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透析吉林大学刘谊宾、汪秀山、马文星、吕景忠
之《振动清雪铲静动态强度分析》和最新除雪机械技术
王锡山
本人于2000年着重研发除雪设备，是“振动”除雪铲的发明人。研究设计除雪机械设备首先要保证除冰雪机械设备的使用性和性能的实现，现就吉林大学刘谊宾、汪秀山、马文星、吕景忠等教授之《振动清雪铲静动态强度分析》进行透析，并对除雪机械设备在设计中必须具备的结构加以简要说明，本人尽量达到语言通俗易懂，已引导研发机械设备除雪领域的思维不入误区，促进产品的发展。
吉林大学刘谊宾、汪秀山、马文星、吕景忠之《振动清雪铲静动态强度分析》（简称：《分析》），来源于2011年春天吉林大学受白山市一家企业之托，为该企业改进振动除雪铲的生产工艺的基础之上，该《分析》和实际相差很远。《分析》在【摘要】中提到的“振动”、“冰雪振碎”、“自动越障”以及【正文快照】中提到的“清雪铲可对压实的冰雪冲击破碎并予以清除”实属不切合实际。《分析》本身的概念和论述有误，其内容固然偏离实际，本人就此加以透析，以便对研发除冰雪机械起到正确引导作用，充实研发中的理论和实际依据，更好的服务于人民群众和社会。
一、除冰雪机械设备性能现状 目前在国内外没有一台真正意义上能够除掉路面上积冰的机械设备，原因之一是除雪机械相对其他机械发展的比较晚，各国没有对路面形成的冰必须清除等特别要求。原因二是冰的形成是典型的物质三态，即从液态水遇冷之后在路面上形成了固态，所以冰和路面的亲和力非常强，冰和沥青的硬度又基本相符，要想把两者硬度相符的物体剥离且不损坏路面，是机械力难以实现的，本人正在对路面冰的有效去除进行研发并有突破性进展，不久产品将会面世。
世界各国对路面积雪的清除都根据国情的不同有着不同的除雪机械设备，并有实际除雪效果。就我国冬季路面的积雪有一定的特殊性，碾压过的压实雪占70%以上，碾压过的压实雪在路面上的附着力非常强且具有一定的亲和力，目前国内外没有性能稳定的除压实雪机械设备。我国的城市路面和公路路面均有不同的凸出物体，这就迫使各种除雪机械设备必须要有很好的避让性，在这方面的性能所有的除雪机械都不是很理想，就是有避让性能的除雪机械设备其除雪效果也达不到要求。吉林捷盈研发生产的各种除雪机械设备经过市场验证，其除压实雪、冰雪混合物（雪没有完全形成冰）、自然积雪的效果非常好，当遇到路面凸出物体时能够自行越过，越过后伺服复位继续作业，这方面值得业内研究借鉴并值得重组扩大生产服务于社会。
二、透析吉林大学刘谊宾、汪秀山、马文星、吕景忠之《振动清雪铲静动态强度分析》（简称：《分析》）的概念 该《分析》在【摘要】中提到的“振动”、“冰雪振碎”、“自动越障”，的确不切合实际，除冰根本不能实现。
1、“振动”透析 除压实雪机械设备具有震动性能确实有一定效果但绝不是“振动”，震动与“振动”不是一个概念。震动是指机械设备整体有源震动，除雪铲作业执行结构部分是铲刃，铲刃具有震动频率超过5000次/min以上的功能并且和路面形成一定角度，对除冰雪能起到很好的作用，本人经过多年的研发已经完成这种震动铲并很快问世，这种震动铲能把冰雪震碎加以清除。“振动”是指机械设备有源往复运动的一种形式，“振动”对各种机械设备要有一定限制，“振动”的频率不能过高否则机械设备产生共振使设备无法作业。在除雪机械设备中，如果铲刃和路面形成的夹角适合除雪、“振动”连接部分结构的质量为300kg、“振动”往复8mm、频率600次/min、除雪机械整体不产生共振在相对平衡值的情况下，按着这组数据计算则铲刃单向“振动”线速度为4800mm/min，如果整体除雪机械设备作业速度设定50000 mm/min（3km/h），则铲刃没有实现往复“振动”，也就是“振动”在除雪作业中就没有实现 “冰雪振碎”的性能，所以【正文快照】中提到的“清雪铲可对压实的冰雪冲击破碎并予以清除”实属不切合实际。论述本身性能概念有误，其《分析》中的内容固然偏离实际。
2、“自动越障”描述不清 除雪铲除雪作业越过路面凸出物体性能很关键，这个性能决定了该除雪铲是否能够进行除雪作业。吉林大学照搬吉林白山企业生产的除雪铲结构、并申请的实用新型专利（201220271647.4），所阐述的主要结构和他人早在2010年申请的国家专利（201020162151.4）完全一样，该结构除雪铲在慢速除雪作业时可自动越过路面凸出物体，越过后不能自动复位，需要作业人员伺服复位，其“自动越障”的描述极易误导业内人士和使用者对性能的真实理解。本人设计的全自动越障复位除压实雪铲即将面向市场。
