重慶迪馬工業(yè)有限責(zé)任公司研究院 崔強(qiáng)

除雪車在推雪行駛過程中，經(jīng)常遇到路面上凸出的障礙，如窨井蓋等，另外路面也經(jīng)常起伏不平，推雪板必須能夠自動(dòng)避障，才能保證除雪作業(yè)的正常進(jìn)行。因此，自動(dòng)避障性能是推雪板使用性能的重要指標(biāo)之一，依照汽車行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)QC/T 807-2009《除雪車》要求，需保證推雪板避障能力≥120 mm。

推雪板的避障方式大體可分為3類：整體避障式、局部避障式、綜合避障式。其結(jié)構(gòu)形式、避障動(dòng)作方式各有特點(diǎn)，下面進(jìn)行具體的分析比較。

1 整體避障式

主要結(jié)構(gòu)特征是采用連桿機(jī)構(gòu)，避障時(shí)使推雪板整體抬升，最大避障能力可達(dá)300 mm以上。在簡化機(jī)構(gòu)、減低重量的同時(shí)可得到最大限度的剛性。

1.1 整體拉簧避障式

整體拉簧避障式是在推雪板安裝背架上直接鉤掛4根拉簧，拉簧的下端鉤掛在支承擺架上，支承擺架又與安裝背架鉸接。在推雪作業(yè)過程中遇到障礙物時(shí)，推雪板下沿的推雪刀面上會(huì)受到阻力，推動(dòng)推雪板整體繞鉸接軸轉(zhuǎn)動(dòng)，使推雪板下沿升高而避過障礙物（見圖1、2）。由于整體翻轉(zhuǎn)的沖擊較大，可安裝油氣混合阻尼器來延緩翻轉(zhuǎn)動(dòng)作（如圖2），以確保翻轉(zhuǎn)動(dòng)作平順進(jìn)行，減少推雪板回彈時(shí)推雪刀對(duì)路面的沖擊。

這類推雪板一般結(jié)構(gòu)輕巧，造價(jià)低廉，適合于中小噸位的車輛使用，甚至可以用在皮卡等小型車上，廣泛用于社區(qū)道路、庭院等處除雪，對(duì)小范圍的輕度積雪效果較好，但在高速重載除雪時(shí)作業(yè)車輛必須有足夠的動(dòng)力和自重。推雪板也必須具有足夠的自重及剛性強(qiáng)度，重型化的除雪效果才佳。不過重型推雪板若采用這種結(jié)構(gòu)形式，就不太適合，原因有以下3點(diǎn)。

a. 由于是整體避障，慣性大，導(dǎo)致推雪刀與路面間沖擊力大，路面及推雪刀都容易損壞，而且對(duì)路面沖擊的反作用力降低了汽車前輪的地面附著力，不利于汽車的行駛方向控制，在推雪板作業(yè)時(shí)本來就要側(cè)傾一定的角度，會(huì)產(chǎn)生一定的側(cè)向反作用力，汽車的行駛方向控制較常態(tài)要差，此時(shí)再降低前輪的地面附著力，無疑是雪上加霜。

b. 路面障礙物尺寸往往不是很大，而重型推雪板寬度一般在3 m以上。3 m長的推雪板為避讓一局部的障礙物而整體翻轉(zhuǎn)或抬升避障，則顯得“大材小用”。

c. 推雪板面的弧度是特別設(shè)計(jì)的，可使被鏟起來的雪沿弧面向上翻滾、最后沿切向拋出，以保證推雪作業(yè)的連續(xù)進(jìn)行，其使用的最佳角度為推雪板正常接地狀態(tài)時(shí)的角度，但在推雪板避障翻轉(zhuǎn)過程中，不可避免地要有角度變化，造成鏟起的雪不能很順利地被拋出，易重新卷回路面，這就形成了除雪過程的一系列問題：在障礙處整幅路面的雪未被鏟起，同時(shí)被卷回路面加高了前方積雪的厚度，在推雪板回彈到路面時(shí)，需要突然承受更大的阻力。

