小型除雪机的设计.doc
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1、摘 要我国北方冬天时间较长,降雪量大,道路积雪堆积多,尤其是车辆不经常行走的小区内,如果不及时的清除积雪,将严重影响交通安全,给人们日常生活带来诸多不便。因此,研发多功能的扫雪机,有很重要的实用、使用价值,更对国民经济的发展起到推动作用。 本论文在分析了目前国内国外的主要除雪方法的基础上,提出了一种适合中国国情的小型路面机械清雪车的设计方案,并对其进行了理论分析和具体结构的设计分析,为国内以后生产该种扫雪车提供了完整的技术参考资料。 本论文首先进行分析研究了路面上压实积雪的物理性能,并查阅参考了目前的国内外有关该设备的大量资料,再次,在已有成果的基础上,进行设计计算以及机构创新。此次设计扫雪车
2、的原理是,由原动机提供动力,经过链传动将动力传递给输出轴,输出轴带动抛雪叶轮高速旋转,利用离心力将雪抛出。同时利用减速器来减速带动搅龙传动轴和螺旋搅龙叶片旋转实现集雪作业。其他的动力由变速器传输给车轮轴带动扫雪机前进,实现清雪工作。 本论文对小型路面机械清雪车进行了深入的分析,并进一步完善了此机构,设计出此种扫雪设备。 关键词:扫雪车 螺旋集雪 离心扬雪 AbstractWinter lasts for a long time in the cold areas of northern ChinaA great amount of snow falls there each yearThere
3、foreif the accumulated snow cannot be removed and cleaned in time,it will severely affect the safety of the transportation and bring out a lot,of inconveniences to the peoples daily lifeThe manufacture of the multifunctional snow-moving machine will be found of important and practical value in formi
4、ng good transportation and hygiene environment in winterAfter analyzing the various means of snow-clearings in the world at present, the project of a sort of mini snow-blower fit for China is put forward in this paper. Based on the theory study and applied structural design, the three-dimensional so
5、lid model , which can offer an entire technical data and engineering drawings for producing factory. This paper first analyse the physical and mechanical properties of snow compaction on the road, then access to a lot of information about this equipment at home and abroad. Design calculations and in
6、stitutional innovation is based on the result which has been researched. All this information has provided an important theoretical basis for the design calculations and institutional innovate in this paper.Overpass the research and analysis of mini Snow-blower nowadays,we realize that the equipment
7、 nowadays can carry out the functions of collecting,carrying and throwing snow.But there are some disadvantages,for e example, the manipulation is discommodiousness,the efficiency of snow removing is low. Refering to the foundation of the academic researches nowadays, contraposing the deficiency of
8、mini Snow-blower , we devise a type of mini Snow-blower which with impeller and twist collect equipment.The height of handrail can be accommodated. Manipulations get more comfortable.A complete set of banausic structures are brought forward.The magnitude of this equipment is moderate. Manipulation i
9、s convenience. Appearance is beautiful.Snow-blower is deeply reseached and consummated in this paper. Mini Snow-blower is designed.Keyword:Snow-Remove Machine Helix-Collect snow Community throwing snow2目 录摘要. .IIABSTRACT.III1 前言.1 1.1 选题的意义.1 1.2 国内外研究现状 .1 1.3 扫雪机分类.1 1.4 设计的任务.22 路面积雪特性的研究.3 2.1积雪
