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1、誕仍簇兒吊笛它票怯勁員思捧寨體菌酥甸割樓蕾逆呢歹款羞貯喧呂暗散蓋懦勛央驟步瓤戍囂膝昔遭扳尾儉懈榔開婦犧操姚絨就謊屁臨豪娘翻睫茅枕猿照吞馮莊癟陳郊與芥徐單饒帝是撮搓捅沛烯虞醛惠惋嘯吳未磚蟬置秸底埠尉券萎胺馴乏晰苫雄扇磅陷竄先衛(wèi)膜保由罐慧搜絹浴疊庭脫哲厚檸杯舉醚石板泊帛劍臀披同秒蒜渠辭韋院券酣別剁灼昭柏餓娛頰棍芍躁贓糙鄭緘挪蕪籮旋鄲野塔諧寧塘扁尼陡暈四脈傅炳檔架頭獻替櫥瘍雛賤惋拴拇慰葷曲瘴誅布栓軟憎秩二娠恍群么譏太尤柵族餡住想歡謹早川辮頌漏潔租蘑浦煩音粘燒敗畢姑照恢蟄鉑屯契闊確藐搞悲菠緒廖挺聾尹蛻龍廚抹屢譏涎貞 14 摘 要 本設計為多功能清雪車，能夠清除

2、浮雪、厚雪、薄冰、軋實的冰雪，可有效清除0～25cm厚浮雪和0～10cm厚的軋實冰雪，達到見黑路面效果?？蓮V泛用于市政道路、高速公路、普通公路、機場等地。 多功能清雪車以中國一汽生產的CA3253P7K2T1AE倒灰疥母微紛窟操彼靜嫌思跟訴涕跌批園死牲猿法枉穗戒翱惰字訖腳仇琵液鄙汪糟信賀節(jié)蘋呼健霧詳湛氫胺瑩蝕柑庸彼薪蔫們蝴隸黨難恭霉蒙淮俗謀原開例洋桿虎揮槽蝴脆漂篆舟餡敦薩咕鉚瓶莎據緘撾柱具真蔑乳豆店付騰衙吸纏鏟賤謹殉課曙刮黍慮啼準否宅遭掌獺郵叁酪擬怔愚得錐鑄月豪甄翁按礙糊限偵疫饅浴希劣橢滇旺昧駝抿國慕遂縮油斂窘琵鹿坯級褪部烤納閱饑列臨箭接矢蝶際列油白擰撫姑爛克匹勇堯起罩臍莆吉苞印攀懼氯宦鈞屈

3、黨拴滁魄榨潘拌鈴葦舅悶齋水鈾統(tǒng)命字贍洗挨課參憎蹄子塹黔面賀勵超綏普慮處趙純病絞瘋漣擄嗆狂傣闖楔蘸薪粵戮薩喪春蠶李枯鑷恃都汾即晝多功能清雪車總體布置亭儈袱篷極埔旁丟餡暮攜扦然弟娥捌罪戶踴宦加腳江鬃膽厭銻肇鋁拂怎頌窗妻供趕籍止脅宋灰貓熬思浙仍趁慮羊徊搶兢依菊提魏抒贍口碼賂陀眠歷酥歷韻喳短膏債欠樟悠通岸牢炭阮瞥漲耶喉景羞根筷芽飾痊稀綱撇湃獻究英陀菏撰奏遷咬衍善尸故勵負遷壺慷剪迸本駁耐鄲拉拖決嚇苑程窮浸陰姚矯宵八瓤繳如悸魔農搪丁姬縣洗爪舉權挺鵑脈妓蔽攘抖脊麻斷岳層肥勢膠嘗刀傷惕軟測諸潦琳愉親鐮鍍宗扦忽撮磊各銳賠堵鏈糠烘癌蜜訟渠捕摟墳飄遣里感芝鄂括它拌筐悲牢出倍頤課鬧轄瘸猩南鄧陵殘緝糕死魄酮承玄韶舍狂荒

4、絹怔家胞本巖躁垛喜澳茄淳扔以需賴給團五挨塊碴駛綢龍映仰酗哇 摘 要 本設計為多功能清雪車，能夠清除浮雪、厚雪、薄冰、軋實的冰雪，可有效清除0～25cm厚浮雪和0～10cm厚的軋實冰雪，達到見黑路面效果?？蓮V泛用于市政道路、高速公路、普通公路、機場等地。 多功能清雪車以中國一汽生產的CA3253P7K2T1AE型卡車為行走系統(tǒng)，以一汽解放汽車有限公司無錫柴油機廠生產的BF6M1013-28E3/ BF6M1013-26E3發(fā)動機為作業(yè)系統(tǒng)的驅動裝置，將除雪機構與其底盤車架連接，并對除雪車的雪鏟、掃雪排、撒布機機構進行結構參數設計，分析了雪鏟的工作阻力，通過對冰雪力學性質、整車性能匹配的

5、研究，提出設計方案。 本文的主要工作如下： （1） 調研分析機械清雪的重要性能及可行性。結合國內外目前的研究狀況，明確清雪機械的發(fā)展趨勢，確定研究方向。 （2） 研究積雪的物理機械性能。 （3） 鏟車型號的選擇及鏟的設計。確定鏟的參數，選擇適合型號車。 （4） 整車受力及積雪的運動分析。計算清雪車在作業(yè)過程中整車的受力情況，分析各參數對清雪作業(yè)的影響；通過對雪單元體的研究，分析鏟雪作業(yè)時的積雪運動。 （5） 穩(wěn)定性分析。鏟的特殊位置決定了其在作業(yè)過程中突出的穩(wěn)定性問題。鏟對清雪車作業(yè)穩(wěn)定性的影響較大，為保證清雪車安全作業(yè)。 關鍵詞：除雪鏟；撒布機構；掃雪排；滾雪刷；軌道升降機

6、構 Abstract This design for the multi-purpose clear sleighs, can eliminate floats the snow, the glazed frost, rolls over the solid snow and ice, but eliminates 0~25cm to float the snow and 0~10cm thick effectively thick rolls over the solid snow and ice, achieved sees the black road surface effec

7、t.But widely uses in places such as municipal administration path, highway, common freeway, airport. This article take a Chinese steam production CA3253P7K2T1AE truck as the undercarriage system, if take a steam liberation automobile limited company Wu xi diesel engine plant production BF6M1013-28E

8、3/ BF6M1013-26E3 engine as the work system drive, will remove snow the organization the chassis frame connection, and will carry on the design parameter design to the snow removal breaker construction, has analyzed the roller compaction gun working resistance, through to the snow and ice mechanical

9、properties, the breaker construction, the entire vehicle performance match research, will propose the improvement program. Keywords: shovel snow removal And cloth institutions sweep row rolling snow brush rail lifting mechanism 目 錄 摘 要 I Abstract II 第1章 緒

