小型手扶式除雪設(shè)施設(shè)計(jì)

王婷婷

摘要：我國(guó)的機(jī)械除雪設(shè)備相對(duì)于國(guó)外來(lái)講，不僅設(shè)備落后而且制造成本較高，目前國(guó)家提供的大型機(jī)械除雪設(shè)備使用范圍有限，無(wú)法涉及到具體的街道或小區(qū)，所以在我國(guó)目前人工除雪還是很重要的。為了解決人工除雪工具簡(jiǎn)單、功能單一、耗時(shí)耗力等問(wèn)題，筆者初步設(shè)想設(shè)計(jì)一種小型手扶式除雪設(shè)施在功能和結(jié)構(gòu)上加以創(chuàng)新，使其更適應(yīng)我國(guó)人工除雪需要，向著綠色環(huán)保、高效、快捷、攜帶方便、易于使用和存儲(chǔ)的方向發(fā)展，提高勞動(dòng)作業(yè)效率，減輕人們負(fù)擔(dān)。

關(guān)鍵詞：小型；便捷；高效；手扶除雪設(shè)施

中圖分類號(hào)：TB472 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A

文章編碼：1672-7053（2018）03-0017-02

1 我國(guó)除雪設(shè)備使用情況走訪調(diào)研

本次社會(huì)調(diào)查面向我國(guó)降雪量偏多的東北地區(qū)我的家鄉(xiāng)富錦市。經(jīng)過(guò)實(shí)地走訪調(diào)查了不同年齡段的人群，年齡在20歲以下的占22%，年齡在20-30歲之間的占38%，年齡在31歲以上的占40%。從調(diào)查中分析出，目前大部分家庭仍然使用人工的除雪工具有鐵鍬、鐵鏟、鐵推、人工自制木鏟等簡(jiǎn)單工具，部分單位工廠或小區(qū)實(shí)行承包式雇人除雪，使用的工具除了鐵鍬、鐵鏟等基本手持除雪工具之外還個(gè)別的增加了若干臺(tái)燃油驅(qū)動(dòng)的推雪車，作業(yè)效率十分低下，然而在20歲以下的年輕人中對(duì)除雪工具的使用少之又少，大部分青年人因除雪工具簡(jiǎn)陋，作業(yè)難度大而贊成雇人除雪，而大部分中年人希望提高人工除雪設(shè)備的作業(yè)效率，從而達(dá)到快速而省力的除雪效果。還有少部分人希望利用除雪機(jī)來(lái)工作。就目前形勢(shì)分析人力除雪設(shè)備應(yīng)用比較廣泛，而且人們急需一個(gè)輕松、有效、快捷的除雪設(shè)施。所以如何設(shè)計(jì)一個(gè)這樣的便捷簡(jiǎn)單而有效的小型除雪工具將是設(shè)計(jì)師們的一個(gè)設(shè)計(jì)難題，設(shè)計(jì)前期需要結(jié)合實(shí)際調(diào)研以及收集大量的國(guó)內(nèi)外關(guān)于除雪用具的資料，然后到資料的整合以及在圖紙上的初次設(shè)想和創(chuàng)作，再到現(xiàn)實(shí)使用的可行性研究與改進(jìn)，總結(jié)問(wèn)題點(diǎn)，最后進(jìn)行二次創(chuàng)作與調(diào)整，直至將方案達(dá)到盡善盡美。設(shè)計(jì)的方案最總呈現(xiàn)不僅要符合最初的設(shè)計(jì)理念，更要符合人機(jī)工程學(xué)，在達(dá)到使用的可行性基礎(chǔ)上，更要突出設(shè)計(jì)點(diǎn)，將新穎的外觀與功能的實(shí)現(xiàn)完美結(jié)合，從而才能設(shè)計(jì)出一個(gè)真正造福于民眾的小型便捷的手扶式除雪工具。

2 對(duì)于現(xiàn)有除雪設(shè)備的分析

2.1 國(guó)內(nèi)外除雪設(shè)備發(fā)展現(xiàn)狀

1）人工除雪。在我國(guó)北方大部分地區(qū)初冬時(shí)降雪量大，狹窄路段路面積雪嚴(yán)重，堵塞交通情況時(shí)有發(fā)生，然而被大量行人和車經(jīng)過(guò)的路面逐漸變成厚厚的積雪層，目前在我國(guó)北方的多數(shù)城鎮(zhèn)仍然大量采用人工除雪方式，小區(qū)街道每下一場(chǎng)雪就要清理一次，同時(shí)政府能夠提供的大型機(jī)械除雪作業(yè)范圍有限，而且無(wú)法全面的涉及到具體的街道或小區(qū)，因此人工清雪還是十分重要的，可是我國(guó)的人工清雪工具存在許多亟待解決的問(wèn)題，例如：人工強(qiáng)度大，作業(yè)效率低、作業(yè)時(shí)間長(zhǎng)、耗費(fèi)大量人力、物力、工具簡(jiǎn)單、功能單一等現(xiàn)象。

