CN102704435A - 复合振动式除冰雪铲 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种复合振动式除冰雪铲，尤其涉及一种可产生竖直加水平方向的复合激振力的雪铲。铲板上固定有振动器，振动器可产生可调的竖向的激振力，设有水平振动机构，该机构通过马达驱动水平偏心振动轴旋转，使铲刃产生水平方向的往复运动，使铲刃对路面的某一点产生多次的冲击，同时又具有一定的水平方向的冲击力，起一定的从水平方向剥离冰雪的作用。本雪铲主要包括铲刃、铲板、后翻避障机构、四连杆组合机构，振动器、水平振动轴、偏置旋转轴式路面仿形机构等部件。本雪铲具有能除各种状态下的冰雪又不伤路面的特点。

Description

复合振动式除冰雪铲

技术领域

本发明涉及一种复合振动式除冰雪铲，主要用于清理路面上的积雪，尤其适合清理目前普通机械式清雪铲无能为力的压实积雪和冰层，属于路面铲雪除冰机械领域。

背景技术

目前普通机械式推雪铲已经在冬季除雪工作中大量使用，这些雪铲在清除路面浮雪时依靠铲体自身重力形成对路面冰雪层的压力，使铲刃切断并穿透浮雪层压在路面上，雪铲在车辆的推动下，铲刃将浮雪从路面剥离并推走，达到除雪目的。当路面结冰时或者积雪被车辆压实，这些普通机械雪铲的铲刃在被推动沿路面向前滑行时，因为铲体自重形成的对路面冰雪层的压强小于冰雪层自身的抗压强度，铲刃就不能切断并穿透冰雪层到达路面，铲刃会被路面的冰层或压实雪层垫起，在冰层和压实雪上面滑行，只能清走冰层上表面的浮雪，而坚硬的冰层及压实雪层却无法被从路面剥离下，从而限制了这类雪铲的使用范围。路面结冰和压实积雪很难除去，总结这些年来世界各地的冬季行车事故，因路面结冰造成的事故远远多于路面积雪，也就是说路面结冰危害更大。因此发明一种使用范围较广，既像普通推雪铲一样能够清理掉路面浮雪，又能够有效除去冰层和压实雪层的机械就很有必要。

发明内容

本发明的目的就是要提供一种由振动器产生竖直方向上下的激振力，产生的激振力大于路面冰雪的抗压力，从而来破坏路面冰层及压实雪层；同时通过水平振动偏心轴的旋转，使铲刃产生前后往复运动，使竖直方向上的力对路面的某一区域产生多次冲击，达到更好的除冰雪效果，同时又具有一定的水平方向的冲击力，起一定的从水平方向剥离冰雪的作用。本除冰雪铲振动的形式为竖直方向上的激振力加水平方向的激振力同时作用，因此称之为复合振动式除冰雪铲。

为实现以上目的，本发明所采用的技术方案是：

     所述的复合振动式除冰雪铲是由铲板1、振动器2、上连杆组合3、下连杆组合4、上支撑座5、橡胶减震器6、下支撑座7、机架8、增压弹簧9、转动体10、转向油缸11、转轴12、弧形压板13、车辆悬挂推动板14、避障翻转机构15、水平振动偏心轴16组成，其特征是：振动器2固定在铲板1上，上连杆组合3一端通过销轴28与铲板1铰接，另一端与上支撑座5铰接，并通过橡胶减震器6机架8紧固在一起，下连杆组合4一端通过销轴28与铲板1铰接，另一端通过水平偏心轴16、轴承29、下支撑座7及橡胶减震器6与机架8相连接，故由铲板1、上连杆组合3、下连杆组合4、上支撑座5、下支撑座7、橡胶减震器6及机架8构成四连杆机构，可以将以上特征的N个复合振动式除冰雪铲组合连在一起使用，机架8通过销轴32与转动体10及水平转向油缸11 铰接，水平转向油缸11 的另一端与转动体10铰接，而转动体10的另一端通过转动轴12、弧形压板13安装在车辆悬挂推动板14上。