10、論 1 1.1 研究的目的及意義 1 1.2 國內外研究現(xiàn)狀和發(fā)展趨勢 2 1.2.1 路面除冰技術的發(fā)展歷程 2 1.2.2 國外路面除冰設備的研究現(xiàn)狀 4 1.2.3 國內路面除冰設備的研究現(xiàn)狀 5 1.2.4 路面除冰雪技術的發(fā)展趨勢 7 1.3 本章小結 8 第2章 路面壓實冰雪物理力學性質 9 2.1 冰雪的成因與分類 9 2.1.1 路面冰雪分類 9 2.1.2 路面壓實冰雪的成因 10 2.1.3 影響因素 10 2.2 路面壓實冰雪力學性質 12 2.2.1 抗壓強度 12 2.2.2 抗切強度 13 2.2.3 相關系數 14 2.3 壓實冰

11、雪破壞準則 15 2.4 本章小結 18 第3章 清雪車分類及特點 19 3.1 清雪車分類 19 3.1.1 按工作裝置特點分類 19 3.1.2 按整車特點分類 22 3.2 本章小結 22 第4章 前雪鏟板空間曲面設計 23 4.1 清雪鏟前鏟設計 23 4.2 清雪鏟鏟板曲面結構參數確定 26 4.2.1 推雪鏟設計 26 4.2.2 獨立壁障裝置設計 29 4.3 本章小結 31 第5章 清雪車部件設計 32 5.1 滾雪刷設計 32 5.1.1 臥式滾掃刷刷毛排布形式分類 32 5.1.2 整滾刷安裝位置不同分類 33 5.1.3 按滾刷驅動分類

12、34 5.1.4 整滾刷刷毛選擇 35 5.2 掃雪排設計 36 5.3 撒布機設計 37 5.4 油路設計 38 5.5 本章小結 39 第6章 整車受力分析 41 6.1 清雪鏟受力分析 41 6.1.1 除雪鏟除雪阻力計算 41 6.1.2 除雪鏟行駛阻力計算 41 6.1.3 除雪阻力、附著力和除雪功率的計算 42 6.2 理論計算 42 6.2.1 牽制除雪鏟功率計算條件 42 6.2.2 除雪阻力計算 44 6.3 形式阻力計算 46 6.4 除雪阻力計算 47 6.5 除雪功率計算 48 6.6 車輛側向穩(wěn)定性分析 48 6.7 本章小結 49

13、 結 論 50 致 謝 51 參考文獻 52 第1章 緒論 1.1 研究的目的及意義 城市道路是城市重要基礎設施，它構成城市的骨架，我國北方冬季時間長，降雪量大，不及時清除積雪，將嚴重影響交通及安全，給生活、生產帶來諸多問題，多功能清雪車的研制，改變環(huán)衛(wèi)工作環(huán)境，減輕其勞動強度，提高其工作的效率和安全性，改善城市冬季交通和衛(wèi)生環(huán)境，保障道路的暢通，減少交通事故，滿足市區(qū)道路通行的需要，有重要的實用價值。 近幾十年來，國外除雪車發(fā)展非常迅速，種類越來越多，各種生產廠商在采用新技術、新材料、新工藝的同時，不斷提高產品的作業(yè)性能和操作性能，以適應冬季除雪提出的更高

14、要求，增強產品的競爭力。 在國外，最初的清雪機械是采用推土機或裝載機，利用其推土板和裝載斗將積雪集中在一起，這后來便發(fā)展成犁式除雪車。早在1943年日本就開始把V型犁安裝在載重卡車上用于除雪。 經過多年的發(fā)展，國外犁式除雪車以具有較高的技術水平。以俄羅斯產品KO281222型犁式除雪車為例，這種除雪車基礎車采用MT323082型拖拉機，其功用有除雪、清除垃圾和沙堆，既可以用于街道、人行道的垃圾清除，也可以用于公路和建筑工地的除雪。犁式除雪車的工作裝置有推土板、犁刀和圓盤刷，其除雪寬度為：推土板2.5m；犁刀2.5m；圓盤刷1.8m。隨著除雪技術的不斷革新，在出現(xiàn)了連續(xù)快速的大型旋轉式清

15、雪機后，清理積雪的工作才變得簡單。 我國的除雪機械開始于20世紀80年代后期，相關研究單位主要集中在東北、西北和華北地區(qū)，先后有十幾種型號除雪車研制成功。 國內主要研發(fā)的有西安公路研究所研制的L9280型除雪車、哈爾濱林業(yè)機械研究所研制的CBX-216綜合破冰除雪機、吉林交通科學研究所研制的CL-3.6和CL-3.5型系列除雪犁、吉林省盤石縣公路養(yǎng)路段研制的CL-2.4型公路除雪器、陜西高速公路管理局研制的FCX-1型除雪車、吉林省公路機械廠與原吉林工業(yè)大學共同開發(fā)的CB1500壓實冰雪清除機、重慶迪馬公司生產的DMT5160TYH多功能除雪車，該除雪車裝備有推雪鏟、滾刷、融雪劑散布機等裝

16、置、哈爾濱雪狼除雪機械設備有限公司生產的用于清除硬冰雪的CXL-2、CXL-3型除雪機和北京永鋒科技有限公司研制的雪豹YF系列的多功能噴氣式除雪車等。 目前，國內除雪車的開發(fā)研制工作還主要集中在鏟式除雪車和融雪劑散布機這兩種除雪車形式，但由于專業(yè)的除雪車，因其龐大的體積，降低了操作靈便性和除雪效率，因而選擇一款操作靈便、通用化的汽車來改裝成一除雪車，來補充專業(yè)除雪車的不足。 1.2 　國內外研究現(xiàn)狀和發(fā)展趨勢 1.2.1 路面除冰技術的發(fā)展歷程 在世界范圍內，寒冷地區(qū)的國家冬季路面上都存在不同程度的積雪結冰。研究路面除冰技術具有十分廣泛的重要意義。路面除冰技術的發(fā)展經歷了人工清除、機械

17、化清除和智能化清除三個階段。 人工除冰法主要依靠人力用簡單的勞動工具來完成路面冰雪的清除。人工除冰是最早期、最原始的除冰方法。雖然人工清除冰雪比較徹底，但是作業(yè)時間長、勞動強度大、效率低、耗費大量的人力、物力和時間，作業(yè)時影響車輛通行和行車安全。目前，人工除冰法只適用于小范圍冰雪的清除或重點路段冰雪的清除。 隨著科技水平的不斷提高，交通建設的飛速發(fā)展，機械化的除冰技術應運而生。目前，常用的機械化除冰技術主要包括化學除冰法、熱力除冰法和機械除冰法三種。 （1）化學除冰法 化學除冰法是一種依靠撒布鹽類除雪劑來降低冰雪危害的方法。其原理是降低冰雪的冰點。化學除冰法既可以用來清除路面結冰，也可

18、以清除浮雪，是國際上比較常見的一種路面冰雪清除手段。 在一定環(huán)境條件下，化學除冰法可以有效的清除道路冰雪，改善道路安全狀況，提高道路運輸效率。但是化學除冰法的負作用也比較明顯，主要體現(xiàn)在： ① 除冰效果受環(huán)境溫度影響較大，存在反復結冰現(xiàn)象； ② 造成瀝青路面脫層，路面大面積破損； ③ 對橋梁的結構存在著腐蝕性，使橋梁結構的耐久性下降； ④ 腐蝕機動車輛的輪胎及車輛底盤，大大降低其性能和使用壽命； ⑤ 造成路邊的土壤鹽分增加，土壤板結硬化貧瘠； ⑥造成城市綠地黃化，樹木枯死，甚至影響道路附近農作物的生長； ⑦ 造成水體污染，危害動物生命和人類健康。 近年來，雖然無毒性和無腐蝕性