三、除雪机械设备在结构设计中的基本要求
1、除雪机械现状 我国冬季降雪的城市基本是降雪的同时车辆在道路上不间断行驶，这样城市道路上都是以压实雪为主，目前除了吉林捷盈生产的除雪铲外，没有性能稳定的除压实雪机械设备。因为铲刃和路面夹角的设计不合理、越障方面设计上的不足，导致各种除雪铲在作业时基本都对向下压力有限制，使除雪铲达不到除雪性能。整机除雪行走机械更是因为消耗件消耗太快、结构设计上有欠缺等因素导致性能不稳定。由于除雪机械的市场需求很大、又有一定的利润空间、一般的制造手段就可以实现等因素，就促使了有一定条件单位或个人有一个想法就生产并销售，使除雪机械设备市场鱼目混珠。
2、除雪机械设备在结构设计中的基本要求 越障结构设计和铲刃与路面夹角的设计直接影响除雪机械的性能。根据多年试验和对各种积雪的研究，城市道路除雪以除雪铲为最佳选择，根据路况和雪情的不同铲刃与路面的夹角30°—50°（形成的锐角）、铲刃越障结构以后翻滚式为最佳设计。压实雪的硬度和一般硬化路面的硬度差别很大，根据铁锹人工除雪的力学分析，除雪铲刃必须具备三点受力，这样铲刃就像人工除雪一样把压实雪从路面上剥离，但铲刃的材料要求很高，通过实验其硬度应在HRC52—58且要具有一定的抗冲击性，除雪铲除雪作业速度适合在5Km/h-30Km/h。
公路或高速公路除雪速度相对要求高、除净率比城市道路要相对低，因此铲刃与路面的夹角适合75°—80°（形成的锐角）、除雪作业速度适合在15Km/h-60Km/h。由于除雪设备的作业环境比较恶劣，在设计中要使设备整体能够承受各方面的承受力、材料的选择要使设备受力后具有一定的弹性变形。吉林捷盈生产的城市道路除雪铲和公路除雪铲是比较成功的设计，相关结构可以参考，但因知识产权原因不能仿制。
3、除雪滚刷 除雪机械设备中滚刷是不可或缺的设备，滚刷最大的优点是除净率高但只限于清除相对较少的降雪量的自然积雪。目前由于滚刷在结构设计上存在欠缺，在作业时滚刷对地面的压力不等，导致于转数或高或低甚至停车，刷丝的磨损也很大或从根部断裂，这是因为路面的不平整和挂载车辆轮胎气压的变化所导致，因此滚刷在结构设计上要消除或补偿这些因素带来的不利作用。
城市道路两侧是人行道，高架桥也很多，滚刷或其他除雪机械设备清除的积雪不能向两侧抛送或堆放，更不能重复作业，因此除雪机械设备要具有把清除的积雪直接抛送到运输车辆上的性能。
透析汪秀山之《多功能振动清雪铲研究》
与最新除雪机械技术
王锡山
本人于2000年着重研发除雪设备，是“振动”除雪铲的发明人。研究设计除雪机械设备首先要保证除冰雪机械设备的使用性和性能的实现，现就吉林大学汪秀山之《多功能振动清雪铲研究》进行透析，并对除雪机械设备在今后设计中必须具备的结构加以简要说明，本人尽量达到语言通俗易懂，已引导研发机械设备除雪领域的思维不入误区，促进产品的发展。
吉林大学汪秀山之《多功能振动清雪铲研究》（简称：《论文》）的论文，来源于2011年春天吉林大学受白山市一家企业之托，为该企业改进振动除雪铲的生产工艺的基础之上，该《论文》和实际相差很远。《论文》在【摘要】中提到的“抛扬效果”、“振动”、“越障高度”等理论，与实际设计理论相差很大，具有很大的片面性，任何机械设备只有最新的设计没有最好的设计，本人本着对技术负责、对产品负责、对社会负责的态度就此加以透析，以便对研发除冰雪机械起到正确引导作用，充实研发中的理论和实际依据，更好的服务于人民群众和社会，同时本人也把最新研发设计的产品技术及性能加以介绍。
一、除冰雪机械设备性能现状 目前在国内外没有一台真正意义上能够除掉路面上积冰的机械设备，原因之一是除雪机械相对其他机械发展的比较晚，各国没有对路面形成的冰必须清除等特别要求。原因二是冰的形成是典型的物质三态，即从液态水遇冷之后在路面上形成了固态，所以冰和路面的亲和力非常强，冰和沥青的硬度又基本相符，要想把两者硬度相符的物体剥离且不损坏路面，是机械力难以实现的，本人正在对路面冰的有效去除进行研发并有突破性进展，不久产品将会面世。
世界各国对路面积雪的清除都根据国情的不同有着不同的除雪机械设备，并有实际除雪效果。就我国冬季路面的积雪有一定的特殊性，碾压过的压实雪占70%以上，碾压过的压实雪在路面上的附着力非常强且具有一定的亲和力，目前国内外没有性能稳定的除压实雪机械设备。我国的城市路面和公路路面均有不同的凸出物体，这就迫使各种除雪机械设备必须要有很好的避让性，在这方面的性能所有的除雪机械都不是很理想，就是有避让性能的除雪机械设备其除雪效果也达不到要求。吉林捷营研发生产的各种除雪机械设备经过市场验证，其除压实雪、冰雪混合物（雪没有完全形成冰）、自然积雪的效果非常好，当遇到路面凸出物体时能够自行越过，越过后伺服复位继续作业，这方面值得业内研究借鉴并值得重组扩大生产服务于社会。
