薛志敏

（中國(guó)重汽集團(tuán)柳州運(yùn)力科迪亞克機(jī)械有限責(zé)任公司，廣西 柳州545112）

0 前言

隨著時(shí)代的發(fā)展和可持續(xù)發(fā)展理念深入人心，北方冬季除雪已逐步告別大會(huì)戰(zhàn)和摒棄融雪劑的大量使用，除雪技術(shù)的迅猛發(fā)展，冬季機(jī)械化除雪已經(jīng)成為城市道路除雪的主要手段，從而提高除雪效率，對(duì)環(huán)境又不造成污染，使得保障冬季降雪期間的道路暢通成為可能。

目前，國(guó)內(nèi)采用的除冰雪方法應(yīng)用最普遍的有2種，即機(jī)械方法和化學(xué)方法。機(jī)械方法是通過(guò)機(jī)械直接作用來(lái)解除冰雪的危害，雖然除凈率較低，但是其對(duì)環(huán)境及植被無(wú)污染，能實(shí)現(xiàn)冰雪的異地轉(zhuǎn)移，應(yīng)用范圍比較廣[1]。機(jī)械除冰雪主要分為：推雪鏟、滾刷、破冰機(jī)、拋雪機(jī)、吹風(fēng)機(jī)等[2]。單一機(jī)械化除雪效率和除凈率較低，現(xiàn)多采用綜合式除雪，綜合式除雪時(shí)將推雪、掃雪、拋雪及吹雪等多種除雪方式混合在一起的一種除雪作業(yè)方式，綜合式除雪效率高，除雪速度快，多用于機(jī)場(chǎng)跑道和高速公路的除雪作業(yè)。在現(xiàn)實(shí)中使用的拋雪機(jī)基本都是螺旋轉(zhuǎn)子式（旋切式）拋雪裝置，旋切式拋雪機(jī)一般具有切削、集中、推移和拋投功能，具有結(jié)構(gòu)復(fù)雜、功能多的特點(diǎn)[3]。是一種現(xiàn)代化、高效率的除雪機(jī)械。本文將重點(diǎn)介紹這類拋雪裝置中機(jī)械傳動(dòng)和液壓傳動(dòng)方式的結(jié)構(gòu)原理及各自特點(diǎn)。

1 結(jié)構(gòu)組成和工作原理

1.1 拋雪機(jī)整車結(jié)構(gòu)組成

除雪機(jī)械向著大型化和小型化、專用和兼用、液壓傳動(dòng)和自動(dòng)控制的方向發(fā)展。從數(shù)量和品種上又以拋雪機(jī)發(fā)展較快。已出現(xiàn)的最大拋雪機(jī)功率高達(dá)522 kW，除雪能力達(dá)8 000 t/h，拋雪距離50 m；而最小的拋雪機(jī)功率僅2.6 kW，除雪能力15～80 t/h，拋雪距離3～5 m。本文主要介紹的是中大型拋雪機(jī)，一般國(guó)內(nèi)采用商用車底盤改裝，在底盤中后部加裝作業(yè)發(fā)動(dòng)機(jī)，獨(dú)立為拋雪機(jī)提供動(dòng)力。

圖1 拋雪機(jī)整車結(jié)構(gòu)示意圖

拋雪機(jī)整車主要由作業(yè)發(fā)動(dòng)機(jī)、底盤、行走發(fā)動(dòng)機(jī)、拋雪筒、導(dǎo)向槽、螺旋式銑削集雪器（絞龍）、絞龍分動(dòng)箱等主要部件組成，如圖1 所示。整車裝配有兩個(gè)發(fā)動(dòng)機(jī)，行走發(fā)動(dòng)機(jī)負(fù)責(zé)整車底盤的行走，作業(yè)發(fā)動(dòng)機(jī)為底盤前端的拋雪裝置作業(yè)提供動(dòng)力。拋雪裝置作業(yè)時(shí)，是利用前部裝的螺旋式銑削集雪器對(duì)雪進(jìn)行切削，然后將切削下的雪屑靠?jī)啥畏聪虬惭b的螺旋輸送作用集中于推雪板中部的轉(zhuǎn)子拋雪筒的入口處，由于除雪機(jī)的向前運(yùn)行和集雪的增加，在壓差作用下，雪屑被連續(xù)送入高速旋轉(zhuǎn)的拋雪轉(zhuǎn)子室內(nèi)，在轉(zhuǎn)子葉片的帶動(dòng)下，被不斷沿拋雪筒和導(dǎo)向槽拋出。螺旋轉(zhuǎn)子式除雪機(jī)，一般用導(dǎo)向槽作為拋雪導(dǎo)向裝置，導(dǎo)向槽可以回轉(zhuǎn)360°，向前后左右所需的任何方向拋雪。導(dǎo)向槽上端有調(diào)距滑槽，用其來(lái)改變拋雪出口角度，達(dá)到改變拋雪距離的目的[4]。