2）機(jī)械除雪。目前國(guó)內(nèi)現(xiàn)有的機(jī)械除雪方式主要有以下幾種，拋揚(yáng)式機(jī)械除雪、熱熔式機(jī)械除雪、高速流吹掃式機(jī)械除雪、犁板式鏟式機(jī)械除雪等。在中國(guó)由于人們的除雪方式比較傳統(tǒng)，總是習(xí)慣于在雪停后除雪，而降雪后的路面早已經(jīng)過(guò)行人和車輛的踩踏和碾壓浮雪也逐漸被壓實(shí)，由此以來(lái)人工作業(yè)的難度加大，在中國(guó)針對(duì)這種壓實(shí)的雪的除雪機(jī)械設(shè)計(jì)技術(shù)難度較大，設(shè)備制作成本高、除凈率低、作業(yè)效率低，效果不理想，而且機(jī)械除雪設(shè)備燃油消耗較高整套設(shè)備投入量大，動(dòng)輒幾十萬(wàn)元，難以大量普及應(yīng)用。

3）除雪劑除雪。這種方式也是在中國(guó)廣泛使用的，這種方式很容易將雪融化同時(shí)也會(huì)給路面、橋梁、車輛造成一定的腐蝕，使得環(huán)境遭受不同程度的污染，也對(duì)地下水造成污染、持續(xù)時(shí)間長(zhǎng)、范圍廣，國(guó)家目前在除雪劑的使用量上也十分注意。

4）國(guó)外道路除雪設(shè)施相對(duì)于我國(guó)來(lái)說(shuō)比較齊全。國(guó)外主要有三種除雪方式，融雪除雪、機(jī)械除雪、綜合式除雪。其中部分除雪方式曾被中國(guó)引用，但成效有限。

2.2 總結(jié)除雪設(shè)備現(xiàn)存問(wèn)題

通過(guò)總結(jié)多年的除雪經(jīng)驗(yàn)加上實(shí)際的走訪調(diào)查以及查閱資料，我發(fā)現(xiàn)我國(guó)目前機(jī)械除雪設(shè)施覆蓋面有限，雖然吸收了一些國(guó)外先進(jìn)技術(shù)并且引進(jìn)了一定數(shù)量的除雪設(shè)備，但是還存在這各種各樣的問(wèn)題。雖然有關(guān)部門(mén)參照國(guó)外技術(shù)研制出一些除雪機(jī)械，但是與國(guó)外先進(jìn)技術(shù)相比無(wú)論規(guī)格、性能、數(shù)量上都存在著很大差異，不能完全適應(yīng)我國(guó)路面除雪技術(shù)的需要，何況國(guó)外的除雪技術(shù)部分不適用于我國(guó)路段，并且造價(jià)高，適用范圍有限，然而一些除雪技術(shù)如融雪劑對(duì)路面和建筑物也造成了一定的腐蝕性，使得環(huán)境遭到污染，部分融有融雪劑的雪流入地下或河流，使水體也因此遭受一定程度的污染，雖然目前我國(guó)大型機(jī)械對(duì)路面的損害程度還沒(méi)有一個(gè)衡量標(biāo)準(zhǔn)，但在路面凹凸不平的路段工作時(shí)，也難免對(duì)路面造成一定的損傷，而且我國(guó)道路建設(shè)起步晚、發(fā)展快、除雪機(jī)械裝置普遍較差，目前人工除雪量和融雪劑的使用量較大，尤其人工動(dòng)輒上千人，使用的除雪工具也十分有限，工具簡(jiǎn)單，效率低下。

2.3 暢想未來(lái)除雪設(shè)備發(fā)展趨勢(shì)

