多功能路面清雪车的整体布置设计

多功能路面清雪车的整体布置设计摘要中国北方冬季时间长，降雪量大，如果不及时清除积雪，将严重影响交通安全，给人民日常生活带来诸多不便。多功能清雪车的研制，将对城市在冬季有一个良好的交通和卫生环境，保障道路的畅通，减少交通事故，满足高速公路、普通公路、市区道路养护的需要，有重要的实用价值，对国民经济的发展有重要意义。针对北方的特殊气候，本文设计了一款能及时地清除高速路以及机场路的多功能清雪车。在分析积雪物理的基础上, 选择了适合北方气候的专用底盘 , 并对多功能清雪车进行了整体布置设计,确定了为实用性高、造价低并且可以及时清除浮雪的犁式清雪车为设计目标，其优点是侧铲与前铲可以同时作业，以增加清雪的作业宽度。本文重点对清雪车的侧铲和前铲进行了设计。并对侧铲、前铲共同作业时整车的受力情况，侧铲对整车作业稳定性有所影响进行了分析。本文设计的侧铲与前铲同时作业的多功能路面清雪车，可以提高作业效率。计算结果表明，本文设计的多功能路面清雪车方案可行、铲形选择正确，前铲和侧铲的结构参数设计合理。关键词 清雪车；前铲；中铲The design of the road multifunctionalsnowmoving vehicle for the overallAbstractWinter lasts for a long time in the cold areas of northern China. A great amount of snow falls there each year. Therefore, if 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 people dsaily life. The manufacture of the multifunctional snow-moving machine will be found of important and practical value in forming good transportation and hygiene environment in winter, in ensuring the unblocked roads, in reducing the traffic accidents, in meeting the needs on the maintenance of superhighways and common highways .it is of great significance to the development of the national economy.The special climate for the North, to design a timely removal of high-speed road and the Airport Road snow-moving vehicle. This paper snow-moving machine to the overall layout, in the physical properties of snow on the basis of the choice of using the chassis for the northern climate, the multi-purpose vehicles snow-moving vehicle to the overall layout design, multi-function- defined Snow vehicles for practical, low cost and can promptly remove