所述的复合振动除冰雪铲中，振动器2由上箱体26、下箱体27、偏心轴组合机构、动力源21组成，上箱体26和下箱体27用螺栓连接在一起，并固定在铲板1上。

 所述的复合振动除冰雪铲中，振动器2的偏心轴组合机构包括至少二种组成形式： 第一种：偏心振动轴17上固定有齿轮19，偏心振动轴18上固定有齿轮20，偏心轴17与动力源21相连接，两个偏心轴上分别安装有齿轮、两齿轮相啮合，其中一个偏心轴上装有动力源，安装时将偏心振动轴置于同一水平面上，将偏心部分对称安装；第二种：一根偏心振动轴17直接与动力源21相连接。

所述的复合振动除冰雪铲中，偏心振动轴17和偏心振动轴18包括至少二种组成形式：第一种：偏心振动轴17和偏心振动轴18上可以再分别套上沿偏心振动轴17和偏心振动轴18外表面转动的偏心套22，在偏心振动轴上装有可以绕偏心轴转动的偏心套，通过改变偏心套的偏心重心与偏心振动轴的偏心重心的相对位置来改变振动器所产生的激振力的大小，达到振幅可调的目的；第二种：不带偏心套的偏心振动轴17和偏心振动轴18。

所述的复合振动除冰雪铲中，偏心振动轴17、18套上偏心套22包括至少二种组合方式：第一种：偏心振动轴17和偏心振动轴18上有固定销23，偏心套22上有直滑槽；第二种：偏心振动轴17和偏心振动轴18上有固定销23，在两端装有挡板24，挡板25，偏心套22上有斜滑槽。

所述的复合振动除冰雪铲中，水平偏心轴16由两处同心旋转支撑轴径和两处偏心旋转支撑轴径组成，同心轴径通过轴承下支撑座7与机架8相连接，偏心轴径通过轴承33与下连杆组合4相连接，水平偏心轴16由液压马达驱动的，该轴安装在轴承及下支撑座7上，通过橡胶减震器6安装在机架上，该轴上装有下连杆组合4，下连杆组合4的另一端与铲板1铰接，水平方向的振动可以保证竖向激振力相对路面的某一点重复多次冲击，同时又具有一定的水平方向的冲击力，起一定的从水平方向剥离冰雪的作用。

所述的复合振动除冰雪铲中，由铲板1、柱销28、上连杆组合3、上支撑座5、橡胶减震器6、下连杆组合4、水平振动偏心轴16、轴承29、机架8等组成了四连杆机构，此机构起路面仿型和二次避障的作用。

上连杆组合（3）或者下连杆组合（4）的构成形式为：左右两个水平位置的连杆通过位于两个连杆之间的连接板、连接片、连接管、连接条、连接柱刚性连接在一起，它们之间的连接方式可以是：焊接、螺栓连接、整体铸造，构成一个零部件。

 所述的复合振动除冰雪铲中，旋转轴12置于转动体10的上端，转动体10可绕旋转轴12左右摆动一定角度，两个弧形压板 13控制转动体的转动范围。

所述的复合振动除冰雪铲中，N个复合振动式除冰雪铲组合连接在一起使用，N为大于等于1的自然数，机架8在水平延长方向上焊成一体，成为一个大机架，将相邻两个铲的两根水平振动偏心轴16的左右轴头通过联轴器30连接在一起，依此类推，使每个铲的水平振动偏心轴同步旋转。