二、透析吉林大学汪秀山《多功能振动清雪铲研究》（简称：《论文》）的概念 《论文》在【摘要】中提到的“抛扬效果”、“振动”、“越障高度”等理论，与实际设计概念相差很大，具有很大的片面性。
1、“振动”透析 除压实雪机械设备具有震动性能确实有一定效果但绝不是“振动”，震动与“振动”不是一个概念。清除压实雪的铲主要在于铲刃和路面夹角的设计和越障结构的设计。震动是指机械设备整体有源震动，除雪铲作业执行结构部分是铲刃，铲刃具有震动频率超过5000次/min以上的功能并且和路面形成一定角度，对除冰雪能起到很好的作用（本人经过多年的研发已经完成这种震动铲并很快问世，这种震动铲能把冰雪震碎加以清除）。“振动”是指机械设备有源往复运动的一种形式，“振动”对各种机械设备要有一定限制，“振动”的频率不能过高否则机械设备产生共振使设备无法作业。在除雪机械设备中，如果铲刃和路面形成的夹角适合除雪、“振动”连接部分结构的质量为300kg、“振动”往复8mm、频率600次/min、除雪机械整体不产生共振在相对平衡值的情况下，按着这组数据计算则铲刃单向“振动”线速度为4800mm/min，如果整体除雪机械设备作业速度设定50000 mm/min（3km/h），则铲刃没有实现往复“振动”，也就是“振动”在除雪作业中就没有实现 “冰雪振碎”的性能，所以【摘要】中提到的“通过振动铲破冰除雪试验得出：对于不同的冰雪密度，振动铲的除净率均能达到95%，满足现代清雪的要求”实属虚构和想象。
2、“越障试验”描述片面 除雪铲除雪作业越过路面凸出物体性能很关键，这个性能决定了该除雪铲是否能够进行除雪作业。吉林大学照搬吉林白山企业生产的除雪铲结构、并申请的实用新型专利（201220271647.4）（汪秀山是参与人之一），所阐述的主要结构和他人早在2010年申请的国家专利（201020162151.4）完全一样，铲刃越障高度取决于其他相关结构件的尺寸，越障高度是以系列数据链的终端数据。随着铲刃不断在作业中的磨损，其越障高度也随之改变，除雪作业中任何时候都要随时有越障现象，所以《论文》中阐述“通过铲刃越障试验验证了清雪铲能够越过障碍物的最大高度为140mm”非常片面。能够使铲刃达到越障效果的机械结构很多种，本人设计的多种铲刃后翻滚式越障、全自动越障复位、无震动或振动除压实雪铲以及公路快速除雪越障除雪铲即将面向市场。
3、《论文》中的论述透析 除雪铲把积雪剥离路面后会随着除雪铲主板的弧度、作业行走方向的夹角斜度向一侧滑动排放。滑动排放的速度和高度和铲刃的材料、铲刃与地面的夹角、行走方向的夹角、主板弧度的大小、雪的粘度值、雪粒（块）的大小、雪粒（块）的密度、作业速度快与慢、天气温度高低等有直接关系，此类机械是以作业目的、作业效果、作业成本为终极目标的非标准机械设计，因此该《论文》中对该形式结构除雪铲的数据不符合实际。
《论文》中的“清雪铲抛扬效果良好”很片面。抛扬效果应由人行道、建筑物等不受影响而确定，更不能把积雪抛向市内公路高架桥两侧或堆积。
三、除雪机械设备在结构设计中的基本要求
1、除雪机械现状 我国冬季降雪的城市基本是降雪的同时车辆在道路上不间断行驶，这样城市道路上都是以压实雪为主，目前除了吉林捷营生产的无震动除雪铲外，没有性能稳定的除压实雪机械设备。因为铲刃和路面夹角的设计不合理、越障方面设计上的不足，导致各种除雪铲在作业时基本都对向下压力有限制，使除雪铲达不到除雪性能。整机除雪行走机械更是因为消耗件消耗太快、结构设计上有欠缺等因素导致性能不稳定。由于除雪机械的市场需求很大、又有一定的利润空间、一般的制造手段就可以实现等因素，就促使了有一定条件单位或个人有一个想法就生产并销售，使除雪机械设备市场鱼目混珠。
2、除雪机械设备在结构设计中的基本要求 越障结构设计和铲刃与路面夹角的设计直接影响除雪机械的性能。根据多年试验和对各种积雪的研究，城市道路除雪以除雪铲为最佳选择，根据路况和雪情的不同铲刃与路面的夹角30°—50°（形成的锐角）、铲刃越障结构以后翻滚式为最佳设计。压实雪的硬度和一般硬化路面的硬度差别很大，根据铁锹人工除雪的力学分析，除雪铲刃必须具备三点受力，这样铲刃就像人工除雪一样把压实雪从路面上剥离，但铲刃的材料要求很高，通过实验其硬度应在HRC52—58且要具有一定的抗冲击性，除雪铲除雪作业速度适合在5Km/h-30Km/h。
