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學(xué)
2017屆本科生畢業(yè)設(shè)計（論文）
文獻(xiàn)綜述
設(shè)計題目： 小型路面除冰裝置設(shè)計
學(xué)生姓名： 張 班級： 機(jī) 班
學(xué) 號： 指導(dǎo)教師：
路面除冰裝置的現(xiàn)狀研究
張
( )
摘 要： 小型路面除冰裝置的設(shè)計可有效地解決目前所面臨的困境，它將人工控制與自動控制相結(jié)合，可以針對不同的街道進(jìn)行清雪除冰作業(yè)，可有效地減輕工人的勞動強(qiáng)度，還可利用其機(jī)械化作業(yè)的優(yōu)勢有效地提高除冰效率。小型機(jī)械在制造成本與應(yīng)用范圍較廣，能夠大面積推廣，具有較好的發(fā)展前景和應(yīng)用價值。本文設(shè)計的小型路面除冰裝置主要用于小區(qū)、校園和公園等道路不寬的場所。
關(guān)鍵詞：半自動化 掃冰絞龍 刨冰輪 冰鏟 輕型
一、前言
在冬季，我國的降雪面積比較大。冰雪的及時清理一直是我國研究的一大難題，主要是因為冰雪物理性質(zhì)變化范圍較大，如密度和硬度；路面冰雪與外界結(jié)合緊密，所以含有大量雜質(zhì)物，形成了難以測量的混合物。我國的除冰雪機(jī)械起步較晚，在技術(shù)上比發(fā)達(dá)國家落后一些。針對目前北方大部分城市除冰作業(yè)任務(wù)主要靠人工或大型機(jī)械設(shè)備輔助作業(yè)，但我國很多街道存在過于狹窄的現(xiàn)狀，則需要人工作業(yè)、用鐵锨、鎬頭破碎冰層后集中裝車運走或者等待氣溫轉(zhuǎn)高自然融化，勞動強(qiáng)度大、效率低，而且容易損壞路面，狹窄的街道、小區(qū)限制了大型機(jī)械的工作，只能依靠人工作業(yè)來解決目前面臨的困境。
我國北部地區(qū)冬季較長，降雪量大，每年有大量的降雪，降雪導(dǎo)致路面的摩擦系數(shù)較其它季節(jié)明顯降低。這使車輛行駛、制動困難, 容易引發(fā)交通事故。冬季的降雪通常會以浮雪、積雪和積冰3種形式滯留于路面[1]。往往由于清冰不及時造成積冰以及積冰等問題，阻礙了交通運輸行業(yè)的發(fā)展甚至還可能對行人以及車輛安全帶來一定的隱患。另外我國由于技術(shù)的落后，大型裝備制造業(yè)的發(fā)展遠(yuǎn)遠(yuǎn)不能滿足人們的需求，在除冰工作中主要靠人工作業(yè)為主，浪費大量的人力物力。并且由于冬季天氣寒冷造成底部結(jié)冰的現(xiàn)狀，也增加了工人在除冰過程中的勞動強(qiáng)度，并且我國老齡化不斷程度不斷加深，多重弊端的限制需求一種小型機(jī)械化裝備來滿足目前的除冰的要求[2]。
二、國內(nèi)主要除雪去冰方式
（一） 機(jī)械除冰
除冰機(jī)械的種類很多，可按工作原理、使用范圍、底盤形式和行走方式的不同進(jìn)行分類。
1） 按工作原理分類
根據(jù)除冰機(jī)械工作原理的不同可以將其分為推移式、螺旋拋投式、滾壓式、鏟剁式、錘擊式5 種類型，實際使用中人們又習(xí)慣將除冰機(jī)分為犁式和螺旋式兩種類型[3]。
犁式除冰機(jī)主要用于清除未經(jīng)壓實的積雪，特別是密度較小的新降積雪，由于犁式除冰機(jī)價格低、效率高、工作可靠，所以使用廣泛。國內(nèi)的犁式除冰機(jī)大多具有避讓功能，此外還可以實現(xiàn)犁刀升降以及作業(yè)角度的變化。
螺旋式除冰機(jī)一般具有切削、集中、推移和拋投等功能，結(jié)構(gòu)復(fù)雜，但功能多，有單級式和雙級式兩種類型，其中單級式又分為銑刀型和風(fēng)扇型，雙級式則分為單軸螺旋風(fēng)扇型和雙軸螺旋風(fēng)扇型[4]。
2）按照除冰機(jī)械的用途可將其分為泛用除冰機(jī)、人行道除冰機(jī)、鐵道除冰機(jī)和高速公路除冰機(jī)4 種類型。
3） 按底盤分類根據(jù)除冰機(jī)械的底盤不同可把除冰機(jī)分為專用底盤除冰機(jī)和通用底盤除冰機(jī)兩種類型。
4）按行走機(jī)構(gòu)分類根據(jù)除冰機(jī)械的行走機(jī)構(gòu)差異可將其分為輪胎式除冰機(jī)和履帶式除冰機(jī)兩種類型。
（二） 融冰除雪
融雪劑除雪也是目前廣泛采用的一種除雪方式。融雪劑多為鈉基，除雪機(jī)理是降低冰點，加速積雪的融化，使其清除起來比較容易[5]。然而使用融雪劑會給環(huán)境帶來污染，腐蝕車輛、路面和橋梁，早在20 世紀(jì)60 年代初，美國和加拿大在路面撒氯化鈉鹽粉，使得原始設(shè)計壽命為50 年的路面和橋梁結(jié)構(gòu)，在不到10 年時間里就遭到了嚴(yán)重的破壞[6]。長期大量使用融雪劑除對植物的損害外對水源的影響也很大，含有大量融雪劑的殘雪最終會通過各種渠道進(jìn)入江河或地下，造成水體污染，這種污染的持續(xù)時間更長，影響范圍更廣[7]。因此，融雪劑的使用量應(yīng)嚴(yán)格控制，合理使用，用量越少越好。就未來發(fā)展趨勢看，融雪劑的使用將會受到越來越嚴(yán)格的限制，使用量及使用范圍將非常有限。
