唐龙送，黄敏，区思榜，覃忠添

（广西中源机械有限公司，广西柳州545007）

大型装载机除雪装置设计

唐龙送，黄敏，区思榜，覃忠添

（广西中源机械有限公司，广西柳州545007）

主要介绍我国北方冬季降雪后，人工除雪、融雪剂除雪及机械除雪的优劣。重点对大型装载机除雪装置的工况进行分析，研究除雪装置的设计要求，提出合理的设计方案，对除雪装置整体结构、除雪铲斗形、避障机构、铰接等机构进行详细设计。

除雪装置；除雪铲；避障机构

我国北方地区地处北温带，冬季寒冷、降雪较多且降雪期长，平均可达4个月之久。积雪对交通和行人出行造成危害：增加行车安全事故的发生，道路被封闭，行人容易滑到等[1]。为减少交通事故的发生，对道路除雪就非常重要。按作业方式分，除雪可分为三种作业方式：人工除雪、融雪剂除雪和机械除雪。其中，人工除雪效率低，劳动强度大，成本高。除雪剂除雪效率高，效果显著，普遍使用的除雪剂成本低，但因其含有化学物质，对环境、道路本身和人体存在一定的危害，而优质环保的除雪剂因其成本偏高，推广进度缓慢[2]。机械除雪，虽然一次性购买设备的成本高，需要几种设备配合使用，但是可以重复利用，人工成本低，工作效率高，效果好，综合成本相对较低，而且对道路的损害小，对环境没有造成危害，机械除雪得到快速发展。我国道路系统建设起步晚、发展快，除雪机械配置率普遍较低，随着公路里程的加长，车辆的增多，除雪机械在我国有着巨大的市场容量，是我国未来道路养护机械发展的重要方向之一[2]。

按结构形式分，除雪机械一般分为铲刮式、旋抛式和多功能联合式等。其中，铲刮式是将积雪归集或推到道路两侧；旋抛式是将积雪吸起，抛向道路两侧或抛向道路两侧或抛到运输车里再运走；多功能联合式是指将多种功能，如除雪、破冰功能集成在一起。

本文主要介绍铲刮式除雪装置，是做为装载机的工作装置安装在装载机上使用，此除雪装置除雪效果良好，效率高，对道路的损害小。

1 除雪装置的特殊要求

1.1 工况分析

除雪装置在除雪工况下，主要遇到以下难题：

（1）避障阻力：根据CLG888整机牵引力设计及除雪过程阻力计算，除雪装置避障极限设定为80 kN～150 kN力。

（2）避障高度：安装客户对比需求，避障高度要求达到30 mm，为了保证除雪装置能在不同的路况下正常工作，提高除雪装置的工作效果和竞争力，确定该除雪装置的避障高度为50mm.

（3）整体尺寸：因装载机牵引力及整体外形较大，除雪装置整体尺寸不能太小，造成资源浪费；也不能过大，造成工作不正常。经过与整机分析，初步确定宽度×高度=4 000mm×1 600 mm.

（4）重量：根据整机牵引力和工作阻力的计算，初步确定除雪装置重量控制在3T内。

（5）飞雪：雪的密度比较小，工作时行车速度达到40 km/h，需要避免除雪时雪从除雪装置上端漏出飞到驾驶室上，阻挡视线。

1.2 设计分析

根据以上工况分析，对满足该工况的除雪装置设计，需要重点考虑以下几点要求：

（1）该除雪装置外形较大，工作阻力较大，避障方式不能采用目前正在生产的中型机除雪装置的整体避障方式，这样对避障装置的设计要求非常高，可能达不到避障效果。因此，大型除雪装置避障就需要考虑减少避障时雪的阻力，采用局部避障方式，提高避障的稳定性。

（2）为了尽可能减少工作阻力，需要考虑雪不能堆积在除雪铲上面或前面，必须及时排向路边，除雪装置能左右调整倾斜角度，切削角应该大于60°.