floating snow plow, so that the side with a spade shovel operations at the same time can increase operating width. focus on the car side spade a spade and the former design. And side spade, shovel before the of the force vehicle, the vehicle side of spade work and have an impact on the stability of the analysis.ncy. The result of the research has shown :It is viable for the basic project of the multifunctional snow-moving vehicle ;It is correct to choose the plough type of shovel as the side shovel and front shovel ;It is reasonable of the design ofstructure parameter .Key words ： snow-moving vehicle ； front shovel ； side shovel日录摘要 IAbstract II第 1 章 绪论 6.1.1 清雪车研究的目的及意义 6.1.2 清雪车研究现状及发展趋势 7.1.2.1 国内研究现状 7.1.2.2 国外研究现状 9.1.2.3 发展趋势 9.1.3 清雪车的分类 1.01.4 论文的研究内容 1.1第 2 章 多功能路面清雪车选型和底盘布置 1. 32.1 积雪的性质 1.3.2.1.1 积雪的密度 1.32.1.2 积雪的抗压强度 1.32.1.3 积雪的硬度 1.42.1.4 积雪的湿度 1.52.1.5 积雪的摩擦系数 1.52.2 多功能清雪车的清雪装置选择 1.72.2.1 清雪装置选定 1.72.2.2 犁式清雪装置 1.82.2.3 底盘参数选定 1.92.3 本章小结 2.1.第 3 章 犁式清雪装置的设计 2.23.1 侧铲的设计 2.2.3.1.1 侧铲铲板基本参数 2.23.1.2 侧铲材料、铲刃结构参数 错误！未定义书签。3.1.3 侧铲铲板参数设计 错误！未定义书签。3.1.4 侧铲主要结构 错.误！未定义书签。3.1.5 侧铲其它结构件设计 错误！未定义书签。3.2 前铲的设计 错 . 误！未定义书签。3.2.1 前铲的基本参数 错.误！未定义书签。3.2.2 前铲的铲板设计 错.误！未定义书签。3.3 本章小结 错 . 误！未定义书签。第 4 章 多功能路面清雪车的整车力学分析 错误！未定义书签4.1 侧铲清雪阻力计算 错.误！未定义书签4.2 前铲清雪阻力计算 错.误！未定义书签4.3 整车行驶阻力 错.误！未定义书签4.4 整车行进清雪阻力 错.误！未定义书签4.5 最大切线牵引力 错. 误！未定义书签4.6 前铲和侧铲清雪消耗功率 错误！未定义书签4.7 最大切线牵引力与清雪阻力分析 错误！未定义书签4.8 本章小结 错. 误！未定义书签第5 章 整车行驶的稳定性计算 错误！未定义书签5.1 侧翻稳定性分析 错.误！未定义书签5.2 清雪车在水平面内的稳定性分析 错误！未定义书签5.2.1 车辆绕左前轮偏转滑移分析 错误！未定义书签5.2.2 车辆绕左后轮偏转滑移分析 错误！未定义书签5.2.3 车辆绕右后轮偏转滑移分析 错误！未定义书签5.2.4 车辆绕整车质心偏转滑移分析 错误！