推雪板避障方式的比较

重庆迪马工业有限责任公司研究院 崔强

除雪车在推雪行驶过程中，经常遇到路面上凸出的障碍，如窨井盖等，另外路面也经常起伏不平，推雪板必须能够自动避障，才能保证除雪作业的正常进行。因此，自动避障性能是推雪板使用性能的重要指标之一，依照汽车行业标准QC/T 807-2009《除雪车》要求，需保证推雪板避障能力≥120 mm。

推雪板的避障方式大体可分为3类：整体避障式、局部避障式、综合避障式。其结构形式、避障动作方式各有特点，下面进行具体的分析比较。

1 整体避障式

主要结构特征是采用连杆机构，避障时使推雪板整体抬升，最大避障能力可达300 mm以上。在简化机构、减低重量的同时可得到最大限度的刚性。

1.1 整体拉簧避障式

整体拉簧避障式是在推雪板安装背架上直接钩挂4根拉簧，拉簧的下端钩挂在支承摆架上，支承摆架又与安装背架铰接。在推雪作业过程中遇到障碍物时，推雪板下沿的推雪刀面上会受到阻力，推动推雪板整体绕铰接轴转动，使推雪板下沿升高而避过障碍物（见图1、2）。由于整体翻转的冲击较大，可安装油气混合阻尼器来延缓翻转动作（如图2），以确保翻转动作平顺进行，减少推雪板回弹时推雪刀对路面的冲击。

这类推雪板一般结构轻巧，造价低廉，适合于中小吨位的车辆使用，甚至可以用在皮卡等小型车上，广泛用于社区道路、庭院等处除雪，对小范围的轻度积雪效果较好，但在高速重载除雪时作业车辆必须有足够的动力和自重。推雪板也必须具有足够的自重及刚性强度，重型化的除雪效果才佳。不过重型推雪板若采用这种结构形式，就不太适合，原因有以下3点。

a. 由于是整体避障，惯性大，导致推雪刀与路面间冲击力大，路面及推雪刀都容易损坏，而且对路面冲击的反作用力降低了汽车前轮的地面附着力，不利于汽车的行驶方向控制，在推雪板作业时本来就要侧倾一定的角度，会产生一定的侧向反作用力，汽车的行驶方向控制较常态要差，此时再降低前轮的地面附着力，无疑是雪上加霜。

b. 路面障碍物尺寸往往不是很大，而重型推雪板宽度一般在3 m以上。3 m长的推雪板为避让一局部的障碍物而整体翻转或抬升避障，则显得“大材小用”。

c. 推雪板面的弧度是特别设计的，可使被铲起来的雪沿弧面向上翻滚、最后沿切向抛出，以保证推雪作业的连续进行，其使用的最佳角度为推雪板正常接地状态时的角度，但在推雪板避障翻转过程中，不可避免地要有角度变化，造成铲起的雪不能很顺利地被抛出，易重新卷回路面，这就形成了除雪过程的一系列问题：在障碍处整幅路面的雪未被铲起，同时被卷回路面加高了前方积雪的厚度，在推雪板回弹到路面时，需要突然承受更大的阻力。

1.2 整体柔性板联接式

整体柔性板联接式避障如图3、4所示，这种方式较为少见，结构也比较简洁，相当于连杆柔性化。在推雪板背面及安装架上制作有安装叉口，将上下两排高强度橡胶联接板用螺栓联接在安装叉口内。橡胶联接板是关键，它既要承受推雪板的质量、推雪作业产生的阻力，又要在推雪板避障时，产生弹性变形，允许推雪板体的抬升。

橡胶的减振性良好，加上支承部位分布面广，有利于充分吸收削减振动能量；上下双排的柔性联接布置，使推雪板避障运动呈摆动形式，与纯转动的方式相比，推雪板面的角度变化要小得多；由于推雪板完全为柔性联接，橡胶板厚度方向柔性最大，在任何情况下，推雪板在自重的作用下，均对路面形成一定的压力，有利于对粘附在路面的积雪进行刮铲，且不易损伤路面；由于推雪板与联接架是柔性联接，当它靠自重下压时，不会产生上抬的反作用力而降低汽车前轮的地面附着力，这些都是其独特的优点。