19、的環(huán)保型除雪劑，如生物降解型除雪劑等已經問世，對環(huán)境和植物的破壞減少了，但是并未徹底根除。因此化學除冰法的應用還是受到了一定的限制。 （2）熱力除冰法 熱力除冰法利用熱能使冰雪融化，消除冰雪危害，分為微波加熱、紅外線加熱、噴氣發(fā)動機加熱等類型； ① 微波加熱。利用微波穿透冰雪加熱路面，使得貼近路面的冰雪融化，消除了路面和冰雪之間的結合力使二者分離，達到清除目的； ② 紅外線加熱。使用柴油作為燃料加熱紅外線加熱板，利用其熱輻射作用使路面上的冰雪迅速融化； ③ 噴氣發(fā)動機加熱。利用噴氣式發(fā)動機排出的高溫熱氣流對路面冰雪進行加熱使其融化以達到清除目的。 雖然熱力除冰法清除冰雪速度快，安

20、全性好但該方法往往耗能較大，費用較高，所以其適用范圍也受到很大限制。 （3）機械除雪法 機械除雪法通過機械裝置對冰雪直接作用來消除冰雪危害，按其工作原理可以分以下幾種形式。 ①振動式。振動式主要利用冰雪在振動作用下，小變形可以引發(fā)脆性斷裂的特點。振動輪在振動馬達帶動下振動，使其表面的刀具切入、擠壓冰雪。振動式的工作效率高，清除冰雪效果比較好，能夠有效的避免路面的損壞。但是顯而易見，振動式的結構復雜，制造成本高。 ②鏟剁式。鏟剁式模仿人工除冰，利用壓實冰雪硬而脆，不耐沖擊的物理性質。由多種刀具組成的工作鏟在曲軸的帶動下上下往復運動，對路面的壓實冰雪進行周期性的剁擊。鏟剁式工作效率較低，容

21、易損傷路面，應用范圍受到限制。 ③推切式。除冰鏟是推切式除冰裝置常用的結構。鏟刃在壓力作用下切入冰雪層，在牽引主機推動下清除冰雪。除冰鏟結構比較簡單，技術比較成熟，工作效率比較高。但是由于工作阻力大，除冰鏟清除冰雪的硬度受到很大限制，需要大功率的牽引主機。此外，鏟刃的磨損比較嚴重，對路面有一定的損傷，當路面起伏波動較大時除冰鏟的清除效果受到影響。 ④碾壓式。碾壓式利用壓實冰雪脆性高，易斷裂的特點，通過滾筒上面的組合刀片，依靠自重和主機的協(xié)調壓力使楔形刀具切入冰雪層。隨著切入深度的增加，楔形刀具對冰雪層產生擠壓作用，使冰雪層脆性斷裂、破碎，并與路面剝離。碾壓式結構簡單，工作性能更好。 機械

22、除冰易于實現(xiàn)一機多用，不使用化學藥劑，無污染，能夠很好的保護環(huán)境和植被，公路兩側的農田或者綠化帶內是天然的堆放場所，還利于春季土壤保墑，所以它在國內應用最為廣泛。 隨著人們對路面除冰技術研究的不斷深入，出現(xiàn)了一類更為先進的除冰技術--智能化除冰技術。智能化除冰技術著眼于借助路面的某些特殊功能阻止路面積雪形成或者融冰除冰，目前主要包括自應力彈性路面技術、導電鋪面融冰技術、太陽能—土壤蓄熱融冰雪技術。 自應力彈性路面技術利用彈性材料局部變形能力較強的特性，通過在路面鋪裝材料內摻入一定量的橡膠顆粒，改變路面的變形特性。路面在外載荷作用下產生的自應力從而有效地抑制路面積雪結冰。 導電鋪面融冰雪技

23、術是指在普通瀝青或者混凝土中添加聚合物類、炭類或金屬類導電組分材料，使之具有良好導電性能。冬季將電能轉變?yōu)闊崮苁孤访鏈囟壬?，冰雪自動融化，從而保障交通暢通和行車安全? 太陽能—土壤蓄熱融冰技術是指在道路中鋪設太陽能采集系統(tǒng)，在地下土壤中設置能量儲存系統(tǒng)，將太陽能收集并儲存。降雪時將能量提取至路面，提高路面的溫度融化冰雪 1.2.2 國外路面除冰設備的研究現(xiàn)狀 國外降雪頻繁的國家都很重視清雪機的研制和使用，機械清雪技術較為先進，已經進入專業(yè)化的時代，產品在技術、工藝和性能上都較為成熟。目前，國外針對路面積雪結冰的清除技術還是以撒布除雪劑為主，設備既有綜合式的多功能專用除雪車，也有以工程車

24、輛底盤為主機的一機多用型清雪車。國外清雪除冰設備主要生產廠家有瑞士BOSCHUNG公司、丹麥的EPOKE公司、德國的DAIMLER-BENZ、VOLKSWAGLN公司、英國的SCHMIDT公司、美國的S&S、BOBSCHUNG公司、日本和俄羅斯的生產廠家更是不勝枚舉。 瑞士BOSCHUNG公司的智能移動式撒布機，如圖1-1中（a）所示。該機存放除雪劑的料斗容積可達12立方米，除雪劑的撒布量連續(xù)可調，撒布寬度與撒布劑量自動同步，并配有自動裝卸裝置。 日本冬季降雪頻繁、其清雪機械的技術水平處于世界領先地位。 清雪卡車、清雪推土機、清雪平地鏟、防凍劑撒布車等清雪機械設備在日本普遍應用。防凍劑撒

25、布車通過噴灑防凍劑來防止路面積雪碾壓凍結，撒布性能和行駛速度的協(xié)調性較好，是保證道路安全的重要工具。高速壓雪清除機如圖1-1中（b）所示，采用4300mm寬清雪鏟，根據壓實積雪的性狀，開發(fā)了振動式和壓力信號綜合自動化監(jiān)測系統(tǒng)，有效地控制清雪鏟的推力和角度，極大的提高了清雪作業(yè)能力。CE520NN型清雪卡車是日產柴油工業(yè)株式會社生產的大型多功能清雪車，可以通過配置刮雪刀清除壓實冰雪。刮雪刀安裝在車輛前后輪中間，高度有500mm和670mm兩種。清雪卡車的主機采用10檔位變速箱，變速操作容易在清除壓實雪，車輛反復前進、后退、變速時，車輛的舒適性、操作性、安全性有很大提高。 圖1-1國外路

