小型手扶式除雪設施設計

王婷婷

摘要：我國的機械除雪設備相對于國外來講，不僅設備落后而且制造成本較高，目前國家提供的大型機械除雪設備使用范圍有限，無法涉及到具體的街道或小區，所以在我國目前人工除雪還是很重要的。為了解決人工除雪工具簡單、功能單一、耗時耗力等問題，筆者初步設想設計一種小型手扶式除雪設施在功能和結構上加以創新，使其更適應我國人工除雪需要，向著綠色環保、高效、快捷、攜帶方便、易于使用和存儲的方向發展，提高勞動作業效率，減輕人們負擔。

關鍵詞：小型；便捷；高效；手扶除雪設施

中圖分類號：TB472 文獻標識碼：A

文章編碼：1672-7053（2018）03-0017-02

1 我國除雪設備使用情況走訪調研

本次社會調查面向我國降雪量偏多的東北地區我的家鄉富錦市。經過實地走訪調查了不同年齡段的人群，年齡在20歲以下的占22%，年齡在20-30歲之間的占38%，年齡在31歲以上的占40%。從調查中分析出，目前大部分家庭仍然使用人工的除雪工具有鐵鍬、鐵鏟、鐵推、人工自制木鏟等簡單工具，部分單位工廠或小區實行承包式雇人除雪，使用的工具除了鐵鍬、鐵鏟等基本手持除雪工具之外還個別的增加了若干臺燃油驅動的推雪車，作業效率十分低下，然而在20歲以下的年輕人中對除雪工具的使用少之又少，大部分青年人因除雪工具簡陋，作業難度大而贊成雇人除雪，而大部分中年人希望提高人工除雪設備的作業效率，從而達到快速而省力的除雪效果。還有少部分人希望利用除雪機來工作。就目前形勢分析人力除雪設備應用比較廣泛，而且人們急需一個輕松、有效、快捷的除雪設施。所以如何設計一個這樣的便捷簡單而有效的小型除雪工具將是設計師們的一個設計難題，設計前期需要結合實際調研以及收集大量的國內外關于除雪用具的資料，然后到資料的整合以及在圖紙上的初次設想和創作，再到現實使用的可行性研究與改進，總結問題點，最后進行二次創作與調整，直至將方案達到盡善盡美。設計的方案最總呈現不僅要符合最初的設計理念，更要符合人機工程學，在達到使用的可行性基礎上，更要突出設計點，將新穎的外觀與功能的實現完美結合，從而才能設計出一個真正造福于民眾的小型便捷的手扶式除雪工具。

2 對于現有除雪設備的分析

2.1 國內外除雪設備發展現狀

1）人工除雪。在我國北方大部分地區初冬時降雪量大，狹窄路段路面積雪嚴重，堵塞交通情況時有發生，然而被大量行人和車經過的路面逐漸變成厚厚的積雪層，目前在我國北方的多數城鎮仍然大量采用人工除雪方式，小區街道每下一場雪就要清理一次，同時政府能夠提供的大型機械除雪作業范圍有限，而且無法全面的涉及到具體的街道或小區，因此人工清雪還是十分重要的，可是我國的人工清雪工具存在許多亟待解決的問題，例如：人工強度大，作業效率低、作業時間長、耗費大量人力、物力、工具簡單、功能單一等現象。

2）機械除雪。目前國內現有的機械除雪方式主要有以下幾種，拋揚式機械除雪、熱熔式機械除雪、高速流吹掃式機械除雪、犁板式鏟式機械除雪等。在中國由于人們的除雪方式比較傳統，總是習慣于在雪停后除雪，而降雪后的路面早已經過行人和車輛的踩踏和碾壓浮雪也逐漸被壓實，由此以來人工作業的難度加大，在中國針對這種壓實的雪的除雪機械設計技術難度較大，設備制作成本高、除凈率低、作業效率低，效果不理想，而且機械除雪設備燃油消耗較高整套設備投入量大，動輒幾十萬元，難以大量普及應用。