1.2 拋雪機(jī)傳動(dòng)結(jié)構(gòu)組成和原理

根據(jù)圖1 所示，作業(yè)發(fā)動(dòng)機(jī)安裝在底盤中后部，且因?yàn)榘惭b位置關(guān)系，作業(yè)發(fā)動(dòng)機(jī)一般不能下沉太多，而拋雪裝置的動(dòng)力輸入接口就是拋雪筒轉(zhuǎn)子的中心，當(dāng)拋雪機(jī)作業(yè)時(shí)，拋雪筒轉(zhuǎn)子中心一般都是在大梁下翼面的中下部，當(dāng)采用機(jī)械傳動(dòng)方案時(shí)，因傳動(dòng)軸的輸入夾角和輸出夾角應(yīng)相等且不能過(guò)大，所以需加裝分動(dòng)箱抵消發(fā)動(dòng)機(jī)輸出端與拋雪筒轉(zhuǎn)子中心的高低差。其傳動(dòng)原理見圖2。

圖2 機(jī)械方式拋雪裝置傳動(dòng)示意圖

液壓傳動(dòng)方式與機(jī)械傳動(dòng)方式相比，在結(jié)構(gòu)上有很大的區(qū)別，并且因?yàn)橐簤旱奶匦?，裝配時(shí)可以不用考慮發(fā)動(dòng)機(jī)與拋雪裝置的動(dòng)力輸入接口的距離和高度差，所以安裝很方便。如圖3 所示。

圖3 液壓方式拋雪裝置傳動(dòng)示意圖

圖3 所示的方案是由單個(gè)液壓馬達(dá)同時(shí)驅(qū)動(dòng)拋雪筒轉(zhuǎn)子和絞龍轉(zhuǎn)動(dòng)，實(shí)現(xiàn)切削、集中、推移和拋投功能。同時(shí)也可以采用雙馬達(dá)方案，一個(gè)馬達(dá)驅(qū)動(dòng)拋雪筒轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動(dòng)，另一個(gè)馬達(dá)驅(qū)動(dòng)絞龍轉(zhuǎn)動(dòng)，如圖4 所示。

圖4 液壓雙馬達(dá)方式拋雪裝置傳動(dòng)示意圖

采用雙馬達(dá)安裝方案時(shí)，拋雪筒轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速和絞龍轉(zhuǎn)速分別單獨(dú)控制，可以根據(jù)實(shí)際工作情況需要分別調(diào)節(jié)拋雪筒轉(zhuǎn)子和絞龍的轉(zhuǎn)速。雙馬達(dá)驅(qū)動(dòng)方案與單馬達(dá)驅(qū)動(dòng)方案相比，工作效率和液壓系統(tǒng)傳動(dòng)效率更高，但雙馬達(dá)驅(qū)動(dòng)方案成本更高。

2 機(jī)械傳動(dòng)和液壓傳動(dòng)優(yōu)缺點(diǎn)對(duì)比

在除雪車拋雪裝置的傳動(dòng)方式可以采用液壓傳動(dòng)也可以使用機(jī)械傳動(dòng)，兩種方式各有優(yōu)缺點(diǎn)，兩相比較，液壓傳動(dòng)主要具有以下的主要優(yōu)點(diǎn)：

（1）安裝布局靈活，可供更合理布局。由于液壓傳動(dòng)是油管連接，所以借助油管的連接可以方便靈活地布置傳動(dòng)機(jī)構(gòu)，這是比機(jī)械傳動(dòng)優(yōu)越的地方。例如，前置的拋雪裝置能舉升和下降，采用機(jī)械傳動(dòng)方式傳動(dòng)時(shí)，還要考慮傳動(dòng)軸的輸入夾角和輸出夾角需相等，且不能太大，所以限制了發(fā)動(dòng)機(jī)、分動(dòng)箱和拋雪裝置的安裝布局。而液壓傳動(dòng)方式就沒(méi)這方面的限制，可在較小的空間內(nèi)傳遞復(fù)雜的運(yùn)動(dòng)形式，能實(shí)現(xiàn)布置合理，傳動(dòng)結(jié)構(gòu)緊湊的安裝要求。

