一种适用于装载机的道路除冰装置及除冰方法技术领域
本发明属于道路除冰技术领域，特别是涉及到一种可拆卸、便于安装在装载机上
的除冰装置。
背景技术
东北寒冷地区冬季温度较低，降雪后道路上未及时清理的雪层经过车辆碾压会形
成坚硬的冰层。结冰后路面摩擦系数降低，车辆制动打滑，严重影响行车安全，是冬季寒冷
地区发生交通事故的主要原因，因此开发一种高强度、高效率并可以配合常用装载机使用
的道路除冰装置意义重大，应用前景十分广阔。
现有技术中关于机械除冰有振动式、旋转钢丝式、柔性链条击打式以及铲剁式，但
已有的除冰方式存在诸多不足：
1已有的除冰装置只对道路上的浮雪以及较薄冰层起作用，缺少一种能专门去除
道路较厚冰层的机械；
2部分除冰装置的机械除冰部分强度较弱，还需依赖于专门的除冰车体进行驱动，
并且依赖微波加热，效率低，能源消耗率大；
3已有除冰方法部分需要化学制剂辅助除雪、对道路、桥梁、路边植被腐蚀性较大。
另外，现有除冰方法较为单一，不能根据路况条件改变除冰效率，导致路况条件稍
好时除冰效率依然较低，浪费人力，能源。并且部分机械装置为专用除冰机械，给养路护路
部门增加了较大成本而在非严寒结冰季节无法起到作用。
因此针对现有技术设备中存在的诸多不足，本领域亟需要一种新的技术方案来解
决这一问题。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是：提供一种适用于装载机的道路除冰装置及除冰方
法，可以根据冰层厚度自动调整装载机前进的速度和铣刨鼓旋转的速度，除冰厚度范围大，
冰层厚度检测装置及限位装置的机械运动通过液压装置自动控制，实现了道路结冰厚度智
能化测量。
一种适用于装载机的道路除冰装置，其特征是：包括除冰机构、冰层厚度检测机
构，
所述除冰机构包括发动机、变速箱、万向节、圆锥滚子轴承、圆锥滚子轴承座、尾气
排气装置、输出轴、液压装置离合器、小带轮Ⅰ、大带轮Ⅰ、左半轴、铣刨鼓、右半轴、支撑缓冲
架、变速箱档位控制装置、步进电机、油箱Ⅰ、蓄电池箱、支撑侧板，所述发动机位于支撑缓冲
架上，且发动机通过发动机支架与支撑缓冲架固定连接；所述变速箱通过变速箱支架安装
在支撑缓冲架上，其一端与发动机同轴连接，另一端通过万向节与输出轴同轴连接；所述圆
锥滚子轴承及圆锥滚子轴承座设置在万向节与输出轴之间，且圆锥滚子轴承通过圆锥滚子
轴承支座与输出轴配合连接；所述圆锥滚子轴承座通过轴承座支撑架与支撑缓冲架顶部固
定连接；所述尾气排气装置通过管道与发动机固定连接；所述液压装置离合器安装在支撑
缓冲架上，其通过连接件与输出轴连接；所述小带轮Ⅰ与输出轴同轴连接，其通过皮带与大
带轮Ⅰ连接；所述大带轮Ⅰ与左半轴同轴连接；所述左半轴通过法兰与铣刨鼓一端端部固定
连接；所述右半轴通过法兰与铣刨鼓另一端端部固定连接，右半轴及左半轴同轴对称布置，
且均通过轴承与支撑侧板连接；所述变速箱档位控制装置通过通过变速箱拉线与变速箱连
接；所述步进电机的输出轴与发动机拉线连接，且其上设置有冰层厚度显示屏；所述油箱Ⅰ
位于支撑缓冲架上，其通过管道与发动机连接；所述蓄电池箱安装在支撑缓冲架，且其与步
进电机电连接；所述支撑侧板与支撑缓冲架固定连接；
所述冰层厚度检测装置包括油箱Ⅱ、液压泵、吸油管、回油管、电磁阀Ⅰ、溢流阀、电
