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┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ 裝 ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ 訂 ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ 線 ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ 開題報告 1 課題來源、目的、意義、國內(nèi)外概況 1.1 本課題的來源 本課題屬于吉林大學機械科學與工程學院2000級本科生的畢業(yè)設計指導教師的科研項目（國家經(jīng)貿(mào)委“國家重點技術改造項目[2003]86”）。是根據(jù)國際和國內(nèi)的最新形勢和市場需求而確定的研究課題。對實際的生產(chǎn)和生活有很大的實際意義。是隸屬于國家攻關課題-----多功能鏟雪車研制的一部分。 1.2 本課題研究目的 中國北方大部分地區(qū),每年有3～5個月的降雪期,道路積雪給交通運輸及人民日常生活帶來許多困難,有時甚至阻斷交通。近幾年來高等級公路里程不斷增加,及時有效地清除路面積雪已成為亟待解決、刻不容緩的問題,這對于提高車輛的運輸效率、避免重大交通事故的發(fā)生,具有很大的社會經(jīng)濟效益。目前,國內(nèi)除雪作業(yè)多由人工或其它代用機械完成,其勞動強度大,作業(yè)效率低。進口外國先進的除雪設備,造價高且不適合中國國情;而用其它的代用機械如平地機進行除雪作業(yè),則又浪費實用設備且對路面具有破壞性。所以,盡快開發(fā)出適合中國國情的低成本、高效率、且宜大面積推廣應用的除雪設備,是一項艱巨而緊迫的任務。 1.3 本課題研究的意義 我國北方大部分地區(qū),每年有很長的降雪期,道路積雪給交通運輸及人民日常生活帶來許多不便。尤其凍結(jié)在道路上的積雪與薄冰,采用傳統(tǒng)除雪機用推刮的辦法無法清除,為此不得不耗費大量人力物力進行人工鏟除。采用機械方法清除是一項急需解決的難題。就目前國內(nèi)除雪機械來看,大多數(shù)功能單一,或只能清除積雪、或只能破除積冰[1]。國外的除雪機功能較全,但結(jié)構復雜,造價昂貴,且大多不適合國內(nèi)的道路狀況。因此開發(fā)研制適合我國道路情況的集破冰除雪于一機的設備,具有十分重大的意義。國外的除雪機功能較全,但結(jié)構復雜,造價昂貴,且大多不適合國內(nèi)的道路狀況。因此開發(fā)研制適合我國道路情況的集破冰除雪于一機的設備,同樣具有十分重大的意義。 1.4 本課題國內(nèi)外研究概況 1.4.1 本課題國內(nèi)外研究概況 目前，世界各個國家除冰雪的方法中，應用最普遍的是溶解法和機械法。溶解法是依靠熱作用或撒部化學藥劑使冰雪融化。其優(yōu)點是除凈率高，但是它的成本很高。而且容易造成環(huán)境污染。雖然環(huán)保型融雪藥劑已經(jīng)問世，對環(huán)境和植被的影響減少了，但是并未徹底根除。因此使用范圍受到一定限制。 機械法是通過機械作用直接作用解除冰雪危害。雖然除凈率較低，但是對環(huán)境和植被無任何影響。能實現(xiàn)冰雪的異地轉(zhuǎn)移。應用范圍比較廣。因此，筆者認為：清除冰雪必須以機械法為主，以溶解法為輔助，才能達到快速和環(huán)保的除雪效果。 我國對除雪機械的開發(fā)、生產(chǎn)都比較晚，因此還處于起步階段。目前，我國的城市道路和公路冬季除雪大部分仍沿用傳統(tǒng)的養(yǎng)護方式，即人工作業(yè)和小型的除雪機械相結(jié)合的方式。高速公路和一級公路開始使用大型專用除雪機械，進行冬季養(yǎng)護。但是，除雪機械在數(shù)量和品種規(guī)格上還很少，所以除雪設備大部分依賴進口。機械化程度和總體水平遠遠落后于發(fā)達國家。只是最近幾年國內(nèi)的廠家才參照國外的先進技術研制了適合我國國情的除雪機械。 綜觀國內(nèi)外的除雪機械，其類型總的來說有三種類型： (1) 犁式除雪機 犁式除雪機的工作裝置一般安裝在主機的前端，是所有除雪機中應用最為廣泛、起源最早的除雪設備。主要使用于未被壓實的新降集雪，其厚度為300mm以下。犁板有整體式和分段式，有V型犁和U型犁之分。