是功率大、經濟性能好、便于與通用的工程機械（挖掘機、裝載機、鏟車等）連接，其鑿冰裝置與鏟冰裝置分兩列布置。機器前端為鑿冰裝置，工作時先通過大扭矩的鑿冰裝置來破碎冰面。再由機器后端扭矩較小、轉速較快的鏟冰裝置對殘余冰面進行鏟除。鑿冰、鏟冰裝置同時運轉具有清除徹底、保護路面、效率高且方便快捷的特點。

參考文獻：

[1]李曉建，李彩霞，袁磊，等.小型清雪除冰機的研究設計[J].機械研究與應用，2015（2）：107-108.

[2]孫海朋.小型除冰機的結構設計及整機虛擬裝配研究[J].時代農機，2017（6）：72-73.

[3]牟艷秋，巴吾東.一種小型破冰除雪機的設計[J].機械工程與自動化，2009（8）：103-105.