除雪铲刀和平地机
技术领域
本公开涉及除雪设备领域，特别涉及一种除雪铲刀和平地机。
背景技术
在我国北方地区，每年冬季都有一段降雪期。为了保证交通顺畅，每次降雪后都要进行道路除雪工作，因此公路养护部门都配备一定数量的专用除雪机械。然而，专用的除雪机械价格较高，全年闲置时间一般为7～9个月，因此多数地区开始采用平地机作为冬季道路除雪作业的设备，不仅提高了平地机的利用率，还节约了大量成本。
由于路面和与路面接触的铲刃的刚度较大，因此除雪作业对铲刃磨损比较严重，对路面的损坏也比较严重，除雪过程中需要多次更换铲刃。在除雪过程中，虽然可以通过调节平地机铲刀，使铲刀与路面保持微小间隙以防止铲刃磨损，但是这样做增加了平地机操作手的工作难度，并且无法将积雪彻底清除。采用平地机铲刀除雪时，铲刀会遇到凸起的窨井盖等障碍物，障碍物处于平地机操手的视野盲区，平地机操作手无法及时作出判断，铲刀也无法自动识别障碍物，因此铲刀无法及时避让障碍物，对道路和铲刃都造成严重的损坏。更换损坏的铲刃费时费力，不仅影响了除雪效率，还造成了经济损失。
发明内容
本公开的目的在于提供一种除雪铲刀和平地机，以提升除雪铲刀和平地机的除雪效果。
本公开的第一方面提供一种除雪铲刀，包括：
铲刀本体；
铲刃；和
连接组件，用于连接所述铲刃和所述铲刀本体，包括连接部件和复位部件，所述铲刃通过所述连接部件可转动且转动轴线可移动地连接于所述铲刀本体，所述铲刃相对于所述铲刀本体具有用于除雪作业的第一位置和用于避让障碍物的第二位置，所述复位部件被配置为向所述铲刃施加使所述铲刃保持于所述第一位置的作用力。
根据本公开的一些实施例，所述铲刀本体包括第一接触表面，所述铲刃包括与所述第一接触表面可接触的第二接触表面，所述第一接触表面和所述第二接触表面中至少一个包括光滑曲面。
根据本公开的一些实施例，所述第一接触表面包括设置于所述铲刀本体底端的底部弧形倒角，所述第二接触表面包括设置于所述铲刃背面的背部弧形凹槽，其中，在所述第一位置、所述第二位置和所述第一位置和第二位置切换的过程中，所述底部弧形倒角和所述背部弧形凹槽保持接触。
根据本公开的一些实施例，所述铲刀本体包括：
铲身；和
第一连接部，固定连接于所述铲身的下侧，所述连接部件连接所述铲刃与所述第一连接部，所述底部弧形倒角包括设置于所述第一连接部底端的第一弧形倒角。
根据本公开的一些实施例，所述铲刀本体还包括固定连接于所述铲身和所述第一连接部的左右两侧的第二连接部，所述连接部件连接所述铲刃与所述第二连接部，所述底部弧形倒角还包括设置于所述第二连接部底端的第二弧形倒角。
根据本公开的一些实施例，所述第一接触表面包括所述铲身的底端表面，所述第二接触表面包括设置于所述铲刃顶端的第三弧形倒角，在所述第一位置，所述铲刃抵靠于所述铲身底端，所述第三弧形倒角与所述铲身的底端表面接触。
根据本公开的一些实施例，所述复位部件包括弹簧和/或所述连接部件包括螺纹连接结构。
根据本公开的一些实施例，所述螺纹连接结构包括：
螺栓，穿过所述铲刀本体上的安装孔与所述铲刃固定连接，所述弹簧套装于所述螺栓上，所述螺栓与所述安装孔之间设有活动间隙以允许所述螺栓在铲刃在所述第一位置和所述第二位置之间切换过程中跟随所述铲刃运动；和
螺母，装配于所述螺栓上，所述弹簧设置于所述螺母与所述铲刀本体之间。
根据本公开的一些实施例，所述安装孔在所述铲刀本体宽度方向的尺寸大于所述螺栓的外径尺寸。
根据本公开的一些实施例，所述铲刃包括多个沿所述铲刀本体的长度方向并排设置的刀片，各个所述刀片相互独立地连接于所述铲刀本体。
根据本公开的一些实施例，每个所述刀片的宽度为20～30cm。