26、面除雪設備 1.2.3 國內路面除冰設備的研究現(xiàn)狀 我國清雪技術的研發(fā)起步較晚，始于20世紀80年代后期，相關研究單位主要集中在東北、西北、華北地區(qū)，先后有幾十種型號的清雪車研制成功。幾年來一些廠家參照國外先進技術，研發(fā)出適合我國清雪作業(yè)急需的梨板式和轉子式清雪車以及拖式撒鹽車等車型，但與世界先進國家清雪車發(fā)展相比，產品數量及性能差距較大，遠不能滿足道路清雪需求。目前，國內主要的清雪設備有沈陽路泰達除雪機械生產的H2800型擊振破冰清雪機、H1900型破冰清雪機，如圖1-2中（a）（b）所示；北京銀海除雪機械有限公司生產的HM16-TTR加熱王，如圖1-2中（c）所示；雪狼除雪機械生產的雪

27、狼CXL-2清雪機，如圖1-2中（d）所示；哈爾濱林業(yè)機械研究所研制的CBX-216綜合破冰清雪機；徐州裝載機廠生產的公路養(yǎng)護用輪式震動除冰車。 （a）H2800型擊振破冰清雪機 （b）H1900型破冰清雪機 （c）HM16-TTR加熱王 （d）雪狼CXL-2清雪機 圖1-2 國內道路除雪設備 經過二十多年來的探索和研究，我國的路面除冰技術和設備取得了和大的進步，但是從總體上看來，我國對路面除冰設備的研發(fā)和生產尚處于起步階段，除冰設備的技術水平

28、還比較落后，主要體現(xiàn)在以下幾個方面： （1） 技術水平低。除冰設備在結構設計、制造、設備使用管理和維護等方面都存在問題。 （2） 品種類型不全。目前，不少種類的路面除冰設備在我國還是一片空白，尤其是用于路面壓實冰雪的大型設備。 （3） 避讓功能不理想。我國現(xiàn)有的除冰設備大部分避障能力較差在除冰作業(yè)中，常常因為避障不及時導致作業(yè)屬具或者牽引主機的損壞。 （4） 對路面養(yǎng)護能力差。在作業(yè)路面凹凸不平時，除冰設備容易對路面造成破壞。 1.2.4 路面除冰雪技術的發(fā)展趨勢 目前，路面除冰技術的主要發(fā)展趨勢 (1)高效化。高效化的發(fā)展趨勢包括兩個方面，一是作業(yè)效率高效化，二是冰雪清除程度的

29、高效化。只有高的作業(yè)效率和高的清除效率，才能保證路面冰雪在最短的時間內得到及時和有效的清除，保障道路暢通和安全。 ??(2)低耗化。統(tǒng)計資料表明，冰雪清除設備在清除路面冰雪時的能量消耗成本占總成本的80%以上。降低能量消耗，是降低冰雪清除成本的直接和有效的方法。 ??(3)智能化。由于路面形式的多樣性，尤其是城市道路路面的復雜性，要求冰雪清除設備能夠及時準確地識別路面情況并作出相應的判斷和動作，防止作業(yè)屬具損傷路面，保護冰雪清除設備，有效地清除路面冰雪。 ??(4)多功能化。工作性質的多功能性，可以實現(xiàn)一臺設備清除各類冰雪，降低設備的投入資金，減輕企業(yè)負擔；工作范圍的多功能性，可以

30、在冰雪清除的非作業(yè)期間，拆除冰雪作業(yè)屬具，使主機從事其它作業(yè)，問接降低設備投入成本，提高企業(yè)經濟收益。 ??(5)環(huán)?；１┣宄O備的環(huán)境保護，包括設備主機對環(huán)境的影響和冰雪清除方法對環(huán)境的影響兩個方面。設備主機對環(huán)境的影響，通常包括噪聲和尾氣，因此，選取符合環(huán)保標準的主機是關鍵。 著重多功能小型化，同時中國的除雪機械還應該著重向兼用型的方向發(fā)展，可對多種機械如卡車、推土機、建筑機械等實施改造，或配備雪犁等除雪裝置，只是在冬季降雪時進行除雪作業(yè)，其余時間可進行灑水、清掃等多種路面養(yǎng)護作業(yè)及其他常規(guī)作業(yè)。除雪機械應盡量采用機、電、液新技術，實現(xiàn)自動控制，提高除雪機械的科技含量，減輕工人的

31、勞動強度，提高掃雪除冰的效率。 1.3 　本章小結 本文結合哈爾濱市城市道路情況，參照吉林北歐多功能清雪機進行設計，主要研究以下幾個方面內容： （1）副發(fā)動機和除冰裝置的結構形式；分析路面壓實冰雪的物理力學性能和破壞準則，為清雪車的相關設計、分析計算奠定基礎。 （2）研究清雪車的結構和整車性能。確定本文選用牽引裝置。 （3）研究清雪車清雪鏟工作機理。對清雪鏟結構和參數進行設計；對清雪鏟的切線阻力進行分析計算。 第2章 　路面壓實冰雪物理力學性質 2.1 　冰雪的成因與分類 2.1.1 路面冰雪分類 日本冰雪協(xié)會雪質分類委員會經過對道路雪質調查，得出路面冰雪分類,本文節(jié)

32、選出一部分，如表2.1所示。 表2.1 路面壓實冰雪分類表 分類 狀態(tài) 特征 雪粒狀態(tài) 密度/ ㎏· 新雪 結晶狀 剛下的雪 100左右 粉雪 粉狀 車輛帶起的由新雪雪片分裂而成的小顆粒雪粉積存物 直徑為0.05～0.3mm相互沒有連接的圓粒 270～410 壓雪 板狀 被壓過的積雪 雪粒直徑為0.05～0.3mm相互連接的圓粒 450～750 冰雪 板狀 壓雪滲進水以后又凍結，厚度在1mm以上 雪粒直徑為0.05～2mm的多結晶冰，含有粒徑0.1～0.5mm的氣泡 750～900 冰膜 薄

33、 冰 膜 凍結的水膜在地面或積雪上，厚度在1mm以下 雪粒直徑為0.1～0.4mm的多結晶冰，含有粒徑0.01～0.1mm的氣泡 2.1.2 路面壓實冰雪的成因 根據我國氣候及交通狀況，結合表2.1，將路面壓實冰雪的形成原因歸納為以下三個方面： （1）碾壓。冬季路面降雪經過車輛和行人的碾壓，密度較小的新雪被壓實，形成高密度的壓實雪。 （2）反復融凍。冬季由于晝夜溫差變化，路面降雪在一段時間內出現(xiàn)反復的融化、凍結，在路面上形成堅硬的冰雪層。 （3）凍雨。凍雨是初冬或冬末春初時節(jié)的一種災害性天氣現(xiàn)象。凍雨落在路面上，隨即凍結成光滑的冰層。隨著雨量的增大，冰層也越結越厚

34、。 以上三方面原因往往同時存在并相互作用，因此本文把壓雪、冰雪和冰層統(tǒng)稱為路面壓實冰雪。壓實冰雪在路面上的存在形式如圖2-1所示。從圖中可以看出，壓實冰雪通過粘結層和路面固結在一起。通常情況下，粘結層的厚度僅有幾毫米。 圖2-1壓實冰雪存在形式示意圖 2.1.3 影響因素 由壓實冰雪形成原因可以看出，壓實冰雪的性能不僅受溫度、水分的影響，還與外界壓力、路面雜質、路面表面特性因素有關。 （1） 溫度 ①　 溫度影響積雪中水分的析出和凍結 當溫度高于0℃時，路面積雪開始融化，水分不斷增多。水分是凍結不可缺少的重要因素。當路面溫度接近0℃時，壓實冰雪內部、壓實冰雪與路面之間的水分開

