风扇在捣固中的运用和实际效果设想

摘要：捣固车在作业中遇到隧道、洞口、煤专线等灰尘较大的地方往往迫使1号位无法清晰地看到捣固架下方的情况，影响了捣固质量和捣固速度。文章以DWL-48型捣稳车为例，设想在卫星小车捣固架前部安装叶片风扇或无叶片风扇（空气增倍机），从而减弱捣固作业中灰尘对1号位的可视度和实际操作的影响，达到提高工作效率和工作质量的目的。

关键词：大型养路机械；捣固车；灰尘；风扇运用；可行性设想 文献标识码：A

中图分类号：U260 文章编号：1009-2374（2017）01-0052-02 DOI：10.13535/j.cnki.11-4406/n.2017.01.026

长期以来，在实际操作捣固车的过程中发现，当捣固车处在隧道、隧道口、煤专线等灰尘较大的线路捣固时，1号位往往很难准确地把握下镐时机和清晰地看到捣固架下方枕木的准确位置。尤其在神华集团管内几乎都是运煤量较大的线路，这种情况在隧道里尤为突出，因为在隧道中照明和可视度较差，并且通风也不如隧道外理想，这时灰尘问题成为捣固中最大的困扰和难题。现以DWL-48捣稳车为例，设想在卫星小车捣固架的前部放置一台风扇，在进入隧道后将其打开，从而减弱捣固车在隧道中捣固时由于灰尘过大，影响视线这一问题。如果风扇的风速和安装位置设置合理，那么一定会大大提高捣固车在隧道中的实际捣固质量和作业效率。

1 运动学原理

由于DWL-48型捣稳车的捣固架安装在卫星小车上，这种车型的捣固装置不是和车体同时移动的，卫星小车与车体之间在捣固时是不同速的，也就是说捣固装置拥有自己的运动规律和运动速度。当车体匀速向前运动时，卫星小车可以相对于地面前进或者静止不动。现将捣固装置和卫星小车看作一个整体，车体本身为另一个整体，因此风扇也需要安装于卫星小车上。在捣固时，相对于地面卫星小车始终是前进和静止两种状态，在卫星小车向前运动时，空气流动是逆向而来的，风扇应与空气流动方向一致，否则风扇吹出来的气流是会受到空气流动的阻力的，从而降低了风扇的工作效率，难以达到预期的使用效果。

因此，将风扇安装在卫星小车位于捣固装置的正前方，风向应与作业方向相反的位置最为合理和高效，当镐头下插时灰尘被激起后正好被正前方过来的气流吹向卫星小车的后部。参考蒲福风力等级表，地面现象“吹起尘土”需要达到4级风力以上，也就是风速达到9m/s左右时才会达到本文所设想的结果。现以市面上一台普通的电风扇为假设分析目标，初略分析一下多大功率的电风扇适合安装和测试。

知道风压就是垂直于气流方向的平面所受到的风的压力。根据伯努利方程得出的风压关系：

风的动压为：

wp=0.5·ro·v? （1）

式中：wp为风压，kN/m?；ro为空气密度，kg/m?；v为风速，m/s。

由于空气密度（ro）和重度（r）的关系为r=ro·g，因此有ro=r/g。在式（1）中使用这一关系，得到：

wp=0.5·r·v?/g （2）

此式为标准风压公式。在标准状态下气压为1013hPa，温度为15℃，空气重度r=0.01225kN/m?。纬度为45°处的重力加速度g=9.8m/s?，得到：

wp=v?/1600 （3）

此式为用风速估计风压的通用公式。应当指出的是空气重度和重力加速度随纬度和海拔高度而变。一般来说r/g在高原上要比在平原地区小，也就是说同样的风速在相同的温度下其产生的风压在高原上比在平原地区小。

根据式（3）得出需要9m/s的风速所需达到的风压为wp=81/1600=0.0507kPa，即所需风压大约在50.7Pa以上。搜索大部分售卖风机的产品标准，我们不难找到使用一台风压标准在50Pa左右的风扇/风机，可达到吹走空气中激起的灰尘的预想效果。

