風(fēng)扇在搗固中的運用和實際效果設(shè)想

摘要：搗固車在作業(yè)中遇到隧道、洞口、煤專線等灰塵較大的地方往往迫使1號位無法清晰地看到搗固架下方的情況，影響了搗固質(zhì)量和搗固速度。文章以DWL-48型搗穩(wěn)車為例，設(shè)想在衛(wèi)星小車搗固架前部安裝葉片風(fēng)扇或無葉片風(fēng)扇（空氣增倍機），從而減弱搗固作業(yè)中灰塵對1號位的可視度和實際操作的影響，達到提高工作效率和工作質(zhì)量的目的。

關(guān)鍵詞：大型養(yǎng)路機械；搗固車；灰塵；風(fēng)扇運用；可行性設(shè)想 文獻標(biāo)識碼：A

中圖分類號：U260 文章編號：1009-2374（2017）01-0052-02 DOI：10.13535/j.cnki.11-4406/n.2017.01.026

長期以來，在實際操作搗固車的過程中發(fā)現(xiàn)，當(dāng)搗固車處在隧道、隧道口、煤專線等灰塵較大的線路搗固時，1號位往往很難準(zhǔn)確地把握下鎬時機和清晰地看到搗固架下方枕木的準(zhǔn)確位置。尤其在神華集團管內(nèi)幾乎都是運煤量較大的線路，這種情況在隧道里尤為突出，因為在隧道中照明和可視度較差，并且通風(fēng)也不如隧道外理想，這時灰塵問題成為搗固中最大的困擾和難題?，F(xiàn)以DWL-48搗穩(wěn)車為例，設(shè)想在衛(wèi)星小車搗固架的前部放置一臺風(fēng)扇，在進入隧道后將其打開，從而減弱搗固車在隧道中搗固時由于灰塵過大，影響視線這一問題。如果風(fēng)扇的風(fēng)速和安裝位置設(shè)置合理，那么一定會大大提高搗固車在隧道中的實際搗固質(zhì)量和作業(yè)效率。

1 運動學(xué)原理

由于DWL-48型搗穩(wěn)車的搗固架安裝在衛(wèi)星小車上，這種車型的搗固裝置不是和車體同時移動的，衛(wèi)星小車與車體之間在搗固時是不同速的，也就是說搗固裝置擁有自己的運動規(guī)律和運動速度。當(dāng)車體勻速向前運動時，衛(wèi)星小車可以相對于地面前進或者靜止不動。現(xiàn)將搗固裝置和衛(wèi)星小車看作一個整體，車體本身為另一個整體，因此風(fēng)扇也需要安裝于衛(wèi)星小車上。在搗固時，相對于地面衛(wèi)星小車始終是前進和靜止兩種狀態(tài)，在衛(wèi)星小車向前運動時，空氣流動是逆向而來的，風(fēng)扇應(yīng)與空氣流動方向一致，否則風(fēng)扇吹出來的氣流是會受到空氣流動的阻力的，從而降低了風(fēng)扇的工作效率，難以達到預(yù)期的使用效果。

因此，將風(fēng)扇安裝在衛(wèi)星小車位于搗固裝置的正前方，風(fēng)向應(yīng)與作業(yè)方向相反的位置最為合理和高效，當(dāng)鎬頭下插時灰塵被激起后正好被正前方過來的氣流吹向衛(wèi)星小車的后部。參考蒲福風(fēng)力等級表，地面現(xiàn)象“吹起塵土”需要達到4級風(fēng)力以上，也就是風(fēng)速達到9m/s左右時才會達到本文所設(shè)想的結(jié)果?，F(xiàn)以市面上一臺普通的電風(fēng)扇為假設(shè)分析目標(biāo)，初略分析一下多大功率的電風(fēng)扇適合安裝和測試。

