┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ 装 ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ 订 ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ 线 ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊
出一个计算路面冰雪清除机工作阻力Px的经验公式。
Px?P1?P2 （3.1）
图3.1 冰雪清除工作装置结构
式中 Px—— 水平工作阻力；
P1—— 冰雪变形断裂破碎对磙子产生的阻力； P2—— 碾压滚的滚动阻力。
P1?KnK0Bh P2?fW1
则 Px?KnK0Bh?fW1 （3.2） 式中 Kn——刀齿不均匀影响系数， Kn =1.0～1.5；
K0 —— 冰雪切削阻力系数, K0 =70～130kpa； B —— 碾压滚宽度；
H —— 冰雪厚度； f —— 阻力系数，从表2-7中选取。 W1 — 工作装置重量(带配重)，W1=36000N。
根据上述经验公式，可以计算出路面冰雪清除机工作时所遇到的最大水平切线工作阻力。
P1 = 1.5×130000×2.268×0.1=44226N
P2 =0.1×36000=3600 N Px =47826N =47.826 kN。
从ZL40E装载机的主要性能参数可知，该阻力值不大于对应额定滑转率工况的一档和二档的牵引力。动力机在额定滑转率下具有足够的牵引力克服水平工作阻力。
共 64 页 第 26 页
┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ 装 ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ 订 ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ 线 ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊
第4章 齿刀的研究
4.1 齿刀在碾压滚上的排列﹑数量﹑间距
齿刀是清除冰雪装置上的重要零件，齿刀设计的好与坏将直接影响到整机清除冰雪的效果。
在冬季，高速公路、普通公路、市区道路上积雪由于清扫不及时，而被碾压成冰或冰雪混合物状态。这层冰雪由于受到温度的变化和外力挤压密度很大。由于地面上有灰尘等其他杂质的存在，这层冰雪与地面的粘连不是十分紧密的，因此只要冰雪层被破碎，形成面积较小的碎块，就能自动与地面剥离。我们在分析齿刀的数量及间距时主要是依据冰雪的这种特点。
刀齿的排列方式及数量将直接影响到工作装置的清除冰雪效果。 齿刀过密、间距过小甚至没有间距，虽然刀齿受力减小，但从压实冰雪的特点来看，造成整机成本增加，是没有必要的。另外，周向布置排数过多、过密造成前排刀齿还没有切入冰层，后排刀齿已与冰雪面接触，连续工作情况下，不是有效的除去冰雪，而是象一个机动车的防滑装置。
布置排数过少，齿刀过稀，间距过大，使刀齿切入冰雪层后，不能产生有效的挤压，造成部分区域冰雪层不能被破碎，形不成小碎块，冰雪层难与地面分离。清除冰雪效果不好，工作效率低。
齿刀碾压滚组组件如图4.1所示。
刀齿在滚子轴向共布置12排，滚子分两节，每节6排。轮缘上每圈均匀布置13个刀片，相邻圈上的刀片错开1/2间距排列。刀片总数量156片。
整机启动后，当第一排齿切入冰雪面后，造成冰雪层松动，如果各排齿间距过大，在工作面上看到的只能是一排排印痕，起不到对冰雪的破碎作用。由于滚动是连续的，当后排齿连续切入冰雪面时，因为各排刀齿错开1/2齿距排列，单位面积上的冰雪层同时有若干个刀齿切入，单位面积切入力加大，造成有效工作面积内冰雪层完全破碎而与地面分离。
4.2 齿刀几何参数
齿刀与滚筒的连接可以采用两种方式，即焊接和螺栓连接。焊接方式强度
共 64 页 第 27 页
┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ 装 ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ 订 ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ 线 ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊
高，螺栓连接易于更换刀齿。本次设计采用螺栓联结方式。其结构与尺寸见图4.2所示。 齿刀材料选取1 6Mn,因刀具角度是切削性能的重要参数，通过分析比较，确定了齿。刀的几个关键角度。齿刀前角为20°，后角 72°，齿刀在滚筒上的安装采用前倾式，安装角160°。