其特點是：多數(shù)采用了雙搖桿機構，避讓效果明顯，越障高度較大，環(huán)境適應性強，可以在硬質(zhì)雪區(qū)工作。有的還增加了滑靴和滾輪等裝置，用來減少或消除鏟刃對地面的作用力，保護了地面，減少了刀刃的磨損。 具體類型有： 1) 向犁-----除雪犁以固定角度裝在除雪車前部。 2) V型犁-----主要結(jié)構和工作原理與單向犁相同，只是結(jié)構呈左右對稱，形成V形。 3)變角度犁------指犁的排雪方向和行進角度可以改變的除雪機械 4)復合犁------又叫鉸接雪犁，采用兩翼結(jié)構，中間垂直鉸鏈可以自由改變形狀，形成單向犁、V型犁、變角度犁等犁形。 比較典型的產(chǎn)品有：徐州裝載機長的專利產(chǎn)品------調(diào)壓自動越障式除雪裝置。鄭工、柳工和沈陽山河等廠家生產(chǎn)的ZL50型除雪機。由于該類除雪機械擁有結(jié)構簡單、性能可靠、價格低廉等特性，因此受到廣大用戶的認可，得以廣泛的使用。 (2) 旋切式除雪機械 旋切式除雪機械工作方式為自行式和懸掛式兩種。主要有離心式物料風機、風道、拋雪筒、護板和螺旋型集雪器等部分組成。結(jié)構相對比較復雜。工作時借助主機或者專用底盤的動力，驅(qū)動風機做高速旋轉(zhuǎn)運動，將集雪器聚攏的雪由風道、拋雪筒拋出去。拋出距離和角度可以根據(jù)需要自己調(diào)整。在清除雪障時旋切式除雪機械有明顯的優(yōu)勢。但是無法清除壓實的積雪。 具體類型有： 1) 螺旋式-----螺旋軸鼓上的葉片呈左右旋向，左右旋向的葉片在軸線中部結(jié)合形成U形拋雪槽，U形拋雪槽低部稍微向后傾斜，內(nèi)側(cè)光滑，工作時軸鼓上的葉片刀刃切削破碎積雪，并將積雪集中送到中部U形槽內(nèi)拋出。 2) 轉(zhuǎn)子式-----主要以清除新雪為主要作業(yè)對象。轉(zhuǎn)子葉片可以完成切雪、扒雪和拋雪。 3) 單螺旋轉(zhuǎn)子式-------有轉(zhuǎn)子和一根螺旋組成。螺旋水平布置在轉(zhuǎn)子前，螺旋 葉片作成左右旋向，當螺旋周轉(zhuǎn)動時，把兩邊的積雪送到中間，再由轉(zhuǎn)子拋出。 4) 雙螺旋轉(zhuǎn)子式-------雙螺旋轉(zhuǎn)子式的工作裝置的兩螺旋上、下平行地置于轉(zhuǎn)子前面。 5) 立軸螺旋轉(zhuǎn)子式-------該工作裝置將螺旋豎放在轉(zhuǎn)子兩側(cè)，螺旋葉片為左右旋向，工作時雪的移動方向為上下運動。 主要機型有：哈爾濱開達公司生產(chǎn)的拋雪式除雪機和吉林大學研制的CX-30型除雪機。 (3) 掃滾式除雪機械 掃滾式除雪機械工作方式為自行式和懸掛式兩種。在主機或者專用底盤的動力作用下，驅(qū)動掃雪滾和掃雪盤做高速旋轉(zhuǎn)運動，掃雪滾和掃雪盤上的柔性強力掃雪刷，將路面積雪卷起使之脫離地面，在高壓空氣的作用下吹向路邊。該式除雪機械主要適合于較薄的或者是犁式除雪機械工作后的殘留積雪。即使路面凸凹不平也可以獲得無殘雪的除雪效果。主要生產(chǎn)廠家有：哈爾濱開達公司和哈爾濱重型機械廠等。 國內(nèi)的除雪機械雖然有了很大的發(fā)展，但其總體水平與發(fā)達國家相比，產(chǎn)品品種及性能都還有很大差距。適應不了我國高速公路的發(fā)展的需求，主要體現(xiàn)在以下幾個方面： 1)技術水平低，除雪機械在結(jié)構設計、制造工藝、零部件供應和使用管理等方面都存在技術水平低的問題。致使除雪機械可靠性差、故障多、壽命短。 2)功能單一。除雪機械具有明顯的季節(jié)性，如果功能單一，只能用做除雪和除冰專用，那么，機械一年中大部分時間處于閑置狀態(tài)，大大增加了除雪 的成本。加重了公路養(yǎng)護部門的負擔。 3)品種類型不全。與國外相比，現(xiàn)在有不少除冰雪機械在國內(nèi)還是一片空白?，F(xiàn)有的除冰雪機械無法滿足公路和大型機場的除冰雪的要求。 1.4.2 國內(nèi)外在這個方面的發(fā)展方向： (1) 加強對雪質(zhì)、雪性的基礎研究。 為了提高除冰雪機械的設計水平，需要對冰雪的力學性質(zhì)和物理特性進行深入研究。特別是對壓實冰雪的理論研究。據(jù)有關資料研究：東北地區(qū)壓實冰雪占總的除雪任務的80%以上。 (2) 向一機多能和機電液一體化方向發(fā)展。 在現(xiàn)有的條件下，可以對汽車、拖拉機、裝載機和推土機等設備進行改裝，冬季降雪時用來除冰雪作業(yè)，其余時間可用來進行公路養(yǎng)護和其他作業(yè)。