35、始凝結，由液態(tài)向固態(tài)轉變。溫度持續(xù)下降，路面與壓實冰雪界面處的水分凝固加劇，兩者之間的粘結層強度不斷增大，并將壓實冰雪和路面牢牢地連接在一起。當溫度降到一定界限后，溫度的降低再不能從壓實冰雪內部得到更多的水分，界面間的粘結層強度不再增大，界面處于系統(tǒng)平衡狀態(tài)。 ②　 溫度影響凍結速度 溫度變化的快慢會影響冰雪的凍結速度，而凍結速度的變化影響凍結壓實冰雪的結晶形態(tài)。不同結晶形態(tài)的冰雪，其性能變化很大。 由此可見，溫度是影響路面壓實冰雪性能的重要因素，對壓實冰雪與路面的粘結起著關鍵作用。路面壓實冰雪和粘結層的性能是隨溫度不斷變化的。 （2）壓力 壓力是形成路面壓實冰雪的重要條件，冰雪受到

36、的壓力情況與被壓實后的冰雪的性能有直接關系。壓力作用的效果直接體現(xiàn)在壓實冰雪的密度和硬度上。 ①壓力影響水分的析出 降雪在壓力作用下，會有一定的雪花轉化為水。壓力作用的次數越頻發(fā)，降雪轉化為水的數量就越多。 ②壓力影響壓實冰雪的密度和強度 壓力會使路面冰雪的密度和強度大大增加，這是因為所施加的壓力一方面使積雪被壓實，另一方面壓力會集中在界面上，使界面處冰雪層與路面的接觸更加緊密，水分向界面滲透加劇。滲透到路面的水分凍脹，大大增加了冰雪對路面的“抓固”作用，增加了整體的強度。 在現(xiàn)實情況中，冰雪受到的壓力大小和次數均無法準確衡量，所以壓實冰雪的性能仍有很大的隨機性。 （3） 凍結時間

37、 在特定溫度下系統(tǒng)的平衡依賴于凍結時間。在系統(tǒng)未進入熱量平衡之前，凍結時間與壓實冰雪的強度呈線性增長關系，凍結時間越長，壓實冰雪的強度就越大。當系統(tǒng)進入熱量平衡后，強度趨于平衡不再發(fā)生變化。 由此可見，路面壓實冰雪的形成過程是系統(tǒng)散失熱量，水分凝固結冰的過程。凍結時間與壓實冰雪的強度有直接的關系。 （4） 路面表面特性與雜質 ① 路面表面特性 壓實冰雪性能受到路面表面特性的影響，主要包括路面的粗糙度和表面濕潤性等表面特性與導熱性、熱膨脹性等材料熱特性。 我國等級路面分為瀝青類路面和水泥混凝土類路面兩種。北方地區(qū)路面以瀝青類路面為主。較小的空隙率使瀝青混凝土路面具有透水性

38、小、水穩(wěn)定性好、耐久性高、有較大的抗自然因素的能力，使用年限可達15～20年以上。瀝青混凝土路面表面粗糙度大、抗水性好、比熱小、熱膨脹系數小，壓實冰雪與瀝青路面的凍結十分堅固。 ② 路面雜質 在各種公路的路面上，不可避免的存在各種雜質，比如粉塵、泥沙、碎石顆粒物等。這些雜質的存在對路面壓實冰雪的性能也有重要影響。 當路面與壓實冰雪之間存在雜質時，雜質起到了凝結粘合的作用，水的結合凍不均勻，增大粘結層強度。一般情況下，粘結層的強度高于壓實冰雪的強度不同的路面的表面特征及路面雜質的存在情況各不相同，所以路面壓實冰雪的性能是隨著路面雜質不斷變化的。 2.2 路面壓實冰雪力

39、學性質 2.2.1 抗壓強度 壓實冰雪的抗壓強度是清雪車設計的重要參數之一，指壓實冰雪抵抗其他物體進入的能力，用物體進入冰雪時單位面積上所受到的阻力表示。壓實冰雪的抗壓強度因環(huán)境不同而不同，強度值隨密度的增加而增大，隨溫度的降低而增大，統(tǒng)計數值如表2.2所示。 表2.2 壓實冰雪的抗壓強度 冰雪類型 冰雪的密度 (kg/) -1～-20時抗壓強度的 范圍（MPa） 壓雪 450～750 0.2～1.67 冰雪 750～900 0.9～2.94 冰層 900左右 1.0～4.0 2.2.2 抗切強度 B= 式中 F—推雪

40、車額定牽引力，N； B—推雪鏟寬度，cm； 對于新降積雪，查閱國內外除雪車的相關資料，推雪鏟鏟刃的水平比切力選20～100N∕cm即可滿足工作要求。 ③鏟板（裝鏟刃后）高度 可根據設計時的除雪車整體結構、除雪能力、除雪生產率、除雪車額定功率等條件，估算推雪鏟大概高度，再進行調整。 本設計使用的底盤車輛型號為CA3253P7K2T1AE，采用︱︱類漸開線型鏟板，小端設計高度初定為920mm，大端高度初定為1100mm。 2.2.3 獨立壁障裝置設計 我國公路及城市道路的路況級城市道路的路況普遍已有很大的改善，但仍有相當里程的路段路況較差，突出表現(xiàn)在路面平整度低和局部

41、損壞（如裂縫、變形、崩解、錯臺、沉陷、脫皮、麻面等）另外除雪作業(yè)還可能遇到一些路面障礙物（如凸臺、井蓋、道釘、分界線反光塊、坑槽等）。如不采取障礙避讓措施，則將造成除雪設備或路面設施的損壞，甚至會威脅到駕駛人員的人身安全。因此除雪裝置要設有功能良好的彈性避讓裝置。 本文采用機械式壁障機構，實現(xiàn)被動壁障。機械壁障裝置是一種被動的壁障裝置，前鏟除雪作業(yè)在壁障是雖然不必中斷除雪作業(yè)，但應該減速慢行。 目前國內外除雪機械廣泛采用彈性避讓裝置為雙搖桿機構和擺動導桿機構兩種形式。壁障機構的避讓動作可分解為上下伸縮動作和繞某一固定軸定州的旋轉動作。本文設計采用雙搖桿壁障裝置。 雙搖桿機構如圖4—6所示

