鋼軌打磨車集塵裝置結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計

摘 ?要：鋼軌打磨作為鐵路鋼軌維護的重要作業(yè)方式，作業(yè)過程中磨粉有效收集可降低粉塵對作業(yè)環(huán)境尤其隧道環(huán)境污染，降低打鋼軌打磨操作過程中粉塵對人體的危害，提高軌道線路維護作業(yè)環(huán)保性。

關(guān)鍵詞：鋼軌打磨;集塵裝置;粉塵;環(huán)保

中圖分類號：TH692 文獻標識碼：A ? ?文章編號：2096-6903（2021）03-0000-00

0引言

由于受車輛空間、重量等因素影響，地鐵鋼軌打磨車常采用整體式集塵裝置進行作業(yè)粉塵收集。整體式集塵裝置粉塵過濾器（濾芯或濾袋）數(shù)量在一定程度上易受到結(jié)構(gòu)限制，進而影響集塵裝置單位時間內(nèi)可過濾風(fēng)量。集塵裝置按過濾器主要分為濾筒式和布袋式集塵裝置，濾筒式集塵裝置相對布袋式集塵裝置具有過濾器安裝方便、維護工作量小等特點。本文分析某種地鐵鋼軌打磨車整體式濾筒集塵裝置結(jié)構(gòu)及性能特點，將集塵裝置結(jié)構(gòu)優(yōu)化為分體式結(jié)構(gòu)，增加鋼軌打磨作業(yè)過程中粉塵風(fēng)量處理能力，提升粉塵收集效果[1]。

1整體式集塵裝置分析

1.1整體式集塵裝置結(jié)構(gòu)

鋼軌打磨車整體式濾筒集塵裝置結(jié)構(gòu)及布局如圖1所示，集塵裝置主要由消聲器、集塵箱體、進風(fēng)管、濾筒、抽屜式積灰箱、風(fēng)機等組成。集塵裝置通過兩條風(fēng)管與打磨小車集塵罩口連接，進行作業(yè)粉塵收集。

整體濾筒式集塵裝置配置6組集塵濾筒，可過濾粉塵風(fēng)量約為8000m3/h，出風(fēng)口粉塵濃度≤5mg/m3，由于受整車空間及結(jié)構(gòu)限制，集塵裝置難以增加濾筒數(shù)量，進而限制打磨作業(yè)粉塵收集效果。

整體濾筒式集塵裝置采用抽屜式積灰箱，粉塵容積量較小，作業(yè)清灰較頻繁，且人工清灰工作量較大。

1.2整體式集塵裝置仿真分析

整體式集塵裝置仿真分析主要輸入?yún)?shù)見表1。

根據(jù)打磨小車集塵罩等參數(shù)設(shè)定進風(fēng)口相關(guān)數(shù)。整體式集塵裝置與打磨小車流體仿真分析結(jié)果如圖2、圖3所示。

整體式集塵裝置最大氣流量約43m/s，系統(tǒng)風(fēng)阻約3016Pa。圖2中打磨小車集塵罩局部氣流分布較小，且集塵裝置過濾倉位置氣流易集中于箱體底部，導(dǎo)致集積灰箱中沉積粉塵揚起，影響系統(tǒng)過濾效率。

2分體式集塵裝置設(shè)計

2.1分體式集塵裝置結(jié)構(gòu)布局

基于整體式集塵裝置結(jié)構(gòu)布局及功能特點，集塵裝置改進為分體式濾筒集塵裝置。其結(jié)構(gòu)布局如圖4所示。每臺打磨裝置的集塵裝置由兩套性能基本一致的集塵裝置01與集塵裝置02組成，中間設(shè)置過道，可供人員通行。采用每套打磨小車集塵濾筒數(shù)量可增至8組，相對于整體式集塵裝置，分體式集塵裝置能有效提高打磨作業(yè)粉塵收集量，粉塵處理總風(fēng)量可達11000m3/h，其中出風(fēng)口粉塵按濃度≤5mg/m3設(shè)計[2]。

每套集塵裝置由進風(fēng)管、火花冷卻器、箱體等結(jié)構(gòu)件組成，如圖5所示。集塵裝置采用頂部進風(fēng)布局，箱體下部設(shè)置螺旋輸送機清灰裝置，及時輸送沉積粉塵，利于清灰作業(yè)。

集塵裝置與車體、車架采用一體式焊接，如圖6所示，有利于車體整體強度及整車重量控制。

分體式集塵裝置優(yōu)化后優(yōu)化了進風(fēng)管設(shè)計長度，同時管路設(shè)置水循環(huán)式火花冷卻器，降低粉塵中火花溫度，減小火花進入過濾倉損壞濾筒風(fēng)險[3]。

2.2分體式集塵裝置仿真分析

分體式集塵裝置仿真分析主要輸入?yún)?shù)見表2。

根據(jù)打磨小車集塵罩等參數(shù)設(shè)定進風(fēng)口相關(guān)數(shù)。分體式集塵裝置與打磨小車集塵罩仿真分析結(jié)果如圖7、圖8所示。

分體式集塵裝置系統(tǒng)最大氣流量約56m/s，系統(tǒng)風(fēng)阻約4018Pa。圖7中打磨小車集塵罩局部氣流分布較均勻，有利于作業(yè)粉塵收集，同時集塵箱底部氣流分布較少，可避免二次揚塵，提高系統(tǒng)粉塵處理效率。

3結(jié)論

通過對集塵裝置結(jié)構(gòu)布局優(yōu)化，地鐵鋼軌打磨車在作業(yè)過程中集塵裝置單位時間內(nèi)粉塵風(fēng)量處理能力提升約37.5%，提高了打磨作業(yè)環(huán)保性。

進風(fēng)管路優(yōu)化后布局了水循環(huán)粉塵火花冷卻器，可降低濾筒損壞風(fēng)險，提高系統(tǒng)安全性。

分體式集塵裝置在增加積灰箱容積的基礎(chǔ)上采用螺旋輸送機清灰，可提高作業(yè)粉塵清理的便捷性。

參考文獻

[1]張殿印，申麗.工業(yè)除塵設(shè)備設(shè)計手冊[M].北京：化學(xué)工業(yè)出版社，2012.

[2]王鷹.連續(xù)輸送機械設(shè)計手冊[M].北京：中國鐵道工業(yè)出版社，2001.

[3]胡坤，胡婷婷，馬海峰，顧中浩.ANSYS Flent 實例詳解[M].北京：機械工業(yè)出版社，2018.

收稿日期：2021-02-05

作者簡介：徐貴善（1987—），男，云南文山人，本科，工程師，研究方向：養(yǎng)路機械。

Abstract：Rail grinding is an important operation mode of rail maintenance. Effective collection of grinding powder during operation can reduce the dust pollution to the working environment， especially the tunnel environment， reduce the harm of dust to human body during rail grinding operation， and improve the environmental protection of rail line maintenance.

Key words：Rail grinding; Dust collection device; Dust; Environment protection