知道風(fēng)壓就是垂直于氣流方向的平面所受到的風(fēng)的壓力。根據(jù)伯努利方程得出的風(fēng)壓關(guān)系：

風(fēng)的動壓為：

wp=0.5·ro·v? （1）

式中：wp為風(fēng)壓，kN/m?；ro為空氣密度，kg/m?；v為風(fēng)速，m/s。

由于空氣密度（ro）和重度（r）的關(guān)系為r=ro·g，因此有ro=r/g。在式（1）中使用這一關(guān)系，得到：

wp=0.5·r·v?/g （2）

此式為標(biāo)準(zhǔn)風(fēng)壓公式。在標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下氣壓為1013hPa，溫度為15℃，空氣重度r=0.01225kN/m?。緯度為45°處的重力加速度g=9.8m/s?，得到：

wp=v?/1600 （3）

此式為用風(fēng)速估計風(fēng)壓的通用公式。應(yīng)當(dāng)指出的是空氣重度和重力加速度隨緯度和海拔高度而變。一般來說r/g在高原上要比在平原地區(qū)小，也就是說同樣的風(fēng)速在相同的溫度下其產(chǎn)生的風(fēng)壓在高原上比在平原地區(qū)小。

根據(jù)式（3）得出需要9m/s的風(fēng)速所需達到的風(fēng)壓為wp=81/1600=0.0507kPa，即所需風(fēng)壓大約在50.7Pa以上。搜索大部分售賣風(fēng)機的產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)，我們不難找到使用一臺風(fēng)壓標(biāo)準(zhǔn)在50Pa左右的風(fēng)扇/風(fēng)機，可達到吹走空氣中激起的灰塵的預(yù)想效果。

結(jié)合DWL-48搗穩(wěn)車的具體構(gòu)造情況，搗固架為四排搗鎬。其中前、后兩排均為每側(cè)內(nèi)外各2根搗鎬，合計（4+4）*2=16根搗鎬；而中間兩排則為每側(cè)內(nèi)外各4根搗鎬，合計（8+8）*2=32根搗鎬?？梢悦黠@看出在搗固作業(yè)中，灰塵最為密集的區(qū)域為搗固架正中間這一區(qū)域，而這一區(qū)域恰好是1號位在操作過程中觀察作業(yè)區(qū)域最為關(guān)鍵的視野區(qū)域，根據(jù)這一特點可以選擇將風(fēng)扇安裝在撥道測量輪（即搗穩(wěn)車的C點小車）上，風(fēng)量輸出的方向?qū)?zhǔn)搗固架正中間這一位置，這樣在作業(yè)時，風(fēng)扇吹出來的氣流恰好處于搗固架下方灰塵激起最密集的地方。經(jīng)過上述風(fēng)壓和風(fēng)速的分析，可以得出一個最為合理的結(jié)果，使用一臺風(fēng)壓在50Pa（考慮到實際效果，可將標(biāo)準(zhǔn)提升至50～60Pa這一區(qū)間）左右的風(fēng)扇/風(fēng)機安裝于DWL-48搗固車C點測量小車上以達到本文所敘述的減弱灰塵對操作中的影響和提升工作效率的設(shè)想目標(biāo)。

2 風(fēng)扇/風(fēng)機安裝的可行性

由于風(fēng)扇是電器設(shè)備，通常需要220V交流電源工作，而搗穩(wěn)車大部分地方都使用的是弱電系統(tǒng)，無法達到這樣的電壓要求，風(fēng)扇的安裝需要變壓器（將24V交流電轉(zhuǎn)化成220V的交流電）一臺，和適當(dāng)功率和大小的電風(fēng)扇一臺。有葉風(fēng)扇/風(fēng)機也就是通常見到的電風(fēng)扇均為圓形，安裝在測量小車上空間有限，現(xiàn)在市場上新型的無葉風(fēng)扇具有長形的模型，更加適合安裝于搗固車的測量小車之上，而且無葉風(fēng)扇的風(fēng)速和功率更大，適合于作業(yè)中的大功率要求和實際運用。在C點測量小車的上方就有工作電源使用的作業(yè)燈，可以拆下其中一個將電線接入變壓器之中，然后將變壓后的220V電源供給到風(fēng)扇，由于無法破壞測量小車上的任何設(shè)備，只能選擇使用強力膠帶將變壓器和風(fēng)扇簡單的固定在測量小車上，當(dāng)打開工作電源時，在需要風(fēng)扇的時候，停車，打開電風(fēng)扇的開關(guān)之后，繼續(xù)進行作業(yè)，在關(guān)閉作業(yè)電源后，風(fēng)扇也隨之關(guān)閉。