未定义书签5.3 本章小结 错.误！未定义书签结论 错.误！未定义书签致谢 错.误！未定义书签参考文献 错.误！未定义书签附录A 错 . 误！未定义书签附录B 错 . 误！未定义书签1 章 绪论1.1 清雪车研究的目的及意义近年来，高速公路、城市高架桥、飞机场大量兴建，汽车、火车、飞机的数量和速度不断提高。如何改善道路、机场的运行状况，提高安全性成为目前交通所面临的主要问题。其中，道路积雪是北方地区冬季行车安全的最大隐患。路面积雪能中断交通，使汽车、飞机刹车失灵，尤其高速公路路面积雪，对交通的危害更加突出。在大雪和雨夹雪天气条件下，大部分高速公路出于安全考虑采取限速行驶甚至不得不关闭数天，严重制约经济发展。特别是在雪后气温变化较大、积雪不能得到及时的清除使路面结冰的情况下，交通安全受到极大威胁1。公路（包括城市道路）和机场冬季养护最重要的作业内容是有效地清除道路上的积雪和冰，保障交通工具和行人安全。道路冰雪清除直接关系着社会生产、人民生活、交通安全、环境保护等诸多相关问题，因此道路冰雪清除技术成为冬季降雪国家研究的重要课题。我国是个幅员辽阔的大国，地跨热带和温带，其中温带占国土的1/3 左右。这些地区每年有不同程度的降雪，尤其在纬度较高的北方地区每年仅有 4-5 个月的。我国的东北、华北和内蒙古东北部的部分地区，属于寒温带大陆性季风气候，冬季的降水量少且主要为降雪。这些地区由于冬季的积雪和积冰常常造成严重的交通堵塞，在有些路面如坡道、弯道、交叉路口、机场跑道等，路面积雪则影响更为严重，常常引发交通事故。因此，如何能在降雪后迅速、有效的清除积雪，保证道路畅通一直是困扰政府和交通部门的问题，也是各企业单位的一个难题。由于目前我国清雪方法比较原始，主要是人工法，基本上是人海战术，不但浪费了较大的人力和物力，而且清雪的效率低，往往雪还没清理完，就被来往车辆压实，增加清雪难度。所以，过多的降雪常常不能有效地清除，给城市交通和人民生活带来了许多不便2 。因此，寻找一种既有较高效率，成本又低的清雪方法就成为当务之急. 。1.2 今年年初，我国南方 14个省市遭遇了百年不遇的暴风雪，积雪问题难以快速解决，阻碍了交通、影响了各 地人民 回家过年，初期道路积雪由人民解放军上路人工清理，动用了大量人力，后期加入我国军队自行研 制的多功能路面清雪 车后，清雪速度大大提高，减少 了人力，路面积雪问题快速 解决。清雪车研究现状及 发展趋势1.2.1 国内研究现状中国除雪机械的研制起步较晚，真正的研制和开发是从80年代以后，随着改革开放的不断深入，道路的不断升级与新建，各种机动车辆猛增而开始的，这些研究单位集中在中国的东北地区，先后有十几种样机被生产出来，在除雪作业中发挥了一定作用。例如，西安公路研究所研制的L9280型除雪机，吉林交通科学研究所研制的CL-3.5, CL-3.6型系列除雪犁，以及哈尔滨林业机械研究所研制的CBX-216综合破冰除雪机等。犁式除雪机出现以后，又出现了将用合成材料制成的指向圆周不同方向排列的棒装在滚筒上作为清雪专用器械，但只对没冻的积雪效果好，宜到后来出现了连续快速的大型旋转式清雪机后，清理积雪的工作才变得简单。国内已研制成功的旋转式除雪机主要有吉林工业大学等单位研制的CX-30型除雪机，吉林交通科学研究所研制的CBX-1600型除雪机等等13，国内常见的几种清雪车如图1-1? 1-6所示。这些除雪机械在莫一方面的性能具有一定优势。图1-1军用扫雪车图1-2雪龙牌QZ-B型清雪机图1-3迪马公司生产的雪铲车图1-4迪马多功能除雪车图1-5AD5100TCS 型除雪撒布车图1-6吉林省公路机械厂生产的犁式清雪车目前国内公路事业正以较快的速度发展，近年来东部地区公路事业的发展。比较迅猛，有的年份公路里程成倍增长。