CN104250959A - 道路冰雪清理机 - Google Patents

Abstract

本发明提出一种道路冰雪清理机，包括圆盘破冰耙组合、碾压滚轮组合、除冰铲组合和融雪剂抛洒装置；其具有以下优势：能同时完成破冰、碾冰、除冰、融冰的联合作业，能彻底清除路面冰雪；保障不损伤路面，降低功率消耗，提高了除冰效率；便于拖拉机悬挂运输；不需单独配备动力，实现节能减排，降低了制造和使用成本；本机不但能完成清除冰雪作业，平时还可作为维修养护道路的机具使用，实现了一机多用。

Description

道路冰雪清理机

技术领域

本发明涉及道路安全环保领域，具体而言是新设计的一种道路冰雪清理机。 

背景技术

中国大部分地区每年有3～5个月的降雪期，积雪和冰冻严重地影响了道路交通和飞机场跑道的畅通与安全，严重制约了工农业生产的正常进行，给人民生活带来诸多不便。尤其是发生在2008年我国南方大面积的特大冰雪灾害，给国民经济发展造成巨大的创伤。冰雪灾害发生后，冻结在交通要道和飞机场跑道上的冰雪采用传统除雪机械无法根本清除，只能耗费大量财力和物力采用人工铲除的办法来解决。 

目前国内外除雪机械大多数存在着功能单一、只能清除积雪而无法彻底清除路面积冰的问题，且在配置数量上与需求相去甚远。据有关资料统计，到2005年，日本各类除雪车为8467台、推土机8364台、除雪卡车7678台、除雪平地机7456台、防冻剂撒布车3134台。与日本相比而言，我国公路建设较发达的地区受大雪覆盖面积占国土面积的20%还多，也就是200多万平方公里，约等于日本划定的大雪区域面积的10倍。在如此广阔的区域上，仅运行几百台除雪机械，这与中国公路维护的需求相去甚远。我国公路建设起步晚、发展快，除雪机械配置数量少、机型落后且功能单一，人工清除道路冰雪的方式还处于主要手段，因此除冰雪机械在我国有着巨大市场需求。目前，国内有些企业参照国外技术研制出一些除雪除冰机械，但与世界先进除雪机械技术相比，无论从规格、数量、性能上都有着很大差距，尚不能完全适应中国目前道路和飞机场跑道除冰雪工程的要求，而且购置和使用费用高、能源消耗大，因而对除冰雪机械的研制和推广具有重要的科学意义和良好的市场应用前景。 

我国对除冰雪机械的开发、生产较晚，尚处于起步阶段。目前，我国道路和飞机场跑道冬季除冰雪大部分仍沿用传统的方式和手段，即人工作业和简易除冰雪机具相结合的方式，工作效率低、能源消耗大。高速公路和一级公路已使用大型专用除冰雪机械进行冬季作业，但无法彻底清除道路表面上冰层与残雪，购置和使用成本较高。我国现有的除冰雪机械在数量和品种上还很少，功能单一，基本上以进口设备为主。 

近年来，国内一些厂家参照国外技术研制了一些除冰雪机械装备，按其工作原理可分为以下几种类型。 

1）振动式：主机液压***驱动震动马达，带动偏心块的旋转，在离心力的作用下，使得震动轮沿圆周径向运动。对路面冰层来说，既有上下方向的震动作用力，又有水平方向的揉搓作用力，使得震动轮表面的凸块切入并挤压冰层，致使冰层断裂破碎与地面剥离，达到除冰的目的。如徐州装载机厂的专利产品—公路养护用滚轮式振动除冰设备。 

2）静碾压裂式：工作装置悬挂于装载机前端，通过滚压轮上的组合刀片，依靠滚压轮自身的重量和来自装载机动臂和摇臂的协调压力，在主机的推动下将冰层压碎。如哈尔滨清 朗除雪保洁设备厂生产的“雪狼一号”、吉林工业大学等单位联合开发的CB型碾压式除冰雪装置。 