磁阀Ⅱ、电磁阀Ⅲ、单相阀、液压缸Ⅰ、液压缸Ⅱ、尾气导入管、尾气控制开关、尾气排放管、限
位轮、拉线位移传感器Ⅰ、拉线位移传感器Ⅱ、小带轮Ⅱ、大带轮Ⅱ，其中电磁阀Ⅰ、溢流阀、电
磁阀Ⅱ、电磁阀Ⅲ、单相阀、液压缸Ⅰ、液压缸Ⅱ、拉线位移传感器Ⅰ、拉线位移传感器Ⅱ均布
置在支撑侧板上；所述油箱Ⅱ上设置有吸油管及回油管；所述液压泵安装在支撑缓冲架上，
其输出端与小带轮Ⅱ同轴连接，且其输出端与小带轮Ⅱ及大带轮Ⅱ处于同一平面，液压泵
与油箱Ⅱ连接；所述电磁阀Ⅰ通过管道分别与吸油管、回油管及液压缸Ⅰ连接；所述溢流阀一
端通过管道与液压缸Ⅰ连接，另一端通过管道与回油管连接；所述电磁阀Ⅱ通过管道分别与
回油管、液压缸Ⅰ及液压缸Ⅱ连接，且其与液压缸Ⅱ之间设置有单相阀；所述电磁阀Ⅲ通过
管道分别与回油管、液压缸Ⅱ连接；所述尾气导入管与尾气排放管固定连接，且尾气导入管
上设置有尾气控制开关；所述尾气排放管与液压缸Ⅱ固定连接；所述限位轮与液压缸Ⅰ固定
连接；所述拉线位移传感器Ⅰ一端与液压缸Ⅰ连接，另一端与尾气排放管连接，且拉线位移传
感器Ⅰ通过数据传输与步进电机连接；所述拉线位移传感器Ⅱ一端与液压缸Ⅱ连接，另一端
与限位轮连接，且拉线位移传感器Ⅱ通过数据传输与步进电机连接；所述小带轮Ⅱ通过皮
带与大带轮Ⅱ连接；所述大带轮Ⅱ与输出轴同轴连接。
所述发动机与支撑缓冲架之间设置有缓冲垫。
所述铣刨鼓的长度为2000mm，支撑缓冲架及支撑侧板长度均大于2000mm。
所述铣刨鼓边缘与支撑侧板之间的间隙为20mm～50mm。
所述支撑缓冲架由两根横向工字钢和六根竖直的工字钢焊接而成。
所述油箱Ⅱ内部设置有隔板，油箱Ⅱ顶部设有空气滤清器。
还包括背板，所述背板采用四根工字钢相互平行穿过支撑侧板，背板分别与支撑
侧板、支撑缓冲架焊接，背板两侧安装有加强筋。
还包括水箱，所述水箱位于支撑缓冲架上，其通过水管与发动机连接。
一种适用于装载机的道路除冰装置的除冰方法，其特征是：包括以下操作步骤，
步骤一、将除冰装置通过销轴与装载机大臂连接；
步骤二、通过所述装载机大臂调节除冰装置离地高度，铣刨鼓底端与冰层贴合时
保持除冰装置不动，获取冰层厚度参数，操作步骤如下：
a、开启尾气控制开关、液压装置离合器，并将电磁阀Ⅱ的开关调至电磁阀ⅡB档
位；
b、液压泵开始泵油，尾气通过尾气排放管融化冰层，冰层被尾气的热量融化，液压
缸Ⅰ位置逐渐下降，直至露出地面；
c、所述液压泵继续泵油，所述液压缸Ⅰ内部压力逐渐增加，内部压力达到溢流阀的
极限压力时，其中极限压力值为35MP，所述溢流阀开启，拉线位移传感器Ⅰ采集冰层厚度值，
并将所得冰层厚度采集信息传送到冰层厚度显示屏；
步骤三、限位轮初始状态其底端与冰面齐平，调节所述电磁阀Ⅱ的开关至电磁阀
ⅡA档位，并将电磁阀Ⅲ调至电磁阀ⅢB档位，此时所述液压泵将液压油通过单相阀注入液
压缸Ⅱ中，限位轮上升，拉线位移传感器Ⅱ向步进电机反馈的数值等于所述冰层厚度值时，
将电磁阀Ⅱ开关移到中位，保持限位轮位置不变；
步骤四、根据所述步骤二所得的冰层厚度值设定装载机行进速度及除冰装置的转
速，并进行除冰；
步骤五、重复执行步骤二～步骤四直至除冰结束。
通过上述设计方案，本发明可以带来如下有益效果：
1、本发明中除冰机构中的除冰装置采用铣刨鼓，其硬度和强度较高，工作过程中
能克服冰的剪切力将冰层剥离地面。铣刨鼓刀头在刀座中自由旋转，可以减少磨损。其刀具