公路或高速公路除雪速度相对要求高、除净率比城市道路要相对低，因此铲刃与路面的夹角适合75°—80°（形成的锐角）、除雪作业速度适合在15Km/h-60Km/h。又于除雪设备的作业环境比较恶劣，在设计中要使设备整体能够承受各方面的承受力、材料的选择要使设备受力后具有一定的弹性变形。吉林捷营生产的城市道路除雪铲和公路除雪铲是比较成功的设计，相关结构可以参考，但因知识产权原因不能仿制。
3、除雪滚刷 除雪机械设备中滚刷是不可或缺的设备，滚刷最大的优点是除净率高但只限于清除相对较少的降雪量的自然积雪。目前由于滚刷在结构设计上存在欠缺，在作业时滚刷对地面的压力不等，导致于转数或高或低甚至停车，刷丝的磨损也很大或从根部断裂，这是因为路面的不平整和挂载车辆轮胎气压的变化所导致，因此滚刷在结构设计上要消除或补偿这些因素带来的不利作用。
城市道路两侧是人行道，高架桥也很多，滚刷或其他除雪机械设备清除的积雪不能向两侧抛送或堆放，更不能重复作业，因此除雪机械设备要具有把清除的积雪直接抛送到运输车辆上的性能。
四、本人最新设计的各种除雪机械性能 除雪机械设备的应用，使冬季清雪得到了快捷，但是由于除雪设备的使用环境特别恶劣，使用人群又得不到很好的业务技术培训，促使这个领域的产品要有很好的使用性能和性能的稳定。除雪机械设备的研制，是一个非常复杂难度很大的技术工程，经多年研究生产实验，各种路面除雪机械相继研制成功并问世并得到了市场好评，这些产品技术的问世标志着我国道路除雪机械领域跨越了一个新的发展时期，是一次质的飞跃，也标志着我国在除雪机械领域、路面清洁设备领域领先于国际水平。
根据我国道路建设的多样化的格局和我国的雪情，设计研发了全新的各种除雪机械设备，这些系列除雪机械设备能清除各种道路的积雪、压实雪并减少了清雪程序，降低了单位面积清雪成本，节约了清雪费用及降低了作业人员的劳动强度。通过各种力学分析和对各种路面雪情的分析，使各种除雪机械结构设计合理化，确保了系列除雪机械设备的使用性能和性能的稳定性。
1、抛雪滚刷 清雪滚刷是道路及时清雪的应急清雪设备，该滚刷自带动力，作业时挂载在各种运输车辆上，清雪对象是自然积雪，适合城市道路、公路、机场清雪作业，作业速度20km/h左右及以下，作业宽度2.4m—6m。该滚刷最大特点是路沿石以内的雪都能清除、清雪宽度大，不用人工或其他机械二次处理，节省大量人工和机械重复作业，适合各种工程车辆挂载，除净率90%以上，在清雪的同时能把清除的雪直接抛送进挂载的运输车辆，也可以向道路两侧抛送。当运输车辆的雪满载后，滚刷可挂在第二台运输车辆继续作业，更换挂载时间脱卦不超过一分钟、挂载不超过三分钟非常快捷。
2、重型抛雪滚刷 清雪滚刷是道路及时清雪的应急清雪设备，该重型滚刷自带动力，作业时挂载在各种运输车辆上，清雪对象是各种自然积雪或轻度压实雪以及24小时以内的压实雪，适合城市各种道路作业，作业速度20km/h左右及以下，作业宽度2m—3.5m。该滚刷最大特点是能够清除轻度压实雪和清除路沿石以内的雪，不用人工或其他机械二次处理，适合各种工程车辆的拖挂，除净率90%以上，在清雪的同时能把清除的雪直接抛送进挂载的运输车辆，也可以向道路两侧抛送。当运输车辆的雪满载后，滚刷可挂在第二台运输车辆继续作业，更换挂载时间脱卦不超过一分钟、挂载不超过三分钟非常快捷节省大量人工和机械重复作业。
3、公路除雪铲 公路除雪铲是道路及时清雪的应急清雪设备，能使公路的积雪快速清除，该型公路除雪铲自带动力，作业时挂载在各种运输车辆上，清雪对象是各种自然积雪、轻度压实雪，适合城市各种道路、公路、高速公路作业，作业速度30km/h左右及以下，作业宽度2m—3.5m。该除雪铲最大特点是能够清除轻度压实雪以内的雪并实现快速清雪，在清雪的同时能把清除的雪直接抛送进挂载的运输车辆，也可以把雪向道路两侧抛送，适合各种工程车辆的挂载，越障性能好、除净率90%以上。当运输车辆的雪满载后，除雪铲可挂在第二台运输车辆继续作业，更换挂载时间脱卦不超过一分钟、挂载不超过三分钟非常快捷。
4、城市道路除雪铲 城市道路除雪铲是城市及时清雪的应急清雪设备，能使城市道路的各种积雪及时清除，该型道路除雪铲自带动力，作业时挂载在各种运输车辆上，清雪对象是各种自然积雪、轻度压实雪、24小时之内的重度压实雪，适合城市各种道路作业，作业速度15km/h左右及以下，作业宽度2m—3.5m。该除雪铲最大特点是能够清除24小时之内的重度压实雪以内的各种积雪，适合各种工程车辆的挂载，越障性能好、除净率90%以上，在清雪的同时能把清除的雪直接抛送进挂载的运输车辆，也可以向道路两侧抛送。当运输车辆的雪满载后，滚刷可挂在第二台运输车辆继续作业，更换挂载时间脱卦不超过一分钟、挂载不超过三分钟非常快捷，节省大量人工和机械重复作业。