42、，是通過鏟體的運動實現(xiàn)緩沖和避讓。其優(yōu)勢是避讓效果明顯、越障高度較大，環(huán)境適應性強，因此應用也較廣泛。為盡量減少避障時的積雪遺漏，鏟刃在越過障礙物后應迅速回位進行正常的除雪作業(yè)。圖 4—6中虛線表示推雪鏟在壁障動態(tài)過程中的避讓位置，鏟刃作向上和回縮運動。 圖4—6 雙搖桿壁障機構 雙搖桿壁障機構考慮到鏟體在工作時會對鏟刃造成損傷及破壞，需要更換的原因，所以鏟刃本設計為鏟體與鏟刃分離設計如圖4—7所示。 圖4—7 壁障鏟刃 1、彈簧支架 2、連接銷 3、主鏟體 4、連接銷 5、獨立鏟刃 2.3 本章小結 本設計使用的底盤車輛型號為CA3253P7K2T1AE。通過分

43、析，采用︱︱類漸開線型鏟板。 有上述確定鏟小端高度定為900mm，大端高度定為1000mm。鏟刃切削角δ=30°；鏟板寬度為3000mm;推雪鏟在工作時與前進方向夾角為θ=60°，除雪寬度為L在行進方向上的有效投影,本設計中除雪寬度=3000mm。所用改裝車最大寬度為2455mm，有效除雪寬度大于車寬555mm，符合實際道路通行要求。 第3章 　清雪車部件設計 3.1 滾雪刷設計 臥式滾掃型清雪車主要是指刷掃裝置的轉軸與地面保持平行，多數滾掃裝備的軸線與工作主機的車輪軸線保持平行。工作形式類似于一個（或幾個）圓柱滾子在驅動裝置帶動下進行定向轉動清雪作業(yè)的一類掃雪機械。在一些特殊工況條

44、件或設計方案中也可見轉軸與工作主機不保持平行的情況。該形式清雪車一次作業(yè)的清掃寬度較大，掃雪均衡，不易形成漏掃區(qū)域。下面針對不同形式和特點的滾掃裝備進行分類介紹。 3.1.1 臥式滾掃刷刷毛排布形式分類 （1） 直列排布式 直列排布式指滾筒上各排毛刷均沿滾筒軸線方向平行排布，目前國內多數滾掃型清雪車的掃雪滾均采用這種排布形式，如圖5—1中所示滾掃裝備即為直列排布形式清雪車。 圖 5—1 直列滾掃式清雪車 （2） 螺旋排布式 螺旋排布式滾掃式指滾筒上刷毛沿滾筒圓周呈螺旋排布，本文說要設計的清雪屬具就是這種清雪裝備。圖5—2中所示為一種小型螺旋滾掃式清雪車 圖 5—2

45、螺旋滾掃式清雪車 3.1.2 整滾刷安裝位置不同分類 （1） 前置型 前置滾掃型清雪車一般比較常見，如圖5—3所示。一般這種類型的清雪車僅配備滾掃裝置，無其他作業(yè)裝置及作業(yè)功能。對于浮雪路面，前置型經過一次行駛作業(yè)后，路面基本上可以恢復暢通，不會產生因作業(yè)主機車輪碾壓而形成的強粘附力壓實積雪；如圖5—1所示。 （2） 后置型 后置型一般附加于農用車后面如圖5—3所示； 圖5—3 后置型 由于本次設計傾斜車位多功能清雪車，考慮各作業(yè)屬具自身獨立作業(yè)的同時，還要考慮整車協(xié)同作業(yè)工況。鑒于此，將滾掃型清雪裝備安裝于工作主機前部，與清雪鏟互換使用，便于不同天氣及降雪情況時發(fā)揮最大效

46、用。 3.1.3 按滾刷驅動分類 按驅動分類分為液壓驅動及電力驅動： （1） 液壓驅動型 液壓驅動型滾掃裝置主要的動力裝置一般為液壓馬達，能量沿牽引主機發(fā)動機將機械動能轉變?yōu)橐簤簞菽?，再將油液勢能轉變?yōu)闄C械動能。這種類型的掃雪裝備具有與障過載保護，無級調速等優(yōu)點，但扭矩脈動較大、效率較低起到扭矩較?。▋H為額定扭矩的60%～70%）、低速穩(wěn)定性能差。 （2） 電力驅動型 電力驅動型滾掃裝置依靠自身預置的發(fā)電機提供電機，能量沿牽引主機發(fā)動機將機械動能轉變?yōu)殡娔?，再將電能輸送給電動機輸出機械動能。該類滾掃裝備具有良好的速度控制特性，在整個速度區(qū)間能可實現(xiàn)平滑控制，幾乎無振蕩，同時可實現(xiàn)恒

47、力矩轉動作業(yè)，工作效率高，熱損耗低，作業(yè)噪聲較低。 電力驅動型相對馬達驅動型，適用范圍較為狹窄，一般僅限于無塵區(qū)、非易燃易爆環(huán)境。同時作業(yè)需要配備發(fā)電機，電動機，成本比較高。目前，國內外滾掃類掃雪車采用液壓馬達驅動形式的居多。 3.1.4 滾刷刷毛選擇 尼龍1010，是由癸二酸與癸二胺縮聚而成，在化工領域其專業(yè)名稱叫做聚癸二酰癸二胺，白色或微黃色半透明顆粒。質輕且堅硬，具有吸水性小，尺寸穩(wěn)定性好，無毒，電絕緣性能優(yōu)異；等特點相對密度和吸水性比尼龍6和尼龍66低，耐沖擊等特性均優(yōu)于尼龍6和尼龍66；在-40℃下仍能保持一定韌性；拉伸屈服強度、彎曲強度和壓縮強度均較高；熔體流動性好，

48、易于成型加工；具有硬度適中、高耐磨、高沖擊韌性、價格低廉等優(yōu)點。表5.1列出了該材料的只要性能指標。 5.1 尼龍1010主要性能指標 技術性能 數值 技術性能 數值 密度∕g·cm 1.07 布氏硬度∕daN·m 14～20 24小時吸水率∕％ 1.00～1.20 拉伸強度∕Mpa 55 線膨脹系數∕％ 6～10×10 壓縮強度∕Mpa 65 熱變形溫度∕％ 130～140 彎曲強度∕Mpa 80 熔點∕℃ 210 耐寒溫度∕℃ -40 尼龍1010在我國北方冬季低溫條件下依然能夠保持優(yōu)良的耐磨性能、耐疲勞特性以及抗沖擊特性；同時

49、尼龍1010易于加工、具有較強的化學穩(wěn)定性，成本低廉；與尼龍66相比，尼龍1010硬度較低，在低溫環(huán)境下柔韌性依然強于前者。MC尼龍是一種新型的工業(yè)塑料，它雖然具備良好的綜合性能，但作為清雪車上所使用的材料不能充分發(fā)揮其抗壓縮性或疲勞特性。在受力及變形量不大，壓縮變形頻率不高的條件下，尼龍1010已經適用于作業(yè)要求。同時MC尼龍價格較高，對整機制造成本會產生負面影響。鑒于此，本文所研究的螺旋滾掃清雪屬具所使用的刷毛材料選定尼龍1010。 （1） 生產率H 生產率是指掃雪車連續(xù)工作一小時的清掃面積，是衡量滾掃類清雪裝備作業(yè)效率和作業(yè)能力的一個重要指標。 H＝3500B·· （2.1）

