一种基于除雪车的除雪车头

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一种基于除雪车的除雪车头\n技术领域\n[0001] 本发明涉及一种用于高铁线路的除雪设备，具体的说，是涉及一种基于除雪车的除雪车头。\n背景技术\n[0002] 高铁线路一般采用无砟轨道，它采用板式道床或整体式道床，没有单独的轨枕，轨道相对较稳定。高铁线路的轨道积雪排除一直是本技术领域的难题，对于积雪的清理普遍采用除雪车进行，然而，现有除雪车主要存在除雪效率低、除雪不尽、难以适用于高铁线路的无砟轨道的缺陷；此外，积雪收集后的抛洒角度一般是固定不变的，极易导造成路沿线的部分路段积雪抛洒困难的问题。\n发明内容\n[0003] 本发明的目的在于克服上述缺陷，提供一种除雪效率高、除雪方便、快捷的基于除雪车的除雪车头。\n[0004] 为了实现上述目的，本发明采用的技术方案如下：\n[0005] 一种基于除雪车的除雪车头，包括前端开口的集雪斗，位于集雪斗前端并与其转动连接的前方破冰装置，设置于集雪斗后端并与其连通的抛雪装置，以及为所述基于除雪车的除雪车头提供运行动力的动力系统。\n[0006] 具体的说，所述集雪斗包括前端开口的收集斗，设置在该收集斗开口处两侧的翼板，以及设置在该翼板下端用于排雪或集雪且刷毛呈螺旋状的雪刷；其中，收集斗开口处的下端呈平口状。\n[0007] 为了更加利于集雪斗内的积雪进入抛雪装置，在所述收集斗内还设有集雪双螺旋机构，该集雪双螺旋机构的作用在于将集雪斗内的积雪卷入抛雪装置，具体的说，集雪双螺旋机构包括两端与收集斗两侧对应连接且可相对于收集斗旋转的转轴，设置在转轴中部的减速齿轮，以及设置于减速齿轮一侧转轴上的正螺旋叶片和设置于减速齿轮另一侧转轴上反螺旋叶片。\n[0008] 为了清除轨道面以下的积雪，在所述收集斗开口处的下端边沿处设有可升降、用于清除轨面以下的积雪并将其导入收集斗内的内集雪板，该内集雪板为外部包覆有橡胶的合金框架，且在该合金框架内设有防冲击弹簧；其中，内集雪板为可升降式内集雪板，该内集雪板能够适用于多种轨道板的清雪作业。\n[0009] 再进一步的，所述前方破冰装置包括通过悬臂与集雪斗两侧转动连接的外壳，安装在外壳内并可相对于外壳旋转的除雪轮；在该外壳上端边沿处设有用于止雪飞溅的防飞溅盖板。\n[0010] 为了保证起冰刀或弹簧钢刷不与轨道板接触，所述前方破冰装置还包括用于校准悬臂下压距离的激光位移传感。\n[0011] 在一种实施方案中，适用于轨道面结冰或雪层较厚的除雪工况，所述除雪轮为碾冰轮，该碾冰轮包括两端与外壳对应连接并可相对于外壳转动的转动圆筒，以及可拆卸式安装于该转动圆筒的起冰刀和/或弹簧钢刷，该起冰刀和/或弹簧钢刷为弧形的条状结构；\n[0012] 在另一种实施方案中，适用于轨道面未结冰或积雪较薄的除雪工况，所述除雪轮为扫雪轮，该扫雪轮包括固定直径转筒，设置在固定直径转筒两侧并与其同步转动的可变直径转筒，以及安装在固定直径转筒和可变直径转筒上的柔性聚丙烯刷毛。\n[0013] 作为一种优选方案，所述悬臂与集雪斗侧面之间设有用于抬升或降下外壳及除雪轮的液压升降杆，通过该液压升降杆实现悬臂相对于集雪斗上升或下降。\n[0014] 本发明中，所述抛雪装置包括与集雪斗后端连通的排雪风道，设置在排雪风道入口处的离心风机，设置在排雪风道出口处通过旋转齿轮与排雪风道旋转连接且排雪角度可调的排雪件。\n[0015] 作为优选，所述离心风机的中轴往前延伸，并通过减速齿轮与集雪双螺旋机构中的转轴连接。