小型手扶式除雪设施设计

王婷婷

摘要：我国的机械除雪设备相对于国外来讲，不仅设备落后而且制造成本较高，目前国家提供的大型机械除雪设备使用范围有限，无法涉及到具体的街道或小区，所以在我国目前人工除雪还是很重要的。為了解决人工除雪工具简单、功能单一、耗时耗力等问题，笔者初步设想设计一种小型手扶式除雪设施在功能和结构上加以创新，使其更适应我国人工除雪需要，向着绿色环保、高效、快捷、携带方便、易于使用和存储的方向发展，提高劳动作业效率，减轻人们负担。

关键词：小型；便捷；高效；手扶除雪设施

中图分类号：TB472 文献标识码：A

文章编码：1672-7053（2018）03-0017-02

1 我国除雪设备使用情况走访调研

本次社会调查面向我国降雪量偏多的东北地区我的家乡富锦市。经过实地走访调查了不同年龄段的人群，年龄在20岁以下的占22%，年龄在20-30岁之间的占38%，年龄在31岁以上的占40%。从调查中分析出，目前大部分家庭仍然使用人工的除雪工具有铁锹、铁铲、铁推、人工自制木铲等简单工具，部分单位工厂或小区实行承包式雇人除雪，使用的工具除了铁锹、铁铲等基本手持除雪工具之外还个别的增加了若干台燃油驱动的推雪车，作业效率十分低下，然而在20岁以下的年轻人中对除雪工具的使用少之又少，大部分青年人因除雪工具简陋，作业难度大而赞成雇人除雪，而大部分中年人希望提高人工除雪设备的作业效率，从而达到快速而省力的除雪效果。还有少部分人希望利用除雪机来工作。就目前形势分析人力除雪设备应用比较广泛，而且人们急需一个轻松、有效、快捷的除雪设施。所以如何设计一个这样的便捷简单而有效的小型除雪工具将是设计师们的一个设计难题，设计前期需要结合实际调研以及收集大量的国内外关于除雪用具的资料，然后到资料的整合以及在图纸上的初次设想和创作，再到现实使用的可行性研究与改进，总结问题点，最后进行二次创作与调整，直至将方案达到尽善尽美。设计的方案最总呈现不仅要符合最初的设计理念，更要符合人机工程学，在达到使用的可行性基础上，更要突出设计点，将新颖的外观与功能的实现完美结合，从而才能设计出一个真正造福于民众的小型便捷的手扶式除雪工具。

2 对于现有除雪设备的分析

2.1 国内外除雪设备发展现状

1）人工除雪。在我国北方大部分地区初冬时降雪量大，狭窄路段路面积雪严重，堵塞交通情况时有发生，然而被大量行人和车经过的路面逐渐变成厚厚的积雪层，目前在我国北方的多数城镇仍然大量采用人工除雪方式，小区街道每下一场雪就要清理一次，同时政府能够提供的大型机械除雪作业范围有限，而且无法全面的涉及到具体的街道或小区，因此人工清雪还是十分重要的，可是我国的人工清雪工具存在许多亟待解决的问题，例如：人工强度大，作业效率低、作业时间长、耗费大量人力、物力、工具简单、功能单一等现象。

2）机械除雪。目前国内现有的机械除雪方式主要有以下几种，抛扬式机械除雪、热熔式机械除雪、高速流吹扫式机械除雪、犁板式铲式机械除雪等。在中国由于人们的除雪方式比较传统，总是习惯于在雪停后除雪，而降雪后的路面早已经过行人和车辆的踩踏和碾压浮雪也逐渐被压实，由此以来人工作业的难度加大，在中国针对这种压实的雪的除雪机械设计技术难度较大，设备制作成本高、除净率低、作业效率低，效果不理想，而且机械除雪设备燃油消耗较高整套设备投入量大，动辄几十万元，难以大量普及应用。