5、压力角除雪铲 该型道路除雪铲作业时挂载在各种装载机上，清雪对象是各种自然积雪、轻度压实雪和重度压实雪，适合城市各种道路作业，作业速度15km/h左右及以下，作业宽度2m—3.5m。该除雪铲最大特点是能够清除重度压实雪以内的各种积雪，越障性能好、除净率90%以上。
6、刮式清雪铲 该型除雪铲适合公路、高速公路快速清除积雪，挂载在各种装载机上，清雪对象是各种自然积雪、轻度压实雪，适合城市各种道路、公路、高速公路作业，作业速度30km/h以上，作业宽度2m—3.5m。该除雪铲最大特点是能够清除轻度压实雪以内的雪并实现快速清雪，越障性能好、除净率90%以上。
7、中置大、中型抛雪滚刷清雪机 该系列滚刷清雪机底盘为自行设计专用底盘，符合国家行走机械标准，清雪对象是各种自然积雪或轻度压实雪，适合城市各种道路、公路、机场清雪作业，非作业时速为40km/h，作业速度20km/h左右及以下，作业宽度2m—7m。该滚刷最大特点是能够清除轻度压实雪和清除路沿石以内的雪、清雪宽度大速度快，不用人工或其他机械二次处理，除净率90%以上，清除的雪可抛送到路基以外，抛送距离可根据要求进行调节，实现了实际意义的机械化作业。
8、中置轻型、重型除雪机 该系列除雪机底盘为自行设计专用底盘，符合国家行走机械标准，清雪对象是各种自然积雪、轻度压实雪、重度压实雪，适合城市各种道路、公路作业，非作业时速为40km/h，作业速度20km/h左右及以下，作业宽度2m—3.5m。该除雪机最大特点是能够清除重度压实雪以内的雪，除净率90%以上，清除的雪可直接抛送到运输车辆上或抛送在路基两侧，实现了实际意义的机械化作业。
9、前置公路除雪机 该系列除雪机底盘是采用汽车厂生产的二类底盘，符合国家相关标准，清雪对象是各种自然积雪、轻度压实雪，适合各种公路、高速公路快速清雪作业，非作业时速为90km/h以上，作业速度30km/h以上，作业宽度2m—3.5m。该除雪机最大特点是能够快速清除公路、高速公路上的积雪，除净率90%以上，清除的雪可直接抛送到路基以外区域。
10、双向驾驶道路联合除雪机 该系列除雪机为前后双向驾驶，不用更换作业单元总成操作方便，底盘为自行设计专用底盘，符合国家行走机械标准，清雪对象是各种自然积雪、轻度压实雪、重度压实雪，适合城市各种道路、公路、高速公路作业，非作业时速为40km/h以上，作业速度30km/h左右及以下，作业宽度2m—3.5m。该除雪机最大特点是前后双向驾驶易操作，转弯半径小，携带清雪滚刷、重型除雪铲以及抛雪机，根据路面雪情不同可选择作业单元进行作业，也可联合作业，能够清除重度压实雪以内的雪，除净率90%以上，清除的雪可直接抛送在道路路基以外，也可把雪装载在运输车辆上，实现了实际意义的机械化作业并一机多用。
五、道路清洁车
1、无刷无污染清扫车 全新设计无刷无污染夏季道路清扫车，在设计方面采用了独特而高端的结构设计，使道路污染物随着空气的流动被清除。由于结构方面创新，使路面重物体轻松的被收集到垃圾储存仓里。由于是无刷清扫清洁路面，所以给环卫部门减少了很多成本，也给国家节约了大量资金。
2、滚刷无污染通用清扫车 该滚刷是采用全新设计无污染一年四季通用道路清扫车，在设计方面采用了独特而高端的结构设计，使道路各种污染物及积雪一次性被清除。由于结构方面创新，使路面重物体及积雪轻松的被收集到储存仓里或道路两侧，实现一机多用给环卫部门减少了成本，也给国家节约了大量资金。
3、回收污水道路路面清洗车 目前路面清洗车在清洗路面时不能实际回收污水，路面的污染物最终还存在路面上。该技术生产的路面清洗车，采用合理的特殊结构根据流体力学原理，能够把清洗路面的污水回收到污水箱里，使污染路面的污染物能够彻底从路面上清除，达到实际清洗路面的目的。
环卫机械技术是一个广阔的技术领域，本人愿意探讨这方面的技术交流以便共同提高技术水平，制造出符合市场需求、价格低、性能稳定的产品，可通过邮箱[email protected]和本人联系探讨。
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❺ 机械设计论文开题报告
下文是为大家精选的机械设计论文开题报告，希望对大家有帮助!