该设计目的在于，省去了集雪双螺旋的独立驱动，实现了集雪双螺旋与离心风机的同步运动、统一驱动，优化了双螺旋底部和两侧的冰雪通道，双螺旋和风道的转速自动匹配，无需同步控制，优化集雪性能，提高集雪效率，节约了能源。\n[0016] 为了更好的实现本发明，所述离心风机的叶片呈弧形状，且叶片靠近离心风机转动轴的一端的弧度沿其轴向向外逐渐增加，此处叶片弧度较大利于接收双螺旋导入的积雪，远离离心风机转动轴的一端的弧度沿其轴向向内逐渐减小，配合风道能产生较大的离心风力。\n[0017] 与现有技术相比，本发明的有益效果在于：\n[0018] （1）本发明包括了前方破冰装置、集雪斗和抛雪装置三部分，前方破冰装置用于破除除雪车正前方的结冰、积雪，然后积雪卷入集雪斗内，再通过与集雪斗连通的抛雪装置将积雪抛洒至轨道以外，其除雪效率非常高，尤其适用于高铁线路的除雪作业，有效地克服了现有技术中除雪车除雪效率低的缺陷。\n[0019] （2）本发明中除雪轮采用两种结构形式，一种是破冰轮，另一种是扫雪轮，其中，破冰轮适用于轨道面结冰或雪层较厚的除雪工况，如：我国哈大线等经纬度较高轨道面易结冰或雪层较厚的地区，扫雪轮则适用于轨道面未结冰或积雪较薄的除雪工况，不同的除雪轮应对不同的工况，使得本发明的实现灵活多变，应用范围广。\n[0020] （3）本发明在集雪斗的两侧下端各设有一个雪刷，该雪刷作业时可把轨道外侧（包括轨面以下）的积雪往外推开或者往轨道内部收集（往外排进线路两侧的沟道内，往内被集雪斗收集；同时，雪刷的刷毛螺纹间距对应于轨道枕梁间距，依据车速的改变相应的转速也改变，以达到契合枕梁间间隔，通过雪刷可有效地将轨道两侧集雪斗端部无法触及到的位置的积雪排出轨道，提高了除雪效果。\n[0021] （4）本发明在集雪斗下端的端部还设有内集雪板，内集雪板为可升降设计，可有效地清除轨道面以下积雪，克服了现有技术中除雪车无法对轨道面以下的积雪进行清理的缺陷；此外，内集雪板内还设有防冲击弹簧，可避免轨道内杂物对集雪板的冲撞。\n[0022] （5）本发明的前方破冰装置还包括用于校准悬臂下压距离的激光位移传感，该激光位移传感负责校准下压距离，使得悬臂下压工作时保证除雪轮上的起冰刀或弹簧钢刷不与轨道板直接接触，并至少留有1-2cm的空隙，避免作业时对轨道板造成损坏。\n附图说明\n[0023] 图1为本发明的结构示意图。\n[0024] 图2为本发明的主视图。\n[0025] 图3为本发明中翼板及雪刷的局部示意图。\n[0026] 其中，附图标记所对应的名称：1-收集斗，2-翼板，3-雪刷，4-悬臂，5-外壳，6-除雪轮，7-防飞溅盖板，8-排雪风道，9-离心风机，10-旋转齿轮，11-排雪件，12-升降杆，\n13-转轴，14-减速齿轮，15-正螺旋叶片，16-反螺旋叶片，17-内集雪板，18-防冲击弹簧，\n19-保护栓，20-活动连接槽，21-气动装置。\n具体实施方式\n[0027] 下面结合附图对本发明作进一步说明。本发明的实施方式包括但不限于下列实施例。\n实施例\n[0028] 如图1至3所示，本实施例提供了一种基于除雪车的除雪车头，该除雪车头主要包括集雪斗、前方破冰装置、抛雪装置和动力系统四部分，其中，前方破冰装置用于破除除雪车正前方的结冰、积雪，破除后的冰块、冰渣及积雪收集至集雪斗内，集雪斗与抛雪装置连通，集雪斗内的积雪、冰块、冰渣等通过雪装置抛洒出去，排除至轨道沿线两侧，完成除雪作业。\n[0029] 集雪斗整体呈斗状，其前端开口，底部为略高于轨道面的平口设计，积雪、冰块被集雪斗底部的平口铲入其内部。本实施例中，集雪斗包括前端开口的收集斗1，设置在该收集斗1开口处两侧的翼板2，以及设置在该翼板2下端用于排雪或集雪且刷毛呈螺旋状的雪刷3。