图4.1 压滚组件
4.3 切削力计算
由表2-5知，密实冰雪（ρ≥0.55～0.65g/m）在-20℃以下的切削阻力系数[p]=（70-130）kPa 。冰雪清除装置上的齿刀对冰雪的切削力等于装置的重量除以刀刃的接地面积。
冰雪清除装置加配重对冰雪产生的压力
p1=G1/A=36000/(2.268×0.01)=1587.3 kpa＞[p] （4.1） 由此可知，冰雪清除装置对冰雪产生的切削力在两种情况下均大于冰雪的切削比阻力。
3
图4.2 刀齿结构与参数
共 64 页 第 28 页
┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ 装 ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ 订 ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ 线 ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊
第5章 主要零件校核计算
5.1 轴承的校核计算
5.1.1 当量动载荷的校核
在本次设计中，轴与支架之间的联结选用深沟球轴承6220，其主要参数为轴承参数：
轴承内径： 100（mm） 轴承外径： 180（mm） 轴承宽度： 34（mm） 额定动载荷：94000(N) 额定静载荷：79000(N) 润滑方式： 脂润滑 极限转速： 4300(r/min)
滚动轴承的基本额定动载荷，是在一定载荷条件下确定的。根据滚动轴承
的实际受载情况，在许多场合，常常同时承受径向和轴向载荷的复合作用，为了计算轴承寿命时能与基本额定动载荷在相同的条件下比较，需将实际工作载荷转化为一个假想载荷。在此载荷作用下，轴承的寿命与实际载荷作用下的寿命相等，称该假想载荷为当量动载荷，以P表示。当量动载荷的一般计算公式为：
P = fp ( XR + YA ) （5.1） 式中 X—径向载荷系数；
Y—轴向载荷系数；
R—轴承所承受的径向载荷； A—轴承所承受的轴向载荷。
fp—载荷系数，考虑机器的运转情况对轴承载荷的影响，查表5.1。 在本设计过程中，所选轴承仅受径向力，而轴向受力为0，由机械设计册查得轴承的径向载荷系数X=1.0,轴向载荷系数Y=0。由于该冰雪破除机是由装载机推动的，所以其载荷性质应该属于中等冲击或中等惯性力，其载荷系数fp取
共 64 页 第 29 页
┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ 装 ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ 订 ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ 线 ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊
1.8。
根据上述经验公式以及所分析得到的数据，可以计算该轴承在工作时所遇到的当量动载荷。
表5.1 载荷系数f
载荷性质 无冲击或轻微冲击 中等冲击或中等惯性力 强大冲击 1.8～3.0 f 1.0～1.2 1.2～1.8 举例 电机、汽轮机、通风机、水泵等 车辆、动力机械、起重机、造纸机、冶金机械、选矿机、卷扬机、机床等 破碎机、轧钢机、钻探机、振动筛等
P = 1.8×18000=32400 N
由上面计算结果可知道，该轴承在工作时的当量动载荷比其额定动载荷要小得多, 所以是合格的。
5.1.2 滚动轴承寿命的计算
滚动轴承的基本额定寿命大小与载荷大小有关，对同一轴承而言，载荷越大，引起的接触应力也越大，因而在发生点蚀破坏前所经历的应力变化总转数也就越少，即轴承的额定寿命越低，两者之间的关系可用疲劳曲线表示。轴承的载荷-寿命曲线方程为：
PL10 = C × 1 = 常数 （5.2）
则基本额定寿命以106转为单位时，寿命计算公式为：
Cε
L10 = （）106 r （5.3）
P实际使用中，实际使用中，用工作小时数表示轴承寿命较为方便，所以
Cε
L10 = 106×（）/60n h （5.4）
P式中 P—当量动载荷（N）;
ε—寿命指数，球轴承 ε=3，滚子轴承ε=10/3； n—轴承转速（r/min）;
C—基本额定动载荷（N）,可由轴承样本或有关机械设计手册查到。
标准中规定，滚动轴承的基本额定动载荷C是指能时轴承的基本额定寿命达到106转时所能承受的假想载荷。对向心轴承是指一个大小和方向恒定的纯径向载荷，以Cr表示；对推力轴承是指一个恒定的中心轴向载荷，以Ca表示。基本额定动载荷越大，轴承承载能力越强，它是衡量轴承承载能力的只要指标。
由以上经验公式以及分析数据可以计算本冰雪清除机中轴承的寿命为：
ε
ε
共 64 页 第 30 页