1.2 整體柔性板聯(lián)接式

整體柔性板聯(lián)接式避障如圖3、4所示，這種方式較為少見，結(jié)構(gòu)也比較簡潔，相當(dāng)于連桿柔性化。在推雪板背面及安裝架上制作有安裝叉口，將上下兩排高強(qiáng)度橡膠聯(lián)接板用螺栓聯(lián)接在安裝叉口內(nèi)。橡膠聯(lián)接板是關(guān)鍵，它既要承受推雪板的質(zhì)量、推雪作業(yè)產(chǎn)生的阻力，又要在推雪板避障時(shí)，產(chǎn)生彈性變形，允許推雪板體的抬升。

橡膠的減振性良好，加上支承部位分布面廣，有利于充分吸收削減振動(dòng)能量；上下雙排的柔性聯(lián)接布置，使推雪板避障運(yùn)動(dòng)呈擺動(dòng)形式，與純轉(zhuǎn)動(dòng)的方式相比，推雪板面的角度變化要小得多；由于推雪板完全為柔性聯(lián)接，橡膠板厚度方向柔性最大，在任何情況下，推雪板在自重的作用下，均對(duì)路面形成一定的壓力，有利于對(duì)粘附在路面的積雪進(jìn)行刮鏟，且不易損傷路面；由于推雪板與聯(lián)接架是柔性聯(lián)接，當(dāng)它靠自重下壓時(shí)，不會(huì)產(chǎn)生上抬的反作用力而降低汽車前輪的地面附著力，這些都是其獨(dú)特的優(yōu)點(diǎn)。

這種推雪板也存在前述的整體避障推雪板的種種局限性：避障整體抬升會(huì)造成局部整幅路面鏟不到雪，抬升、回落時(shí)產(chǎn)生沖擊（由于減振效果好，沖擊有所緩和）。另外存在其特有的問題：橡膠板不可調(diào)整，無法針對(duì)不同路面情況而改變推雪板對(duì)地的壓力，并且橡膠板本身容易老化變質(zhì)，當(dāng)其彈性、強(qiáng)度等性能指標(biāo)顯著變化時(shí)，能否保證除雪效果，值得商榷。

1.3 升降油缸浮動(dòng)避障式

推雪板升降連桿機(jī)構(gòu)中的升降油缸處于保壓的浮動(dòng)狀態(tài)，進(jìn)油回油皆不鎖閉，在推雪刀沿遇到障礙時(shí)，受到的反推力會(huì)作用于連桿機(jī)構(gòu)，使其上擺推雪板整體越過障礙，之后推雪板會(huì)重新落下鏟雪。由于油缸伸縮會(huì)有阻尼效應(yīng)，可以較好地削弱沖擊振動(dòng)（見圖5）。不過采用這種方式，一般是掛裝于全驅(qū)動(dòng)越野底盤上，利用底盤良好的大行程減振性能，因?yàn)楫吘褂透赘?dòng)的響應(yīng)速度比較慢，需要底盤的減振行程消化障礙的高度。

2 局部避障式

主要結(jié)構(gòu)特征是避障時(shí)推雪板整體不動(dòng)，僅僅是推雪板的局部變動(dòng)而完成避障，而且僅在有障礙處留下積雪，推雪板的大部分寬度幅面上仍可正常除雪。局部避障式推雪板，既有在整體避障的主體上加裝的，也有單獨(dú)作用的。由于一般情況下進(jìn)行路面除雪需要保持推雪刀鏟與地面的壓力和間隙，做到“隨地仿形”，局部避障則可以較好地解決此問題。

2.1 鋼絲刷式

鋼絲刷式避障如圖6～8所示，結(jié)構(gòu)原理簡單、維護(hù)方便。推雪板下端用壓板固定聯(lián)接鋼絲刷，靠其彈性變形進(jìn)行避障，避障能力130 mm。

依靠鋼絲刷本身的彈性調(diào)整推雪板的離地高度，可以很方便地實(shí)現(xiàn)對(duì)地施壓，鋼絲端頭本身可以彈入抵到路面上的細(xì)小溝槽內(nèi)，將積雪挑出，可以將路面積雪清除得很干凈，這是該方式的獨(dú)到之處。