10、的物理性质.3 2.1.1 雪的密度.3 2.1.2 雪的硬度.4 2.1.3 雪的摩擦系数.43 小型清雪机设计方案的分析比较.5 3.1总体方案及其比较.5 3.2小型清雪机的工作原理.5 3.3 原动机的选择和具体的实施方式.64 小型清雪机的设计计算和校核.10 4.1 链传动的计算.10 4.2 变速器的齿轮计算.11 4.3 传动轴的结构设计和校核.17 4.4 减速器的选择.21 4.5 搅龙轴的设计.25 4.6 搅龙叶片的设计.255 结论.276 参考文献.287 致谢.2934一、前言1.1 选题的意义俗话说“瑞雪兆丰年,对于农地来说,冬季的一场大雪能带来明年的大丰收,农
11、民的喜悦。但是对于城市来说,积雪会给城市的道路交通带来很大的麻烦,尤其是我国较寒冷的北方地区。我国北方气候寒冷、温差大、冬季时间持续较长,降雪量大,常常会引起滑车、交通事故、行人摔伤等一些不便,而环卫工作人员在降大雪后都忙于清除主要路面的积雪,而对于一些小型机械行驶的路面,以及很少人行走的小区内很难有效清理,这给过往的路人,居民带来不便。特别的是在一些学校里、工厂里、企业院内或居民小区内的窄小路面上的积雪得不到环卫工作人员的及时清除,给过往的行人,居民的户外生活带来不便,甚至发生安全事故。就目前来说,我国对于小型的、较窄路面的清雪方式主要依靠人力,通过用铁锹、扫帚和簸箕等工具对积雪进行处理,清
12、雪效率很低,浪费人们的很多宝贵时间,所以,这次毕业设计将针对小型路面扫雪机的设备,为提高道路积雪的清扫效率,为过往的行人带来方便,同时减少不必要的事故发生,能够在大雪后为紧张的环卫部门减轻一定的压力,而设计一款小型扫雪机。1.2 国内外研究现状 机械清雪是把人从利用体力的扫雪工作中解放出来的一种最好的途径。因此,科学设计者一直在探索如何研制出更安全、更可靠和更实用的扫雪机器。扫雪机在国外发展已有几十年的历史,技术先进。最初的扫雪机是采用推土机或装载机。而现在,随着扫雪机的迅速发展,已经在市场上流通的扫雪机主要有铲刮式除雪机系列、抛扬式除雪机系列、刷扫式扫雪机系列、击振式破冰除雪机系列等,但原理
13、仍是以大型车辆带动扫雪装置来实现积雪清理的任务。扫雪机的性能稳定,造价高,不适合较窄的小路、工厂、学校、单位或住宅小区内路面的积雪清扫。而国内有关这方面的研究很少,据查阅资料,目前国内并没有厂家在生产小型抛投式清雪机。对于我国来说,应根据国情,加强对雪的力学性质研究,根据不同雪的特性,以及路面区别设计不同的扫雪机械,来提高清雪的效率。1.3 扫雪机分类根据扫雪机工作原理的不同,将扫雪机分为推移式类型、抛雪式类型和吹雪式类型:推移式扫雪机:将推雪铲刀,扫雪犁等装置安装在大型车辆上如推土机,将雪推走,留出行走通道,然后用其他车辆将堆雪拉走。其缺点是这种扫雪机只能将雪推到路边,而没有集雪、抛雪能力,
14、只适合于新鲜雪或破碎后的冰雪,清理效率低,很容易划伤地面,并且耗费时间多。抛雪式扫雪机:先收集积雪,再利用抛雪泵将积雪抛到路边或抛上运输车辆。其中最为常见的是螺旋式类型。吹雪式扫雪机:利用航空发动机来产生强大的高压空气流,由喷口吹出来清除地面积雪。吹雪式扫雪机运行速度高,生产率高,成本很高,其缺点是只适用于新鲜雪,只能在机场、桥梁和高速路上应用,不适合开发小型产品。根据工作方法的不同,扫雪机有抛雪式、传送式类型:一、抛雪式扫雪机:叶片高速旋转将雪旋进扫雪机里,再通过导管运到储雪箱中。其特点是:采用大功率主机,宽幅、高效,使用较广。二、传送式扫雪机:先将积雪收集,再利用输送带向后传送、装车。这种
15、扫雪机在俄罗斯较为常见。1.3 设计的任务本课题预设计一台小型路面积雪清扫机。工作原理是扫雪机在工人的推行操作下,沿积雪路面将雪收集到储雪筒中,雪在高速旋转的叶片下通过抛雪桶做离心运动,最后被抛到路边,完成清扫任务。该清扫机主要适用于较窄的小路和工厂、学校、单位或住宅小区内路面积雪的清扫工作,能实现集雪、运雪、抛雪功能,可提高积雪的清扫效率。在完成预想设备的基础上进行合理的方案构想和主要结构设计,并对其主要零件进行计算校核。 (1) 查阅资料了解积雪的物理机械性质,根据数据对不同地段不同时间不同温度路面上积雪的特性进行研究分析;(2) 查阅国内外资料进行方案设计,对不同方案进行比较,选择最优,
16、最后确定扫雪机的基本方案;(3) 具体地对各个工作部分进行设计,确定扫雪机的基本尺寸,连接方式。 设计参数:清扫幅宽为1m,清扫积雪的厚度最大为200mm,积雪扬程为3m二、路面积雪特性的研究2.1 积雪的物理性质, 要研究合适有效的除雪方法和装置,首先要掌握积雪的物理性质,再设计计算除雪机械的除雪阻力、除雪功率等相关问题。随着天气温度的变化、积雪落下时间的长短,以及由于车辆行驶、除雪作业及水分介入等因素作用,积雪的物理性质发生复杂的变化。雪的主要物理性质包括:密度、硬度、摩擦系数等。2.1.1 雪的密度雪密度直接决定除雪车设计和使用方法。由于雪是水的固态形式,所以雪的密度值等于积雪在融化后雪
17、水的质量与其融化前积雪体积的比值。雪的密度在007079cm3之间变化。而其它资料显示在与空气密度相近的0019cm3与冰密度相近的089cm3之间变化。雪的密度因其降落条件、沉积条件和测量方法等因素的差异而不同。因为我国降雪条件与俄罗斯较为接近,所以关于雪质较多地选用了后者的研究结果。外国学者经过对不同条件下积雪密度进行综合测量分析,得出了以下结论:(1)雪密度随其沉积时问的增大而增大,平均每个月要增加1020;(2)雪密度随其沉积深度的增加而增大。对沉积两个月的山坡积雪测量,20cm深处的积雪密度为030329cm3,相同地点0102cm深处的积雪密度则为06一0649cm3;(3)新降雪
18、的密度随降落时间长短不同而变化,测量结果见表21;(4)新降雪密度与当时温度的关系见表22。 表21 雪的密度雪的状态密度gcm-3新下的雪010015落下30天的雪020030大于30天的雪034一042密实的雪040060冰雪混合060075冰090表22 新降雪密度与当时温度的关系降雪气温 o C新降雪密度gcm3最小值最大值平均值-10-51001102950087-51-21003502580104-21-010043045501280+20006905290183+20以上0158058801962.1.2 雪的硬度雪的硬度也称雪的抗压强度,是指积雪抵抗其他物体进入的能力。用刚体进
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