3）除雪剂除雪。这种方式也是在中国广泛使用的，这种方式很容易将雪融化同时也会给路面、桥梁、车辆造成一定的腐蚀，使得环境遭受不同程度的污染，也对地下水造成污染、持续时间长、范围广，国家目前在除雪剂的使用量上也十分注意。

4）国外道路除雪设施相对于我国来说比较齐全。国外主要有三种除雪方式，融雪除雪、机械除雪、综合式除雪。其中部分除雪方式曾被中国引用，但成效有限。

2.2 总结除雪设备现存问题

通过总结多年的除雪经验加上实际的走访调查以及查阅资料，我发现我国目前机械除雪设施覆盖面有限，虽然吸收了一些国外先进技术并且引进了一定数量的除雪设备，但是还存在这各种各样的问题。虽然有关部门参照国外技术研制出一些除雪机械，但是与国外先进技术相比无论规格、性能、数量上都存在着很大差异，不能完全适应我国路面除雪技术的需要，何况国外的除雪技术部分不适用于我国路段，并且造价高，适用范围有限，然而一些除雪技术如融雪剂对路面和建筑物也造成了一定的腐蚀性，使得环境遭到污染，部分融有融雪剂的雪流入地下或河流，使水体也因此遭受一定程度的污染，虽然目前我国大型机械对路面的损害程度还没有一个衡量标准，但在路面凹凸不平的路段工作时，也难免对路面造成一定的损伤，而且我国道路建设起步晚、发展快、除雪机械装置普遍较差，目前人工除雪量和融雪剂的使用量较大，尤其人工动辄上千人，使用的除雪工具也十分有限，工具简单，效率低下。

2.3 畅想未来除雪设备发展趋势

人工除雪低效落后的现状应该加以改善，合理化调整，在众多大型机械高效率除雪环境下人工除雪的工具效率也应有相应的提高。我国人工除雪设备的发展趋势应该向小型、便利、高效化、结构优化、低耗化或无耗化、环保化等方向发展。适当结合当代新技术新材料，对除雪设备加以合理性优化升级。手扶式除雪设施是最贴近日常人们的使用需求，手扶式除雪设施是区别于厚重大型的机械除雪设施，应用范围广，可以应用到机械除雪设施涉及不到的区域，可涉及街道乃至小区。同时也区别于人工铁锹和铁铲等简单工具作业效率低下等设施，它可以在人工劳作的基础上通过手扶便利多功能的除雪方式来减轻人们不必要的劳动力，提高作业效率，功能齐全便于使用和收纳，而且设计小型便利手扶式除雪设施，突出的就是这个“便利”二字，设计更好的贴近民生需求，更好研究也是为了符合人民更便利快捷的劳作需求。