3）除雪劑除雪。這種方式也是在中國廣泛使用的，這種方式很容易將雪融化同時也會給路面、橋梁、車輛造成一定的腐蝕，使得環境遭受不同程度的污染，也對地下水造成污染、持續時間長、范圍廣，國家目前在除雪劑的使用量上也十分注意。

4）國外道路除雪設施相對于我國來說比較齊全。國外主要有三種除雪方式，融雪除雪、機械除雪、綜合式除雪。其中部分除雪方式曾被中國引用，但成效有限。

2.2 總結除雪設備現存問題

通過總結多年的除雪經驗加上實際的走訪調查以及查閱資料，我發現我國目前機械除雪設施覆蓋面有限，雖然吸收了一些國外先進技術并且引進了一定數量的除雪設備，但是還存在這各種各樣的問題。雖然有關部門參照國外技術研制出一些除雪機械，但是與國外先進技術相比無論規格、性能、數量上都存在著很大差異，不能完全適應我國路面除雪技術的需要，何況國外的除雪技術部分不適用于我國路段，并且造價高，適用范圍有限，然而一些除雪技術如融雪劑對路面和建筑物也造成了一定的腐蝕性，使得環境遭到污染，部分融有融雪劑的雪流入地下或河流，使水體也因此遭受一定程度的污染，雖然目前我國大型機械對路面的損害程度還沒有一個衡量標準，但在路面凹凸不平的路段工作時，也難免對路面造成一定的損傷，而且我國道路建設起步晚、發展快、除雪機械裝置普遍較差，目前人工除雪量和融雪劑的使用量較大，尤其人工動輒上千人，使用的除雪工具也十分有限，工具簡單，效率低下。

2.3 暢想未來除雪設備發展趨勢

人工除雪低效落后的現狀應該加以改善，合理化調整，在眾多大型機械高效率除雪環境下人工除雪的工具效率也應有相應的提高。我國人工除雪設備的發展趨勢應該向小型、便利、高效化、結構優化、低耗化或無耗化、環保化等方向發展。適當結合當代新技術新材料，對除雪設備加以合理性優化升級。手扶式除雪設施是最貼近日常人們的使用需求，手扶式除雪設施是區別于厚重大型的機械除雪設施，應用范圍廣，可以應用到機械除雪設施涉及不到的區域，可涉及街道乃至小區。同時也區別于人工鐵鍬和鐵鏟等簡單工具作業效率低下等設施，它可以在人工勞作的基礎上通過手扶便利多功能的除雪方式來減輕人們不必要的勞動力，提高作業效率，功能齊全便于使用和收納，而且設計小型便利手扶式除雪設施，突出的就是這個“便利”二字，設計更好的貼近民生需求，更好研究也是為了符合人民更便利快捷的勞作需求。