熱融法除雪是一種利用熱能將雪加熱融解的方法，利用火焰、電加熱等方法的除雪技術(shù)研究僅見于資料。一種利用退役噴氣式飛機(jī)發(fā)動機(jī)的除冰裝置在機(jī)場有應(yīng)用，發(fā)動機(jī)的強(qiáng)大熱氣流直接將冰汽化，可快速清除大范圍積冰。但這種方法能耗很大，僅適合一些特殊的場合[8]。
三、目前國內(nèi)除冰機(jī)械存在的主要問題
盡管幾十年來國內(nèi)的許多研發(fā)和管理單位在除冰機(jī)械的研制與技術(shù)引進(jìn)上做了許多工作，但迄今為止，除冰機(jī)械并沒有大面積推廣使用，其主要原因如下。
1）作業(yè)速度低
目前國外犁式除冰機(jī)的最大除冰速度可達(dá)50km/h，旋切式除冰機(jī)最大速度達(dá)70km/h[9]。20 世紀(jì)90 年代初期，吉林省交通科學(xué)研究所研制的CBX-1600 型除冰機(jī)，集離心沖擊破碎、圓周旋切和彈簧儲能沖擊破碎三種切削功能于一體，性能優(yōu)越，是國內(nèi)技術(shù)水平較高的除冰機(jī)械。但其最大除冰速度僅為2.15km/h，與國外同類除冰機(jī)械相比，作業(yè)速度很低[10]。
2）整機(jī)利用率低、成本高
盡管我國北方地區(qū)冬季降雪期可達(dá)3~4 個月，但降冰次數(shù)并不多，如果除冰機(jī)功能單一只能用來除冰，那么機(jī)器在一年中大部分時間處于閑置狀態(tài)，這就大大提高了除冰作業(yè)的成本，增加了公路養(yǎng)護(hù)部門的經(jīng)濟(jì)負(fù)擔(dān)。
3） 避讓功能差
國內(nèi)已有的犁式除冰機(jī)械大部分回避路障的能力較差，在除冰過程中常常因遇路障而使主機(jī)或除冰裝置損壞。吉林省交通科學(xué)研究所與磐石縣公路管理段聯(lián)合開發(fā)的CL-2.4 型公路除冰器安裝有避讓裝置和防止過度避讓鎖鏈，可以保證其在除冰作業(yè)過程中避讓路障，防止主機(jī)或除冰器損壞。該裝置技術(shù)水平居國內(nèi)領(lǐng)先地位，達(dá)到了20 世紀(jì)90 年代國外同類產(chǎn)品水平，但因各種原因在國內(nèi)沒有得到推廣應(yīng)用。
4）對路面保護(hù)能力差
除冰機(jī)在凹凸不平的路面作業(yè)時會對路面造成破壞，雖然目前除冰機(jī)對路面的損壞程度還沒有一個衡量標(biāo)準(zhǔn)，但國內(nèi)的除冰機(jī)械在路面仿形能力及對路面保護(hù)等方面與國外機(jī)型相比還存在一定差距。
在針對目前除冰過程中的不利現(xiàn)狀，設(shè)計的一種小型清冰除冰機(jī)，該機(jī)克服了一般大型除冰設(shè)備功能單一、除冰性能欠缺的問題，有效地在較窄的街道上除去路面的積雪和積冰，并且為了在工人在操作過程中更加靈活方便，在設(shè)計過程中將半自動裝置安裝在機(jī)械裝備上，可以滿足機(jī)械裝備在較平坦的路面上可以自動行走除冰，可有效地減輕工人的勞動強(qiáng)度。將除冰、除雪及清掃路面等功能結(jié)合起來，大大提高了設(shè)備的利用率。該機(jī)成本低、體積小、結(jié)構(gòu)簡單、操作方便，適用于小區(qū)、校園、駕校訓(xùn)練場等場所的積冰清掃工作，具有廣闊的市場前景和應(yīng)用價值。
參 考 文 獻(xiàn)
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[3] "Snow removal safety". Bob Tracinski. Claning Maintenance Management . 2001
[4] Developing Technology Improves Snow and Ice Control. Debbie L.Feldman. Public Works . 1999
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[6] Snow-removal Loaders. RANNEV,,KOMATSU A V. Stroitel‘nye i Dorozhnye Mashiny . 2004
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[8] 田磊.中國北方城市需要實時清雪技術(shù)［J］.公路建設(shè)與養(yǎng)護(hù)，2005（2）: 30—34．
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