创新大赛 多功能除雪车.doc

机电工程学院第一届机械创新大赛作品

多
功
能
组
合
式
除
冰
车
设计小组: 张闪 李双峰 卢甲华 杨涛 王正亚
设计单位: 车辆工程0801班
联系方式:15803801351..E-MAIL:406348459@
目录

简图 3

一． 前言 4

二． 作品说明书 7

1创新构思和方案设计 7

2,具体的机构设计图及简述 9
（1） 机构一：电线除冰爪 9
（2） 机构二：路面除冰高频切冰刀 11
（3） 机构三：碎冰回收系统 12

3、实用化的可能性、成本分析及应用前景。 14

一． 前言

冰灾，冰雪灾害，是指因长时间大量降冻雨或降雪造成大范围积雪结冰成灾的自然现象。
冰灾的危害主要有：1、对供电网的危害，由于天上落下冻雨，掉在电线上马上就结成坚实的冰，这样下来，结的冰柱会越来越大，越来越重，供电网就承受不了，造成破坏成灾。 2、对于交通运输的危害，由于路面结冰，会易出现交通事故。 3、对于农作物，会造成严重的霜冻灾害。
　　随着社会的不断发展，在社会财富日益增多的同时，导致发生冰灾的危险性也在增多，冰灾的危害性也越来越大。据统计2008年1月13日起，罕见的冰雪天气袭击贵州省，黔东南大地遭受1984年以来最大的冰雪灾害。黔东南州下辖的7个县供电陆续出现中断，累计受灾户数达12．98万多户。2008年1月23日，贵州电网遭严重冰灾,黔东南苗族侗族自治州有7个县供电解除。在黔东南州凯里市，参与抢修电网的武警用冲锋枪击碎电线上厚厚的覆冰。

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08年南方大雪灾给我国造成了巨大的经济损失，南方冰雪灾害大面积损害的严重程度上来看，可能不亚于1998年的洪水所造成的经济损失，并且远远超过2003年的“萨斯（SARS）”所造成的经济损失。待那次冰雪灾害过后，中央政府责成有关部门认真研究南方地区的供暖防寒问题，尤其是如何建立起一整套预警和应急救助机制，建立包括直升机、救生艇、破冰船、机械或能源动力雪橇、推雪机、冰上专用机动车、化雪和融冰机械、热风机、防寒帐篷、雪地餐车等各类设施在内的冰雪灾害救援系统。其中，破冰车起到了非常重要的作用。
我们小组本着从更人性化设计出发，设计出的“多功能组合式破冰车”可以在冰灾来临后第一时间赶到现场，以最快的速度投入抗冰救灾。我们小组以保证电线、公路等公共财产最大限度不受损坏，提高救灾效率为目标，克服了许多瓶颈问题，将除电线结冰和公路冻冰的功能组合在一起，更大限度的提高机械化和人性化。
古人云“防患于未然”，“亡羊补牢，未为晚也”，如果我们能够时刻保持清醒的头脑和忧患意识，理论先行，预防为主，在无灾之年做好防范准备工作，尤其对各种可能发生的自然灾情能够建立有效的防范和应急机制，就能够最大程度地抵御各种突如其来的自然灾害，使经济社会的发展和老百姓的生命财产得到长期有效的保障。