这些地区也是降雪较多的地区，全国需要清雪的公路里程约占全国一半左右。随着交通运输M的迅猛增长，冬季降雪后及时清雪越来越成为一个不能忽视的问题。因此，对高效率低成本清雪机械的需求将会呈现猛涨趋势，如果高效的多功能清 雪车研制成功，将会给生产厂家带来巨大经济效益。按目 前国内的经济状 况，假设一个中小城市对多功能清雪车的保有M为10台，大型城市保有M为20台，则全国降雪较多地区将会拥有几千台多功能清雪车4 o此种需求将会为社会带来相当可观的经济效益。1.2.2 国外研究现状1.2.3 除雪机在国外已经发展了几十年，特别是在瑞典、芬兰等 北欧 国家已经相当成熟。在国外，最初的清雪机械是采用推土机或装载机，利用其推土板和装载斗将积雪集中在一起，后来发展成犁式除雪机。就开始把 V型犁装在载重卡 车上用于除雪，经过多年的发展， 国外犁式除雪机已具有 较高的技术水平，如俄罗斯新产品KO-812-2型犁式除雪 机便是其中的优秀产品之一。纵发展趋势近几十年来，国内外清雪车发展非常迅速，种类越来越多，各生产商在采用新技术、新材料、新工艺的同时，不断提高产品的作业性能和操作 性能，以适应冬季清雪提出的更高要求并提高 产品的竞争力。目前国内外 清雪车的主要发展趋势如下：1、开发高性能专用清雪车底盘，普遍采用液力变矩器、动力换挡装 置和自动电 液控制系统，实现自动变换挡功能，使作业速度自动适应清雪车作业的负荷变化4 O2、研发配置于底盘的清雪属具，提高机器的使用效率，拓宽机器的 使用范围。 研制高效的清除坚硬冰雪装置、拓宽作业装置、滑雪装置、高雪堤处理装置、药剂撒布装置等多种作业装置，并对已有清雪装置的结构、铲板形状、切入角、叶片形状等进行优化设计，使清雪属具结构简单、受力合理、操作方便、提高其使用专命、经济性和安全性。3、研制具有仿行能力的避让机构，保护路面和清雪工作装置，提高 清雪车的路 面适应能力，向高速度、智能化、机电一体化的方向发展。4、加强冰雪力学性质的分析研究，建立道路气象系统，及时准确掌握路面温度、湿度、风向、风速、冰雪性质等方面的信息，为灵活、高效地使用清雪车及提高清雪车的设计水平提供基本依据。1.3 清雪车的分类目前主要的清雪方式有三种：融雪清雪、机械清雪和综合式清雪。各种清雪方式都有其自身的特点，给用片提供了多种选择。上述几种清雪机械的作业范围见表1-1。 表1-1各种机型适应的清雪厚度 mm雪厚 300机型犁板式、扫滚式犁板式旋切式清雪车由清雪工作装置和机动车底盘两个部分组成。分类方法主要有两种：一种是按工作装置的特点分类；另一种是按工作装置与整体机构特点分类。清雪车按工作装置的特点分为犁板式、旋切式及其他类型。1、犁板式清雪装置常见犁板式清雪机械如图1-7,该机结构简单，清雪装置悬挂于车辆前端，靠L弹黄保护机枸车辆的推动完成清雪作业，车辆底盘可选用装载机、卡车等。犁板式清雪机械装置除具有避障机构外，犁板背面还设有蝶形雪鞋（也可称为雪橇）或轮子，以起到仿形的作用，保持犁刃与路面的间隙，同时可以犁体连接机构减少犁刃的磨损；犁体与车辆的挂接方式采用多点钱接，这样既可以自动适应路面的起伏，又可以起到支撑作用，使车辆仅承受来自犁板的单向推力；运输状态时犁板可抬升一定高度。犁板式清雪装置还具有价格低廉、性能可靠、适用范围广等特图1-7犁板式清雪装置点，应用最为广泛。2、旋切式清雪装置旋切式工作装置的结构相对比较复杂，典型结构如图1-8 ,清雪作业时，集雪装置高速旋转收集积雪，被收集的积雪在吹雪装置的作用下脱离作业场地，实现清雪作业。旋切工作装置对雪质适应性强，可对多种类型的积雪作业。该装置可与专用底盘配套，也可与装载机和有液压动力的汽车配套使用图1-8旋切式清雪装置i+l雪筒nr1转子式清雪装置是具有抛雪转子的旋切式清雪装置，具工作装置主要包括集雪器、连接装置、抛雪转子以及抛雪筒等。