这种推雪板也存在前述的整体避障推雪板的种种局限性：避障整体抬升会造成局部整幅路面铲不到雪，抬升、回落时产生冲击（由于减振效果好，冲击有所缓和）。另外存在其特有的问题：橡胶板不可调整，无法针对不同路面情况而改变推雪板对地的压力，并且橡胶板本身容易老化变质，当其弹性、强度等性能指标显著变化时，能否保证除雪效果，值得商榷。

1.3 升降油缸浮动避障式

推雪板升降连杆机构中的升降油缸处于保压的浮动状态，进油回油皆不锁闭，在推雪刀沿遇到障碍时，受到的反推力会作用于连杆机构，使其上摆推雪板整体越过障碍，之后推雪板会重新落下铲雪。由于油缸伸缩会有阻尼效应，可以较好地削弱冲击振动（见图5）。不过采用这种方式，一般是挂装于全驱动越野底盘上，利用底盘良好的大行程减振性能，因为毕竟油缸浮动的响应速度比较慢，需要底盘的减振行程消化障碍的高度。

2 局部避障式

主要结构特征是避障时推雪板整体不动，仅仅是推雪板的局部变动而完成避障，而且仅在有障碍处留下积雪，推雪板的大部分宽度幅面上仍可正常除雪。局部避障式推雪板，既有在整体避障的主体上加装的，也有单独作用的。由于一般情况下进行路面除雪需要保持推雪刀铲与地面的压力和间隙，做到“随地仿形”，局部避障则可以较好地解决此问题。

2.1 钢丝刷式

钢丝刷式避障如图6～8所示，结构原理简单、维护方便。推雪板下端用压板固定联接钢丝刷，靠其弹性变形进行避障，避障能力130 mm。

依靠钢丝刷本身的弹性调整推雪板的离地高度，可以很方便地实现对地施压，钢丝端头本身可以弹入抵到路面上的细小沟槽内，将积雪挑出，可以将路面积雪清除得很干净，这是该方式的独到之处。

这种方式也有亟需解决的问题：钢丝刷对路面的刮擦，难免会损伤路面。由于钢丝头抵地，点接触处压力大，会在路面上刻划出条纹，而且钢丝会逐渐磨短，需要凭操作者的经验才能把下压量随时调整成合适的间隙。此外，在钢丝刷全部下压时，还是有可观的上抬力量，这要视钢丝刷的下压量及钢丝刷的数量而定。

综上所述，针对其性能特点，该种避障方式较适合于有横向防滑槽的粗糙水泥路面的除雪作业。

2.2 分段推雪刀翻转式

分段推雪刀翻转式避障如图9～11所示，推雪板下沿铰接有3个翻转固定架，用螺栓固定于推雪刀片之上，每个翻转架背面支撑有阻力筒支承杆系，当推雪作业遇到路面不平或障碍物时，某段推雪刀的下沿受压超过预调力量时，会自动向后翻转抬起，平滑地越过障碍物而不受到损伤，而其余的推雪刀仍可保持常规作业状态，仅仅是单个推雪刀进行了避障，最大避障能力150 mm。

推雪刀翻转预调力量的大小，可以通过调整阻力筒上的调整螺母进行预调，翻转固定架前面有挡块，推雪刀在预调力的作用下，紧靠在挡块上而处于常规作业状态。推雪刀避障有接触、超过和回复3个过程。