人工除雪低效落后的現(xiàn)狀應(yīng)該加以改善，合理化調(diào)整，在眾多大型機(jī)械高效率除雪環(huán)境下人工除雪的工具效率也應(yīng)有相應(yīng)的提高。我國(guó)人工除雪設(shè)備的發(fā)展趨勢(shì)應(yīng)該向小型、便利、高效化、結(jié)構(gòu)優(yōu)化、低耗化或無(wú)耗化、環(huán)保化等方向發(fā)展。適當(dāng)結(jié)合當(dāng)代新技術(shù)新材料，對(duì)除雪設(shè)備加以合理性優(yōu)化升級(jí)。手扶式除雪設(shè)施是最貼近日常人們的使用需求，手扶式除雪設(shè)施是區(qū)別于厚重大型的機(jī)械除雪設(shè)施，應(yīng)用范圍廣，可以應(yīng)用到機(jī)械除雪設(shè)施涉及不到的區(qū)域，可涉及街道乃至小區(qū)。同時(shí)也區(qū)別于人工鐵鍬和鐵鏟等簡(jiǎn)單工具作業(yè)效率低下等設(shè)施，它可以在人工勞作的基礎(chǔ)上通過(guò)手扶便利多功能的除雪方式來(lái)減輕人們不必要的勞動(dòng)力，提高作業(yè)效率，功能齊全便于使用和收納，而且設(shè)計(jì)小型便利手扶式除雪設(shè)施，突出的就是這個(gè)“便利”二字，設(shè)計(jì)更好的貼近民生需求，更好研究也是為了符合人民更便利快捷的勞作需求。

3 小型手扶式除雪設(shè)施設(shè)計(jì)創(chuàng)新

3.1 改進(jìn)設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)現(xiàn)實(shí)可行性

我預(yù)想的除雪設(shè)備是利用手扶式人力驅(qū)動(dòng)和輪子帶動(dòng)割雪刀輪轉(zhuǎn)動(dòng)的裝置來(lái)實(shí)現(xiàn)轉(zhuǎn)動(dòng)碎雪，該設(shè)計(jì)首先主張節(jié)能環(huán)保，不用燃油或電力驅(qū)動(dòng)，以小型輕便為主要設(shè)計(jì)，靠輪子的轉(zhuǎn)動(dòng)提供驅(qū)動(dòng)力，以實(shí)現(xiàn)綠色無(wú)污染節(jié)約能源的驅(qū)動(dòng)作用；其次將輪軸割雪刀進(jìn)行外觀葉片形狀的優(yōu)化設(shè)計(jì)，優(yōu)化其合理的受力面結(jié)構(gòu)，增強(qiáng)經(jīng)濟(jì)性能和安全性能裝置，采用耐磨耐腐蝕材料延長(zhǎng)其使用壽命，減少工具的受損程度和提高工具的使用效率，而且需要加置一個(gè)推雪板和收納裝置，可以將割碎的積雪臨時(shí)收納在內(nèi)，而此收納裝置是要可以拆卸的，在推雪的過(guò)程中可以輕松的將其封閉，防止雪溢出，在除雪腔底部設(shè)計(jì)個(gè)可旋轉(zhuǎn)式的底板，與腔體形成一體，傾卸時(shí)可以將其底板解合，使其向下旋轉(zhuǎn)90度，順著底板的慢慢打開(kāi)而將把手輕輕向上扶動(dòng)，從而實(shí)現(xiàn)方便快捷的卸雪方式。然而經(jīng)過(guò)方案一的深入研究發(fā)現(xiàn)存在許多不足之處。第一此設(shè)計(jì)的主要驅(qū)動(dòng)力靠輪子的轉(zhuǎn)動(dòng)帶動(dòng)旋轉(zhuǎn)刀軸碎雪，此想法存在現(xiàn)實(shí)可行性方面的問(wèn)題，而且輪子的驅(qū)動(dòng)力十分有限，在前行的時(shí)候很難實(shí)現(xiàn)旋轉(zhuǎn)式刀軸快速旋轉(zhuǎn)達(dá)到擊碎積雪的作用力，而后我進(jìn)一步設(shè)想通過(guò)改變輪子的大小來(lái)加快刀軸的旋轉(zhuǎn)速度，但是即使這樣也是將其速度加快而且很難達(dá)到將積壓的厚厚積雪層割碎的力度；第二在實(shí)現(xiàn)旋轉(zhuǎn)速度和驅(qū)動(dòng)方面輪子的體量設(shè)計(jì)上不可過(guò)大，過(guò)大的輪子不僅會(huì)使得外觀看上去笨拙粗鄙，更會(huì)增加除雪具的重量，存儲(chǔ)起來(lái)也不是很方便，如若這樣就與我最初想要設(shè)計(jì)一個(gè)輕便又小型的手扶除雪具的想法背道而馳了，本設(shè)計(jì)的重點(diǎn)也是在為了減輕人們的工作強(qiáng)度，所以在設(shè)計(jì)時(shí)不可將大量的人力轉(zhuǎn)為驅(qū)動(dòng)力。本設(shè)計(jì)不僅要考慮除雪設(shè)備的使用性同時(shí)也要兼顧其美觀性，所以不可在從增大輪子方向上做文章，但與此同時(shí)前體刀軸的旋轉(zhuǎn)力上也很難實(shí)現(xiàn)，所以旋轉(zhuǎn)軸方式碎雪在實(shí)現(xiàn)條件上尚不成熟；問(wèn)題三在手扶推動(dòng)除雪過(guò)程中難免需要轉(zhuǎn)變方向，在方向的轉(zhuǎn)動(dòng)過(guò)程中需要人的一定量的臂力方可實(shí)現(xiàn)，而工具的重量和積雪堆積的重量會(huì)增加一些阻礙力，然而雪本身也有一定的粘稠性，加之經(jīng)過(guò)人們多次踩踏或行車碾壓后的積雪與未經(jīng)過(guò)踩踏的浮雪相比容器收納的空間不變，重力反而會(huì)成倍增加。另外與地面的摩擦力等都是擴(kuò)大阻力的因素，因此在這種情況下更會(huì)大量耗費(fèi)人力，以上種種因素都造就了當(dāng)下亟需設(shè)計(jì)一款省力便捷的除雪工具，應(yīng)該以減輕人們除雪時(shí)的工作強(qiáng)度為重要的切入點(diǎn)來(lái)設(shè)計(jì)一個(gè)小型輕便的除雪工具。所以我根據(jù)在構(gòu)想設(shè)計(jì)方案一時(shí)所發(fā)現(xiàn)的不足之處，花費(fèi)大量的時(shí)間不斷的收集資料加以全面深入的設(shè)計(jì)研究與改進(jìn)，從而達(dá)到另一種除雪實(shí)現(xiàn)方式。