這種方式也有亟需解決的問題：鋼絲刷對(duì)路面的刮擦，難免會(huì)損傷路面。由于鋼絲頭抵地，點(diǎn)接觸處壓力大，會(huì)在路面上刻劃出條紋，而且鋼絲會(huì)逐漸磨短，需要憑操作者的經(jīng)驗(yàn)才能把下壓量隨時(shí)調(diào)整成合適的間隙。此外，在鋼絲刷全部下壓時(shí)，還是有可觀的上抬力量，這要視鋼絲刷的下壓量及鋼絲刷的數(shù)量而定。

綜上所述，針對(duì)其性能特點(diǎn)，該種避障方式較適合于有橫向防滑槽的粗糙水泥路面的除雪作業(yè)。

2.2 分段推雪刀翻轉(zhuǎn)式

分段推雪刀翻轉(zhuǎn)式避障如圖9～11所示，推雪板下沿鉸接有3個(gè)翻轉(zhuǎn)固定架，用螺栓固定于推雪刀片之上，每個(gè)翻轉(zhuǎn)架背面支撐有阻力筒支承桿系，當(dāng)推雪作業(yè)遇到路面不平或障礙物時(shí)，某段推雪刀的下沿受壓超過預(yù)調(diào)力量時(shí)，會(huì)自動(dòng)向后翻轉(zhuǎn)抬起，平滑地越過障礙物而不受到損傷，而其余的推雪刀仍可保持常規(guī)作業(yè)狀態(tài)，僅僅是單個(gè)推雪刀進(jìn)行了避障，最大避障能力150 mm。

推雪刀翻轉(zhuǎn)預(yù)調(diào)力量的大小，可以通過調(diào)整阻力筒上的調(diào)整螺母進(jìn)行預(yù)調(diào)，翻轉(zhuǎn)固定架前面有擋塊，推雪刀在預(yù)調(diào)力的作用下，緊靠在擋塊上而處于常規(guī)作業(yè)狀態(tài)。推雪刀避障有接觸、超過和回復(fù)3個(gè)過程。

接觸：推雪刀遇到障礙受壓翻轉(zhuǎn)，通過連桿機(jī)構(gòu)傳遞給阻力筒，克服了其預(yù)調(diào)力，支承桿系開始被推動(dòng)。

越過：推雪刀被障礙推動(dòng)翻轉(zhuǎn)，但支承桿系的運(yùn)動(dòng)能保證阻力筒的預(yù)調(diào)力幾乎恒定，使推雪刀在翻轉(zhuǎn)過程中受到的回復(fù)力矩幾乎不變，此方法使其易于越過障礙，而不產(chǎn)生沖擊。

回復(fù)：超過障礙之后，推雪刀面上的阻力消失，在阻力筒恒定力的作用下，推雪刀翻轉(zhuǎn)返回至常規(guī)位置。

這種局部避障的主要好處在于：

a. 分段獨(dú)立避障，沖擊小，除雪效果好。在沒有遇到障礙的推雪刀處，仍保持常規(guī)鏟雪狀態(tài)，并盡可能多地將雪鏟凈，不會(huì)出現(xiàn)在避障時(shí)整幅路面都鏟不到雪的情況，因?yàn)槁访嬲系K不太可能同時(shí)出現(xiàn)在每段推雪刀前，大多情況下是出現(xiàn)在一處。

b. 離地間隙大，最高可達(dá)150 mm（推雪刀片的高度），通過性強(qiáng)，作業(yè)安全性高。推雪板如不能順利避障，必將損壞推雪板或底盤，因此避障高度越高越好。而其他類型的推雪板由于結(jié)構(gòu)所限，要么根本達(dá)不到這個(gè)高度，要么當(dāng)避障達(dá)到一定的高度時(shí)，拉簧的回復(fù)拉力會(huì)過大，造成很大的沖擊，并大幅度降低底盤前輪對(duì)地的附著力，影響汽車行駛的方向性而很不安全。