采用左旋的排列方式，可以将碎冰甩向道路右侧，方便清理。铣刨鼓的特殊结构区别于以往
装置，其除冰厚度不受装置本身的结构限制，具有清除较厚冰层的优点，清除产生的冰被铣
刨鼓扬起，可以避免被卷入车体；逆铣时铣刨鼓刀具对冰层的作用力向上，有助于冰层的破
碎，并可以降低装置的振动。
2、本发明的冰层厚度检测机构可以根据冰层厚度自动调整装载机前进的速度和
铣刨鼓旋转的速度，除冰厚度范围大。
3、独立的发动机可以为除冰装置提供足够扭矩，并可以在一定范围内根据负荷大
小自动调整除冰装置转速，可以在装载机行进速度较低时，提供足够大的功率，不受前进速
度的影响。
4、利用发动机尾气的热能实现冰层厚度的测量，可在节约能源的同时起到厚度检
测、限位的目的，较好地保护沥青路面。本装置采用铣刨鼓转速、装载机行进速度配合的方
式，冰层较厚时为满足除冰扭矩要求，降低转速和行进速度，更好的保证除冰质量；冰层较
薄时提高转速和行进速度，提高除冰效率。
5、本发明使用的装载机为护路养路部门常用作业机械，普及范围广。用其作为动
力源，避免了使用专用除冰车车体较高成本的问题。同时破冰装置可以与装载机分离，作业
期外的时间不影响装载机的其它用途。
附图说明
以下结合附图和具体实施方式对本发明作进一步的说明：
图1为本发明一种适用于装载机的道路除冰装置除冰机构结构示意图。
图2为本发明一种适用于装载机的道路除冰装置冰层厚度检测机构结构示意图。
图3为本发明一种适用于装载机的道路除冰装置铣刨鼓的安装剖视图。
图4为本发明本发明一种适用于装载机的道路除冰装置冰层厚度检测机构局部液
压机构流程图。
图5为本发明一种适用于装载机的道路除冰装置步进电机示意图。
图6为本发明一种适用于装载机的道路除冰装置工作的示意图。
图中：1-发动机、2-变速箱、3-万向节、4-圆锥滚子轴承、5-圆锥滚子轴承座、6-尾
气排气装置、7-输出轴、8-液压装置离合器、9-小带轮Ⅰ、10-大带轮Ⅰ、11-左半轴、12-铣刨
鼓、13-右半轴、14-支撑缓冲架、15-变速箱档位控制装置、16-步进电机、17-油箱Ⅰ、18-蓄电
池箱、19-支撑侧板、20-发动机支架、21-变速箱支架、22-轴承座支撑架、23-冰层厚度显示
屏、24-油箱Ⅱ、25-液压泵、26-吸油管、27-回油管、28-电磁阀Ⅰ、29-溢流阀、30-电磁阀Ⅱ
3001-电磁阀ⅡA档位、3002-电磁阀ⅡB档位、31-电磁阀Ⅲ、3101-电磁阀ⅢA档位、3102-电
磁阀ⅢB档位、32-单相阀、33-液压缸Ⅰ、34-液压缸Ⅱ、35-尾气导入管、36-尾气控制开关、
37-尾气排放管、38-限位轮、39-拉线位移传感器Ⅰ、40-拉线位移传感器Ⅱ、41-小带轮Ⅱ、
42-大带轮Ⅱ、43-缓冲垫、44-背板、45-水箱、46-上销座、47-下销座。
具体实施方式
如图1、图5所示，本发明一种适用于装载机的道路除冰装置的除冰机构主要包括：
发动机1、变速箱2、万向节3、圆锥滚子轴承4、圆锥滚子轴承座5、输出轴7、小带轮Ⅰ9、大带轮
Ⅰ10、左半轴11、铣刨鼓12、右半轴13、变速箱档位控制装置15、步进电机16、油箱Ⅰ17、蓄电池
箱18、水箱45，其中与发动机1配套的油箱Ⅰ17、蓄电池箱18及水箱45布置在发动机1周围，发