（2）可在大范圍內(nèi)實(shí)現(xiàn)無(wú)級(jí)調(diào)速。借助閥或變量泵、變量馬達(dá)，可以實(shí)現(xiàn)無(wú)級(jí)調(diào)速，調(diào)速范圍可達(dá)1:100，并可在液壓裝置運(yùn)行的過(guò)程中進(jìn)行調(diào)速。例如，拋雪筒轉(zhuǎn)子和絞龍轉(zhuǎn)速，采用液壓傳動(dòng)方式，可以完成微動(dòng)，按照工作需要隨時(shí)變化轉(zhuǎn)速大小，工作效率高，而機(jī)械傳動(dòng)只能按照固定的傳動(dòng)比傳遞，無(wú)法實(shí)現(xiàn)轉(zhuǎn)速任意變化。

（3）傳遞運(yùn)動(dòng)均勻平穩(wěn)，慣性小，負(fù)載變化時(shí)速度較穩(wěn)定。液壓傳動(dòng)時(shí)候是靠液體介質(zhì)的靜壓力來(lái)傳遞能量的傳動(dòng)，正是因?yàn)樗倪@個(gè)特性，容易吸收沖擊和震動(dòng)，可以實(shí)現(xiàn)拋雪筒轉(zhuǎn)子和絞龍轉(zhuǎn)速變化時(shí)平緩過(guò)度。而機(jī)械傳動(dòng)會(huì)有一定的沖擊，影響駕駛感受。

（4）液壓傳動(dòng)容易實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化，易于實(shí)現(xiàn)過(guò)載保護(hù)。借助于各種控制閥，特別是采用液壓控制和電氣控制結(jié)合使用時(shí)，能很容易地實(shí)現(xiàn)復(fù)雜的自動(dòng)工作循環(huán)，而且可以實(shí)現(xiàn)遙控。借助于設(shè)置溢流閥等，可以實(shí)現(xiàn)過(guò)載保護(hù)。

（5）操作簡(jiǎn)單，駕駛員勞動(dòng)強(qiáng)度低，維修保養(yǎng)方便。轉(zhuǎn)子和絞龍為液壓驅(qū)動(dòng)，無(wú)級(jí)變速，能方便地控制除雪作業(yè)。

液壓傳動(dòng)主要具有以下的主要缺點(diǎn)：

（1）液壓系統(tǒng)中的漏油等因素，影響運(yùn)動(dòng)的平穩(wěn)性和正確性，使得液壓傳動(dòng)不能保證嚴(yán)格的傳動(dòng)比。

（2）液壓傳動(dòng)對(duì)油溫的變化比較敏感，溫度變化時(shí)，液體粘性變化，引起運(yùn)動(dòng)特性的變化，使得工作的穩(wěn)定性受到影響，所以它不宜在溫度變化很大的環(huán)境條件下工作。

（3）為了減少泄漏，以及為了滿足某些性能上的要求，液壓元件的配合件制造精度要求較高，加工工藝較復(fù)雜。

（4）液壓系統(tǒng)發(fā)生故障不易檢查和排除，傳動(dòng)效率比較低。

（5）液壓傳動(dòng)的結(jié)構(gòu)相比與機(jī)械傳動(dòng)結(jié)構(gòu)相比較為復(fù)雜，成本或造價(jià)較高。

3 結(jié)語(yǔ)

對(duì)于我國(guó)北方和較高緯度地區(qū)的國(guó)家，冬季公路除雪是一項(xiàng)養(yǎng)護(hù)作業(yè)的主要內(nèi)容之一，它對(duì)維持正常運(yùn)行，確保行車安全，延長(zhǎng)路面使用壽命有突出意義。因此，降雪較頻繁的地區(qū)都很重視除雪機(jī)械的研究和使用，經(jīng)濟(jì)比較發(fā)達(dá)的地區(qū)都基本實(shí)現(xiàn)了機(jī)械化除雪?？傊澜缈萍既招略庐?，隨著設(shè)計(jì)制造和使用水平的不斷提高，為除雪機(jī)械化的發(fā)展提供了技術(shù)條件。機(jī)、電、液一體化高新科技成果不斷應(yīng)用在除雪機(jī)械上，有些缺點(diǎn)正在逐步加以克服，液壓傳動(dòng)有著廣泛的發(fā)展前景。