所述的复合振动除冰雪铲，转动体10的一端由旋转轴12及弧形压板13安装在车辆悬挂推动板14上，另一端由销轴通过转向油缸11与机架8铰接。

所述的复合振动除冰雪铲中，转向油缸11一端与机架8铰接；另一端与转动体10铰接。

本发明的优点是：

1）竖直方向的激振力为高频小振幅振动力，能够破坏冰层，但又不破坏路面；

2）水平方向的振动可以保证竖向激振力相对路面的某一点重复多次冲击，同时又具有一定的水平方向的冲击力，起一定的从水平方向剥离冰雪的作用；

3）有橡胶减震器的隔振作用，不会将振动力传递给后部连接的车辆；

4) 四连杆组合机构仿形、避障效果较好；

5）四连杆组合机构整体刚度好，抗侧向力大，机构耐用；

6）偏置式旋转轴12的采用进一步提高了路面仿形效果。

附图说明

图1是本复合振动式除冰雪铲的结构示意图。

图2是本复合振动式除冰雪铲的俯视示意图。

图3是A—A剖面图。

图4是振动器2的正立面示意图。

图5是振动器2的侧立面示意图。

图6是振动器2的F—F剖面（下箱体27、偏心轴组合机构暨内部结构示意图）。

图7是偏心振动轴17或18单个轴的正立面示意图。

图8是偏心振动轴17或18单个轴的B—B剖面示意图。

图9是偏心振动轴17和偏心振动轴18构成偏心轴组合机构的正立面示意图。

图10是偏心振动轴17和偏心振动轴18构成偏心轴组合机构的俯视示意图。

图11是C-C剖面，当偏心振动轴17和偏心振动轴18构成偏心轴组合机构竖直方向力相抵消的状态之一。

图12是C-C剖面，当偏心振动轴17和偏心振动轴18构成偏心轴组合机构竖直方向向下的力相叠加的状态。

图13是C-C剖面，当偏心振动轴17和偏心振动轴18构成偏心轴组合机构竖直方向向上的力相叠加的状态。

图14是偏心振动轴17和偏心振动轴18加偏心套22的正立面示意图。

图15是D—D剖面，即偏心振动轴17和偏心振动轴18加偏心套22的剖面示意图。

图16是偏心振动轴17和偏心振动轴18加偏心套22的第一种连接方式俯视示意图。

图17是偏心振动轴17和偏心振动轴18加偏心套22后轴与套的偏心力叠加示意图。

图18是偏心振动轴17和偏心振动轴18加偏心套22后轴与套的偏心力相减示意图。

图19是偏心振动轴17和偏心振动轴18加偏心套22的第二种连接方式俯视示意图。

图20是K向立面图，即偏置旋转轴式路面仿形机构示意图。

具体实施方式

下面结合附图说明本发明的具体实施方式。

如图1所示，本发明的复合振动除冰雪铲：包括铲体1，固定在铲体1上的振动器2。铲体1通过销轴28分别与上连杆组合3及下连杆组合4铰接。上连杆组合3的另一端与上支撑座5铰接，上支撑座5与橡胶减震器6连接，橡胶减震器6又与机架8连接。下连杆组合4的另一端通过轴承29与水平振动偏心轴16，水平振动偏心轴16通过轴承与下支撑座7连接，下支撑座7与橡胶减震器紧固连接，橡胶减震器6与机架8紧固在一起。这样就由铲板1、上连杆组合3、下连杆组合4、上支撑座5、下支撑座7、橡胶减震器6、水平振动偏心轴16及机架8构成了四连杆机构和水平振动机构。

本发明设有后翻避障装置15，如图1，当铲刃35遇到障碍物时，后翻避障装置会绕销轴32后翻转。

同时铲刃、铲体会在四连杆机构带动下克服增压弹簧9的拉力后，平行向上移动，从而得到较好的避障效果。

如图3所示，水平振动机构是由液压马达（或用电动机、发动机）驱动水平振动偏心轴绕下支撑座7中的轴承33的中心线旋转。在水平振动偏心轴16的带动下连杆组合4的一端以轴承29的中心线围绕轴承33的中心线旋转，由于该轴是偏心轴，偏心量为δ，故当偏心轴绕轴承33的轴线旋转时，安装在轴承29位置的下连杆组合水平方向会产生2δ的位移。所以当水平振动偏心轴旋转时会产生水平的激振力。 

本发明中的振动器2是由上箱体26、下箱体27、偏心振动轴组合机构及动力源21所组成的。振动器2安装在铲板1上。

偏心振动轴组合机构有多种形式，下面分别叙述之。

如图4、5、6、7、9、10所示，该组合机构由偏心轴17、偏心轴18上分别安装齿轮19、20，齿轮19、20相啮合，偏心轴上安装动力源21，动力源21可以使液压马达、电动力发动机或其他发动机。

如图4、5、6、9、10、11、12、13所示，两偏心轴安装在同一水平面上，偏心部位对称安装，当偏心轴旋转时，水平方向的激振力相互抵消。而铅垂方向的激振力是叠加的。