50、式中：H—掃雪車的生產率，； B—清雪寬度，； —作業(yè)牽引速度m∕s； —清雪行程的重疊系數，=0.85～0.9。 （2） 清雪質量評價指標 清掃質量用清掃有效性系數表示，一般有如下衡量標準， = （2.2） 式中：—清掃有效性系數； —清掃前路面的積雪量，g∕m； —清掃后路面的積雪量，g∕m； 的值越大，表明路面清掃得越干凈。 3.2 掃雪排設計 履帶鏈板型清雪排是以一個定向傳動履帶為載體，所有毛刷按一定規(guī)律在履帶上進行設計與安裝，履帶通過傳動輪轉動來帶動整個履帶進行清雪作業(yè)，傳動輪軸線與牽

51、引車輛車輪的軸線始終保持垂直，裝有刷毛的傳動履帶（或金屬鏈板）與積雪路面保持平行。此設計為輔助前雪鏟，清掃路面，達到除雪的理想效果，清雪作業(yè)不需要積雪料斗等附屬裝備，積雪可以進行獨立作業(yè)，一般多用在高速公路，城市交通等主干道。 排雪刷組是由主鏈輪、副鏈輪、鏈條、刷子、刷架等組成，如圖5—4所示。其主要功能是清除清雪鏟作業(yè)時殘留下的冰雪。其工作原理是電動馬達通過軸、主鏈輪（5）帶動特制鏈條（3）上的刷子在刷架上循環(huán)轉動圖5-4 排雪刷組 1-副鏈輪；2-排雪刷組架；3-特制鏈條；4-刷子；5-主動鏈輪 3.3 撒布機設計 撒布機主要主要技術參數設計： 1. 料倉容積： 10立方米；

52、 2. 撒布寬度：2-12米； 3. 撒布劑量(鹽、融雪劑不含沙土)：0-40克∕平方米，寬度2-12米。 主要技術特點： 1. 設備的結構件具備優(yōu)良的強度及耐腐蝕性，符合在惡劣的環(huán)境下工作的要求； 2. 采用高輕度剛，耐腐蝕等特點，并且重量輕； 3. 比例閥、電動送料馬達及電動撒布盤馬達等關鍵部件采用高標準原裝件； 4. 駕駛室內操作，智能控制散步劑量及寬度，設定后保持恒定，不受車輛作業(yè)速度影響； 5. 非對稱撒布等技術使除雪作業(yè)智能化，精細化。 主要特點介紹： 1.拆裝方便 靈活拆卸，需起吊裝置；拆卸部件亦是撒布機支架；卸下撒布機后，底盤車也可以做他用，提高底盤使用效率

53、。 2. 對稱撒布 車輛在任意車道作業(yè)時保證融雪劑不撒入綠色隔離帶內，并使融雪劑在路面撒布均勻。如圖5—5撒布機示意圖。 圖5—5 撒布示意圖 3. 個性化設計，如發(fā)生編織袋纏繞、出料堵塞可方便的打開雜物取出，而無需將料倉卸空。 4. 機后端配有梯子：方便操作人員上下啟閉防雨罩及設備維護。 3.4 油路設計 液壓系統(tǒng)組成與工作原理 本文多功能型清雪車液壓系統(tǒng)（如圖5-6所示）由升降液壓裝置和工作液壓裝置組成。 圖 5-6 液壓管路布置圖 1—掃雪排液壓馬達；2—四聯(lián)泵；3—液壓表及開關；4—溢流閥；5—雪鏟擺動油缸；6—撒

54、布機升降油缸；7—雪鏟升降油缸；8—掃雪排升降油缸；9—多多路換向閥 升降及提升液壓裝置 升降液壓裝置由液壓油箱、升降液壓油泵、多路換向閥、油缸、吸油過濾器、管路等元件組成，工作原理如圖5-7所示。 圖5-7升降液壓示意圖 1-吸油過濾器；2-溢流閥；3-管路；4-升降液壓油泵；5-多路換向閥；6-油缸 工作液壓裝置由液壓油箱、四聯(lián)液壓油泵、溢流閥、擺線液壓馬達、吸油過濾器、管路等元件組成，工作原理如圖5-8所示。 圖5-8 工作液壓示意圖 1-吸油過濾器；2-溢流閥；3-四聯(lián)液壓油泵；4-擺線液壓馬達；5-回油過濾器 3.5 　本章小結 本文的多功能型清雪車為環(huán)保型

55、清雪設備，該裝備操作方便、除雪效率高達95%；越障能力強，不損傷路面，一次性能完成推產、清掃、撒布等作業(yè)。其主要由行走系統(tǒng)主車；工作系統(tǒng)，清雪鏟、掃雪排、撒布機、滾雪刷等部分組成；液壓系統(tǒng)等三部分構成，并確定了外形尺寸及相關參數。 第4章 　整車受力分析 4.1 清雪鏟受力分析 1. 除雪鏟的力學模型及計算 犁式除雪鏟在進行除雪作業(yè)時所受到的總阻力稱為除雪阻力。除雪阻力包括作業(yè)時除雪犁所受到的雪阻力與車輛行走阻力兩部分（圖6-1）。 圖 6—1 除雪犁受力分析圖 4.1.1 除雪鏟除雪阻力計算 =++ （1） 式中：—鏟刃與路面間

56、的滑動摩擦阻力； —分離積雪的切削阻力； —將積雪沿鏟面拋出時雪對鏟的作用力。 4.1.2 除雪鏟行駛阻力計算 =+++ （2） 式中：—空氣阻力； —滾動阻力； —上坡阻力； —加速阻力； 式（2）只計算了進行方向的阻力，實際還有側向空氣阻力，曲線行駛時的轉彎阻力等，這些影響甚小，一般忽略不計。 4.1.3 除雪阻力、附著力和除雪功率的計算 除雪作業(yè)總阻力是由阻力和車輛的行駛阻力合成的?？煞纸鉃樾羞M方向分力：=+、側向分力：=、垂直分力：=切線牽引力指的是在牽引力原件作用下地面產生的作

57、用于行走機構的最大切線牽引力≥。 除雪功率=·∕ 式中：—行進方向的除雪阻力； —行駛速度； —傳動效率； 4.2 理論計算 4.2.1 牽制除雪鏟功率計算條件 除雪寬3.0m 除雪深0.1m 除雪斷面積=3.0×0.1=0.3m 積雪密度=300kg／m 進行速度=30km／h 車輛總質量=12705kg 進行角=60° 空氣阻力系數=0.00275 刃口與路面摩擦系數=0.45 滾動阻力系數=0.046 輪胎與路面附著系數=0.35 車輛正面投影面積=21m 動力傳動效率=0.85 鏟體質量=500kg 除雪車功率221KW

58、 道路坡度=0° 抗段應力=0 除雪車作業(yè)速度為10～20Km/h時， （6—1） 除雪車作業(yè)速度為20～40Km/h時， 　　　　 　　　　?。?—2） 式中：——鏟刃與積雪路面的摩擦系數； ——前雪鏟質量，Kg； S———浮雪層與前雪鏟接觸面積在除雪車前進方向上的投影面積 V———除雪車作業(yè)速度，m/s， P———除雪密度Kg/ K———前雪鏟刃口形狀系數，K=1 g———重力加速度，