机械设计论文开题报告
题目：上行式石灰带式输送机设计
一、课题依据及意义
带式输送机是连续运行的运输设备，在冶金、采矿、动力、建材等重工业部门及交通运输部门中主要用来运送大量散状货物，如矿石、煤、砂等粉、块状物和包装好的成件物品。由于带式输送机有长距离、运量大、连续运输等特点，其已经成为煤矿最理想的高效连续输送设备。带式输送机运行可靠,易于实现自动化、集中化控制,特别是对高产高效矿井。
由于带式输送机是一种摩擦驱动以连续方式运输物料的机械。应用它，可以将物料在一定的输送线上，从最初的供料点到最终的卸料点间形成一种物料的输送流程。所以选择带式输送机这种通用机械的设计作为毕业设计的选题，由此能培养我们独立解决工程实际问题的能力。由于现在对货物石灰比较常用，所以上行式石灰带式输送机的设计还是很有必要的。
二、国内外研究概况及发展趋势(含文献综述)
1、国外对带式输送机的发展研究
国外对带式输送机得研究包括多方面，比如输送机起动的优化理论，输送带横向振动理论的发展，橡胶损耗装置的研究，橡胶损耗装置的研究，卸料轨迹与料流状态研究等等。具体研究发展情况几天如下：
最佳理论S—曲线起动 此研究1981年开始于澳大利亚联邦科学与工业研究组织，优化输送带的起动，使瞬时应力最小化。在启动时，S曲线在输送带上产生一个可预测的动态应力。
输送带振动理论的发展 对正交各向异性薄板理论的研究，对运动的输送带出现振动和弯曲现象有了第一次数学解释，提供了一种准确的方法预测带式输送机的回程段振动的能量。得出了4阶偏微分方程的解，并被应用于具体的称为薄板的弹性边界。得出了一种方法，对钢丝绳芯输送带和织物带，预测运输段和回程段带的振动形式需应用不同的特殊边界条件。
滚动损耗的研究 上世纪末，进行了预测长距离和转弯输送机摩擦力的新研究。
纽卡斯尔大学研究了物料和输送带弯曲的影响，并且发表了许多研究成果。其他人也相继发表了自己的研究成果，主要体现在对弯曲和有关滚动压陷损耗的橡胶特点影响的理解以及压陷损耗有关的复杂情况。
动力学分析 有多种方法可以解决输送带中弹性应力传播的问题，包括波动模型、质量—弹簧模型、边界元素模型和有限元/微分方法。每一种方法都有其数学根据。例如，对于波动模型方法有必要考虑全部应力波的傅立叶成分，而质量—弹簧模型的解决方案取决于产生应力各个模态的幅值，对于有限元模型，当运用大量的运算来模拟应力时若元素边界错误就可能出现问题，并且元素的模数会变成临界的模数。应用波动模型需要较多的数学基础，而质量—弹簧模型更易于用速度快、内存大的计算机来处理。
表1 国外带式输送机的主要技术指标 Zh_ _sxd =
Tab.1 The main technical parameters of belt conveyer in overseas oq\_ {]7o.