动机1点火装置布置在变速箱档位控制装置15附近。油箱Ⅰ17的出油管与发动机1的进油管
相连接，油箱Ⅰ17、蓄电池箱18分别安装在支撑缓冲架14上,且蓄电池箱18与步进电机16电
连接；水箱45安装在发动机1排水管一侧，距离发动机1距离5cm，水箱45的进水管、出水管分
别与发动机1的出水管、进水管相连接，水箱45起到整个除冰装置的冷却作用。
发动机1与支撑缓冲架14之间采用缓冲垫43连接，以减少发动机1在使用中的震
动。除冰装置的除冰动力从发动机1输出，依次经过互相连接的变速箱2、万向节3、输出轴7、
小带轮Ⅰ9、大带轮Ⅰ10、左半轴11，最后传递给铣刨鼓12的滚筒。其中，铣刨鼓12的滚筒转速
档位控制装置控制，其包括变速箱档位控制装置15和步进电机16，其中冰层厚度显示屏23；
具体发动机1内部的发动机拉线与步进电机16输出轴相连接，变速箱2内部的变速箱拉线与
变速箱档位控制装置15相连；步进电机16由步进电机控制器、步进电机驱动器、步进电机电
源开关组成。启动步进电机电源开关后，由蓄电池箱18对其提供工作电流，步进电机驱动器
将蓄电池箱18提供的直流电转化为分时供电的、多时序控制电流。当步进电机驱动器收到
拉线位移传感器Ⅰ39发送的冰层厚度脉冲信号时，其驱动步进电机16按照设定的方向旋转
一个固定的角度步进角，冰层厚度决定了脉冲的个数进而决定了转动角度的大小。转动角
度越大，发动机拉线位移越大，发动机1油门开度越大，变速箱2将发动机1输出的动力传递
给小带轮Ⅰ9，并通过小带轮Ⅰ9、大带轮Ⅰ10降速，其中变速箱2通过万向节3与输出轴7相连
接，中间均布圆锥滚子轴承4及圆锥滚子轴承座5，保证输出轴7与万向节3同心，输出轴7的
长度由铣刨鼓12、左半轴11、右半轴13总长度确定，此时保证小带轮Ⅰ、大带轮Ⅰ10平齐。
除冰装置的支撑部分包括支撑缓冲架14、支撑侧板19、背板44与装载机相连接的
上销座46、下销座47，支撑缓冲架14由两根横向工字钢和六根竖直并列的工字钢焊接而成，
其中竖直工字钢上等分别焊接有水箱支架、发动机支架20、缓冲垫43、变速箱支架21、轴承
座支撑架22，通过调整上述各支架的高度使各支架支撑部件中心平齐，保证动力的稳定输
出；为保证整个装置可以承受工作中的弯扭力矩，采用背板44支撑，其中背板44采用四根工
字钢平行穿过支撑侧板19，并与其焊接。背板44内外两侧安装加强筋，增加除冰装置的整体
强度；支撑侧板19与支撑缓冲架14固定连接；所述上销座46与下销座47焊接在除冰装置的
支撑部分上，上销座46与下销座47与装载机大臂的上销座、下销座通过销连接，实现前进动
力的传输；
如图2所示的支撑侧板19起到轴承套的作用，将左半轴11、右半轴13与其配套的轴
承镶嵌在支撑侧板19内的孔中，支撑侧板19与铣刨鼓12之间保持一定距离，支撑侧板19内、
外侧有轴承端盖，保证润滑脂不会变质。
如图3所示的两个左半轴11、右半轴13同心布置，与左半轴11、右半轴13配合的轴
承镶嵌在支撑侧板19中，通过轴承端盖密封。法兰盘Ⅰ与铣刨鼓12焊接，法兰盘Ⅱ与左半轴
11、右半轴13焊接，法兰盘Ⅰ与法兰盘Ⅱ通过螺栓连接，将左半轴11的旋转动力传递给铣刨
鼓12。
如图1所示的除冰装置为铣刨鼓12，采用铣刨鼓12除冰的原因是其高强度和合金
刀头可以把坚硬的冰雪剥离地面，再用推铲式除雪车将其清除到路边。铣刨鼓12由轴承安