二． 作品说明书
1创新构思和方案设计

基于近年来气候的变化多端，尤其是冬季冰灾雪灾的一次次上演，给道路交通和电线设备造成了不便和破坏，这越来越引起
交通事故和停电事故，给人们的生活和生产带来不便。着眼于这方面的考虑，我们设计了多功能组合式除冰车。为了尽可能的减小冰雪灾害带来的损失，并且更有效率的除去结冰和冻冰，考虑多方面因素，设计成的多功能除冰车将一体化地完成路面和电线的冻冰清理工作。
清理路面的冰时，冰刀由凸轮带动下上下运动撞击地面，从而使冻冰碎裂，随后由碎冰搜集系统将碎冰搜集到上部储存起来，以便喷射到运冰车，提高了机械一体化。
清理电线上的冰时，先由喷气管将机车产生的热废气喷射到电缆上，加速冰的融化；由液压设备的支撑，轧辊在自动控制设备下沿电线滚动，将电线上的结冰去除。这样可以减小重冰的重压，减小电线压断的危险。在机动性强的液压设备下，轧辊可以顺利的沿着电线完成清理任务。
与传统的除冰车相比，其最大的创新之处就是一体化的将冻冰彻底清除与回收；传统的除冰车只是将地面的冰去除之后，由环卫工人辛勤地清扫并收集运走，如果清运不及时这往往导致路面融水沉积，路面情况也是不堪设想。在现代繁忙的交通状况下，机械化、一体化的除冰设备也因该成熟的运用到现代生活之中，以最短的时间、最高的效率获得最佳的除冰效果。为此，我们的设计就着力解决这一问题。通过分析，我们就粗略的绘制出了作品的蓝图，其主要实现的功能及创新之处应该就能为人们的生活提供帮助。
针对国内现有除雪车辆除雪、除冰效果不佳的现状，我们小组设计的除冰车采用履带式的运行机构，尽可能的减小转弯半径的同时提高车的平稳性，有利于除冰车在主要干道作业行驶。同时改装方便，在不需要除冰冰的季节还可单独驾驶带有推铲的主车改装它用。我们设计的除冰车实际运用针对不同地区路面冻冰特点有所侧重，以路面冰的厚薄来调整冰刀的沉重，兼顾效率、清扫质量、适应性以及成本等因素，并将机车废气有效地运用到消融电线上的结冰，既节能又有较高的机动性。
在搜集碎冰过程中，自动搜集装置的滚动轮紧贴地面行进，可保证对碎冰的处理效果；基于搜集碎冰效果的考虑，采用了间隙浮动式提升机构（即由弹簧机构控制），使滚动轮在工作时与地面始终贴合；道路路况是变化的，对此作出的设计有利于保证对路面碎冰的清除效果。自动搜集装置的滚动轮的转速以及装置内部的吸抽设备都是可以人工调控的，来更好的将碎冰收集起来。
多功能除冰车上的零件尽量采用标准件，利于互换性和修理。并且保证除冰车与地面间间隙的波动，利于清除路面的结冰，而又不能损坏作业路面；因为除冰车是一种配置，根据路面不同的冻冰情况制定不同的除冰方案，选用不同的除冰刀具，这些除雪刀具都是经常要更换的。
基于电线的受力作用，我们采用了压力传感器，来更好的控制两个轧辊和电线的距离，保证既能除去结冰又能不损伤电线。
控制仪器安装于驾驶室，保证驾驶员一人能方便完成车辆和机具的操作；这是机械化除冰的要求，体现自动化和高效率。

2,具体的机构设计图及简述
（1） 机构一：电线除冰爪

1）、基本结构：
本机构主要由伸缩臂、轧辊、压力传感器、正反驱动电机等构件组成
2）、工作流程：
首先由伸缩臂将除冰机构送到指定高度，然后电机2正转通过轮齿啮合传动机构使轧辊2下移，移动吊臂夹住电线，然后电机2反转又使轧辊上升，当夹住电线时，并且压力传感器压力达到一定程度时电机2停止工作，此时电机1开始转动，带动两个轧辊转动，同时喷嘴喷射热气，轧辊顺着电线将冰清除。

3） 、机构优点：
1完全机械化，节省了大量的人力物力财力，同时提高了劳动效率，避免了人员出现意外伤亡；
2采用了压力传感器，既实现了精确控制，避免因为压力过大损坏电线，也节省了人力，实现了智能化程序化操作。
（2） 机构二：路面除冰高频切冰刀
冰刀机构

空气锤原理图:

1）、机构组成：空气锤和冰刀
2）、机构工作流程：电动机通过减速机构和曲柄，连杆带动压缩气缸的压缩活塞上下运动，产生压缩空气。当压缩缸的上下气道与大气相通时，压缩空气不进入工作缸，电机空转，锤头不工作，通过手柄或脚踏杆操纵上下旋阀，使压缩空气进入工作气缸的上部或下部，推动工作活塞上下运动，从而带动锤头及上冰刀的上升或下降，完成各种打击动作。
工作时由空气锤机构带动冰刀做高频往返运动,从而达到切碎地面结冰的目的。
3）、机构设计的特点和优点：
1 能够有效利用空气锤的高频往复运动规律，最大限度的减少冰刀与地面的接触时间，避免由于车前进过程中冰刀与地面摩擦对冰刀和车的损害。
2 能够有效利用空气的缓冲作用，减少由于冰刀与冰接触过程中硬性碰撞对地面带来的损害。

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（3） 机构三：碎冰回收系统

1）、工作流程:
冰被打碎后送入吸收碎冰的入口处，经过涡轮旋转进入传送带上，进入收集碎冰的箱体内部，经过螺旋体盘旋把碎冰转送入箱体上部，再通过顶部的涡轮旋转送到顶部的传送带上，把冰喷射到后边收集碎冰的车中，把冰运送出去。
2）、机构优点：
1此结构能把冰刀砸碎的碎冰自动回收到箱体内部，经由传送装置输送到后面的碎冰收集车中运走，避免道路再次结冰；
2 机械化程度高，节省人力物力，提高了劳动效率。

3、实用化的可能性、成本分析及应用前景。
本机械可以确保重要输电线路的安全运行，还可以在冰灾来临时疏通重要交通线路，应用前景广阔。
由于并未投入样品生产阶段，我们做成本预算有困难，但我们的设计没有复杂机构和大量的电子设备，所以预计成本不高，性价比突出。