3）柔性链条击打式：采用特制链条，前端安装吊环，在主机的驱动下，链条做高速旋转，对路面进行柔性抽打，从而获得破冰效果，易损坏路面。 

4）铲剁式：由多刃刀组成的工作铲在曲轴的带动下上下运动，对路面冰层进行剁击，该机构采用柔型连接，实现了对路面高低不平的自动补偿，但易损坏路面。 

我国的除冰雪机械的研制和工程应用虽有了一定发展，但存在问题还是较突出，主要体现在以下几个方面： 

1）技术水平低：结构设计、工作原理、功能研究等方面都存在水平低的问题，致使机械可靠性差、故障多、寿命短； 

2）功能单一：具有典型的季节性，大都只有除冰雪功能。一年中大部分时间将处于闲置状态，大大增加了除冰雪作业的成本，加重公路养护的投入； 

3）成本过高：我国现有的机具均配置有独立的动力装置，购置和使用成本过高。 

4）品种较少：不能适应我国道路冰雪情理的作业需求，机动性和可靠性较差。 

我国除冰雪机械的问题及实际国情决定了除冰机械将朝着以下几个方向发展： 

1）研制系列化的清除道路冰雪装备，以适应不同道路、不同场地的作业，机动性强； 

2）设计符合节能减排绿色环保，具有功效高、功耗低特点的清除冰雪装备； 

3）实现装备的多功能化，冰雪季节能用于道路和机场跑道的冰雪清理，平时还能用于道路的建设、维修保养、抢险等作业。 

发明内容

针对现有技术的缺陷，本发明提供一种道路冰雪清理机：1）通过对冰层（压实雪）物理性质分析，对破冰耙刀片、碾压滚轮的受力和工作过程进行了分析，该设计可有效切割分离和碾压路面冰层，不损坏路面；2）拖拉机是目前道路维修保养的基本动力机械之一，该机组以拖拉机牵引并提供动力，不需另设动力，节约了能源消耗，降低了制造和使用成本；3）采用了平行四杆联动机构、弹簧阻尼器等仿形和避让装置，使得破冰、碾冰两组合部件可以同时根据路面状况调整角度，能有效应对路面不平整和工作死角问题；4）采用圆盘破冰耙组合、碾压滚轮组合、刮雪铲组合和融雪剂抛洒装置等作为主要工件部件，能同步完成冰雪灾害道路清理抢修中的联合作业；5）集破凿路面冰层、清除路面冰雪、清理路面障碍等作业于一体，具有移动快捷、功能多样、效率高、功耗低的特点；6）机组装有配重箱可在工作时实现增重功能，运输时去掉配重用拖拉机悬挂而方便转移，不需另配置运输车辆；7）该机组平时可作为道路维护机具使用，提高效能、降低成本，实现一机多用； 

该道路冰雪清理机采用的技术方案是，包括圆盘破冰耙组合、碾压滚轮组合、除冰铲组合和融雪剂抛洒装置作为主要工作部件，圆盘破冰耙机构和碾压滚轮机构组合为平行四杆联 动机构。 

进一步的，所述道路冰雪清理机包括圆盘破冰耙1、碾压滚轮2、限深机构3、路面清除装置4、抛洒融雪剂机构5、.融雪剂箱6、弹簧阻尼器7、配重箱8、悬挂机构9、机架10和四杆联动机构11。 

本发明的上述目的通过独立权利要求的特征来实现，从属权利要求以另选或有利的方式发展独立权利要求的特征。 

由以上本发明的技术方案可知，本发明与传统的道路冰雪清理机相比，其具有以下优势和有益的效果： 

1）能同时完成破冰、碾冰、除冰、融冰的联合作业，能彻底清除路面冰雪； 

2）主要工作部件采用平行四杆联动机构设计的破冰碾冰组合装置，具有随地面仿形和阻尼的功能，保障不损伤路面，降低功率消耗，提高了除冰效率； 

3）采用配重箱替代传统的配重铁块，作业中充水来增加重量，机具转移中排出水可减轻自重，便于拖拉机悬挂运输； 

4）采用与道路维修配备的主要动力机械拖拉机配套使用，不需单独配备动力，实现节能减排，降低了制造和使用成本； 

5）本机不但能完成清除冰雪作业，平时还可作为维修养护道路的机具使用，实现了一机多用。 

附图说明

图1是本发明的总体结构示意图；其中，1.圆盘破冰耙，2.碾压滚轮，3.限深机构，4.路面清除装置，5.抛洒融雪剂机构，6.融雪剂箱，7.弹簧阻尼器，8.配重箱，9.悬挂机构，10.机架，11.四杆联动机构 