装在支撑侧板19上，利用重力及大带轮Ⅰ10带动铣刨鼓12的滚筒滚动产生的铣削力破碎冰
雪并使其从地面上剥离。
如图2所示的油箱Ⅱ24，分别设有吸油管26、回油管27，油箱Ⅱ24内部设有隔板，保
证回油管27内的杂质可以迅速沉降。油箱24顶部设有空气滤清器，对进入油箱24的空气进
行过滤，防止大气中的杂质污染油液。
如图2所示的液压泵25，其泵油所需的动力由小带轮Ⅱ41、大带轮Ⅱ42提供，充分
利用输出轴7的动力。由于液压泵25不是时刻工作，只是在冰层厚度检测时起作用，所以其
动力的接合由液压装置离合器8控制，当厚度检测完毕时液压装置离合器8就可以切断动
力。
如图2、图4所示的液压缸Ⅰ33与尾气导入管35相连接。发动机1排放的尾气一部分
通过尾气排放装置6排放出去，另一部分当需要检测冰层厚度时开启尾气控制开关，尾气进
入尾气导入管29；当开启电磁阀Ⅰ28，液压泵25进行泵油，向液压缸Ⅰ33注入液压油，液压缸Ⅰ
33受到液压力的作用下降时，高温尾气通过尾气排放管37融化冰面上的冰层，直至达到极
限压力35MP时，溢流阀29开始工作，液压油流回油箱Ⅱ24，液压缸Ⅰ33不再继续伸长。拉线位
移传感器Ⅰ记录冰层厚度参数为H毫米。
如图2、图4所示的液压缸Ⅱ34，在液压缸Ⅰ30停止工作时，将电磁阀Ⅱ30的A档位打
开，此时液压泵25将液压油通过单相阀32注入液压缸Ⅱ34中，限位轮38初始状态与地面平
齐，受到液压作用限位轮38上升。当拉线位移传感器Ⅱ40达到位移达到H毫米时，将电磁阀
Ⅱ30移到中位，限位轮25保持位置不变，此时距离地面的距离为H毫米，除冰结束后打开电
磁阀Ⅲ34，液压油回到油箱Ⅱ24。
限位轮38底端初始状态紧贴冰面并随着冰层融化向上收缩冰厚H毫米，起到实时
检测道路冰层厚度并且保护地面的目的。冰层厚度检测及限位装置的机械运动通过液压装
置自动控制，实现了道路结冰厚度智能化测量。
如图6一种适用于装载机的道路除冰装置工作的示意图，具体该除冰装置的除冰
方法，其特征是：包括以下操作步骤，
步骤一、将除冰装置通过销轴与装载机大臂连接；
步骤二、通过所述装载机大臂调节除冰装置离地高度，铣刨鼓12底端与冰层贴合
时保持除冰装置不动，获取冰层厚度参数，操作步骤如下：
d、开启尾气控制开关36、液压装置离合器8，并将电磁阀Ⅱ30的开关调至电磁阀Ⅱ
B档位3002；
e、液压泵25开始泵油，尾气通过尾气排放管37融化冰层，冰层被尾气的热量融化，
液压缸Ⅰ33位置逐渐下降，直至露出地面；
f、所述液压泵25继续泵油，所述液压缸Ⅰ33内部压力逐渐增加，其中内部压力达到
溢流阀29的极限压力时，其中极限压力值为35MP，所述溢流阀29开启，拉线位移传感器Ⅰ39
采集冰层厚度值，并将所得冰层厚度采集信息传送到冰层厚度显示屏23；
步骤三、限位轮38初始状态其底端与冰面齐平，调节所述电磁阀Ⅱ30的开关至电
磁阀ⅡA档位3001，并将电磁阀Ⅲ31调至电磁阀ⅢB档位3102，此时所述液压泵25将液压油
通过单相阀31注入液压缸Ⅱ34中，限位轮38上升，拉线位移传感器Ⅱ40向步进电机16反馈
的数值等于所述冰层厚度值时，将电磁阀Ⅱ30开关移到中位，保持限位轮38位置不变；
步骤四、根据所述步骤二所得的冰层厚度值设定装载机行进速度及除冰装置的转
速，进行除冰。