（3）为了使雪不从除雪装置上端漏出飞到驾驶室上挡住视线，需要考虑工作过程中不能及时向路边排除的积雪继续往前排，进行下一步除雪往外排，保证驾驶视线不受影响。

（4）为了提高避障灵活度，需要考虑机构的优化，尽量减轻机构的重量。

2 除雪装置设计

2.1 设计目标参数定义

通过计算和讨论确定，除雪装置目标参数如表1所示。

表1 除雪装置目标参数

2.2 设计方案

目前中型装载机使用的除雪装置由几个部分组成：托架、托梁、铰接、除雪铲、弹簧、液压，如图1所示。该结构采用整体避障方式，避障机构简单，整体尺寸较大。

图1 C L G856设计形式

大型装载机除雪装置设计方案[3]：托架采用中型机除雪装置的托架形式，采用单独避障结构，取消中间托梁，将铰接移到除雪铲上，如图2所示。该结构紧凑，避障结构相对复杂，需要考虑弹簧的装配。

图2 C L G888设计方案

2.2.1 斗形设计

为了保证积雪不堆积在除雪铲上，又不能越过除雪铲飞到驾驶室上，使积雪在除雪铲前往路边排的同时，在除雪铲前还要不停的向前滚动，减小积雪对除雪铲的阻力。我们通过用渐开线优化，最终确定除雪铲的切削角为75°，除雪铲上端圆弧超过水平位置20°，如图3所示。

图3 斗形设计图

2.2.2 避障机构设计

（1）避障方式设计。因除雪铲整体尺寸和重量大，采用目前市场上已经成熟使用的在除雪铲下端局部避障的方式。避障结构装有耐磨刀板，增加其耐磨程度。在左右设有可以上下调节的支地器，用于调节刀板与地面之间的间隙，如图4所示。

图4 避障方式设计

（2）弹簧设计[4]。设计确定避障阻力区间80 kN～150 kN，避障高度50mm，初始按照10根避障弹簧进行计算，通过除雪装置整个结构布局，分布8根比较合理，最终用8根弹簧进行校核。弹簧是整个除雪装置最核心的部件，弹簧大了，无法避障，弹簧小了，避障后无法将避障装置恢复，所以，计算时需要细心严谨。

（3）弹簧的安装。考虑到整个避障机构非常紧凑和弹簧弹力比较大，安装工具不能很好的施展，设计时，将弹簧的芯杆加长致弹簧自由伸长的长度，芯杆外侧端设计为螺杆。装配时，先通过螺栓螺杆将弹簧压缩至可安装的位置，通过调节在装配到避障机构上。装配好后，再将螺栓松脱，让整个避障机构处于正常的工作状态，如图5所示。这样可以大大减小了弹簧的装配难度，降低安装的安全隐患。

图5 弹簧安装示意图

2.2.3 除雪装置重量设计

初始方案确定后，整个除雪装置的重量为3.2 t，经过对整体结构和用材的优化，最终整个除雪装置的重量为2.8 t，达到设计目标的≤3 t.

2.2.4 除雪装置工作测试

将除雪铲装配到整机上进行验证，验证表明除雪装置与整机配合合理，如图6所示。通过整机实际除雪跟踪，除雪装置使用情况达到预期效果，没有不良反馈。

图6 除雪装置整机验证示意图

3 结束语

目前，随着我国道路网的不断完善，人工成本的逐步提升，机械除雪地位越来越高，市场对除雪装置的种类和功能要求也不断提高。推出多系列、功能优越、成本低的除雪装置将受到市场的欢迎，也是下一步努力的方向。

[1]刘培栋.浅谈融雪剂和盐对除雪效果及道路影响[J].山西交通科技，2003，（162）：104-105.

[2]代琳琳，赵晓明.融雪剂的环境污染与控制对策[J].安全与环境工程，2004，11（4）：29-32.

[3]王智明，张连富.除雪机械与施工机械化[M].北京：机械工业出版社，1996.

[4]成大先.机械设计手册第2卷[M].第三版.北京：化学工业出版社，1999.

Design of Snow Removing Device for Loader

TANG Long-song，HUANG Ming，OU Si-bang，QIN Zhong-tian
（Guangxi Zhongyuan Machinery Co.，Ltd.，Liuzhou Guangxi 545007，China）

This paper mainly introduces the advantages and disadvantages of artificial snow removal，snow removal and mechanical snow removal in the north of China. Key for large loaders in snow device condition analysis study in addition to the requirements of the snow device design proposed reasonable design scheme，except for snow device structure，in addition to the snow shovel shaped，obstacle avoidance mechanism，a hinge institutions such as for detailed design.

snow removing device；snow removing shovel；obstacle avoidance mechanism

T H243

A

1672-545X（2016）09-0051-03

2016-06-03

唐龙送（1988-），男，广西临桂人，本科，助理工程师，主要从事属具设计。