關(guān)于除雪機(jī)的穩(wěn)定性探討

李帥

摘 要：北方地區(qū)由于地理位置的原因，常有大雪天氣出現(xiàn)。受大雪天氣的影響，常會(huì)因?yàn)榉e雪造成人力財(cái)力的損失，甚至是事故，為了避免事故的發(fā)生，最大限度的減少損失，就必須用到除雪機(jī)。為了提高除雪機(jī)的穩(wěn)定性，保證除雪過(guò)程中可能受到結(jié)冰或者是其他障礙物的影響，為保證其正常運(yùn)行，就必須維持前進(jìn)的穩(wěn)定性。本文通過(guò)對(duì)除雪機(jī)重心、穩(wěn)定性評(píng)價(jià)指標(biāo)、以及縱橫向穩(wěn)定性的詳細(xì)分析，以供后續(xù)參考。

關(guān)鍵詞：除雪機(jī)；穩(wěn)定性；重心；縱橫向

在除雪機(jī)工作過(guò)程中，難免會(huì)遇到結(jié)冰情況以及其它類型的障礙物阻擋。為了保證除雪機(jī)在遇到結(jié)冰和障礙物時(shí)還能正常工作，就必須提高除雪機(jī)的穩(wěn)定性。通過(guò)對(duì)除雪機(jī)穩(wěn)定性的深入分析研究，來(lái)提高除雪機(jī)在工作過(guò)程中的穩(wěn)定性。

1. 確定除雪機(jī)的重心位置

除雪機(jī)的重心位置、豎直高度以及車輪間距等多個(gè)因素影響其穩(wěn)定性。而豎直高度以及車輪間距都可以通過(guò)直觀測(cè)量來(lái)得到數(shù)據(jù)，唯一的重心位置是確定其穩(wěn)定性的決定性因素。因此，在對(duì)除雪機(jī)穩(wěn)定性機(jī)械能研究的時(shí)候，需要確定其重心位置。我們結(jié)合除雪機(jī)的機(jī)械特點(diǎn)，采用兩種計(jì)算重心的方式來(lái)確定除雪機(jī)重心，分別是進(jìn)行實(shí)驗(yàn)和采用計(jì)算的方式。我們可以借助除雪機(jī)的主要部件重心位置來(lái)評(píng)估除雪機(jī)整體的重心。通過(guò)測(cè)量除雪機(jī)胎壓確定重心所在大概位置，具體方法是借助另外一臺(tái)除雪機(jī)，將除雪機(jī)平放在地面上，各個(gè)測(cè)量四個(gè)輪胎承載力，由此得出重心位置。再通過(guò)倒置測(cè)量受力點(diǎn)載荷的方式計(jì)算重心高度。

綜合上述所用到的測(cè)量方式，我們采用以下的測(cè)量法來(lái)確定除雪機(jī)的重心位置。首先是平放除雪機(jī)，其次是根據(jù)具體情況確定重心坐標(biāo)（X，Y，Z），方便確定除雪機(jī)重心。

X=（∑GiXi）/ ∑Gi；Y=（∑GiYi）/ ∑Gi；Z=（∑GiZi）/ ∑Gi；H=z+y

公式中：∑Gi；Xi；Yi；Zi --各總成的重量及其坐標(biāo)。

經(jīng)過(guò)相關(guān)資料查詢，得到以下數(shù)據(jù)參數(shù)：除雪機(jī)輪胎的直徑為650毫米，其重心位置數(shù)據(jù)分別是1235毫米，0，1189毫米。結(jié)合滾刷的位置和滾刷自身參數(shù)，利用以下公式來(lái)計(jì)算出除雪機(jī)總體重心坐標(biāo)：

X2=（∑GiXi）/ ∑Gi=[1666*（3353+2760）+1358*（1359+2760）+（1359+2760）]/5000=4615mm

Y2=0mm；h2=1095mm

從上述計(jì)算結(jié)果我們可以得出，除雪機(jī)的豎直距離是1568毫米（豎直位置：重心到地面），到前端的距離是768毫米。

2 除雪機(jī)穩(wěn)定性的評(píng)價(jià)指標(biāo)

除雪機(jī)在工作過(guò)程中表現(xiàn)是否穩(wěn)定的決定性因素就是除雪機(jī)的穩(wěn)定性，而相關(guān)的評(píng)價(jià)指標(biāo)主要由兩方面構(gòu)成，其一是穩(wěn)定比，其二是穩(wěn)定度。以下是對(duì)穩(wěn)定比和穩(wěn)定度進(jìn)行的詳細(xì)分析。

（1）穩(wěn)定比：除雪機(jī)在進(jìn)行除雪工作時(shí)，是兩個(gè)力矩共同作用的結(jié)果，分別是力矩MW和力矩MF。力矩MW可以讓除雪機(jī)保持自身的穩(wěn)定，力矩MF是會(huì)導(dǎo)致除雪機(jī)向外側(cè)翻的外力，借助以下的公式來(lái)進(jìn)一步確定兩個(gè)力矩之間的比值數(shù)據(jù)：