转子式清雪装置的作业过程为集雪器将雪送至抛雪子，转子作高速旋转运动，积雪在离心力的作用下沿转子壳体顶部被抛出，由抛雪筒导向合适位置。3、扫滚式清雪装置扫滚式清雪装置主要有自行式和牵引式两种5。扫滚式清雪装置一般安装，如图1-9。最初的机型只是靠特制的刷子进行扫雪作业，能够较彻底地清除薄且松散的积雪。现代扫滚式清雪装置一般都配有高压空气装置帮助吹雪，能够实现较厚积雪的清除作业。扫滚式清雪装置即使路面凹凸不平，也能将雪和水完全清除，且清除效率较高。发动机图1-9扫滚式清雪装置4、其它类型清雪装置其他类型的清雪装置主要有铲剁式、锤击式、融雪剂撒布车等。在机 场等场合 还有把多种形式的清雪装置搭配使用的综合式清雪机械。1.4 论文的研究内容根据清雪车的功能、分类和基本构成，本文对清雪车进行了整体布置设计，重点研究了下述内容：1 、了解机械清雪的重要性及可行性。结合国内外目前的研究状况，明确清雪机械的发展趋势。2、研究积雪的物理机械性能。积雪作为清雪装置的主要作业对象，其自身的性能对研究工作具有十分重要的意义。3、清雪装置设计。对清雪装置的前铲和侧铲进行布置设计，使装置的功能优化从而使装置使用效率提高。4、整车受力及积雪的运动分析。计算清雪车在作业过程中整车的受力情况，分析各参数对清雪作业的影响。5、稳定性分析。侧铲的特殊位置决定了其在作业过程中突出的稳定性问题。侧铲对清雪车作业稳定性的影响较大，需慎重考虑，才能保证清雪车安全作业。第2章多功能路面清雪车选型和底盘布置2.1 积雪的性质积雪的物理学性质及其形成特点在相当大的程度上决定着路面积雪的清除方法。选择合理有效的清雪方法和装置，首先要了解掌握积雪的主要 性质。同时，在设 计计算清雪机械的清雪阻力、附着力、清雪功率等相关问题时，也必须了解和掌握积雪的物理学性质。2.1.1 积雪的密度雪的密度是指单位体积积雪的质积雪密度是决定清雪机械设计与使用方法的重要依据之一。由于雪是水的固态形式，所以其密度值等于在融化后所得水的质M与融化前积雪体积的比值。雪的晶体极微小，雪片宜径通常为0.52.0mm,而柱状雪品的长度仅为 0.51.0mm。只有在极其精 密的天平上才可称出雪花的质因此在 无风天气里降雪，雪花均匀地平铺，各个雪花彼此的枝角抵触，密度较小；而在有风天气的降雪，雪花 在风的作用下堆积较为密实，其密度值相对较大。雪的密度变化范围很大。一般情况下密度p=1800kg/m3各类积雪密度情况如表 2-1。表2-1雪的密度雪的状态密度（kg/m3）新下的雪（无风）10100新下的雪（有风）130200未密实的雪200400密实的雪400600冰雪混合600800冰900雪的密度宜接影响清雪机械作业时受到阻力的大小，所以对雪密度的 研究将会 为清雪机械的设计提供非常重要的依据，多功能清雪车侧铲和前 铲主要用于清除新降 积雪和未压实积雪，密度一般在 10? 300kg/m3之间2.1.2 积雪的抗压强度抗压强度积雪的抗压强度是指积雪抵抗其它物体侵入能力的一个指标。积雪的用刚体侵入积雪受到的阻力来衡其定义为该刚体单位面积上所受到的阻力。积雪的抗压强度是清雪机械有关计算中又一个重要参数。积雪的抗压强度随密度的变化而变化。当雪的密度p 400kg/m3时，雪的抗压强度将随积雪密度的增加而急剧增加。止匕外，积雪的抗压强度和温度也有关系。抗压强度随温度的降低而提高，且积雪的密度越大，温度降低使积雪抗压强度增加的越快。不同温度下雪的切削阻力系数如表 2-2。表2-2雪的切削阻力系数Ko,KPa雪的状态雪的密p kg/m3雪的温度C-1? -3-4? -22-22天然状态松软的雪1201800.71.80.20.80.41.2弱密实的雪2002802.04.01.53.02.05.0小粒冰雪形成密实的雪3003603.06.04.07.05.010.0大粒冰雪形成密实的雪2803504.07.03.06.05.CC.C人工状态弱密实的雪3004005.0? 