多转子离心抛雪机的机械结构设计分析

王欣宇

（通用空气(辽宁)有限公司，辽宁 沈阳 110000）

0 引言

在我国东北方地区,降雪一定程度上会影响到人们的正常出行，在除雪工作方面，人力得到了广泛应用，现阶段，在机械化不断发展过程中,重型除雪机的应用价值突出，在大型场所中具有较高的适用性，虽然该类机器具有高效率、操作方便等优势，但是由于体积较大，在小范围区域作业中并不适用，所以诸多家庭用户非常青睐于小型抛雪机。

1 多转子离心抛雪机方案设计

目前，小型除雪机在市场上非常盛行，凭借体积小巧、功能强劲等优势，在小区、公园等小范围区域非常常见,在其工作中，仅仅需要对一条道路进行清理就可以，而现有的除雪机存在着一定的缺陷，除雪机仅仅设置一个离心转子和铲雪桨配合使用,在清雪过程中，工作效率并不高，也无法实现抛雪过程的定点抛射, 比如在工作区域时，坚硬物体的出现，极容易损坏到铲雪桨，所以应加强智能化抛雪机的应用，确保良好的使用效率，并确保当前除雪机的技术缺陷得到有效弥补与解决。现对多转子离心抛雪机方案设计进行详细分析。

分析多转子离心抛雪机的动力来源，主要出自于汽油机，汽油连接驱动轮进行前进，并且使用者应操控好扶手,在机器正常工作过程中,机器前方的铲雪桨可以为雪聚集卷入离心风机处创造有力条件，并且借助离心转子高速旋转，会产生一定的压强差，将雪抛出,抛雪管位于机器后方，通过可弯曲设计,可以基于小范围实现定点抛射。在抛雪机工作区域时[1]，要想避免障碍物威胁到铲雪桨的使用年限,应合理化调节铲雪桨的高度，面对障碍物的存在,借助控制系统作用，可以自动化调节铲雪桨高度,在转动轨迹内旋转的带动下，有助于满足铲雪桨轴高度调节的内在需求。

2 集雪系统结构设计

通常来说，铲雪桨、离心转子、桨片保护壳是集雪系统的重要构成要素，在运作过程中，主要体现在铲雪桨“集”雪和离心转子“吸”雪,抛雪机通过对三组铲雪桨和离心转子配合的应用，如图1所示,通过汽油机，发挥出对于铲雪桨轴旋转的带动作用,在抛雪机除雪过程中,铲雪桨可以对雪进行打散处理,针对于打散后的碎雪，借助三组铲雪桨片，在离心风机处得到了充分体现，在抛雪机不断前进过程中,积雪处于越来越多的发展趋势[2]，在离心风机作用下，散雪会进入到离心管道处，从而为抛雪系统处理奠定良好的基础与条件。

图1 三组铲雪桨、离心风机示意图

2.1 多组铲雪桨设计

三组铲雪桨在抛雪机中得到了广泛应用于设置，每组借助对称设计，汽油机会带动铲雪桨轴，不断提高铲雪桨旋转效率，螺旋状设计（如上述图1所示），可以为雪向对称轴处的聚集创造有力条件，并实现“卷起”，为离心风机的“吸入”提供便利性。

2.2 多转子设计

对于转子来说，主要是指离心风机的离心转子，铲雪桨卷起雪后，在铲雪桨旋转带动下，会顺利进入到离心风机处，在离心转子高速旋转过程中，压强差会由此产生，为雪的“吸入处理”提供保证，在抛雪机中，三组离心转子得到了广泛应用，在位置上，与铲雪桨对称轴具有较高的统一性和协调性，实现雪由“卷起”向“吸入”的顺利转化与过渡，防止盲区出现。

离心转子采用三叶片式设计，由于叶片呈曲面状，所以有助于风力的产生，叶片驱动主要以电机为主，抛雪机叶片直径、厚度分别为120 mm、45 mm。

3 抛雪系统设计

分析本抛雪机工作环境，其场所范围并不大，仅仅可以对一条道路进行清理，从而满足行人行走需求。在抛雪机抛雪过程中，需要将雪抛到路边绿化带，这在公路使用方面非常常见，但是面对家里庭院、小区等场合，由于房屋密集程度较高，而且地势具有较高的复杂性，应谨慎考虑抛雪地点[3]，故在抛雪机抛雪筒上，波纹管式设计的应用，可以实现对抛雪高度和角度的自由化调节，在这一过程中，操作者可以根据绿化带的位置，对抛雪筒高度和角度进行合理调节，旨在给予落点可控效果一定的保障。