根据本公开的一些实施例，每个所述刀片通过至少两个连接组件与所述铲刀本体连接。
根据本公开的一些实施例，所述除雪铲刀包括设置于所述铲刃底部的刃靴，所述刃靴被配置为在铲刃处于所述第一位置时用于与地面接触以保护地面和所述铲刃。
根据本公开的一些实施例，所述刃靴由高强度橡胶制成。
本公开的第二方面提供一种平地机，包括本公开第一方面所述的除雪铲刀。
本公开提供的除雪铲刀中，铲刃通过连接部件可转动且转动轴线可移动地连接于铲刀本体，当除雪铲刀遇到障碍物时，铲刃可直接绕铲刀本体翻转，也可相对于铲刀本体滑动，由用于除雪作业的第一位置移动到用于避让障碍物的第二位置，可以缓解障碍物对除雪铲刀的冲击，从而利于在除雪作业过程中减轻铲刃和地面的磨损，降低铲刃的更换频率，也利于减小除雪铲刀对窨井盖等道路设施的损坏。本公开提供的除雪铲刀可以适配于平地机，利于节约除雪作业的成本。
通过以下参照附图对本公开的示例性实施例的详细描述，本公开的其它特征及其优点将会变得清楚。
附图说明
此处所说明的附图用来提供对本公开的进一步理解，构成本申请的一部分，本公开的示意性实施例及其说明用于解释本公开，并不构成对本公开的不当限定。在附图中：
图1为本公开一些实施例的除雪铲刀的正面结构示意图。
图2为图1所示的除雪铲刀的背面结构示意图。
图3为图1所示的除雪铲刀在前趴状态下的侧面剖视结构示意图。
图4为图1所示的除雪铲刀在后仰状态下的侧面剖视结构示意图。
图5为本公开一些实施例的除雪铲刀的第一连接部的结构示意图。
图6为本公开一些实施例的除雪铲刀的第二连接部的结构示意图。
图7为本公开一些实施例的除雪铲刀的铲刃和刃靴在装配状态下的结构示意图。
图1至图7中，各附图标记分别代表：
1、铲身；2、第一连接部；21、第一弧形倒角；22、第一安装孔；3、第二连接部；31、第二安装孔；32、第二弧形倒角；33、螺栓通孔；4、连接组件；41、螺栓；42、螺母；43、垫片；44、弹簧；5、铲刃；51、第三弧形倒角；52、背部弧形凹槽；53、沉头孔；6、刃靴。
具体实施方式
下面将结合本公开实施例中的附图，对本公开实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本公开一部分实施例，而不是全部的实施例。以下对至少一个示例性实施例的描述实际上仅仅是说明性的，决不作为对本公开及其应用或使用的任何限制。基于本公开中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本公开保护的范围。
除非另外具体说明，否则在这些实施例中阐述的部件和步骤的相对布置、数字表达式和数值不限制本公开的范围。同时，应当明白，为了便于描述，附图中所示出的各个部分的尺寸并不是按照实际的比例关系绘制的。对于相关领域普通技术人员已知的技术、方法和设备可能不作详细讨论，但在适当情况下，这些技术、方法和设备应当被视为授权说明书的一部分。在这里示出和讨论的所有示例中，任何具体值应被解释为仅仅是示例性的，而不是作为限制。因此，示例性实施例的其它示例可以具有不同的值。应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步讨论。
在本公开的描述中，需要理解的是，使用“第一”、“第二”等词语来限定零部件，仅仅是为了便于对相应零部件进行区别，如没有另行声明，上述词语并没有特殊含义，因此不能理解为对本公开保护范围的限制。