12.08.025.05.035.0密实的雪45052010.0?15.040.030.080.0很密实的雪55065020.035.030.080.070.0130.02.1.3 积雪的硬度积雪的硬度是积雪物理机械性质的主要指标之一。密度很低的新雪硬度也很小，而经过压实的积雪，例如经过狂暴的风吹雪搬运的雪堆，具硬度就会很高，人在上面行走也不会留下较明显的痕迹。一般来说：新雪为 片状，密度在3100kg /m 左右，没有硬度；而坚实的硬雪，具硬度值最高可达到170kPa o雪的硬度可分四级。第一级为松散雪，使用除拇指外的四指不费力就可以插入雪层。第二级为稍硬雪，一个指头可以插入。第三级 为坚雪，是用树枝等硬物可插入。第四级为坚实 雪，与冰的性能相似。测 M雪的硬度有专门的仪器，一般常用的是冲力硬度计。这 种硬度计的上端 有活动的金属祛码，根据祛码的重M和高度下降值以及硬度计被打 入雪层 的深度，可计算出雪层的硬度。测M步骤是：先挖一个雪坑，在平整的剖 面 上从上到下依次分层测M。雪的硬度由其密度和状态决定，各种状态积雪的硬度数值如表2-3。表2-3雪的硬度雪的状态雪的密度，kg/m3当密度由-120时雪的硬度kPa松软的小于250小于50弱密实的26035060100密实的3605002102000很密实的51060038030002.1.4 积雪的湿度积雪的湿度是积雪性质的又一个指标。雪层中的水包括雪品表面的薄膜水和重力水等。雪层保持薄膜水的限度叫做该雪层的最大持水能力，它和雪的密度、雪品的形状及其在雪层中的排列状况有关，一般不超过雪层重M的50%重力水在雪层中变化很大，最大时可以充满雪层的全部空隙，融雪阶段积雪的状况既是如此。各类积雪最大持水能力如表 2-4表2-4各类积雪的最大持水能力雪的状态最大持水能力，kg/m3新下的雪（无风）550500新下的雪（有风）550320未密实的雪300210密实的雪240140冰雪混合200120冰10050积雪的含水状况也可以分为四个等级。第一种为干雪，完全无水，不 能聚集成 块。第二种为潮雪，雪层中分离不出水，但却可以成块。第三种为湿雪雪层中可以明显的看出有水的存在。第四种为水湿雪，稍微用力即可挤压出水各种湿度的雪中，最不稳定的是水湿雪。2.1.5 积雪的摩擦系数雪的摩擦性质决定了它的摩擦系数。积雪的摩擦分为内摩擦和外摩擦，内摩擦是指积雪内部雪与雪间的摩擦；外摩擦指积雪与其它物之间的摩擦。积雪的内外摩擦系数根据其状态而不同，见表2-5和表2-6。路面上降雪后，大大降低了路面的使用性能。对冬季养护道路的机械进行牵引计算时，必须了解机械沿着各种冰雪路面行走时的附着系数、行驶阻力系数等。轮胎与冰雪路面间的附着系数见表2-7 ;行驶阻力系数一般比外摩擦系数大，因为机械不仅与积雪产生摩擦，而且还存在对积雪的挤压各类积雪的内外摩擦系数和轮胎与冰路面的附着系数如表2-5、2-6和2-7。履带式车辆的行驶阻力系数见表2-8。表2-5内摩擦系数雪的密度kg/m3雪的温度，C0附近-1 -6-10以下1200.240.290.342000.300.330.363000.350.390.464000.400.440.504700.420.470.535600.450.500.57表2-6外摩擦系数（对钢）雪的密度kg/m3雪的温度，C-2-4-16-30-101000.100.140.182000.0850.0970.113000.070.080.094000.0550.0650.0754500.0480.0480.0565000.0250.0330.040表2-7轮胎与冰雪路面的附着系数雪的状态轮胎类型附着系数密实冻结的雪低压胎0.200.35密实冻结的雪岛压胎0.200.25密实冻结的低压和高压胎0.100.20压实的冻结雪岛压胎0.209压实的解冻雪岛压胎0.176解冻的雪低压胎0.060.08表2-8行驶阻力系数雪的状态雪的密度 