热力射流-机械复合融除路面覆冰装置的设计与试验研究

摘要

如何经济、高效地清除城市道路、机场跑道和公路等路（道）面冰雪，是保障季冻气候和冰雪天气中交通畅通的一个难题。针对这种情况，本文在分析了现有去除道路覆冰的方法存在不足的基础上，综合热力除冰、机械除冰与化学除冰技术，提出热力射流-机械铣削复合融除冰技术。
　　经除冰技术方案设计、技术探索、试验研究、样机开发，得到大量理论和试验数据，为今后进一步的研究开发提供必要的技术支持。本文主要研究内容如下:
　　(1)在研究国内外现有融除冰技术与设备发展应用现状、路面覆冰的结构特性的基础上，提出热力射流-机械铣削复合融除路面覆冰技术，探索了其工作原理，并设计制作相关的除冰试验装置。
　　(2)热力射流融除冰装置试验研究。研究热力射流融除冰机理，为装置进行试验研究提供理论支撑。运用ANSYS FLUENT流体分析软件对不同形状喷嘴的射流流场进行仿真试验分析，选取最佳喷嘴进行试验。分别对射流压力、喷嘴孔径、靶距、射流喷嘴入射角、温度等融除冰主要影响因素进行了理论研究和仿真试验分析，选取最佳参数对热射流除冰装置进行优化设计。
　　(3)机械铣削除冰的研究分析。对常用的机械除冰技术进行适应性、刀具受力及冰雪清除能力进行研究分析，设计制作机械铣削除冰装置。建立铣削除冰模型，进行除冰刀具受力分析和除冰刀具角度试验研究，选取最佳除冰刀具角度;利用ANSYS对除冰刀具进行受力和变形有限元分析，保证其强度要求。最后进行相关除冰作业试验，验证其除冰性能。
　　(4)设计制作热力射流-机械铣削复合融除冰装置室内样机，进行相关的试验研究分析，证明了热水射流-机械复合路面除冰技术的可行性，并探讨了该技术的市场应用前景。
　　试验证明，热水射流-机械复合路面融除冰技术是合理、可行的，对克服冰雪路面的障碍，保障道路畅通，提高行车安全性具有重要的意义，推广应用前景广阔。

目录

声明

摘要

第1章 绪论

1．1 课题研究的目的与意义

1．2 国内外除冰技术的研究现状与发展趋势

1．3 论文的主要研究内容

1．4 论文的结构安排

第2章 热力射流-机械复合融除冰技术方案与可行性分析

2．1 路面冰雪分类及其力学性能

2．2 热力射流-机械复合融除冰设计方案

2．3 热力射流-机械复合融除冰技术的可行性分析

2．4 本章小结

第3章 热力水射流融除冰试验研究

3．1 热力水射流融除冰机理

3．2 室内低温模拟实验室与试验装置

3．3 融除冰装置的试验研究分析

3．4 本章小结

第4章 机械铣削除冰装置研究

4．1 常用机械除冰技术的性能分析

4．2 铣削除冰方案分析

4．3 铣削除冰切削力模型和受力分析

4．4 铣削除冰刀具的有限元分析

4．5 铣削除冰机构的试验样机设计与试验研究

4．6 本章小结

第5章 复合融除冰装置设计与试验研究

5．1 热力射流-机械复合融除冰装置的设计

5．2 热力射流-机械复合融除冰装置的设计

5．3 本章小结

第6章 结论与展望

6．1 结论

6．2 进一步工作展望

参考文献

致谢

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