3.2 優(yōu)化設(shè)計(jì)形態(tài)及功能

根據(jù)上面的研究進(jìn)一步加以改進(jìn)，將之前設(shè)想的旋轉(zhuǎn)刀軸碎雪方式改為橫豎交差錯(cuò)落排刀式除雪方式。該方式具體設(shè)想的提出是采用具體問(wèn)題具體分析法，首先為了減少人們的體力消耗，在設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)上以達(dá)到省力快捷為出發(fā)點(diǎn)，而且為了節(jié)能環(huán)保也不可采用電力驅(qū)動(dòng)方式，所以我進(jìn)一步研究和設(shè)想采用層層分散雪的阻力和受力面來(lái)實(shí)現(xiàn)碎雪效果，此方式打破了傳統(tǒng)的電力驅(qū)動(dòng)機(jī)械單板式推雪板，此設(shè)計(jì)的分散阻力實(shí)現(xiàn)方式采用水平上下共三層刀板，第一層刀板最為突出，其次第二層，再次第三層依次水平錯(cuò)落斜切排置，豎向刀板也要增加兩層，分別夾層在水平刀板一二層和二三層之間并排排列。在實(shí)現(xiàn)方式上第一層水平刀板和豎排的并排刀板合力并進(jìn)首先插入厚厚積雪層的上面三分之一處，緊隨其后第二層水平刀板和第二層豎排刀板合力并進(jìn)厚厚積雪層的三分之二處，同理第三層水平刀板插入積雪層的最底部。從而實(shí)現(xiàn)了分散雪的阻礙力達(dá)到輕松便利的將積雪擊碎的效果，在碎雪刀板后也要設(shè)置推雪板和收納積雪容器。

4 結(jié)論

小型手扶式除雪設(shè)施設(shè)計(jì)既不同于電力驅(qū)動(dòng)機(jī)械除雪方式也區(qū)別于傳統(tǒng)的簡(jiǎn)單工具鐵鍬、鐵鏟、鐵推板的作業(yè)模式，針對(duì)原有人工除雪工具作業(yè)效率低下、勞動(dòng)力強(qiáng)度大、作業(yè)時(shí)間長(zhǎng)等問(wèn)題進(jìn)行集成式合理化結(jié)構(gòu)改進(jìn)。首先為了減少人們的體力消耗，在設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)上以達(dá)到省力快捷為出發(fā)點(diǎn)，更為了節(jié)能環(huán)保也不可采用電力驅(qū)動(dòng)方式，而且采用層層分散雪的阻力受力面來(lái)實(shí)現(xiàn)碎雪效果，此方式打破了傳統(tǒng)的電力驅(qū)動(dòng)機(jī)械單板式推雪板，以橫豎交叉排刀式碎雪方式取代了原有單板式機(jī)械碎雪，從結(jié)構(gòu)、功能等方面的改進(jìn)，提高了除雪作業(yè)效率，同大型機(jī)械除雪方式相比，其使用范圍廣，可以涉及狹窄路段或小區(qū)，而且造價(jià)低廉，實(shí)用性高，更加便于人們存儲(chǔ)和攜帶，與此同時(shí)也希望此設(shè)計(jì)可以為人們帶去更多的福音。

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