3 運用風(fēng)扇/風(fēng)機的優(yōu)點與缺陷

由于電風(fēng)扇在日常生活中，是擔(dān)當(dāng)夏日里人們消暑納涼的一個家用電器的角色。運用在大型養(yǎng)路機械中肯定會存在很多無法避免的實際問題。電風(fēng)扇是僅僅利用電動機驅(qū)動扇葉旋轉(zhuǎn)，來達到使空氣加速流通的家用電器，主要用于清涼解暑和流通空氣。優(yōu)點不必說，在搗固中，遇到灰塵較大的線路，有了風(fēng)扇可以不再受灰塵的困擾，大大增加了搗固效率提高了搗固質(zhì)量，不用一鎬下去等灰塵散開才接著下第二鎬那么麻煩，而且也縮短了在隧道中的工作時間，間接地降低了在隧道里的安全隱患。

但是，電風(fēng)扇葉片外一般有一個鐵質(zhì)的保護架，當(dāng)搗固時，飛濺起來的石碴難免會擊中電風(fēng)扇，時間長了會將葉片打壞，所以如果安裝電風(fēng)扇，會經(jīng)常因為損壞需要更換。而且，電風(fēng)扇的用電是220V交流電壓，在所有的搗固車上不是常用電壓，變壓是必須經(jīng)歷的一道程序，無形中加大了使用成本。圓形的電風(fēng)扇吹出來的風(fēng)范圍是固定的，有時是無法完全達到最佳實際效果的，但是總體來說使用電風(fēng)扇是能大大提高可視度的，與無風(fēng)扇時相比還是具有一定的優(yōu)越性。近年來無葉電風(fēng)扇正在悄悄進入我們的視野，無葉電風(fēng)扇基座中帶有的40瓦電力馬達，每秒鐘將33升的空氣吸入風(fēng)扇基座內(nèi)部，經(jīng)由氣旋加速器加速后，空氣流通速度最大被增大16倍左右，經(jīng)由無葉風(fēng)扇扇頭環(huán)形內(nèi)唇環(huán)繞，其環(huán)繞力帶動扇頭附近的空氣隨之進入扇頭，并以每秒405升的速度向外吹出。這種無葉片的新型風(fēng)扇更適合安裝于搗固車之上，而且高速的風(fēng)流會更加容易滿足對吹灰效果的

要求。

4 結(jié)語

雖然風(fēng)扇的安裝在實際操作中存在很多難以想象的問題，但是正確設(shè)計電路和合理安裝位置以及挑選適合大型養(yǎng)路機械搗固車使用的風(fēng)扇（例如無葉片風(fēng)扇）確實會大大提高隧道中作業(yè)時碰到的很多困擾和難題，間接地減少了在隧道里施工的安全隱患。總的來說，優(yōu)點大于缺點，只是需要時間去試驗，什么樣的風(fēng)扇才是搗固車最佳的選擇對象。在不久的將來，我相信這樣的情景一定會出現(xiàn)在大型養(yǎng)路機械的施工現(xiàn)場。

參考文獻

[1] 毛必顯，劉鐵軍，張坤.大型養(yǎng)路機械電子電路技術(shù)

基礎(chǔ)[M].成都：西南交通大學(xué)出版社，2005.

[2] 徐政.電機與變壓器[M].北京：中國勞動社會保障

出版社，2008.

作者簡介：王金興，男，神華軌道機械化維護分公司府谷工務(wù)機械段生產(chǎn)調(diào)度科高級操作工，助理工程師。

（責(zé)任編輯：蔣建華）