可以提高設備的利用率。采用機械、電子、液壓等技術提高除雪機械的科技含量，減輕工人的勞動強度。 (3) 向大型、小型和高速方向發(fā)展。 我國的地理環(huán)境復雜，各個城市道路建設布局各異，冬季降雪情況不同，在除雪設備的選取上也不盡相同，因此要開發(fā)出大型、小型的各種除冰雪機械，以滿足不同地區(qū)和工況的除冰雪要求。同時要開發(fā)出效率高的機械，避免除雪作業(yè)造成路面交通擁擠。例如，東北有些城市規(guī)定：對于市區(qū)內(nèi)主干道，雪停止24H后需運出城市外。 (4) 加強行業(yè)間的技術交流與合作。走共同研發(fā)之路。 各個廠家根據(jù)自己的實際情況開發(fā)出的產(chǎn)品各有優(yōu)缺點，為了加快除冰雪機械的開發(fā)和應用，應加強企業(yè)間的合作，集中財力、物力和人力走共同發(fā)展之路，實現(xiàn)除冰雪的機械化。 2 本課題預期達到的目標 在ZL40型裝載機的前端安裝除雪裝置-----斜刃螺栓連接式壓磙除厚冰雪裝置。 采用斜刃式除雪裝置，使冰雪在破冰刀刃的作用下破碎。壓磙與ZL40型裝載機大臂相連。設計出包括鏟及其連接機構。畫出全部圖紙：裝配圖、部件圖、零件圖、總明細表。 設計時要保證相應構件的可靠性，所以要進行相應的力學分析、設計計算 、方針模擬等。并要求用計算機軟件對重要部件進行詳細的運動學和動力學分析。設計相關的軟件。 通過這次設計，要不僅溫習好大學四年所學的大不分的理論知識，還要培養(yǎng)工程實際應用的能力，鍛煉實際的動手和全局的駕御能力。對裝載機和除雪機械有更深的認識，加強在此方面的設計能力。 3 本課題研究內(nèi)容、研究方法及技術路線 3.1 斜刃螺栓連接式厚冰雪磙壓除雪機的整體方案構想 斜刃螺栓連接式厚冰雪磙壓除雪機是針對我國道路情況設計的破冰清雪除雪設備。該設備主要起破冰作用的碾壓輥構成。 該設備的主機架可與ＺＬ40裝載機直接聯(lián)接。該設備碾壓輥固定在聯(lián)架臂上,聯(lián)架臂通過大臂與主機架鏟接。碾壓輥上裝有刀板,刀板上的刀條直接作用在冰面上,利用自身的重力和空氣錘的振動的沖擊力達到破冰目的。 3.2 結(jié)構原理和計算要點 斜刃螺栓連接式厚冰雪磙壓除雪機是利用前部安裝的碾壓輥上裝有的刀板對雪進行切削，利用自身的重力和空氣錘的振動的沖擊力達到破冰目的。 (1) 葉片結(jié)構： 采用斜刃螺栓連接式，材料用耐磨仿形材料。按與地面平行布置在壓磙上，前后兩排葉片位置錯開。 (2) 除雪機功率的計算： 除雪機所消耗的功率包括兩大部分：行走裝置和工作裝置所消耗的功率。行走裝置所消耗的功率可以參照一般自行式車輛的計算辦法。下面對除雪工作裝置的所消耗的功率Na做一分析： Na=Ne+Nf+Nr+Nd 其中： Ne-----推雪板切削所需功率。KW Nf-----克服雪與板面的摩察力所需的功率。KW Nr----推雪板前雪堆移動所需的功率，KW Nd----板刃與存雪地面間的摩察力所需的功率。KW 3.3 擬采用的研究方法 采用新舊技術相結(jié)合的方法。因為有關裝載機和除雪機構的研究在我國已經(jīng)有了一定的進展------即使和發(fā)達國家相比還很落后-----在很多領域。但近幾年我們引進了很多先進的技術，特別是除雪機械方面的，加上我們的有關裝載機和其他工程機械的研究知識，將這兩方面的知識有機地結(jié)合起來，實現(xiàn)新的突破，研制出適合我國國情的公路養(yǎng)護機械-----集工程作業(yè)和除雪能力于一體的多功能機械產(chǎn)品。 3.4 擬采用的技術路線 4研究冰雪的物理和力學特性------查閱國內(nèi)外有關裝載機和除雪機械、機構的設計資料和最新進展------消化、吸收個方面的技術資料，并加以整理和創(chuàng)新------技術設計和整機設計。 4 本課題實現(xiàn)的現(xiàn)有條件 國內(nèi)外關于ZL40裝載機的數(shù)據(jù)和文獻資料的搜集較為便利。在理論上和方法上具有很強的借鑒意義。指導老師李萌老師對我國這方面的情況很了解，是這方面的專家。有很深的理論和實踐知識，為本課題的研究奠定了很好的理論和實證基礎。本人對于裝載機和除雪機械也有一定的認識，相信一定能在李老師的指導下順利完成課題的研究。并取得優(yōu)異的畢業(yè)設計成績！同時為我國在此領域的研究作出自己應有的貢獻！ 共 5 頁 第 5 頁