在本公开的描述中，需要理解的是，方位词如“前、后、上、下、左、右”、“横向、竖向、垂直、水平”和“顶、底”等所指示的方位或位置关系通常是基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本公开和简化描述，在未作相反说明的情况下，这些方位词并不指示和暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位或者以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本公开保护范围的限制；方位词“内、外”是指相对于各部件本身的轮廓的内外。
在以下描述中，所称的“底端”指的是除雪铲刀执行除雪作业时，除雪铲刀的各个部件靠近地面的一端；所称的“顶端”指的是除雪铲刀执行除雪作业时，除雪铲刀的各个部件远离地面的一端；所称的铲刃的“正面”指的是铲刃用于清除积雪的表面；所称的“背面”指的是与“正面”相对的表面。
如图1至图7所示，本公开的实施例提供一种除雪铲刀，包括铲刀本体、铲刃5和连接组件4。其中，连接组件4用于连接铲刃5和铲刀本体。连接组件4包括连接部件和复位部件，铲刃5通过连接部件可转动且转动轴线可移动地连接于铲刀本体，铲刃5相对于铲刀本体具有用于除雪作业的第一位置和用于避让障碍物的第二位置，复位部件被配置为向铲刃5施加使铲刃5保持于第一位置的作用力。
本公开的实施例提供的除雪铲刀中，铲刃通过连接部件可转动且转动轴线可移动地连接于铲刀本体，当除雪铲刀遇到障碍物时，铲刃可直接绕铲刀本体翻转，也可相对于铲刀本体滑动，由用于除雪作业的第一位置移动到用于避让障碍物的第二位置，可以缓解障碍物对除雪铲刀的冲击，从而利于在除雪作业过程中减轻铲刃和地面的磨损，降低铲刃的更换频率，也利于减小除雪铲刀对窨井盖等道路设施的损坏。
在一些实施例中，铲刀本体包括第一接触表面，铲刃5包括与第一接触表面可接触的第二接触表面，第一接触表面和第二接触表面中至少一个包括光滑曲面，以使铲刃5和铲刀本体的相对运动更加平稳。
在一些实施例中，第一接触表面包括设置于铲刀本体底端的底部弧形倒角，第二接触表面包括设置于铲刃5背面的背部弧形凹槽52，其中，在第一位置、第二位置和第一位置和第二位置切换的过程中，底部弧形倒角和背部弧形凹槽52保持接触。第一接触表面和第二接触表面均具有弧形轮廓，便于铲刃5相对于铲刀本体翻转。
除雪铲刀在除雪作业过程中遇到障碍物时，铲刀本体与铲刃5通过保持接触的底部弧形倒角和背部弧形凹槽52形成运动副。铲刀本体与铲刃5之间无需设置旋转轴等结构，铲刃5可以直接以铲刃5与铲刀本体的底端接触的部位为支点相对于铲刀本体翻转，也可以相对于铲刀本体滑动。上述设置可以简化除雪铲刀的结构，进而提升除雪铲刀的结构可靠性。
在一些实施例中，铲刀本体包括铲身1和第一连接部2。第一连接部2固定连接于铲身1的下侧，连接部件连接铲刃5与第一连接部2，底部弧形倒角包括设置于第一连接部2底端的第一弧形倒角21。
在一些实施例中，铲刀本体还包括固定连接于铲身1和第一连接部2的左右两侧的第二连接部3，连接部件连接铲刃5与第二连接部3，底部弧形倒角还包括设置于第二连接部3底端的第二弧形倒角32。
在一些实施例中，第一接触表面包括铲身1的底端表面，第二接触表面包括设置于铲刃5顶端的第三弧形倒角51，在第一位置，铲刃5抵靠于铲身1底端，第三弧形倒角51与铲身1的底端表面接触，铲身1的底端表面可以对铲刃5起到限位作用。设置第三弧形倒角51可以在铲刃5遇到障碍物时，使铲刃5和铲刀本体的相对运动更加平稳。
前述第一弧形倒角21、第二弧形倒角32和第三弧形倒角51可以是圆弧形倒角。
在一些实施例中，复位部件包括弹簧44，使铲刃5保持于第一位置的作用力由弹簧44的预紧力提供。