3 小型手扶式除雪設施設計創新

3.1 改進設計結構現實可行性

我預想的除雪設備是利用手扶式人力驅動和輪子帶動割雪刀輪轉動的裝置來實現轉動碎雪，該設計首先主張節能環保，不用燃油或電力驅動，以小型輕便為主要設計，靠輪子的轉動提供驅動力，以實現綠色無污染節約能源的驅動作用；其次將輪軸割雪刀進行外觀葉片形狀的優化設計，優化其合理的受力面結構，增強經濟性能和安全性能裝置，采用耐磨耐腐蝕材料延長其使用壽命，減少工具的受損程度和提高工具的使用效率，而且需要加置一個推雪板和收納裝置，可以將割碎的積雪臨時收納在內，而此收納裝置是要可以拆卸的，在推雪的過程中可以輕松的將其封閉，防止雪溢出，在除雪腔底部設計個可旋轉式的底板，與腔體形成一體，傾卸時可以將其底板解合，使其向下旋轉90度，順著底板的慢慢打開而將把手輕輕向上扶動，從而實現方便快捷的卸雪方式。然而經過方案一的深入研究發現存在許多不足之處。第一此設計的主要驅動力靠輪子的轉動帶動旋轉刀軸碎雪，此想法存在現實可行性方面的問題，而且輪子的驅動力十分有限，在前行的時候很難實現旋轉式刀軸快速旋轉達到擊碎積雪的作用力，而后我進一步設想通過改變輪子的大小來加快刀軸的旋轉速度，但是即使這樣也是將其速度加快而且很難達到將積壓的厚厚積雪層割碎的力度；第二在實現旋轉速度和驅動方面輪子的體量設計上不可過大，過大的輪子不僅會使得外觀看上去笨拙粗鄙，更會增加除雪具的重量，存儲起來也不是很方便，如若這樣就與我最初想要設計一個輕便又小型的手扶除雪具的想法背道而馳了，本設計的重點也是在為了減輕人們的工作強度，所以在設計時不可將大量的人力轉為驅動力。本設計不僅要考慮除雪設備的使用性同時也要兼顧其美觀性，所以不可在從增大輪子方向上做文章，但與此同時前體刀軸的旋轉力上也很難實現，所以旋轉軸方式碎雪在實現條件上尚不成熟；問題三在手扶推動除雪過程中難免需要轉變方向，在方向的轉動過程中需要人的一定量的臂力方可實現，而工具的重量和積雪堆積的重量會增加一些阻礙力，然而雪本身也有一定的粘稠性，加之經過人們多次踩踏或行車碾壓后的積雪與未經過踩踏的浮雪相比容器收納的空間不變，重力反而會成倍增加。另外與地面的摩擦力等都是擴大阻力的因素，因此在這種情況下更會大量耗費人力，以上種種因素都造就了當下亟需設計一款省力便捷的除雪工具，應該以減輕人們除雪時的工作強度為重要的切入點來設計一個小型輕便的除雪工具。所以我根據在構想設計方案一時所發現的不足之處，花費大量的時間不斷的收集資料加以全面深入的設計研究與改進，從而達到另一種除雪實現方式。

3.2 優化設計形態及功能

根據上面的研究進一步加以改進，將之前設想的旋轉刀軸碎雪方式改為橫豎交差錯落排刀式除雪方式。該方式具體設想的提出是采用具體問題具體分析法，首先為了減少人們的體力消耗，在設計結構上以達到省力快捷為出發點，而且為了節能環保也不可采用電力驅動方式，所以我進一步研究和設想采用層層分散雪的阻力和受力面來實現碎雪效果，此方式打破了傳統的電力驅動機械單板式推雪板，此設計的分散阻力實現方式采用水平上下共三層刀板，第一層刀板最為突出，其次第二層，再次第三層依次水平錯落斜切排置，豎向刀板也要增加兩層，分別夾層在水平刀板一二層和二三層之間并排排列。在實現方式上第一層水平刀板和豎排的并排刀板合力并進首先插入厚厚積雪層的上面三分之一處，緊隨其后第二層水平刀板和第二層豎排刀板合力并進厚厚積雪層的三分之二處，同理第三層水平刀板插入積雪層的最底部。從而實現了分散雪的阻礙力達到輕松便利的將積雪擊碎的效果，在碎雪刀板后也要設置推雪板和收納積雪容器。

4 結論

小型手扶式除雪設施設計既不同于電力驅動機械除雪方式也區別于傳統的簡單工具鐵鍬、鐵鏟、鐵推板的作業模式，針對原有人工除雪工具作業效率低下、勞動力強度大、作業時間長等問題進行集成式合理化結構改進。首先為了減少人們的體力消耗，在設計結構上以達到省力快捷為出發點，更為了節能環保也不可采用電力驅動方式，而且采用層層分散雪的阻力受力面來實現碎雪效果，此方式打破了傳統的電力驅動機械單板式推雪板，以橫豎交叉排刀式碎雪方式取代了原有單板式機械碎雪，從結構、功能等方面的改進，提高了除雪作業效率，同大型機械除雪方式相比，其使用范圍廣，可以涉及狹窄路段或小區，而且造價低廉，實用性高，更加便于人們存儲和攜帶，與此同時也希望此設計可以為人們帶去更多的福音。

參考文獻

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