翼板一般为直板，其前端倒有圆弧，翼板底部设有雪刷，雪刷呈螺旋状，螺旋状的刷毛螺纹间距对应于轨道枕梁间距，依据车速的改变相应的转速也改变，以达到契合枕梁间间隔。作业时，雪刷可把轨道外侧（包括轨面以下）的积雪往外推开或者往轨道内部收集（往外排进线路两侧的沟道内，往内被集雪斗收集。依据不同雪量、不同线路环境而选择外排还是收集，外排方式的除雪速度较快但积雪不蹦出轨道床，一般适用于雪量较小的情况）。\n[0030] 为了对轨道面以下积雪进行有效地清理，本实施例在集雪斗的底端，即其开口处的下端还固定安装有内集雪板17，具体的说，内集雪板17为外部包覆有橡胶的合金框架，且在该合金框架内设有防冲击弹簧18。内集雪板为可升降设计，实现内集雪板的升降方式为现有成熟技术，本实施例不作赘述。道岔作业时集雪板通过气动装置收回到轨道面以上的水平位置，无道岔时可降下用于清除轨面以下的积雪。\n[0031] 进一步的，为了提高雪刷的适用性，使其能根据不同的路面积雪情况而做出调整，本实施例将雪刷设计为可升降、角度可调节的雪刷，雪刷的可升降、角度可调节的结构实现多种多样，本实例的具体实现方式如下：翼板下端活动连接有具有凹槽的活动连接槽20，雪刷则固定在该活动连接槽内，活动连接槽上端通过转动轴与翼板下端转动连接，并通过气动装置控制活动连接槽转动；与此同时，活动连接槽上端还通过设置在集雪斗侧面上的气动杆或弹簧杆实现活动连接槽下压、抬起的动作。\n[0032] 气动装置一端通过贯穿于集雪斗侧部的连杆与集雪板铰接，另一端连接于保护栓\n19下臂。当集雪板遇到冲撞大于防冲击弹簧行程时，保护栓动作—卡勾卡住，集雪板后缩收回。正常道岔作业时，不具备轨面下作业条件，集雪板应收回。此外，为了能同时适应CRTSI型、CRTSⅡ型轨道板和既有线路，集雪板两侧设有可调节长度和角度的副板。副板完全收回时集雪板长度最小，适用于CRTSⅡ型轨道板（京沪线）。副板完全伸展时集雪板长度最大，适用于CRTSI型轨道板（哈大线），伸出长度介于两者之间的则适用于既有线路。\n[0033] 为了提高积雪进入集雪斗的效率，本实施例在上述结构的基础上，还在集雪斗中的收集斗内设有集雪双螺旋机构，该集雪双螺旋机构包括两端与收集斗1两侧对应连接且可相对于收集斗1旋转的转轴13，设置在转轴13中部的减速齿轮14，以及设置于减速齿轮\n14一侧转轴13上的正螺旋叶片15和设置于减速齿轮14另一侧转轴13上反螺旋叶片16。\n简言之，集雪双螺旋机构以转轴的中间为界，左右两端螺旋方向相反。集雪双螺旋机构的作用在于将集雪斗边沿的雪卷入集雪斗内，同时，将集雪斗内的雪卷至抛雪装置中。集雪双螺旋机构可另设动力驱动，也可与抛雪装置共用。\n[0034] 前方破冰装置通过悬臂4与集雪斗两侧转动连接，其主要用于破除除雪车正前方的结冰、积雪，以使得积雪及结冰可顺利地收集至集雪斗内。本实施例中，前方破冰装置包括通过悬臂4与集雪斗两侧转动连接的外壳5，安装在外壳5内并可相对于外壳5旋转的除雪轮6；在该外壳5上端边沿处设有用于止雪飞溅的防飞溅盖板7。在悬臂的中部与集雪斗之间设有升降杆12，作为优选，该升降杆为液压升降杆，悬臂通过升降抬起或降下除雪轮。\n除雪轮旋转除雪，其动力通过动力系统驱动。\n[0035] 本实例中，除雪轮结构分为两种：\n[0036] 其一\n[0037] 除雪轮6为碾冰轮，该碾冰轮包括两端与外壳5对应连接并可相对于外壳5转动的转动圆筒，以及可拆卸式安装于该转动圆筒的起冰刀和/或弹簧钢刷，该起冰刀和/或弹簧钢刷为弧形的条状结构。碾冰轮通过两端的轴承固定在外壳的端部，且其固定端单侧装有液压驱动马达和齿轮组，以此实现碾冰轮的旋转。