kg/m3阻力系数轮胎履带松软的1502500.20.650.2松软潮湿的1502500.60.2轻碾压的2503500.150.40.1碾压的4006000.080.150.05冰雪7000.060.080.070.1上述研究内容主要包括积雪的密度、硬度、抗压强度、湿度、摩擦系 数等。以 上参数的研究，主要为更好地了解雪这一特殊介质的各种性质， 为多功能清雪车的设 计提供了重要依据。2.2 多功能清雪车的清雪装置选择目前，国内清雪车主要配备犁板式清雪装置和旋切式清雪装置，应用较广泛的属犁板式清雪装置，此类装置最大的特点是结构简单、造价低、性能可靠。清雪作业时以宜线运动为主，是清雪车中保有M最大的类型。按犁板体结构又可分为单向犁式、v型犁式、刮雪板式、侧翼板式及犁板式综合清雪车4 02.2.1 清雪装置选定对于路面冰雪的清除，人们曾尝试了各种清除原理和方案，这些原理和方案有的已在实际中应用，有的则还在探索和完善中。例如，对于清除未被压实的浮雪，犁式清雪机和转子式清雪机已有应用，二者分别采用了推移和旋切的原理。相比之下，犁式清雪车具有造价低、结构简单和应用范围广等特点。多功能清雪车清雪装置包扩前铲、侧铲和中铲。其中侧铲采用车身侧面挂接的方式与底盘连接，可以和前铲同时作业，加大单次作业宽度，提高作业效率。目前，国外已有相关研究。例如，俄罗斯生产的新型清雪车就带有侧铲，可与前铲同时作业。根据北方地区的天气特点，本文主要研究，所以本文拟设计一种针对未被压实的浮雪清除的犁式清雪车。2.2.2 犁式清雪装置1 、前铲 清雪车的最佳作业时机和最经济的清雪作业方式是利用犁板式清雪装置清除刚下的新雪。前铲是清雪车广泛配备的一种犁板式清雪工作装置，通过可拆卸固定连接方式安装与清雪车底盘前端，前铲导板的形状一般呈复杂的空间曲面，可对新雪、粉雪、粒雪、压雪、冰水混合物等采用高速推进方式，利用曲面旋移原理清离路面。适宜的铲体自重利于增大铲体作用于路面的线压力，因此清雪车并不可以追求降低前铲的总质量，且近年来铲体质量有增大的趋势。但必须考虑行车稳定性和所用载重车前后轴的承载能力，通常情况下清雪车前铲工作装置的总质量限制在9001000kg 。材质选择时兼顾经济性，除连接零件外，大部分零件材质选择Q235 钢。 选取切削刃材料时除考虑耐磨性、韧性、经济性等因素外，需考虑工作温度对其物理特性的影响，一般选取65Mn 调质钢5。2、中铲 清除压实积雪的前提是铲刃能够压入比较坚硬的积雪，以及雪铲具有足够的强度把压实的积雪从道路附着面剥离、破碎。通常情况下，雪铲自重无法满足这一要求，必须借助车重使铲刃线压力达到70N/m 左右时才能进行压实雪的刮雪作业。因此出现了配置与车辆重心附近的中置犁板式清雪装置， 简称中铲。中铲主要用于清除一定硬度的压实积雪，所以设计得较为坚固，结构尺寸也较小。中铲切削角9 c 一般取值在70左右，行进角B 般取值60 , 部件材质选取Q235 钢，切削刃材质选取65Mn 调质钢并把切削刃设计为分段可更换的形式6 。因司机在驾驶室内看不到中铲的工作状况，铲体过宽会影响车辆的通过性及其安全性；铲体过窄则造成清除的积雪排落在轮胎下，使车辆颠簸，影响清雪效果，因此中铲清雪宽度应大致与轮胎外缘平齐。压实雪被中铲从地面剥离后比较容易向外排出，因此排雪用铲板形状一般选用简单圆柱面。中铲提升后的最小离地面间隙应不小于底盘 后桥通过高度，并不与底盘其他部件发生干涉，在此基础上尽量加大中铲高度值。