接触：推雪刀遇到障碍受压翻转，通过连杆机构传递给阻力筒，克服了其预调力，支承杆系开始被推动。

越过：推雪刀被障碍推动翻转，但支承杆系的运动能保证阻力筒的预调力几乎恒定，使推雪刀在翻转过程中受到的回复力矩几乎不变，此方法使其易于越过障碍，而不产生冲击。

回复：超过障碍之后，推雪刀面上的阻力消失，在阻力筒恒定力的作用下，推雪刀翻转返回至常规位置。

这种局部避障的主要好处在于：

a. 分段独立避障，冲击小，除雪效果好。在没有遇到障碍的推雪刀处，仍保持常规铲雪状态，并尽可能多地将雪铲净，不会出现在避障时整幅路面都铲不到雪的情况，因为路面障碍不太可能同时出现在每段推雪刀前，大多情况下是出现在一处。

b. 离地间隙大，最高可达150 mm（推雪刀片的高度），通过性强，作业安全性高。推雪板如不能顺利避障，必将损坏推雪板或底盘，因此避障高度越高越好。而其他类型的推雪板由于结构所限，要么根本达不到这个高度，要么当避障达到一定的高度时，拉簧的回复拉力会过大，造成很大的冲击，并大幅度降低底盘前轮对地的附着力，影响汽车行驶的方向性而很不安全。

c. 避障机构运动平稳，力量恒定。由于采用了独有的、特殊结构的阻力筒及支承杆系布置，可在避障运动过程中，保证其预调的支承力基本恒定，其避障运动是固定架的旋转，使得推雪刀沿在脱离和重新回复到路面时，运动方向均为水平切向，对路面不会产生附加冲击，对底盘前轮的对地附着力也不会有影响。

由于上述优点，这种避障方式可以很好地运用于重载推雪板上，克服了重型推雪板不适合整体避障的困难，适用于高速重载推雪作业，除雪避障效果良好，见图12所示。

2.3 分段推雪板翻转式

分段推雪板翻转式避障如图13、14所示，每一段都是一块可独立翻转避障的短推雪板，并排安装在其背后的排架上，一般超宽推雪板都采用此结构，避免局部避障时全宽度整体抬升，从而减小冲击力，达到铲净地面积雪的目的，其最大避障能力300 mm以上。

3 综合避障式

综合避障式是把前述避障方法进行整合，应用于一套推雪板上，以利于扬长避短互为补充，最大避障能力可达300 mm以上，可衍生多种方法，现仅列举2种方法如下：

a. 同时采用分段推雪刀翻转和分段推雪板翻转方式（见图15），推雪刀避障向后翻转时，其安装推雪板体也受力向上翻转，整个避障过程更加平顺。

b. 同时采用拉簧和柔性板整体避障（见图16），仅推雪板体的下支撑臂采用柔性板，而上支撑臂采用钢材，但配置了橡皮筋相当于附上了拉簧，综合了二者的优点。

4 结论

根据上述避障结构的复杂程度，对推雪板避障结构及性能进行对比（见表1）。

表1 推雪板避障结构及性能对比

综上所述，可以得出分段刀、板复合翻转避障式的效果最佳。现总结为以下4点：

a. 避障过程最为平顺。避障过程中，推雪刀后翻、推雪板体上翻，可同时在两个方向吸收冲击能量，蓄能平稳，推雪板运动轨迹圆滑，削弱了冲击加速度，起跳时对底盘轮胎的地面附着力影响小，回落时路面损伤轻。

b. 避障高度可以做得更大。由于是两种避障行程的叠加，可达到的总行程能够更长，在需要追求较高避障能力时，不妨采用。

c. 推雪最干净。由于是分段局部避障抬起，其余部分仍未离开地面，铲刮漏过的宽度少，而且越障后推雪刀的下插角度最接近其切角，切入雪泥顺畅，对路面刮铲彻底。

d. 刚性强。同样尺寸的推雪板，采用这种结构时，由于每段的宽度短，两侧均有立筋，且高度小，便于安装推雪刀和刀座，且面积跨度小，刚度自然要相对大，而通常推雪刀及刀座本身就做得厚实，因此推雪板的整体刚度相对更大。