c. 避障機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)平穩(wěn)，力量恒定。由于采用了獨(dú)有的、特殊結(jié)構(gòu)的阻力筒及支承桿系布置，可在避障運(yùn)動(dòng)過程中，保證其預(yù)調(diào)的支承力基本恒定，其避障運(yùn)動(dòng)是固定架的旋轉(zhuǎn)，使得推雪刀沿在脫離和重新回復(fù)到路面時(shí)，運(yùn)動(dòng)方向均為水平切向，對(duì)路面不會(huì)產(chǎn)生附加沖擊，對(duì)底盤前輪的對(duì)地附著力也不會(huì)有影響。

由于上述優(yōu)點(diǎn)，這種避障方式可以很好地運(yùn)用于重載推雪板上，克服了重型推雪板不適合整體避障的困難，適用于高速重載推雪作業(yè)，除雪避障效果良好，見圖12所示。

2.3 分段推雪板翻轉(zhuǎn)式

分段推雪板翻轉(zhuǎn)式避障如圖13、14所示，每一段都是一塊可獨(dú)立翻轉(zhuǎn)避障的短推雪板，并排安裝在其背后的排架上，一般超寬推雪板都采用此結(jié)構(gòu)，避免局部避障時(shí)全寬度整體抬升，從而減小沖擊力，達(dá)到鏟凈地面積雪的目的，其最大避障能力300 mm以上。

3 綜合避障式

綜合避障式是把前述避障方法進(jìn)行整合，應(yīng)用于一套推雪板上，以利于揚(yáng)長避短互為補(bǔ)充，最大避障能力可達(dá)300 mm以上，可衍生多種方法，現(xiàn)僅列舉2種方法如下：

a. 同時(shí)采用分段推雪刀翻轉(zhuǎn)和分段推雪板翻轉(zhuǎn)方式（見圖15），推雪刀避障向后翻轉(zhuǎn)時(shí)，其安裝推雪板體也受力向上翻轉(zhuǎn)，整個(gè)避障過程更加平順。

b. 同時(shí)采用拉簧和柔性板整體避障（見圖16），僅推雪板體的下支撐臂采用柔性板，而上支撐臂采用鋼材，但配置了橡皮筋相當(dāng)于附上了拉簧，綜合了二者的優(yōu)點(diǎn)。

4 結(jié)論

根據(jù)上述避障結(jié)構(gòu)的復(fù)雜程度，對(duì)推雪板避障結(jié)構(gòu)及性能進(jìn)行對(duì)比（見表1）。

表1 推雪板避障結(jié)構(gòu)及性能對(duì)比

綜上所述，可以得出分段刀、板復(fù)合翻轉(zhuǎn)避障式的效果最佳?，F(xiàn)總結(jié)為以下4點(diǎn)：

a. 避障過程最為平順。避障過程中，推雪刀后翻、推雪板體上翻，可同時(shí)在兩個(gè)方向吸收沖擊能量，蓄能平穩(wěn)，推雪板運(yùn)動(dòng)軌跡圓滑，削弱了沖擊加速度，起跳時(shí)對(duì)底盤輪胎的地面附著力影響小，回落時(shí)路面損傷輕。

b. 避障高度可以做得更大。由于是兩種避障行程的疊加，可達(dá)到的總行程能夠更長，在需要追求較高避障能力時(shí)，不妨采用。

c. 推雪最干凈。由于是分段局部避障抬起，其余部分仍未離開地面，鏟刮漏過的寬度少，而且越障后推雪刀的下插角度最接近其切角，切入雪泥順暢，對(duì)路面刮鏟徹底。

d. 剛性強(qiáng)。同樣尺寸的推雪板，采用這種結(jié)構(gòu)時(shí)，由于每段的寬度短，兩側(cè)均有立筋，且高度小，便于安裝推雪刀和刀座，且面積跨度小，剛度自然要相對(duì)大，而通常推雪刀及刀座本身就做得厚實(shí)，因此推雪板的整體剛度相對(duì)更大。