国外300~500万t/a高产高效矿井 @_jLSym Rn
>G主参数
顺槽可伸缩带式输送机
大巷与斜井固定式强力带式输送机
运距/m
2000～3000
﹥3000
带速/m.s-1
3.5～4
4～5，最高达8
输送量/t.h-1
2500～3000
3000～4000
驱动总功率/kW
1200～2000
1500～3000，最大达10100
2、国内对带式输送机的发展研究
我国生产制造的带式输送机的品种、类型较多。在“八五”期间，通过国家一条龙“日产万吨综采设备”项目的实施，带式输送机的技术水平有了很大提高，煤矿井下用大功率、长距离带式输送机的关键技术研究和新产吕开发都取得了很大的进步。如大倾角长距离带式输送机成套设备、高产高效工作面顺槽可伸缩带式输送机等均填补了国内空白，并对带式输送机的减低关键技术及其主要元部件进行了理论研究和产品开发，研制成功了多种软起动和制动装置以及以PLC为核心的可编程电控装置，驱动系统采用调速型液力偶合器和行星齿轮减速器。目前，我国煤矿井下用带式输送机的主要技术特征指标如表2所示。
表2 国内带式输送机的主要技术指标
Tab.2 The main technical parameters of the belt conveyer in China
主参数
顺槽可伸缩带式输送机
大巷与斜井固定式强力带式输送机
运距/m
2000～3000
﹥3000
带速/m.s-1
3.5～4
4～5，最高达8
输送量/t.h-1
2500～3000
3000～4000
驱动总功率/kW
1200～2000
1500～3000，最大达10100
3、国内外带式输送机技术的差距
差距一：技术性能上的对比
我国带式输送机的主要性能与参数已不能满足高产高效矿井的需要，尤其是顺槽可伸缩带式输送机的关键元部件及其功能如自移机尾、高效储带与张紧装置等与国外有着很大差距。 |S _>(YWu9 从上面国内外带式输送机得主要技术指标可以了解到：
1. 各种输送带式机的最大装机功率都要远远的低于国外的最大装机功率。
2. 带速 由于受托辊转速的限制，我国带式输送机带速要比国外低上至少1m/s(我国为4m/s，国外已经达到5m/s以上)。
3. 运输能力 我国带式输送机最大运量为3000 t/h，国外已达5500 t/h。
4. 工作面顺槽运输长度 我国为3000 m，国外为7300m。
5. 最大输送带宽度 我国带式输送机为1400 mm，国外最大为1830 mm。
6. 自移机尾=nr_YjxlC~ 如今高效工作需要求输送机机尾随着工作面的快速推进而快速自移。而国内自移机尾主要依赖进口，可见差距相差甚远。
7. 高效储带与张紧装置 我国采用封闭式储带结构和绞车红紧为主，张紧小车易脱轨，输送带易跑偏，输送带伸缩时，托辊小车不自移，需人工推移，检修麻烦。国外采用结构先进的开放式储带装置和高精度的大扭矩、大行程自动张紧设备，托辊小车能自动随输送带伸缩到位。输送带有易跑偏，不会出现脱轨现象。
8. 输送机品种 国内机型品种少，功能单一，使用范围受限，不能充分的发挥其性能。而且由于我国煤矿的地质条件差异很大，需要在运输系统里布置新的特殊条件，所以需有待开发专用型的运输机。
差距二：核心技术上的差异
1.动态分析与监测技术
动态分析与监测技术是长距离、大功率带式输送机的技术关键，这种核心技术制约着大型带式输送机的发展。对带式输送机的研究中，我国在计算方法和设计规范中，使用的是刚性理论来进行分析研究。而实际上输送带是粘弹性体，长距离带式输送机其输送带对驱动装置的起、制动力的动态响应是一个非常复杂的过程，而不能简单地用刚体力学来解释和计算。因此说我国对输送带使用了很高的安全系统。
已开发了带式输送机动态设计方法和应用软件，在大型输送机上对输送机的动张力进行动态分析与动态监测，降低输送带的安全系统，大大延长使用寿命，确保了输送机运行的可靠性，从而使大型带式输送机的设计达到了最高水平，并使输送机的设备成本尤其是输送带成本大为降低。
2.可控软起动技术与功率均衡技术
我们需要采用软起动方式来降低输送机制动张力，尤其是多电机驱动时，对于那种大运量产距离的带式输送机。但对软起动也需有所研究，软起动分时慢时快起动以减少对电网的冲击;但又要控制起动加速度0.3～0.1 m/ ，解决承载带与驱动带的带速同步问题及输送带涌浪现象，减少对元部件的冲击。各电机之间的功率平衡也应加以控制，并提高平衡精度。国内解决了长距离带式输送机的起动与功率平衡及同步性问题，但其调节精度及可靠性与国外相比还有一定差距。此外，长距离大功率带式输送机除了要求一个运煤带速外，还需要一个验带的带速，调速型液力偶合器虽然实现软启动与功率平衡，但还需研制适合长距离的无级液力调速装置。
差距三：控制系统差距
1. 驱动方式 我国为调速型液力偶合器和硬齿面减速器，国外传动方式多样，如BOSS系统、CST可控传动系统等，控制精度较高。
2. 监控装置 我国输送机采用的是中档可编程序控制器来控制输送机的启动、正常运行、停机等工作过程。这种可编程序控制器没有自动临近装置，没有故障诊断与查询等。而在国外，采用的是高档可编程序控制器PLC，开发了先进的程序软伯与综合电源继电器控制技术以及数据采信、处理、存储、传输、故障诊断与查询等完整自动监控系统。
3.输送机保护装置 我国的输送机保护装置相对于国外来说对于很多方面都是处于一种空白状态，也就是说国外所设计的保护装置，我国目前还做不到。比如国外的带式输送机除了安装了输送带跑偏、打滑、撕裂、过满堵塞、自动洒水降尘这些基本等保护装置外，还开发了很多新型监测装置，如传动滚筒、变向滚筒及托辊组的温度监测系统、烟雾报警及自动消防灭火装置、纤维织输送带纵撕裂及接头监测系统、防爆电子输送带秤自动计量系统等等。我国不但没有这些开发，而且那些基本保护其可靠性、灵敏性、寿命都较低。
差距四：可靠性、寿命上的差距
1.输送带抗拉强度 我国生产的织物整芯阻燃输送带最高为2500 N/mm，国外为3150 N/mm。钢丝绳芯阻燃输送带最高为4000 N/mm，国外为7000 N/mm。 [email protected] _l_xWG
2.输送带接头强度 我国输送带接头强度为母带的50%～65%，国外能够达到母带的70%～75%。 h-_fIO_*3
3. 托辊寿命 我国现有的托辊技术与国外比较，寿命短、速度低、阻力大，而美国等使用的新型注油托辊，其运行阻力小，轴承采用稀油润滑，大大地提高了托辊的使用寿命，并可作为高速托辊应用于带式输送机上，使用面广，经济效益显著。我国输送机托辊寿命为2万h，国外托辊寿命5～9万h，国产托辊寿命仅为国外产品的30%～40%。 J_z-_Y O_
4. 输送机减速器寿命 我国输送机减速器寿命2万h，国外减速器寿命7万h。 _P`uU_o(?