结合DWL-48捣稳车的具体构造情况，捣固架为四排捣镐。其中前、后两排均为每侧内外各2根捣镐，合计（4+4）*2=16根捣镐；而中间两排则为每侧内外各4根捣镐，合计（8+8）*2=32根捣镐。可以明显看出在捣固作业中，灰尘最为密集的区域为捣固架正中间这一区域，而这一区域恰好是1号位在操作过程中观察作业区域最为关键的视野区域，根据这一特点可以选择将风扇安装在拨道测量轮（即捣稳车的C点小车）上，风量输出的方向对准捣固架正中间这一位置，这样在作业时，风扇吹出来的气流恰好处于捣固架下方灰尘激起最密集的地方。经过上述风压和风速的分析，可以得出一个最为合理的结果，使用一台风压在50Pa（考虑到实际效果，可将标准提升至50～60Pa这一区间）左右的风扇/风机安装于DWL-48捣固车C点测量小车上以达到本文所叙述的减弱灰尘对操作中的影响和提升工作效率的设想目标。

2 风扇/风机安装的可行性

由于风扇是电器设备，通常需要220V交流电源工作，而捣稳车大部分地方都使用的是弱电系统，无法达到这样的电压要求，风扇的安装需要变压器（将24V交流电转化成220V的交流电）一台，和适当功率和大小的电风扇一台。有叶风扇/风机也就是通常见到的电风扇均为圆形，安装在测量小车上空间有限，现在市场上新型的无叶风扇具有长形的模型，更加适合安装于捣固车的测量小车之上，而且无叶风扇的风速和功率更大，适合于作业中的大功率要求和实际运用。在C点测量小车的上方就有工作电源使用的作业灯，可以拆下其中一个将电线接入变压器之中，然后将变压后的220V电源供给到风扇，由于无法破坏测量小车上的任何设备，只能选择使用强力胶带将变压器和风扇简单的固定在测量小车上，当打开工作电源时，在需要风扇的时候，停车，打开电风扇的开关之后，继续进行作业，在关闭作业电源后，风扇也随之关闭。

3 运用风扇/风机的优点与缺陷

由于电风扇在日常生活中，是担当夏日里人们消暑纳凉的一个家用电器的角色。运用在大型养路机械中肯定会存在很多无法避免的实际问题。电风扇是仅仅利用电动机驱动扇叶旋转，来达到使空气加速流通的家用电器，主要用于清凉解暑和流通空气。优点不必说，在捣固中，遇到灰尘较大的线路，有了风扇可以不再受灰尘的困扰，大大增加了捣固效率提高了捣固质量，不用一镐下去等灰尘散开才接着下第二镐那么麻烦，而且也缩短了在隧道中的工作时间，间接地降低了在隧道里的安全隐患。

但是，电风扇叶片外一般有一个铁质的保护架，当捣固时，飞溅起来的石碴难免会击中电风扇，时间长了会将叶片打坏，所以如果安裝电风扇，会经常因为损坏需要更换。而且，电风扇的用电是220V交流电压，在所有的捣固车上不是常用电压，变压是必须经历的一道程序，无形中加大了使用成本。圆形的电风扇吹出来的风范围是固定的，有时是无法完全达到最佳实际效果的，但是总体来说使用电风扇是能大大提高可视度的，与无风扇时相比还是具有一定的优越性。近年来无叶电风扇正在悄悄进入我们的视野，无叶电风扇基座中带有的40瓦电力马达，每秒钟将33升的空气吸入风扇基座内部，经由气旋加速器加速后，空气流通速度最大被增大16倍左右，经由无叶风扇扇头环形内唇环绕，其环绕力带动扇头附近的空气随之进入扇头，并以每秒405升的速度向外吹出。这种无叶片的新型风扇更适合安装于捣固车之上，而且高速的风流会更加容易满足对吹灰效果的

要求。

4 结语

虽然风扇的安装在实际操作中存在很多难以想象的问题，但是正确设计电路和合理安装位置以及挑选适合大型养路机械捣固车使用的风扇（例如无叶片风扇）确实会大大提高隧道中作业时碰到的很多困扰和难题，间接地减少了在隧道里施工的安全隐患。总的来说，优点大于缺点，只是需要时间去试验，什么样的风扇才是捣固车最佳的选择对象。在不久的将来，我相信这样的情景一定会出现在大型养路机械的施工现场。

参考文献

[1] 毛必显，刘铁军，张坤.大型养路机械电子电路技术

基础[M].成都：西南交通大学出版社，2005.

[2] 徐政.电机与变压器[M].北京：中国劳动社会保障

出版社，2008.

作者简介：王金兴，男，神华轨道机械化维护分公司府谷工务机械段生产调度科高级操作工，助理工程师。

（责任编辑：蒋建华）