图2为悬挂机构示意图；其中，1机组工作时的状态，2机组运输时的状态； 

图3为破冰碾冰组合装置的结构简图，其中，1.圆盘破冰耙，2.碾压滚轮，3.配重箱，4.阻尼弹簧，5.机架 

图4为平行四杆联动机构； 

图5除冰装置整体结构示意图，其中，1.丝杆，2.丝杆，3.除冰铲，4.铲刃 

图6为限深机构示意图。 

具体实施方式

下面结合附图和具体实施例，进一步阐明本发明，总体结构示意图如图1示，其工作原理：一方面由拖拉机牵引机组，利用圆盘破冰耙1将冰层切开，再利用碾压滚轮2将冰碾碎；另一方面利用路面清除装置4将冰雪清除，然后加撒融雪剂以防止路面再次结冰。圆盘破冰耙1与碾压滚轮2以连杆连接组成平行四杆联动机构与弹簧阻尼器结合达到仿形从而避免对路面造成损伤。冰雪被碾碎后由除冰铲清除，除冰铲整体结构为V字型，角度和高度 可调节，借助于机组的匀速运动有利于将冰雪快速清除。在除冰铲之后是抛撒融雪剂机构5，由做圆周运动的抛撒融雪剂盘5将融雪剂撒下，将残余冰雪清除并防止路面再次结冰。 

该机具能够同时完成冰雪灾害道路清理抢修过程中的多种复式作业，平时还可作为道路的修整维护机具使用，不需单独配备动力，可有效提高机具的效能、保证作业质量、降低生产成本，并实现一机多用。 

图2为悬挂机构示意图，机组可悬挂于拖拉机之后，1机组工作时的状态，2机组运输时的状态。 

图3为破冰碾冰组合装置的结构简图，该设计的特点是：1）本装置配有的传动啮合离合器可以有效的调整进行作业部件的数量，以致达到调整工作幅宽的作用；2）在破冰作业过程中，不可避免地会遇到障碍物，并且考虑到路面、冰层的不平整因素，本装置配有的阻尼弹簧可以有效的起到避让、缓冲和增压作用，保证不损坏路面；3）针对路面冰层的厚薄与坚实程度的不同，本机具的配重装置可以通过调节配重的重量来调整刀片和滚轮在作业时对冰层的压力。达到在不损伤路面的情况下有效清理路面；配重装置设计为可变容量的形式。4）圆盘破冰耙和碾压滚轮的设计，使得工作针对对象更广。在可以清除路面冰层的情况下，平时还可用来压实、平整路面，实现了一机多用，有效的节约了设计和制造成本。 

平行四杆联动机构如图4所示：采用平行四杆联动机构设计的破冰碾冰组合装置，主要工作部件具有随地面仿形和阻尼的功能，可以根据路面状况调整压强和工作角度，能有效应解决路面不平整和出现工作死角等问题。既保障不损伤路面，还降低功率消耗，可提高了除冰效率。采用平行四杆联动机构设计的破冰碾冰组合装置，有以下三种状态： 

1)当机具进行转移，被拖拉机提升起来时，整个组合装置如平行四边形AB1C1D所示,圆盘破冰耙和碾压滚轮均未与地面接触，机具能快速移动; 

2)当机具作业时，整个组合装置如平行四边形AB2C2D所,。破冰碾冰组合装置与冰层接触，在阻尼机构的配合作用下，具有随地面仿形和阻尼的功能; 