中铲在清雪作业时受较大的冲击载荷，并将此冲击载荷传递至底盘大梁， 因此在选择车辆底盘时必须核算底盘大梁承受冲击载荷的许用范围。3、侧铲 侧铲装在清雪车的侧面，主要用于加大清雪宽度或某些特殊作业。侧铲多用来和前铲一同工作，以加大清雪宽度，有时也用于人行道清雪等其他清雪作业。侧铲清雪宽度一般取2.5mm 左右，铲板通常设计为利于排雪的复杂的锥状空间曲面，小端高度0.6m 左右，大端高度0.8m 左右。侧铲相对于车架是悬臂结构，对整车的稳定性影响很大，设计时要验算底盘大梁单点集中力条件下的抗弯强度及清雪作业最大负荷条件下的整车侧向稳定性。侧铲工作动作包括升降和绕前端铰接点转动。升降装置一般采用液压驱动。2.2.3 底盘参数选定当侧铲与前铲共同作业时首先是确定动力机。由于我国仅东北部地区冬季降雪时间较长，其它地区降雪较少，南部大部分地区基本无降雪。所 以，根据我国的经 济发展状况，不宜单独设计专用清雪动力机。因该种动力机采用一机一用的方式，机械闲置时间过长，造成资源浪费。为此，本文以冬季挂接清雪装置进行作业，其余时间卸掉清雪装置进行其它作业的思想来选取动力机。根据易于控制成本、易于改装和在下雪天驾驶员的视野较好等特点，选用一汽CA3168P1K2BT型6X4平头柴油自卸车底盘作为动力机。这样冬季清雪时挂接清雪装备，进行清雪作业；其它季节卸下清雪装备，作为自卸车进行运输等作业，实现一机多能。以 CA3168P1K2BT1型6X4平 头柴油自卸车为设计车 型，CA3168P1K2BT1型6X 4平头柴油自卸车的最 小离地间隙为250mm ,大梁离 地高度为780mm，底盘外形尺寸如图2-1。图2-1CA3168P1K2BT1型自卸车底盘外形尺寸CA3168P1K2BT1底盘的主要参数如下：重M参数见表2-9;性能参数 见表2-10;发动机参数见表 2-11 o表2-9重M参数质i参数kg车辆型号CA3168P1K2BT1载质M8000整备质M6570轴荷前轴2990中、后轴3580允许最大质M18490允许最大轴荷前轴4000中、后轴18000性 能 参 数车辆型号CA3168PIK2BT1最图车速，km/h85最大爬坡角度，。43制动距离，满载，车速 30 km/h 43最小转弯直径，m17限定条件下的燃油消耗，L/100km28加速行驶车外最大噪声 dB, A88最大续驶里程，km600表2-11发动机的主要参数型号CA6110ZLA发型式宜列八缸、四冲程、水冷式、宜喷式、废气涡轮增压式柴油发动机动压缩比17机工作溶剂7.127L最大扭矩，1600r/mi n时930N? m额定功率，2300r/min时192kw最低燃油消耗率208g/kw? h气缸着火顺序1-5-3-6-2-4车架性能参数为边梁式冲压钏接结构。纵梁前部为变断面，中、后部为等宜断面最大断面尺寸为 断面高280mm、翼面宽90mm、板料厚8mm,中部内侧带有 5mm厚加强板，平衡悬挂处有 12mm厚加强板：中 横梁、后钢板弹簧、前后横梁 与纵梁为腹板连接结构。车架前端备有双拖钩。后端装有插销式拖钩。2.3 本章小结本章主要对积雪的一些物理机械性能进行研究。主要内容包括积雪的密度、硬度、抗压强度、湿度、摩擦系数等。以上参数的研究，主要为更好地了解雪这一特殊介质奠定了基础，上述研究参数对多功能清雪车的铲的设计提供了重要依据。其次对清雪车底盘进行了选取，正确的机动车底盘与工作装置的选取可使各性能参数之间合理匹配，使设备的技术经济指标得到充分发挥。第3章 犁式清雪装置的设计3.1 侧铲的设计3.1.1 侧铲铲板基本参数侧铲铲板（安装铲刃）与雪犁形状相似，大致为左端小、右端大的曲面形板。侧铲铲板的相关参数如图3-1 01、清雪宽度LB