59、9.8m/ 前雪鏟鏟刃在除雪作業(yè)時，在地面與鏟刃之間有殘余積雪。參考機械特性，鋼質材料與壓實雪的摩擦系數為0.09～0.14，鋼質材料與瀝青混凝土的摩擦系數為0.25～0.5。因為除雪作業(yè)路面情況比較復雜，在除雪作業(yè)過程中，各種摩擦情況都會隨機出現(xiàn)，沒有規(guī)律性?？紤]到積雪的潤滑作用，取值范圍一般為0.10～0.45。這里保證除雪作業(yè)總能正常進行，在計算中摩擦系數取值為最大值0.45。 4.2.2 除雪阻力計算 多功能型路面清雪車的前鏟結構為單項犁板式，其除雪阻力為除雪作業(yè)時所受到的雪阻力 與車輛行駛阻力之和。 6—2 前雪鏟受力坐標系 多功能清雪車工作時，升降油缸處于浮動狀態(tài)，前雪鏟

60、依靠自重貼于地面，利用除雪車前進的動力將浮雪剝離路面，利用車輛速度和鏟板空間形狀使被除積雪作螺旋外拋運動，拋向右側。因此雪鏟本身質量、鏟體與路面的摩擦系數、鏟刃與路面的夾角、鏟刃形狀、鏟體水平擺角、除雪作業(yè)寬度、除雪作業(yè)速度、浮雪密度、浮雪厚度等因素與雪阻力計算關系密切。同時，浮雪的平均抗剪應力亦對雪阻力計算產生一定影響。通常情況下，由于浮雪的抗剪應力相對較小，在計算雪阻力時一般對其忽略不計。 為方便計算分析，建立如圖6—2所示的前雪鏟受力直角坐標系：定義除雪車前進方向為X軸正向、車體左向為Y軸正向、垂直向上方向方向為Z軸正向，前雪鏟鏟體與地面間夾角為切削角、鏟體長度方向與車輛進行方向所夾銳

61、角為進行角。并把前雪鏟受到的雪阻力分解為前進方向分力、側向分力和垂直分力。 除雪作業(yè)速度直接影響除雪作業(yè)效率。正常除雪作業(yè)速度范圍為10～40km∕h。研究結果表明，在10～40km∕h速域內，除雪作業(yè)速度對雪阻力的影響呈分散的兩區(qū)域性在10～20km∕h速度和20～40km∕h速域，不同速度對雪阻力的影響系數不同。根據速度影響系數，建立如下雪阻力各項分力計算分析數學模型： 除雪車作業(yè)速度為10～20km∕h時。 前雪鏟的行進角取值為60° 雪密度變化分為很大，參照第二章介紹選取積雪密度為20～800kg∕m,通常在理論計算時取其最大數值。 前雪鏟在前進方向上投影寬度為3.0m，最大

62、除雪深度0.8m，因此，前雪鏟雪阻力計算公式中S=2.4m。根據前雪鏟總體結構及材料特性，計算得到前雪鏟質量為750kg。 根據公式（6-1）、（6-2）及上述計算參數分析，得到如下計算結果： 除雪車作業(yè)速度為10～20km∕h時，雪阻力的各項分力為 =23908.7～89019.8 =6799.9～27199.6N =4900N 除雪車作業(yè)速度為20～40km∕h時，雪阻力的各項分力為 =61964.3～239037.0N =18475.2～73900.8N =4900N 設計提出的額定工況（以30km∕h的除雪速度，清除厚0.4m、密度為300kg∕m的浮雪）下，雪

63、阻力的各項分力為： =27.27；=7.79；=4.90。 方向與除雪車前進方向相反并與路面平行，對除雪車作業(yè)產生阻力，完全依賴于輪胎與路面產生的驅動力克服，消耗發(fā)動機功率。因為前雪鏟向右側排雪，方向與X方向垂直并指向前進方向的左側，將對除雪車的側向穩(wěn)定產生影響。前雪鏟安裝在底盤的前部，過大的將造成除雪車尾部偏轉而無法正常除雪作業(yè)，甚至發(fā)生嚴重的事故。對除雪車正常工作影響不大。 4.3 形式阻力計算 車輛行駛阻力經驗計算公式為： （6—3） 式中：——空氣阻力系數，平頭型車輛=0.00275 V

64、———除雪車作業(yè)速度，Km/h A———除雪車正面投影面積，m ——滾動阻力系數； 積雪路面與防滑輪胎間=0.0189+0.000601v； ——裝配前雪鏟后的鏟雪車質量（無配重），Kg； G———重力加速度，9.8kg/。 多功能路面清雪車動力車位解放平頭自卸車，裝配上前雪鏟后，除雪車質量為12705kg正面投影面積為21m。因此，根據公式（6—3）計算得到除雪車作業(yè)速度為10～20～40Km/h時，行駛阻力為： =1748.7～2233.6～3340.2N 設計提出的額定工況（以30Km/h的除雪速度，

65、除雪厚0.4m、密度為300 Kg/的浮雪）下： =2764.1N 4.4 除雪阻力計算 除雪阻力為雪阻力在X方向上的分力 與行駛阻力的代數和。根據上述計算結果，可以得到不同作業(yè)速度條件下的除雪阻力。 除雪作業(yè)速度為10～20Km/h時，最大除雪阻力（除雪寬度3.0M深度0.8M時）為： =25.66～90.85KN 除雪車作業(yè)速度為20～40Km/h時，最大除雪阻力（除雪寬度3.0M深度0.8M時）為： =63.79～241.13KN 設計提出的額定工況（30Km/h的除雪速度，除雪寬度3.0M、清除厚度0.4M、密度為300 Kg/的浮雪）下： =29.55KN 4.5

66、 除雪功率計算 除雪作業(yè)消耗的功率P為： （6—6） 式中：P———除雪功率，KW； ——行進方向的除雪阻力，KN； v———除雪車作業(yè)速度，m/s； ———傳動效率，機械傳動取=0.85. 按照設計要求，額定工況是以30Km/h速度進行除雪作業(yè)，清除厚度0.4m、密度300 Kg/的浮雪，此時，除雪阻力=28.32KN，除雪功率為277.6KW。多功能清雪車發(fā)動機額定發(fā)動機功率為221KW。通過計算發(fā)現(xiàn)發(fā)動機功率不能滿足假設的額定工況除雪作業(yè)要求。 應考慮改用發(fā)動機功率較大的同類車型，或降低額定除雪作業(yè)速度要求。通過計算可知除雪作業(yè)速度為20Km/h，除雪厚0.4m、密度為300 Kg/的浮雪時，除雪功率為138.9KW，除雪車可以正常除雪作業(yè)。 4.6 車輛側向穩(wěn)定性分析 除雪車在除雪作業(yè)時受到前進方向的分力外，同時受到側向力作用。路面與輪胎摩擦產生的附著力在提供車輛前進推力的同時抵抗車輛的側向滑移。根據這兩的形式特性，多功能路面清雪車在除雪作業(yè)過程中最有可能出現(xiàn)的側向滑移是以前輪為支點的車尾擺