冰雪道路清理联合作业机设计说明书

1鄂创新鄂创新—10--编号22全国大学生机械创新设计大赛湖北分区预赛作品报名表名称1234512雪道路清理联合作业机救援、破障类团、逃生、避难类□是否属慧鱼组：是□否团姓姓机名性别名男男男男男名性别名女男研究员学院联系方式(联系电话、通讯地址及邮编、邮一个同学的即可)联系方式(联系电话、通讯地址及邮编、邮一位老师的即可)除冰、融冰的复式作业，由拖拉机悬挂联结和动力输出，不需配备动力。该机由破冰碾冰组合装置、刮雪铲组合、融雪剂抛洒装置等组成，通过行走回转的圆盘破冰耙组合切割分离冰层，驱动回转的碾压融雪剂来清除路面残余，还可作为维修养，实现了一机多用。3冰雪道路清理联合作业机设计说明书 1 46.4.2碾压滚轮基本参数的设计------------------------------------------------------------156.5阻尼弹簧器的设计-------------------------------------------------------------------16形式的设计--------------------------------------------------------------------177.2基本参数的设计-------------------------------------------------------------------188.1设计要求及结构形式的设计----------------------------------------------------------199 10.1设计要求及结构形式的设计 25 5正常进行，给人民生活带来诸多不便。尤伤。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。积雪而无法彻底清除路面积冰域清除道路冰雪的方式还处于主内有些企业参照国外技术研工程的要求，而且购置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些除冰雪机械装备，按其工作原理可分1)振动式：主机液压系统驱动震动马达，带动偏心块的旋转，在离心力的作用下，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63)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，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。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1.3研究内容1)工作原理与工作方式分析和确定；2)总体方案的确定与总体结构的设计，以及配套动力、传动方式的设计计算、结构3)工作机构的研究，包括圆盘破冰耙机构、碾压滚轮机构、清除碎冰机构、抛洒机H7强度：ttRR=19.9+0.13t=20.55~25.1MPa.R1)拖拉机是道路维修保养的基本机械之一，该机组以拖拉机牵引并提供动力；2)冰雪道路清理联合作业机通过拖拉机悬挂牵引进行作业，采用圆盘破冰耙组合、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，可在不损伤路面的情况下，清除路面冰雪；3)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4)机组配备动力输出装置驱动排水水泵、喷药机组等，可以解决现有机具适应性差、8将冰雪快速清除。在除冰铲之后是时还可作为道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9有利于机具的转移运输，具有采用标准的万向节传动轴，联结拖拉机的动力输出机构，实现拖拉机驱动机组作业。一。4.整机功率分配及消耗组成冰耙切割冰层、碾压滚轮碾压冰块、路面清除装置清除碎冰、N=N+N+N+N+Nqygpf式中N—破冰耙刀片切割冰层时所消耗的功率。此值不断变化，刀片开始切割冰qN—碾压滚轮碾压冰块时所消耗的功率。约占45﹪；qN—路面清除装置清除碎冰时所消耗的功率。此值约占20﹪；qN—抛洒装置抛洒融雪剂时所消耗的功率。由于抛洒时，融雪剂重量轻，抛洒盘接pN—传动及摩擦消耗的功率。约占10﹪。f5.1主机架通过自身的重量给破冰、碾冰施加一定需提供的压力。悬挂式冰雪道5.2配重箱支撑架研制该装置的思维模式源于对冰层(压实雪)物理性质的研究。通过分析知道冰层和地面紧密贴附，难于使冰层再纵向变形，单刀刃切入的方法促使其横向变形，故破冰作业破碎、剥离。冰层被剥离和分裂后，故破冰作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6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可提高了除冰效率。