5. 带式输送机上下运行时可靠性差。 a<+O`4____
4.现如今带式输送机的发展趋势
1. 设备大型化、提高运输能力 为了适应高产高效集约化生产的需要，带式输送机的输送能力要加大。长距离、高带速、大运量、大功率是今后发展的必然趋势，也是高产高效矿井运输技术的发展方向。
2. 提高元部件性能和可靠性 设备开机率的高与低主要取决于元部件的性能和可靠性。除了进一步完善和提高现有元部件的性能和可靠性，还要不断地开发研究新的技术和元部件，如高性能可控软起动技术、动态分析与监控技术、高效贮带装置、快速自移机尾、高速托辊等，使带式输送机的性能得到进一步提
3. 扩大功能，一机多用化 拓展运人、运料或双向运输等功能，做到一机多用，使其发挥最大的经济效益。开发特殊型带式输送机，如弯曲带式输送机、大倾角或垂直提升输送机等。
三、研究内容及实验方案
通用带式输送机由输送带、托辊、滚筒及驱动、制动、张紧、改向、装载、卸载、清扫等装置组成。我此次设计的是上行式石灰带式输送机，属于一种通用 带式输送机，主要计算与选择输送带类型，托辊类型，滚筒类型以及张紧装置。
根据使用地点的具体情况、用户要求或输送机类型情况，进行输送机的整体布置。主要包括驱动装置的形式、数量和安装位置的确定，拉紧装置的形式和安装位置的确定，机头、机尾布置，装载位置及形式，清扫装置的类型及位置的确定等。输送带绕经驱动滚筒和尾部改向滚筒形成无极的环形封闭带。上、下雨股输送带分别支承在上托辊和下托辊上。拉紧装置保证输送带正常运转所需的张紧力。工作时，驱动滚筒通过摩擦力驱动输送带运行。物料装在输送带上与输送带一同运动。通常利用上股输送带运送物料，并在输送带绕过机头滚筒改变方向时卸载。必要时，可利用专门的卸载装置在输送机中部任意点进行卸载。
四、目标、主要特色及工作进度
目标 带式输送机得研究以及设计应用中，我们对带式输送机的利用要达到效率最大化。带式输送机在不断的发展，其设计理论以及开发成果基本满足矿工业的需求，我们利用现代化的计算机技术，结合现实地点与理论，设计出更好更有特色的带式输送机。带式输送机的应用跟广泛，所以在安全装置上需要更加的用心，而且根据市场的需求，设计出性能以及质量更能满意的输送机。
特点 上行式石灰带式输送机是一种摩擦驱动以连续方式运输物料的传送带-流水线-传送带机械。矿井地面选煤厂及井下主要输送道中，大部分采用此种输送机。通过它我们能将物料从最初的供料点运输到最终的卸料点，其输送路线适应性强且灵活，线路长度可以短到10米，长到数十千米以上，也可以安装到小型隧道里，甚至架设在危险地面上课。对于现代化工业企业中，这是一种不可缺少的装置。
工作进度安排
1. 查阅相关资料，外文资料翻译(6000字符以上)，撰写开题报告 20xx.12.27～20xx.01.21 4周
2.运动及动力参数计算 20xx.03.21～20xx.04.03 2周
3.总装图设计 20xx.04.04～20xx.04.24 3周
4 主要零、部件强度及选用计算 20xx.04.25～20xx.05.08 2周
5.绘制零、部件图 20xx.05.09～20xx.05.22 2周
6.编写设计计算说明书(毕业论文) 20xx.05.23～20xx.06.05 2周
7.毕业设计审查、毕业答辩 20xx.06.06～20xx.06.23 2周
五、参考文献
[1]孙桓等主编.机械原理.北京:高等教育出版社，2001
[2]濮良贵等主编.机械设计. 北京:高等教育出版社，2001
[3]《运输机械设计选用手册》编委会.运输机械设计选用手册. 北京: 化学工业出版社.1999
[4]范祖尧主编.现代机械设备设计手册. 北京:机械工业出版社，1996
[5]徐灏主编.机械设计手册(第四版).北京.机械工业出版社.1991
[6]Shigley J E,Uicher J J.Theory of machines and mechanisms.NewYork:McGraw-Hill Book Company,1980
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