碾冰轮总长0.9米，转动圆筒直径0.6米，起冰刀和/或弹簧钢刷安装在转动圆筒的外壁，作为优选，起冰刀和/或弹簧钢刷采用六角螺栓与转动圆筒固定。其中，起冰刀用于破开较为坚硬和厚实的压实冰层，弹簧钢刷用于薄冰层的刮除。\n[0038] 其二\n[0039] 除雪轮6为扫雪轮，当轨道内积雪未结冰时用于替换碾冰轮使用，获得更好的清扫效果。扫雪轮包括固定直径转筒，设置在固定直径转筒两侧并与其同步转动的可变直径转筒，以及安装在固定直径转筒和可变直径转筒上的柔性聚丙烯刷毛。扫雪轮总长1.3米，其转动筒由中间0.8米长的固定直径转筒和左右外圈各0.25米长的可变直径转筒组成。柔性聚丙烯刷毛安装在扫雪轮的外壁，其耐磨并有一定硬度。位于固定直径转筒两侧的可变直径转筒内部设有行程螺丝，筒径可通过扳手调节行程螺丝而改变，调节后刷头可与轨道内侧轨道板和枕梁相契合，不同筒径分别适用于CRTSI型和CRTSⅡ型轨道板，同时也调节适用于传统的既有线路。实现扫雪轮旋转的方式与碾冰轮一样，在此不做赘述。需要除雪作业时，降下除雪轮，进行除雪，作业完成后或不需作业时，则通过升降杆抬起除雪轮离开轨道面。\n[0040] 悬臂带动除雪轮下降（下压）、抬起时，应当有一定行程限制，本实施例采用在悬臂与除雪轮固定的轴端盖下方设置激光位移传感器来实现对除雪轮下压位置的反馈，激光位移传感器负责校准下压距离，使得悬臂下压工作时保证起冰刀或弹簧钢刷不与轨道板接触，并至少留有1-2cm空隙，避免作业时对轨道板造成损坏。\n[0041] 雪被收集到集雪斗内后，需要采用抛洒设备将收集的雪抛洒至轨道沿线的两侧，本实施例采用抛雪装置实现上述目的。具体的说，抛雪装置包括与集雪斗后端连通的排雪风道8，设置在排雪风道8入口处的离心风机9，设置在排雪风道8出口处的排雪件11。离心风机将集雪斗内的积雪卷入至排雪风道内，然后由排雪风道出口处的排雪件排出。排雪件的形状排雪风道匹配的中空的圆筒形，在其侧边开设有供积雪抛洒出的抛洒口。\n[0042] 进一步的，为了更好的达到离心风机将集雪斗内的积雪卷入至排雪风道内的目的，本实施例中，离心风机的叶片呈弧形状，且叶片靠近离心风机转动轴的一端的弧度沿其轴向向外逐渐增加，此处叶片弧度较大利于接收双螺旋导入的积雪，远离离心风机转动轴的一端的弧度沿其轴向向内逐渐减小，配合风道能产生较大的离心风力。该设计极大地提高了排雪效率。进一步的，在上述结构的基础上，本实施例将离心风机中轴往前延伸，并通过减速齿轮与集雪双螺旋机构中的转轴连接，离心风机的动力传递到位于双螺旋中段上方的减速齿轮进而驱动集雪双螺旋旋转，这种设计省去了专门的螺旋传动，双螺旋和风道的转速自动匹配，无需同步控制。\n[0043] 现有除雪车的排雪角度均是固定不变的，极易导造成路沿线的部分路段积雪抛洒困难的问题。因此，本实施例中，排雪件通过旋转齿轮10与排雪风道8旋转连接，旋转齿轮又通过第二电机进行驱动。当涉及需要改变抛雪角度时，启动第二电机，第二电机输出轴与旋转齿轮形成齿轮副，带动旋转齿轮转动，从而使得旋转齿轮带动排雪件转动，完成角度调节。\n[0044] 动力系统为整个设备提供运行动力，其主要包括用于驱动雪刷旋转的第一液压马达，用于驱动离心风机的第一电机，用于驱动除雪轮（转动圆筒或固定直径转筒、可变直径转筒）的第二液压马达，用于驱动排雪件角度调节的第二电机，升降杆的液压驱动系统以及上述的气动装置等。其中，离心风机与集雪双螺旋机构可共用第一电机。\n[0045] 按照上述实施例，便可很好地实现本发明。值得说明的是，基于上述设计原理的前提下，为解决同样的技术问题，即使在本发明所公开的结构基础上做出的一些无实质性的改动或润色，所采用的技术方案的实质仍然与本发明一样，故其也应当在本发明的保护范围内。