K= Qn l / G l1= Qn l / G2L

公式中：Qn表示除雪機(jī)額定載重量；l表示額定載重量的重心與前橋中心線的水平距離； 表示裝載機(jī)使用重量； 表示空載裝載機(jī)后橋負(fù)荷；l1表示空載裝載機(jī)重心距離前橋的水平距離； 表示軸距。

從公式中我們可以看出，當(dāng)MF=MW時(shí)，除雪機(jī)是處于一個(gè)臨界狀態(tài)，k=1；當(dāng)MW>MF的時(shí)候，這時(shí)候的除雪機(jī)穩(wěn)定性是最好的，而這個(gè)時(shí)候K>1，也就是如果要保證其肯定性，必須控制K值大于1；當(dāng)MW

（2）穩(wěn)定度：當(dāng)除雪機(jī)在進(jìn)行斜坡作業(yè)時(shí)候，發(fā)生側(cè)翻的臨界坡度被稱為穩(wěn)定度。穩(wěn)定度用來(lái)衡量除雪機(jī)的穩(wěn)定性，由于路面情況不一樣，穩(wěn)定度只能作為評(píng)價(jià)除雪機(jī)性能的一部分因素。而當(dāng)除雪機(jī)在進(jìn)行斜坡作業(yè)時(shí)，我們通常用以下公式來(lái)表達(dá)重心作用線的位置和除雪機(jī)所處狀態(tài)之間的關(guān)系：

：

我們可以用上述公式來(lái)反映除雪機(jī)在斜坡和平地作業(yè)時(shí)的重心狀態(tài)。根據(jù)公式所得出的結(jié)果結(jié)合課題觀點(diǎn)，穩(wěn)定度只能在某個(gè)程度上反應(yīng)除雪機(jī)的機(jī)械性能。另外，發(fā)動(dòng)機(jī)的動(dòng)力強(qiáng)度，地面附著力都會(huì)影響除雪機(jī)作業(yè)時(shí)的位置。

3 縱向和橫向穩(wěn)定性

3.1縱向穩(wěn)定性

除雪機(jī)的縱向穩(wěn)定性是通過(guò)穩(wěn)定度來(lái)反應(yīng)的，在進(jìn)行穩(wěn)定度的計(jì)算時(shí)，需要對(duì)除雪機(jī)會(huì)發(fā)生側(cè)翻情況進(jìn)行詳細(xì)分析。若前輪與地面角度過(guò)大，除雪機(jī)的重量就會(huì)集中到前輪上，造成前輪和后輪的變形程度不一，且相差較大。因此，我們?cè)谶M(jìn)行除雪機(jī)縱向穩(wěn)定度計(jì)算時(shí)，應(yīng)該充分考慮除雪機(jī)側(cè)翻的情況。

而根據(jù)國(guó)家明確的規(guī)定要求，高度公路所能達(dá)到的最大坡度不能高于5%。一般的坡度也不能比6%大。結(jié)合上述所得到的計(jì)算結(jié)果，只有當(dāng)路面的坡度低于29%時(shí)。才能讓除雪機(jī)處于正常工作的狀態(tài)。

3.2橫向穩(wěn)定性

在除雪機(jī)進(jìn)行橫坡作業(yè)時(shí)，發(fā)生失穩(wěn)的可能性比較大。我們?cè)趯?duì)除雪機(jī)穩(wěn)定性進(jìn)行判斷時(shí)，一般分為一級(jí)和二級(jí)穩(wěn)定。其中一級(jí)穩(wěn)定性指的是除雪機(jī)的交銷與地面之間的連接線。

當(dāng)除雪機(jī)處于發(fā)生翻到的臨界狀態(tài)時(shí)，前輪承擔(dān)前橋所產(chǎn)生的全部重量，輪胎變形度大，此時(shí)，由于后輪并沒(méi)有壓力，就造成輪胎的形變?yōu)榱恪Ｋ裕瑸榱吮ＷC除雪機(jī)能正常的進(jìn)行作業(yè)，且除雪機(jī)相關(guān)操作人員不會(huì)威脅到人生安全，應(yīng)當(dāng)始終將除雪機(jī)的穩(wěn)定度維持在一級(jí)的層面上。利用上述公式計(jì)算得出，除雪機(jī)行駛的路面坡度應(yīng)不高于33.8度，才能保證除雪機(jī)能夠正常的進(jìn)行作業(yè)，而且也不會(huì)對(duì)操作人員的人身安全造成威脅。

在實(shí)際操作當(dāng)中，因?yàn)橐患?jí)穩(wěn)定性和二級(jí)穩(wěn)定性數(shù)值相同，所以一般都只會(huì)使用一級(jí)穩(wěn)定角。

4 結(jié)束語(yǔ)

本文通過(guò)了解除雪機(jī)的特點(diǎn)，對(duì)除雪機(jī)重心、穩(wěn)定性評(píng)價(jià)指標(biāo)、以及縱橫向穩(wěn)定性的詳細(xì)分析，保證除雪工作中可能遇到結(jié)冰或者其他障礙物的影響，確保除雪機(jī)能夠正常工作。筆者希望在以后的相關(guān)工作中，能對(duì)各位工作人員起到參考作用。

參考文獻(xiàn)

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[2] 毛壯壯，劉占磊. 除雪機(jī)水平提升偏轉(zhuǎn)裝置的研究，2016.