在一些实施例中，连接部件包括螺纹连接结构。
在一些实施例中，螺纹连接结构包括螺栓41和螺母42。螺栓41穿过铲刀本体上的安装孔与铲刃5固定连接，弹簧44套装于螺栓41上，螺栓41与安装孔之间设有活动间隙以允许螺栓41在铲刃5在第一位置和第二位置之间切换过程中跟随铲刃5运动。螺母42装配于螺栓41上，弹簧44设置于螺母42与铲刀本体之间。根据上述连接关系和位置关系，通过调节螺母42与铲刀本体之间的距离，可以调节弹簧44的变形量，进而改变弹簧44的预紧力。
在一些实施例中，安装孔在铲刀本体宽度方向的尺寸大于螺栓41的外径尺寸，以提供螺栓41在铲刃5在第一位置和第二位置之间切换过程中跟随铲刃5运动的活动间隙。
在一些实施例中，铲刃5包括多个沿铲刀本体的长度方向并排设置的刀片，各个刀片相互独立地连接于铲刀本体，以使铲刃5的每个刀片可以单独运动，互不干涉。
当除雪铲刀遇到障碍物时，只有处于障碍物对应位置的刀片会由第一位置切换至第二位置以避让障碍物，位于障碍物两侧的刀片仍然保持在第一位置，位于障碍物两侧的积雪可以被正常清理，从而尽可能地将积雪清理干净。
当铲刃5的其中一个或一些刀片损坏时，相比于整体式的铲刃，只需更换损坏的刀片而无需整体拆卸铲刃5，可以减少更换时间，提高除雪作业效率。
铲刃5的每个刀片的宽度根据除雪作业常遇到的障碍物的尺寸，例如道路上的窨井盖的尺寸，和除雪铲刀本身的尺寸确定。在一些实施例中，每个刀片的宽度为20～30cm。
在一些实施例中，每个刀片通过至少两个连接组件4与铲刀本体连接。
在一些实施例中，除雪铲刀包括设置于铲刃5底部的刃靴6，刃靴6被配置为在铲刃5处于第一位置时用于与地面接触以保护地面和铲刃5。
在一些实施例中，刃靴6由高强度橡胶制成。采用高强度橡胶制成的刃靴6具有较高的韧性。
除雪作业时，采用高强度橡胶制成的刃靴6直接与地面接触，当遇到障碍物时，刃靴6可以起到缓冲作用，不仅利于减轻除雪作业对地面、对地面上的窨井盖等设施和对除雪铲刀的磨损，还利于减小除雪作业的噪音，还利于提升除雪效果。刃靴6可以根据磨损情况随时更换，由于刃靴6具有较高的韧性，刃靴6的拆卸和安装都比较方便。更换刃靴6的成本也较低。
下面结合图1至图7对本公开一些实施例的除雪铲刀的结构和工作原理进行详细说明。
如图1至图4所示，本公开一些实施例的除雪铲刀包括铲刀本体、铲刃5、刃靴6和连接组件4。
铲刀本体包括铲身1、第一连接部2和第二连接部3。铲身1呈C形，是除雪作业中用于推雪的主要部件。如图5所示，第一连接部2焊接于铲身1的下侧。第一连接部2的下方设置有长条形的第一安装孔22。第一连接部2的底端设置有第一弧形倒角21。如图6所示，第二连接部3连接于铲身1的左右两侧。第二连接部3设置有螺栓通孔33，用于将第二连接部3和铲身1通过螺栓连接。第二连接部3的下方设置有长条形的第二安装孔31。第二连接部3的底端设置有第二弧形倒角32。第一弧形倒角21和第二弧形倒角32组成铲刀本体的第一接触表面。
如图1和图2所示，铲刃5包括多个沿铲刀本体的长度方向并排设置的刀片，各个刀片相互独立地连接于铲刀本体，每个刀片的宽度L为20～30cm。如图7所示，铲刃5的顶端和底端分别设置有第三弧形倒角51和背部弧形凹槽52。第三弧形倒角51和背部弧形凹槽52组成铲刃5的第二接触表面。铲刃5的上部还设置有用于与连接组件4连接的沉头孔53。如图7所示，刃靴6由高强度橡胶制成，形状呈U形，嵌套于铲刃5底端的外侧表面上。
如图3和图4所示，连接组件4包括螺栓41、螺母42、垫片43和弹簧44。