3 小型手扶式除雪设施设计创新

3.1 改进设计结构现实可行性

我预想的除雪设备是利用手扶式人力驱动和轮子带动割雪刀轮转动的装置来实现转动碎雪，该设計首先主张节能环保，不用燃油或电力驱动，以小型轻便为主要设计，靠轮子的转动提供驱动力，以实现绿色无污染节约能源的驱动作用；其次将轮轴割雪刀进行外观叶片形状的优化设计，优化其合理的受力面结构，增强经济性能和安全性能装置，采用耐磨耐腐蚀材料延长其使用寿命，减少工具的受损程度和提高工具的使用效率，而且需要加置一个推雪板和收纳装置，可以将割碎的积雪临时收纳在内，而此收纳装置是要可以拆卸的，在推雪的过程中可以轻松的将其封闭，防止雪溢出，在除雪腔底部设计个可旋转式的底板，与腔体形成一体，倾卸时可以将其底板解合，使其向下旋转90度，顺着底板的慢慢打开而将把手轻轻向上扶动，从而实现方便快捷的卸雪方式。然而经过方案一的深入研究发现存在许多不足之处。第一此设计的主要驱动力靠轮子的转动带动旋转刀轴碎雪，此想法存在现实可行性方面的问题，而且轮子的驱动力十分有限，在前行的时候很难实现旋转式刀轴快速旋转达到击碎积雪的作用力，而后我进一步设想通过改变轮子的大小来加快刀轴的旋转速度，但是即使这样也是将其速度加快而且很难达到将积压的厚厚积雪层割碎的力度；第二在实现旋转速度和驱动方面轮子的体量设计上不可过大，过大的轮子不仅会使得外观看上去笨拙粗鄙，更会增加除雪具的重量，存储起来也不是很方便，如若这样就与我最初想要设计一个轻便又小型的手扶除雪具的想法背道而驰了，本设计的重点也是在为了减轻人们的工作强度，所以在设计时不可将大量的人力转为驱动力。本设计不仅要考虑除雪设备的使用性同时也要兼顾其美观性，所以不可在从增大轮子方向上做文章，但与此同时前体刀轴的旋转力上也很难实现，所以旋转轴方式碎雪在实现条件上尚不成熟；问题三在手扶推动除雪过程中难免需要转变方向，在方向的转动过程中需要人的一定量的臂力方可实现，而工具的重量和积雪堆积的重量会增加一些阻碍力，然而雪本身也有一定的粘稠性，加之经过人们多次踩踏或行车碾压后的积雪与未经过踩踏的浮雪相比容器收纳的空间不变，重力反而会成倍增加。另外与地面的摩擦力等都是扩大阻力的因素，因此在这种情况下更会大量耗费人力，以上种种因素都造就了当下亟需设计一款省力便捷的除雪工具，应该以减轻人们除雪时的工作强度为重要的切入点来设计一个小型轻便的除雪工具。所以我根据在构想设计方案一时所发现的不足之处，花费大量的时间不断的收集资料加以全面深入的设计研究与改进，从而达到另一种除雪实现方式。

3.2 优化设计形态及功能

根据上面的研究进一步加以改进，将之前设想的旋转刀轴碎雪方式改为横竖交差错落排刀式除雪方式。该方式具体设想的提出是采用具体问题具体分析法，首先为了减少人们的体力消耗，在设计结构上以达到省力快捷为出发点，而且为了节能环保也不可采用电力驱动方式，所以我进一步研究和设想采用层层分散雪的阻力和受力面来实现碎雪效果，此方式打破了传统的电力驱动机械单板式推雪板，此设计的分散阻力实现方式采用水平上下共三层刀板，第一层刀板最为突出，其次第二层，再次第三层依次水平错落斜切排置，竖向刀板也要增加两层，分别夹层在水平刀板一二层和二三层之间并排排列。在实现方式上第一层水平刀板和竖排的并排刀板合力并进首先插入厚厚积雪层的上面三分之一处，紧随其后第二层水平刀板和第二层竖排刀板合力并进厚厚积雪层的三分之二处，同理第三层水平刀板插入积雪层的最底部。从而实现了分散雪的阻碍力达到轻松便利的将积雪击碎的效果，在碎雪刀板后也要设置推雪板和收纳积雪容器。

4 结论

小型手扶式除雪设施设计既不同于电力驱动机械除雪方式也区别于传统的简单工具铁锹、铁铲、铁推板的作业模式，针对原有人工除雪工具作业效率低下、劳动力强度大、作业时间长等问题进行集成式合理化结构改进。首先为了减少人们的体力消耗，在设计结构上以达到省力快捷为出发点，更为了节能环保也不可采用电力驱动方式，而且采用层层分散雪的阻力受力面来实现碎雪效果，此方式打破了传统的电力驱动机械单板式推雪板，以横竖交叉排刀式碎雪方式取代了原有单板式机械碎雪，从结构、功能等方面的改进，提高了除雪作业效率，同大型机械除雪方式相比，其使用范围广，可以涉及狭窄路段或小区，而且造价低廉，实用性高，更加便于人们存储和携带，与此同时也希望此设计可以为人们带去更多的福音。

参考文献

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