3)当该组合装置不需工作时，被提升不接触路面，如平行四边形AB3C3D所示,有效地保护了圆盘破冰耙和碾压滚轮。 

4)当作业遇到障碍物时，破冰碾冰组合装置能有效避障，保护了破冰耙和滚轮，提高了作业效率。 

除冰装置整体结构示意图如图5所示，路面清除装置主要用来清除已被破碎的冰雪，除冰铲为主要工作部件，其作用在于：1)清除压实冰雪时必须保证除冰铲能够有效地压入冰雪中，通过铲的运动使冰雪与地面分离，但除冰铲的切入力又不能太大，否则会破坏地面或将主机撑起，影响机组的附着动力；2)有良好的滑切性能。滑切是指被切物体沿刃口切向有滑移运动的切削过程。产生滑移的条件是，侧切刃上各点的切削速度方向与法线之间的夹角大于与被切物体之间的摩擦角。刃口曲线上任意一点的切削速度方向与法线之间的夹角称为该 点的滑切角（又称动滑切角），其相对速度（圆周速度）方向与法线之间的夹角称为静滑切角。因此，所谓良好的滑切性能，就是指刃口曲线上任意一点的动滑切角应大于冰雪与刃口之间的摩擦角。滑切既省力又不会产生粘刀现现象。其结构形式的特点是：1为丝杆可沿弧形滑槽滑动，用双螺母锁住可将除冰铲3固定于机架；除冰铲3可绕丝杆2转动使除冰铲能够根据除雪量的多少来调节角度，丝杆2用双螺母固定于机架；铲刃4可切入冰雪将冰雪与地面分离，铲刃通过沉头螺钉连接于除冰铲且比除冰铲稍长以填补两片除冰铲之间的缝隙，铲刃磨钝或破损后可方便更换，节省材料和成本。 

抛洒装置采用：1）抛洒机构使用带抛物线纹理的圆盘，借助圆盘的旋转抛洒融雪剂；2）圆盘上方装配融雪剂箱，以便融雪剂垂直落入圆盘；3）换向机构从主动力轴分出动力驱动圆盘旋转。 

限深机构的结构形式如图6所示，各标号零件如下表： 

限深轮的工作原理如图6，整个限深轮装置大致可以分为三个大的整体。部件1,2是一个整体，记为A；部件3,4,6是一个整体，记为B；而部件5,7,8,9,10是一个整体，记为C。A和C整体是通过螺杆2和螺母5联接，所以摇动摇抦1的时候，整体A和整体C会在垂直方向上有相对的移动。螺杆2上面的两个通孔中***了定位销，使整体A和B在垂直方向上不能产生相对的移动，而可以产生水平方向转动。这样一来，只要摇动摇杆就可以使轮子相对于机架发生垂直方向上的移动，从而调节工作的高度。 

为了保证轮子在工作使不会因为地面的不平整而沿竖直的轴线转动，这里采用了方钢以自行制动，轮子会因为不受约束而沿竖直方向的轴线转动，由于内外制动方钢的相互制约作用，轮子被固定住了。 

综上所述，本发明的道理冰雪清理机的优势在于： 

1）通过对冰层（压实雪）物理性质分析，对破冰耙刀片、碾压滚轮的受力和工作过程进行了分析，该设计可有效切割分离和碾压路面冰层，不损坏路面； 

2）拖拉机是目前道路维修保养的基本动力机械之一，该机组以拖拉机牵引并提供动力，不需另设动力，节约了能源消耗，降低了制造和使用成本； 

3）采用了平行四杆联动机构、弹簧阻尼器等仿形和避让装置，使得破冰、碾冰两组合部件可以同时根据路面状况调整角度，能有效应对路面不平整和工作死角问题； 

4）采用圆盘破冰耙组合、碾压滚轮组合、刮雪铲组合和融雪剂抛洒装置等作为主要工 件部件，能同步完成冰雪灾害道路清理抢修中的联合作业； 

5）集破凿路面冰层、清除路面冰雪、清理路面障碍等作业于一体，具有移动快捷、功能多样、效率高、功耗低的特点； 

6）机组装有配重箱可在工作时实现增重功能，运输时去掉配重用拖拉机悬挂而方便转移，不需另配置运输车辆； 

7）该机组平时可作为道路维护机具使用，提高效能、降低成本，实现一机多用； 

以上说明书文字与附图仅为对本发明的解释和说明，不以任何形式对本发明构成限制和限定，本发明的范围以权利要求书为准，一切不超出本发明宗旨的显而易见的修改、变换和替代方案均在本发明范围内。 

Claims (2)

1.一种道路冰雪清理机，其特征在于，包括：圆盘破冰耙组合、碾压滚轮组合、除冰铲组合和融雪剂抛洒装置。

2.根据权利要求1所述的道路冰雪清理机，其特征在于，所述道路冰雪清理机包括圆盘破冰耙(1)、碾压滚轮（2）、限深机构(3)、路面清除装置（4）、抛洒融雪剂机构（5）、.融雪剂箱（6）、弹簧阻尼器（7）、配重箱（8）、悬挂机构（9）、机架（10）和四杆联动机构（11）。