如图14、15、17、18所示，该机构中有偏心轴17、18，分别安装有齿轮19、20；固定销23以及带有直滑槽并能绕偏心轴旋转的偏心套22.通过偏心轴17、18的顺时针或逆时针旋转，使偏心套22的偏心重心与偏心振动轴17、18的偏心重心相对位置发生改变，从而使偏心振动轴17、18产生的激振力和偏心套22产生的激振力相加或相减，从而改变振动器2的激振力的大小，达到激振力可调的目的。

在如上所述的机构中，当偏心振动轴17顺时针旋转，偏心振动轴18逆时针旋转时，偏心套22与偏心振动轴17和18的摩擦力不足以带动偏心套22同步旋转，偏心套22与偏心振动轴17、18沿直滑槽发生相对转动，直到固定销23顶住直滑槽的一端边缘，使得偏心套22与偏心轴17和18相对静止，同步旋转。如图16、17所示，此时偏心套的激振力与偏心轴的激振力叠加，振动器可获得最大的激振力。反之，如图16、18所示，当偏心轴17逆时针旋转，偏心轴18顺时针旋转时，固定销23顶住直槽的另一侧边缘，此时偏心套22的激振力与偏心轴17、18的激振力相互抵消，使振动器2的激振力为最小。

将如上所述的机构中的直滑槽改为螺旋滑槽，并在两端加上挡板24和25，如图19所示：当偏心套17顺时针旋转，偏心轴18逆时针旋转时，偏心套22与偏心轴17、18的摩擦力不足以带动偏心套22同步旋转时，偏心套22沿螺旋槽转动，此时偏心套22沿轴线向右运动，当偏心套22右端与挡板25左端接触时，偏心套22与偏心轴17、18同步旋转，此时为激振力叠加，激振力最大。反之，当偏心轴17逆时针旋转，偏心轴18顺时针旋转时，偏心套22沿轴线向左运动，当偏心套22左端与挡板24右端接触时，偏心套22与偏心轴17、18同步旋转。此时为激振力相减，激振力最小。

如图7、8所示，偏心轴17上直接连接动力源21，动力源21旋转带动偏心轴17旋转，从而产生激振力。

本机械设置了路面仿形装置，如图20所示，该机构是转动体10带动铲刃35绕旋转轴12转动，从而使铲刃35能按路面的情况自动呈一定的倾斜角度，达到仿形目的。将旋转轴12置于转动体10的上方更有利于整机的仿形转动。两块弧形压板13有效地控制了转动体10的转动范围。

本复合振动式除冰雪铲通过车辆悬挂推动板14连接在汽车、拖拉机、装载机等动力行走车辆的前部，并由这些动力机械为其振动提供源动力。

   当路面积雪为浮雪时，不需要对路面积雪施加激振力时，可以像普通机械雪铲一样做推雪铲使用。

   当路面结冰或有压实雪时，启动振动器2和水平偏心轴16，振动器2内的偏心轴旋转，产生大于路面冰雪抗压力的竖向激振力来破坏路面冰层及压实雪层；同时通过水平方向上偏心轴16的旋转，在水平方向上推动铲刃在路面上前后往复运动，使竖直激振力对路面某一点实现前后往复多次作用，达到更好的除冰雪效果的机械。

振动器2和水平偏心轴16可以分开单独启动使用，需要哪个启动哪个，互相不影响。

  如图2，为更好的处理地面凹凸不平的冰雪，将N个复合振动式除冰雪铲组合在一起使用，可以达到更好的路面仿形及避障效果，实用价值更大，图2就是将3个复合振动式除冰雪铲组合在一起使用的示意图。

Claims (10)