在抛雪管的上、下两部分中，下部分设置的支管为3支，离心风机在每根支管中得到了广泛应用，在抛雪管上部分，通过塑胶材质波纹管，凭借其高强度这一特点，在离心转子产生压强差的冲击力方面具有较高的承受能力，迅速复原抛雪管弯曲变形现象，不断提高其使用年限。在其运动过程中，要想将雪的阻力降至最低，可以制作一个零件，放置在抛雪筒的直筒部分与集雪器的上挡板，在玻璃钢的材料选择方面，应对高光洁度、高韧性等材料予以优先选择。在集雪器中部，抛雪筒的存在，方向应与挡板的半封闭圆筒处于相切状态，集雪螺旋轴螺旋面中部，抛雪筒轴线不容忽视[4]，在离开集雪器进入抛雪筒时，可以将雪的阻力控制在合理范围内，要想将抛雪距离提升上来，在抛雪筒出口处，光滑开口应为椭圆状，这样做可以对雪在离开抛雪筒转弯时的阻力进行有效控制。

4 智能控制系统设计

对抛雪机工作地面进行分析，其平整性严重不足，大都处于凹凸不平的状态，由于地面障碍物的出现，如砖头、瓦片等，在抛雪机工作过程中，螺旋桨旋转速度较快，一旦与障碍物相互触碰，极容易损坏到桨片[5]，从而对其使用寿命造成影响，所以在本抛雪机中，应对保护程序进行设置，重点涵盖超声 波传感器、铲雪桨轴、单片机等程序。其中，对于超声波传感器来说，在螺旋桨轴处的应用，在机器没有正式投入使用前，借助超声波避障模块的学习，可以对工作环境中的障碍物特性予以明确化，实现这些特征在传感器的顺利传送，不断提高识别的准确性。在螺旋桨保护壳两侧，旋转轨道的设置[6]，在传感器识别到地面有障碍物时，会促使单片机控制系统信号的发出，控制系统在步进电机工作方面具有较强的推动力，在旋转轨迹内，旋转轴处于不断旋转状态下，以此来实现高度调节，从而防止桨片受到任何损坏。

在旋转轨道内，铲雪桨轴具有往复运动的性质特点，这对于实现对铲雪桨到地面高度的调节具有极大的帮助。在铲雪桨越过障碍物时，传感器会将信号发给控制程序这一作用发挥出来，步进电机在反向转动作用下，铲雪桨与原始高度相符合，并通过传感器，促进铲雪浆高度调节的顺利进行。

5 多转子离心抛雪机整体结构设计

在多转子离心抛雪机整体结构中，集雪系统、抛雪系统、智能控制系统等发挥着重要优势，在抛雪机工作过程中，动力的提供主要来源于汽油机，通过后轮制动方式的应用，铲雪桨多组设计，确保工作效率的稳步提升，抛雪管在可弯曲设计的带动下，可以基于小范围定点抛射抛雪地点，抛雪机内部铲雪桨保护智能控制程序的设置，可以确保桨片的完好无损[7]，避免障碍物的出现造成破坏现象，减震片在抛雪机底盘处的设置，不仅在外观上具有高度的协调性与美观性，而且使用功能也具有较高的便捷性和高效性。

在整体结构设计中，悬架装置具有明显的作用与优势，要想对高速行走状态下引起的振动现象进行控制，液压悬架得到了广泛设置，这已经成为了高速行走安全性的重要方式方法之一。驾驶室浮动式的应用，可以有效降低操作的振动频率，并有效预防室内的噪音，带给驾驶员操作高度的舒适度。

6 结语

根据小范围区域，如小区、公园等，加强小型家用抛雪机的设计，相比于现有的除雪机器，该体积小巧，使用起来具有较高的灵活性，所以具有较多的优势作用：首先，多组铲雪桨片与离心扇叶的相互配合，可以为碎雪集中到吸雪孔创造有力条件，给予集雪水平一定的保障，防止盲区的出现。其次，在出雪口处，塑胶波纹管可以使抛雪轨迹出现相应的改变，推动小范围落点可控目标的达成。最后，通过铲雪桨保护控制程序，浆片在躲避障碍物方面具有自动化优势，最大程度地避免损耗现象的出现，助益于机器使用年限的稳步提升。