風扇在搗固中的運用和實際效果設想

摘要：搗固車在作業中遇到隧道、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，影響了搗固質量和搗固速度。文章以DWL-48型搗穩車為例，設想在衛星小車搗固架前部安裝葉片風扇或無葉片風扇（空氣增倍機），從而減弱搗固作業中灰塵對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量的目的。

關鍵詞：大型養路機械；搗固車；灰塵；風扇運用；可行性設想 文獻標識碼：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現，當搗固車處在隧道、隧道口、煤專線等灰塵較大的線路搗固時，1號位往往很難準確地把握下鎬時機和清晰地看到搗固架下方枕木的準確位置。尤其在神華集團管內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。現以DWL-48搗穩車為例，設想在衛星小車搗固架的前部放置一臺風扇，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。如果風扇的風速和安裝位置設置合理，那么一定會大大提高搗固車在隧道中的實際搗固質量和作業效率。

1 運動學原理

由于DWL-48型搗穩車的搗固架安裝在衛星小車上，這種車型的搗固裝置不是和車體同時移動的，衛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律和運動速度。當車體勻速向前運動時，衛星小車可以相對于地面前進或者靜止不動。現將搗固裝置和衛星小車看作一個整體，車體本身為另一個整體，因此風扇也需要安裝于衛星小車上。在搗固時，相對于地面衛星小車始終是前進和靜止兩種狀態，在衛星小車向前運動時，空氣流動是逆向而來的，風扇應與空氣流動方向一致，否則風扇吹出來的氣流是會受到空氣流動的阻力的，從而降低了風扇的工作效率，難以達到預期的使用效果。

因此，將風扇安裝在衛星小車位于搗固裝置的正前方，風向應與作業方向相反的位置最為合理和高效，當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星小車的后部。參考蒲福風力等級表，地面現象“吹起塵土”需要達到4級風力以上，也就是風速達到9m/s左右時才會達到本文所設想的結果。現以市面上一臺普通的電風扇為假設分析目標，初略分析一下多大功率的電風扇適合安裝和測試。

知道風壓就是垂直于氣流方向的平面所受到的風的壓力。根據伯努利方程得出的風壓關系：

風的動壓為：

wp=0.5·ro·v? （1）

式中：wp為風壓，kN/m?；ro為空氣密度，kg/m?；v為風速，m/s。

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

wp=0.5·r·v?/g （2）

此式為標準風壓公式。在標準狀態下氣壓為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）

此式為用風速估計風壓的通用公式。應當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小，也就是說同樣的風速在相同的溫度下其產生的風壓在高原上比在平原地區小。

根據式（3）得出需要9m/s的風速所需達到的風壓為wp=81/1600=0.0507kPa，即所需風壓大約在50.7Pa以上。搜索大部分售賣風機的產品標準，我們不難找到使用一臺風壓標準在50Pa左右的風扇/風機，可達到吹走空氣中激起的灰塵的預想效果。

結合DWL-48搗穩車的具體構造情況，搗固架為四排搗鎬。其中前、后兩排均為每側內外各2根搗鎬，合計（4+4）*2=16根搗鎬；而中間兩排則為每側內外各4根搗鎬，合計（8+8）*2=32根搗鎬。可以明顯看出在搗固作業中，灰塵最為密集的區域為搗固架正中間這一區域，而這一區域恰好是1號位在操作過程中觀察作業區域最為關鍵的視野區域，根據這一特點可以選擇將風扇安裝在撥道測量輪（即搗穩車的C點小車）上，風量輸出的方向對準搗固架正中間這一位置，這樣在作業時，風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。經過上述風壓和風速的分析，可以得出一個最為合理的結果，使用一臺風壓在50Pa（考慮到實際效果，可將標準提升至50～60Pa這一區間）左右的風扇/風機安裝于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想目標。

2 風扇/風機安裝的可行性

由于風扇是電器設備，通常需要220V交流電源工作，而搗穩車大部分地方都使用的是弱電系統，無法達到這樣的電壓要求，風扇的安裝需要變壓器（將24V交流電轉化成220V的交流電）一臺，和適當功率和大小的電風扇一臺。有葉風扇/風機也就是通常見到的電風扇均為圓形，安裝在測量小車上空間有限，現在市場上新型的無葉風扇具有長形的模型，更加適合安裝于搗固車的測量小車之上，而且無葉風扇的風速和功率更大，適合于作業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電源供給到風扇，由于無法破壞測量小車上的任何設備，只能選擇使用強力膠帶將變壓器和風扇簡單的固定在測量小車上，當打開工作電源時，在需要風扇的時候，停車，打開電風扇的開關之后，繼續進行作業，在關閉作業電源后，風扇也隨之關閉。

3 運用風扇/風機的優點與缺陷

由于電風扇在日常生活中，是擔當夏日里人們消暑納涼的一個家用電器的角色。運用在大型養路機械中肯定會存在很多無法避免的實際問題。電風扇是僅僅利用電動機驅動扇葉旋轉，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。優點不必說，在搗固中，遇到灰塵較大的線路，有了風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，電風扇葉片外一般有一個鐵質的保護架，當搗固時，飛濺起來的石碴難免會擊中電風扇，時間長了會將葉片打壞，所以如果安裝電風扇，會經常因為損壞需要更換。而且，電風扇的用電是220V交流電壓，在所有的搗固車上不是常用電壓，變壓是必須經歷的一道程序，無形中加大了使用成本。圓形的電風扇吹出來的風范圍是固定的，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扇是能大大提高可視度的，與無風扇時相比還是具有一定的優越性。近年來無葉電風扇正在悄悄進入我們的視野，無葉電風扇基座中帶有的40瓦電力馬達，每秒鐘將33升的空氣吸入風扇基座內部，經由氣旋加速器加速后，空氣流通速度最大被增大16倍左右，經由無葉風扇扇頭環形內唇環繞，其環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扇更適合安裝于搗固車之上，而且高速的風流會更加容易滿足對吹灰效果的

要求。

4 結語

雖然風扇的安裝在實際操作中存在很多難以想象的問題，但是正確設計電路和合理安裝位置以及挑選適合大型養路機械搗固車使用的風扇（例如無葉片風扇）確實會大大提高隧道中作業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，優點大于缺點，只是需要時間去試驗，什么樣的風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在大型養路機械的施工現場。

參考文獻

[1] 毛必顯，劉鐵軍，張坤.大型養路機械電子電路技術

基礎[M].成都：西南交通大學出版社，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機械段生產調度科高級操作工，助理工程師。

（責任編輯：蔣建華）