1.复合振动式除冰雪铲是由铲板(1)、振动器(2)、上连杆组合(3)、下连杆组合(4)、上支撑座(5)、橡胶减震器(6)、下支撑座(7)、机架(8)、增压弹簧(9)、转动体(10)、转向油缸(11)、转轴(12)、弧形压板(13)、车辆悬挂推动板(14)、避障翻转机构(15)、水平振动偏心轴(16)组成，其特征是：振动器(2)固定在铲板(1)上，上连杆组合(3)一端通过销轴(28)与铲板(1)铰接，另一端与上支撑座（5）铰接，并通过橡胶减震器(6)与机架(8)紧固在一起，下连杆组合(4)一端通过销轴(28)与铲板(1)铰接，另一端通过水平偏心轴(16)、轴承(29)、下支撑座(7)及橡胶减震器(6)与机架(8)相连接，故由铲板(1)、上连杆组合(3)、下连杆组合(4)、上支撑座(5)、下支撑座(7)、橡胶减震器(6)及机架(8)构成四连杆机构，可以将以上特征的N个复合振动式除冰雪铲组合连在一起使用，机架(8)通过销轴(32)与转动体(10)及水平转向油缸(11 )铰接，水平转向油缸(11 )的另一端与转动体(10 )铰接，而转动体(10)的另一端通过转动轴(12)、弧形压板(13)安装在车辆悬挂推动板上。

2.如权利要求书1所述的复合振动式除冰雪铲，具有如下特征：振动器（2）由上箱体（26）、下箱体（27）、偏心轴组合机构、动力源（21）组成，上箱体（26）和下箱体（27）用螺栓连接在一起，并固定在铲板（1）上。

3.如权利要求书2所述的复合振动式除冰雪铲，具有如下特征：振动器(2)的偏心轴组合机构包括二种组成形式： 第一种：偏心振动轴（17）上固定有齿轮（19），偏心振动轴（18）上固定有齿轮（20），偏心轴（17）与动力源（21）相连接；第二种：一根偏心振动轴（17）直接与动力源(21)相连接。

4.如权利要求书3所述的复合振动式除冰雪铲，具有如下特征：偏心振动轴（17）和偏心振动轴（18）包括二种组成形式：第一种：偏心振动轴（17）和偏心振动轴（18）上可以再分别套上沿偏心振动轴（17）和偏心振动轴（18）外表面转动的偏心套（22）；第二种：不带偏心套的偏心振动轴（17）和偏心振动轴（18）。

5.如权利要求书4所述的复合振动式除冰雪铲，具有如下特征：偏心振动轴（17）、（18）套上偏心套（22）包括二种组合方式：第一种：偏心振动轴（17）和偏心振动轴（18）上有固定销（23），偏心套（22）上有直滑槽；第二种：偏心振动轴（17）和偏心振动轴（18）上有固定销（23），在两端装有挡板（24），挡板（25），偏心套（22）上有斜滑槽。

6.如权利要求书1所述的复合振动式除冰雪铲，具有如下特征：水平偏心轴（16）由两处同心旋转支撑轴径和两处偏心旋转支撑轴径组成，同心轴径通过轴承下支撑座（7）与机架（8）相连接，偏心轴径通过轴承（33）与下连杆组合（4）相连接。

7.如权利要求书1所述的复合振动式除冰雪铲，具有如下特征：由铲板（1）、柱销（28）、上连杆组合（3）、上支撑座（5）、橡胶减震器（6）、下连杆组合（4）、水平振动偏心轴（16）、轴承(29)、机架(8)等组成了四连杆机构，此机构起路面仿型和二次避障的作用。

8.如权利要求书1所述的复合振动式除冰雪铲，其特征是：上连杆组合（3）、下连杆组合（4）的构成形式包括以下方式：左右两个水平位置的连杆通过位于两个连杆之间的连接板、连接片、连接管、连接条、连接柱刚性连接在一起，它们之间的连接方式可以是：焊接、螺栓连接、整体铸造，构成一个零部件。

9. 如权利要求书1所述的复合振动式除冰雪铲，其特征是：旋转轴（12）置于转动体(10)的上端，转动体(10)可绕旋转轴(12)左右摆动一定角度，两个弧形压板( 13)控制转动体的转动范围。

10.如权利要求书1所述的复合振动式除冰雪铲，其特征是：N个复合振动式除冰雪铲组合连接在一起使用，N为大于等于1的自然数，机架(8)在水平延长方向上焊成一体，成为一个大机架，将相邻两个铲的两根水平振动偏心轴(16)的左右轴头通过联轴器(30)连接在一起，依此类推，使每个铲的水平振动偏心轴同步旋转。

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