阻尼机构的配合作用下，具有随地面仿形和阻尼的功能;冰层一定的深度。耙片在滚方向反向安装，在冰层的滑移作1)刀片的工作深度hV6.4碾压滚轮的设计6.4.1碾压滚轮的工作过程xxv式中R—滚轮边缘端点转动半径；v式中R—滚轮边缘端点转动半径；n—滚轮转速；vmV—机组前进速度。mvvmm所以，选择的机组前进速度V和滚轮回转角速度满足碾碎冰块条件。m的运动轨迹方程对轨迹是由机组前进运动和滚轮的，摆线的形状也不迹的参数方程为：6.4.2碾压滚轮基本参数的设计为满足总体设计要求及与破冰耙相协调，在本装置中设计为2组滚轮。每组滚轮都由链轮传动驱动(如图6-1所示)，并且中间轴上的链轮(图6-1中所示的链轮1)都可由啮焊接固定。工作时通过螺纹状的圆钢业过程中，不可避免地会遇到障碍物，和路面不平整问题。如不能解决避让除了用平面四杆联动机构根据。弹簧恢复原形，破冰耙和碾压可不工作、并且与路面不接触。计式的设计要工作部件，应满足以下要雪中，通过铲的运动使冰雪与地的夹角大于与被切物体之间的摩擦的夹角称为静滑切角。因此，所谓良好为丝杆可沿弧形滑槽滑动，用双螺母锁住可将除冰铲固定于机架；除冰铲可绕来调节角度，丝杆用双螺母固定于机架；铲除冰铲且比除冰铲稍长以填时冰对铲的作用力；碎冰密度p行进角度9刃口与路面摩擦系数受阻力的计算pv99Npv99根据其所受阻力可得除雪铲的设计尺寸为：除雪铲长，宽，厚度为，材料为钢；铲刃长，厚度，材料为钢。)可根据积冰情况调整除雪铲角度，达到较好的除冰效果；)除雪铲高度为可调式，方便与其他机构配合使用；)铲刃与除雪铲相互独立，可方便更换铲刃，节省材料。1)除冰作业后防止地面二次结冰；2)除冰与抛洒作业同时进行，实现高效能作业；3)融雪剂需抛洒均匀，需有动力输入；4)抛洒融雪剂所需动力与主动力轴垂直须有换向机构。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。动的特点:)能保证瞬时传动比恒定,平稳性较高,传递运动准确可靠;)传递的功率和速度范围较大;)结构紧凑、工作可靠,可实现较大的传动比;)传动效率高,使用寿命长;)齿轮的制造、安装要求较高.齿轮材料一般是铸铁等。联合作业机来说，齿轮并不适合作方案二：圆带传动圆带也称聚氨酯圆带、可接圆带。它通常为PU材质、PU是Polyurethane的缩写，中文名为聚氨基甲酸酯简称聚氨酯。由于，只需要简单修改配方，便可获得不同带表面粗糙，颗粒均匀整齐，手感舒适，适用范围广。经比较，方案二圆带转向更符合设计要求。物线纹理。圆盘转动时，融传动设计)求轴上的转矩及功率初选轴的外径，内径，负载为转矩转矩2Tn核MaT()2+4()MaTW2W1 ()算应力，的弯矩，钢弯曲疲劳极限1a得ca1因此轴是安全的。轴要承受较大的弯矩设计为空心轴)初选外径内径负载)轴的结构设计根据轴向和周向定位要求将轴设计为阶梯轴，两端用轴承及轴承座固定于机架)初选球面轴承)轴的强度校核()caW1经过计算和查表轴的计算数据如下：钢弯曲疲劳极限11因此轴是安全的。求轴上的扭矩及功率)初选直径矩FD2TnMaT()2+4()MaTW2W1 ()算应力，的弯矩，钢弯曲疲劳极限a得因此轴是安全的。。通过链轮轮齿与链条的啮合来传递运无弹性滑动和整体打滑现象，因条件下链传动的整体尺寸较小，结构较。鉴于除冰机构工作环境恶劣，以及链传动链分为短节距精密滚子链(简称滚子链)、齿形链等类型。滚子链常用于传动系统1)选择链轮齿数的Z和ZZ=iZ=1.417=23.812)计算当量的单排链的计算功率P，将链传动所传递的功率修正为当KKPcaKazPpz3)确定链条型号和节距pPca转速n1=240rmin可以确定链条型号为08A，然后查表可得链条节距p=12.7mm4)计算链节数Lp0Lp0圆整为偶数L=68p1p1215)计算链速v，确定润滑方式为根据链速和链条型号，选择定期人工润滑的方式维护链条6)计算链传动作用在轴上的压轴力FppFPeFPFPFPF---压轴力系数，对于水平传动F=1.15FPFPFP根据减速机输出轴到中间轴的链轮链条的分析，同理中间轴到滚轮之间的链传动34)保证碾冰、清除碎冰装置能够正常工作，在完成除冰作业的情况下不损伤路面；)能够适应不同的路况和路面冰层状况；计准则，在达到工作要求的前提下，使结构合理简单，同时避免使限深机构的结构如图、所示，各标号零件如下表：表限深机构名称名名称水平制动外方钢水平制动内方钢支撑板支撑板名称摇抦调节螺杆垂直限动装置调节螺母序号序号5为三个大的整体。部件是一个整体，记为；部件是一个整体，记为；而部件是一个整体，记为。和整的时候，整体和整体会在垂直方向上了定位销，使整体和在垂直方向上不能只要摇动摇杆就可以使轮子相对。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，这里采用了方钢和，显然，在图中，轮子会因为不受约束而沿竖直方在考虑到冰雪的厚度，装置的整体尺寸之后，确定了限深轮的可调节范围，为当调节高度到时，装置处于最大工作深度状态当，调节高度在时，装置处于非工作状态