车辆工程毕业设计105多功能清雪车总体布置论文(3)

阶段，除冰设备的技术水平还比较落后，主要体现在以下几个方面：

（1）技术水平低。除冰设备在结构设计、制造、设备使用管理和维护等方面都存在问题。

（2）品种类型不全。目前，不少种类的路面除冰设备在我国还是一片空白，尤其是用于路面压实冰雪的大型设备。

（3）避让功能不理想。我国现有的除冰设备大部分避障能力较差在除冰作业中，常常因为避障不及时导致作业属具或者牵引主机的损坏。

（4）对路面养护能力差。在作业路面凹凸不平时，除冰设备容易对路面造成破坏。

1.2.4 路面除冰雪技术的发展趋势

目前，路面除冰技术的主要发展趋势

(1)高效化。高效化的发展趋势包括两个方面，一是作业效率高效化，二是冰雪清除程度的高效化。只有高的作业效率和高的清除效率，才能保证路面冰雪在最短的时间内得到及时和有效的清除，保障道路畅通和安全。 (2)低耗化。统计资料表明，冰雪清除设备在清除路面冰雪时的能量消耗成本占总成本的80%以上。降低能量消耗，是降低冰雪清除成本的直接和有效的方法。

(3)智能化。由于路面形式的多样性，尤其是城市道路路面的复杂性，要求冰雪清除设备能够及时准确地识别路面情况并作出相应的判断和动作，防止作业属具损伤路面，保护冰雪清除设备，有效地清除路面冰雪。 (4)多功能化。工作性质的多功能性，可以实现一台设备清除各类冰雪，降低设备的投入资金，减轻企业负担；工作范围的多功能性，可以在冰雪清除的非作业期间，拆除冰雪作业属具，使主机从事其它作业，问接降低设备投入成本，提高企业经济收益。

(5)环保化。冰雪清除设备的环境保护，包括设备主机对环境的影响和冰雪清除方法对环境的影响两个方面。设备主机对环境的影响，通常包括噪声和尾气，因此，选取符合环保标准的主机是关键。

着重多功能小型化，同时中国的除雪机械还应该着重向兼用型的方向发展，可对多种机械如卡车、推土机、建筑机械等实施改造，或配备雪犁等除雪装置，只是在冬季降雪时进行除雪作业，其余时间可进行洒水、清扫等多种路面养护作业及其他常规作业。除雪机械应尽量采用机、电、液新技术，

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实现自动控制，提高除雪机械的科技含量，减轻工人的劳动强度，提高扫雪除冰的效率。

1.3 本章小结

本文结合哈尔滨市城市道路情况，参照吉林北欧多功能清雪机进行设计，主要研究以下几个方面内容：

（1）副发动机和除冰装置的结构形式；分析路面压实冰雪的物理力学性能和破坏准则，为清雪车的相关设计、分析计算奠定基础。

（2）研究清雪车的结构和整车性能。确定本文选用牵引装置。 （3）研究清雪车清雪铲工作机理。对清雪铲结构和参数进行设计；对清雪铲的切线阻力进行分析计算。

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第2章 路面压实冰雪物理力学性质

2.1 冰雪的成因与分类

2.1.1 路面冰雪分类

日本冰雪协会雪质分类委员会经过对道路雪质调查，得出路面冰雪分类,本文节选出一部分，如表2.1所示。

表2.1 路面压实冰雪分类表

分类 状态 特征 雪粒状态 密度/ ㎏·m 100左右 2 新雪 结晶状 刚下的雪 车辆带起的由新雪雪片 直径为0.05～0.3mm相互没有连接的圆粒 雪粒直径为 粉雪 粉状 分裂而成的小颗粒雪粉积存物 270～410 压雪 板状 被压过的积雪 0.05～0.3mm相互连接的圆粒 雪粒直径为450～750 冰雪 板状 压雪渗进水以后又冻结，厚度在1mm以上 0.05～2mm的多结晶冰，含有粒径0.1～0.5mm的气泡 雪粒直径为750～900 薄 冰膜 冰 膜 冻结的水膜在地面或积雪上，厚度在1mm以下 0.1～0.4mm的多结晶冰，含有粒径0.01～0.1mm的气泡

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2.1.2 路面压实冰雪的成因

根据我国气候及交通状况，结合表2.1，将路面压实冰雪的形成原因归纳为以下三个方面：

（1）碾压。冬季路面降雪经过车辆和行人的碾压，密度较小的新雪被压实，形成高密度的压实雪。

（2）反复融冻。冬季由于昼夜温差变化，路面降雪在一段时间内出现反复的融化、冻结，在路面上形成坚硬的冰雪层。

（3）冻雨。冻雨是初冬或冬末春初时节的一种灾害性天气现象。冻雨落在路面上，随即冻结成光滑的冰层。随着雨量的增大，冰层也越结越厚。

以上三方面原因往往同时存在并相互作用，因此本文把压雪、冰雪和冰层统称为路面压实冰雪。压实冰雪在路面上的存在形式如图2-1所示。从图中可以看出，压实冰雪通过粘结层和路面固结在一起。通常情况下，粘结层的厚度仅有几毫米。

图2-1压实冰雪存在形式示意图

2.1.3 影响因素

由压实冰雪形成原因可以看出，压实冰雪的性能不仅受温度、水分的影响，还与外界压力、路面杂质、路面表面特性因素有关。

（1）温度

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① 温度影响积雪中水分的析出和冻结

当温度高于0℃时，路面积雪开始融化，水分不断增多。水分是冻结不可缺少的重要因素。当路面温度接近0℃时，压实冰雪内部、压实冰雪与路面之间的水分开始凝结，由液态向固态转变。温度持续下降，路面与压实冰雪界面处的水分凝固加剧，两者之间的粘结层强度不断增大，并将压实冰雪和路面牢牢地连接在一起。当温度降到一定界限后，温度的降低再不能从压实冰雪内部得到更多的水分，界面间的粘结层强度不再增大，界面处于系统平衡状态。

② 温度影响冻结速度

温度变化的快慢会影响冰雪的冻结速度，而冻结速度的变化影响冻结压实冰雪的结晶形态。不同结晶形态的冰雪，其性能变化很大。

由此可见，温度是影响路面压实冰雪性能的重要因素，对压实冰雪与路面的粘结起着关键作用。路面压实冰雪和粘结层的性能是随温度不断变化的。

（2）压力

压力是形成路面压实冰雪的重要条件，冰雪受到的压力情况与被压实后的冰雪的性能有直接关系。压力作用的效果直接体现在压实冰雪的密度和硬度上。

①压力影响水分的析出

降雪在压力作用下，会有一定的雪花转化为水。压力作用的次数越频发，降雪转化为水的数量就越多。

②压力影响压实冰雪的密度和强度

压力会使路面冰雪的密度和强度大大增加，这是因为所施加的压力一方面使积雪被压实，另一方面压力会集中在界面上，使界面处冰雪层与路面的接触更加紧密，水分向界面渗透加剧。渗透到路面的水分冻胀，大大增加了冰雪对路面的“抓固”作用，增加了整体的强度。

在现实情况中，冰雪受到的压力大小和次数均无法准确衡量，所以压实冰雪的性能仍有很大的随机性。

（3）冻结时间

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