脉冲式融雪剂撒布机构设计

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1、脉冲式融雪剂撒布机构设计　　摘要：非均匀撒布工艺研究对道路除雪具有重要的指导意义，基于非均匀撒布工艺进行了脉冲式融雪剂撒布机构的设计。首先分析工艺确定撒布机构具有直线撒布和斜线撒布功能，然后进行方案对比，分别采用多螺旋结构和四连杆机构，并对结构参数进行了计算，最后对样机进行测试，验证了撒布机构的可靠性。　　关键词：非均匀撒布；融雪剂；撒布机构；机构设计　　DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2017.05.192　　1引言　　道路除雪是冬季道路养护作业的重要工作，目前主要工艺是采用推雪铲进行初

2、步除雪，然后抛撒融雪剂进一步将落雪消除干净。初步除雪之后道路面往往还残留有部分落雪，此部分落雪如果不进一步消除干净，结冰之后会对道路通行产生极大的安全隐患。当前融雪剂抛撒方式主要为人工抛撒和机械抛撒，采用的方式也是均匀抛撒思路，将融雪剂均匀的撒布在落雪表面，降低落雪融化温度，达到除雪目的[1]。　　融雪剂抛撒有助于道路疏通，但其腐蚀特性也对路面及周边环境造成了危害[2]。当前采用均匀抛撒方式进行融雪剂撒布，融雪剂的用量非常大，因此需要探索新的撒布方式以降低融雪剂的使用量，减少其对环境的危害。文献[3]首先论证了非均匀

3、撒布方式相对于均匀撒布方式的优点，加大局部区域融雪剂撒布浓度形成快速的融雪线，并以雪融水带动周边区域的落雪融化，达到快速除雪的目的；通过试验对均匀撒布、点撒布、线撒布和混合线性撒布的融雪效果以及融雪剂使用量进行了对比，得出混合线性撒布效果最优。当前的撒布装置主要为均匀撒布机械，因此急需根据非均匀撒布工艺要求设计非均匀撒布机构。本文依托于山西省交通厅重点科研攻关项目“脉冲式融雪剂撒布车研发”（编号：2014-1-10），进行了脉冲式融雪剂撒布机构的设计。首先根据非均匀撒布工艺要求进行了撒布机构的方案设计，然后根据方案利

4、用ADAMS进行了撒布机构的优化设计，最后对样机进行测试验证了方案的可靠性。　　2方案设计　　2.1撒布工艺分析　　通过对非均匀撒布工艺进行对比，采用混合线性撒布方式，效果如图1所示。混合线性撒布方式包括直线撒布和斜线撒布，因此非均匀撒布机构需要包括直线撒布和斜线撒布两部分。　　2.2直线撒布方案　　直线撒布需要通过输送设备来实现，当前的输送设备包括螺旋式、皮带式和刮板式[4]。脉冲式融雪剂撒布机构需要精确控制融雪剂撒布密度，并且撒布密度需要随着车速变化而改变。螺旋传输方式可以通过改变螺旋参数和转动速度方式来控制融雪

5、剂的输送量，因此经过对比选用螺旋方式来进行融雪剂输送。采用混合线性撒布方式，需要将融雪剂撒布成平行的多段线，撒布方式包括单螺旋撒布和多螺旋撒布。　　单螺旋撒布方式在螺旋底部设置多个落料口，通过调节落料口的大小和螺旋的转速来控制撒布密度。采用此方式可实现直线撒布，但由于撒布密度与落料口大小有关，在改变撒布密度时需要调节落料口大小，在实际生产时需要增加落料口调节装置，增加了控制系统的复杂度。　　多螺旋撒布方式如图2所示，包括垂直螺旋和水平螺旋，垂直螺旋有一个进料口，多个出料口，水平螺旋有一个进料口和一个出料口，其中水平方

6、向螺旋的出料口进行融雪剂撒布。由于水平撒布螺旋为一进一出，只要通过控制水平螺旋的转速即可以控制融雪剂的撒布密度，控制系统逻辑简便。　　通过对比单螺旋和多螺旋撒布方式的优缺点，采用多螺旋方式进行融雪剂直线撒布。　　2.3斜线撒布方案　　混合线性撒布工艺中斜线的撒布要求落料口在撒布过程中沿水平螺旋平行方向做往复运动，可以通过直线导轨、四连杆机构来实现[5]。　　直线导轨撒布结构如图3所示，包括料口、柔性软管、导轨、滑块、落料口，工作时融雪剂从料口进入，经过柔性软管到达落料口，落料口随着滑块在导轨上做直线往复运动，实现融雪

7、剂的斜线撒布。直线导轨结构需要增加限位开关、滑块移动装置等，安装、控制较为复杂，并且融雪剂通过柔性软管到达出料口，在使用过程中易出现打结。　　四连杆撒布机构如图4所示，包括曲柄滑块和平行四边形两部分。曲柄滑块由圆盘O、滑块D、摇杆L1组成，滑块D固定在圆盘O上，摇杆L1上开槽，且绕B点转动，圆盘O绕点O转动，带动滑块D在摇杆槽内运动，驱动摇杆L1转动，做摆动运动。平行四边形由杆L1、L2、L3、L4组成，在摇杆L1摆动时，通过点F带动L2、L3摆动，L2、L3的点A、C处连接斜线撒布落料口，从而带动落料口做往复运动，

8、实现斜线撒布。　　通过对比，直线导轨机构在安装和控制方面均比四连杆机构复杂，因此本文采用四连杆机构来实现混合线性的斜线撒布。　　3机构设计　　脉冲式融雪剂撒布车撒布参数如表1所示，根据参数进行撒布机构设计。　　3.1直线撒布机构设计　　（1）融雪剂撒布量。融雪剂撒布量决定了撒布螺旋的尺寸及转速，根据公式（1），可得最大融雪?┤霾剂课?2240k