螺栓41依次穿过沉头孔53和第一安装孔22，或者依次穿过沉头孔53和第二安装孔31。第一安装孔22在第一连接部2的宽度方向的尺寸大于螺栓41的外径，第二安装孔31在第二连接部3的宽度方向的尺寸大于螺栓41的外径。铲刃5的每个刀片由至少两个螺栓41与第一连接部2或第二连接部3连接，以防止仅有一个螺栓41与铲刃5的一个刀片连接时，该刀片沿螺栓41的轴线旋转。在除雪过程中，随着铲刃5的翻转或滑动，螺栓41可沿螺栓41与第一安装孔22或第二安装孔31之间的活动间隙上下移动。
弹簧44的两端各配置一个垫片43，弹簧44与垫片43依序套装于螺栓41上，弹簧44的一端通过其中一个垫片43抵靠于第一连接部2或第二连接部3上。螺母42装配于螺栓41未与铲刃5的沉头孔53连接的一端。
根据地面的积雪量和结冰情况，通过调节螺母42和第一连接部2或第二连接部3之间的距离，可以调节弹簧44的压缩量，给弹簧44施加适宜的预紧力。若预紧力过大，则不利于铲刃5移动至第二位置以避让障碍物；若预紧力过小，则预紧力可能小于铲刃5受到的积雪的阻力，导致铲刃5偏离第一位置而无法正常除雪。
如图3和图4所示，在除雪过程中，当除雪铲刀遇到障碍物时，铲刃5会受到来自障碍物的水平向后的阻力Fx。当阻力Fx小于或等于弹簧44的预紧力时，障碍物会和积雪一起被铲刃5直接清理；当阻力Fx大于弹簧44的预紧力时，此时铲刃5将以第一连接部2底端和第二连接部3底端与铲刃5接触的部位为支点翻转至第二位置以避让障碍物，越过障碍物后，铲刃5在弹簧44的弹力的作用下回到第一位置。
铲刃5由第一位置向第二位置移动时，螺栓41被向前拉出，弹簧44被进一步压缩。当铲刃5移动至第二位置，弹簧44被完全压缩，铲刃5将无法继续向后移动，实现终点限位。铲刃5越过障碍物后，在弹簧44的弹力的作用下，螺栓41被向后拉回，铲刃5回归第一位置，恢复正常的除雪状态。
在除雪过程中，可根据地面的积雪量和结冰情况，调节除雪铲刀的姿态，以使除雪铲刀达到最佳的除雪状态。
如图3所示，当除雪铲刀与地面的接触点位于前述支点的垂直投影点O点或O点后方时，除雪铲刀处于前趴状态。在遇到障碍物时，除雪铲刀向后翻转，此时除雪铲刀只受到来自障碍物的水平向后的阻力Fx，不会受到地面的冲击力。在阻力Fx的作用下，铲刃5绕前述支点向后翻转，直至越过障碍物。
如图4所示，当除雪铲刀与地面的接触点位于O点前方时，除雪铲刀处于后仰状态。在遇到障碍物时，除雪铲刀向后翻转，此时除雪铲刀会受到来自障碍物的水平向后的阻力Fx和来自地面的竖直向上的冲击力Fy。在阻力Fx的作用下，铲刃5绕前述支点向后翻转，同时在冲击力Fy的作用下，铲刃5在背部弧形凹槽52的导向作用下向上滑动，可以缓解铲刃5经过O点上方时地面对除雪铲刀的冲击。
如图3和图4所示，铲刃5可越过的障碍物的高度h可达10cm。
本公开的一些实施例还提供一种平地机，包括前述除雪铲刀。前述除雪铲刀的铲刀本体的结构形式与平地机执行土方施工作业等常规作业的铲刀本体的结构形式相同。平地机用于除雪作业时，具有前述除雪铲刀的相应优点，相比于使用专用的除雪设备执行除雪作业，可以节省成本。当平地机需执行土方施工作业时，只需将除雪铲刀的铲刃5更换为用于土方施工作业的铲刃，而无需整体拆卸除雪铲刀，利于节省人力。通过对铲刃的拆卸和组装，平地机就可以用于执行多种作业，利于提高平地机的利用率和扩大平地机的适用范围。
最后应当说明的是：以上实施例仅用以说明本公开的技术方案而非对其限制；尽管参照较佳实施例对本公开进行了详细的说明，所属领域的普通技术人员应当理解：依然可以对本公开的具体实施方式进行修改或者对部分技术特征进行等同替换，其均应涵盖在本公开请求保护的技术方案范围当中。
