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摘 要：钢轨打磨作为铁路钢轨维护的重要作业方式，作业过程中磨粉有效收集可降低粉尘对作业环境尤其隧道环境污染，降低打钢轨打磨操作过程中粉尘对人体的危害，提高轨道线路维护作业环保性。
关键词：钢轨打磨;集尘装置;粉尘;环保
中图分类号：TH692 文献标识码：A 文章编号：2096-6903（2021）03-0000-00
0引言
由于受车辆空间、重量等因素影响，地铁钢轨打磨车常采用整体式集尘装置进行作业粉尘收集。整体式集尘装置粉尘过滤器（滤芯或滤袋）数量在一定程度上易受到结构限制，进而影响集尘装置单位时间内可过滤风量。集尘装置按过滤器主要分为滤筒式和布袋式集尘装置，滤筒式集尘装置相对布袋式集尘装置具有过滤器安装方便、维护工作量小等特点。本文分析某种地铁钢轨打磨车整体式滤筒集尘装置结构及性能特点，将集尘装置结构优化为分体式结构，增加钢轨打磨作业过程中粉尘风量处理能力，提升粉尘收集效果[1]。
1整体式集尘装置分析
1.1整体式集尘装置结构
钢轨打磨车整体式滤筒集尘装置结构及布局如图1所示，集尘装置主要由消声器、集尘箱体、进风管、滤筒、抽屉式积灰箱、风机等组成。集尘装置通过两条风管与打磨小车集尘罩口连接，进行作业粉尘收集。
整体滤筒式集尘装置配置6组集尘滤筒，可过滤粉尘风量约为8000m?/h，出风口粉尘浓度≤5mg/m?，由于受整车空间及结构限制，集尘装置难以增加滤筒数量，进而限制打磨作业粉尘收集效果。
整体滤筒式集尘装置采用抽屉式积灰箱，粉尘容积量较小，作业清灰较频繁，且人工清灰工作量较大。
1.2整体式集尘装置仿真分析
整体式集尘装置仿真分析主要输入参数见表1。
根据打磨小车集尘罩等参数设定进风口相关数。整体式集尘装置与打磨小车流体仿真分析结果如图2、图3所示。
整体式集尘装置最大气流量约43m/s，系统风阻约3016Pa。图2中打磨小车集尘罩局部气流分布较小，且集尘装置过滤仓位置气流易集中于箱体底部，导致集积灰箱中沉积粉尘扬起，影响系统过滤效率。
2分体式集尘装置设计
2.1分体式集尘装置结构布局
基于整体式集尘装置结构布局及功能特点，集尘装置改进为分体式滤筒集尘装置。其结构布局如图4所示。每台打磨装置的集尘装置由两套性能基本一致的集尘装置01与集尘装置02组成，中间设置过道，可供人员通行。采用每套打磨小车集尘滤筒数量可增至8组，相对于整体式集尘装置，分体式集尘装置能有效提高打磨作业粉尘收集量，粉尘处理总风量可达11000m?/h，其中出风口粉尘按浓度≤5mg/m?设计[2]。
每套集尘装置由进风管、火花冷却器、箱体等结构件组成，如图5所示。集尘装置采用顶部进风布局，箱體下部设置螺旋输送机清灰装置，及时输送沉积粉尘，利于清灰作业。
集尘装置与车体、车架采用一体式焊接，如图6所示，有利于车体整体强度及整车重量控制。
分体式集尘装置优化后优化了进风管设计长度，同时管路设置水循环式火花冷却器，降低粉尘中火花温度，减小火花进入过滤仓损坏滤筒风险[3]。
2.2分体式集尘装置仿真分析
分体式集尘装置仿真分析主要输入参数见表2。
根据打磨小车集尘罩等参数设定进风口相关数。分体式集尘装置与打磨小车集尘罩仿真分析结果如图7、图8所示。
分体式集尘装置系统最大气流量约56m/s，系统风阻约4018Pa。图7中打磨小车集尘罩局部气流分布较均匀，有利于作业粉尘收集，同时集尘箱底部气流分布较少，可避免二次扬尘，提高系统粉尘处理效率。
3结论
通过对集尘装置结构布局优化，地铁钢轨打磨车在作业过程中集尘装置单位时间内粉尘风量处理能力提升约37.5%，提高了打磨作业环保性。
进风管路优化后布局了水循环粉尘火花冷却器，可降低滤筒损坏风险，提高系统安全性。
分体式集尘装置在增加积灰箱容积的基础上采用螺旋输送机清灰，可提高作业粉尘清理的便捷性。
参考文献
[1]张殿印，申丽.工业除尘设备设计手册[M].北京：化学工业出版社，2012.
[2]王鹰.连续输送机械设计手册[M].北京：中国铁道工业出版社，2001.
[3]胡坤，胡婷婷，马海峰，顾中浩.ANSYS Flent 实例详解[M].北京：机械工业出版社，2018.
收稿日期：2021-02-05
作者简介：徐贵善（1987—），男，云南文山人，本科，工程师，研究方向：养路机械。
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
关键词：钢轨打磨;集尘装置;粉尘;环保
中图分类号：TH692 文献标识码：A 文章编号：2096-6903（2021）03-0000-00
0引言
由于受车辆空间、重量等因素影响，地铁钢轨打磨车常采用整体式集尘装置进行作业粉尘收集。整体式集尘装置粉尘过滤器（滤芯或滤袋）数量在一定程度上易受到结构限制，进而影响集尘装置单位时间内可过滤风量。集尘装置按过滤器主要分为滤筒式和布袋式集尘装置，滤筒式集尘装置相对布袋式集尘装置具有过滤器安装方便、维护工作量小等特点。本文分析某种地铁钢轨打磨车整体式滤筒集尘装置结构及性能特点，将集尘装置结构优化为分体式结构，增加钢轨打磨作业过程中粉尘风量处理能力，提升粉尘收集效果[1]。
1整体式集尘装置分析
1.1整体式集尘装置结构
钢轨打磨车整体式滤筒集尘装置结构及布局如图1所示，集尘装置主要由消声器、集尘箱体、进风管、滤筒、抽屉式积灰箱、风机等组成。集尘装置通过两条风管与打磨小车集尘罩口连接，进行作业粉尘收集。
整体滤筒式集尘装置配置6组集尘滤筒，可过滤粉尘风量约为8000m?/h，出风口粉尘浓度≤5mg/m?，由于受整车空间及结构限制，集尘装置难以增加滤筒数量，进而限制打磨作业粉尘收集效果。
整体滤筒式集尘装置采用抽屉式积灰箱，粉尘容积量较小，作业清灰较频繁，且人工清灰工作量较大。
1.2整体式集尘装置仿真分析
整体式集尘装置仿真分析主要输入参数见表1。
根据打磨小车集尘罩等参数设定进风口相关数。整体式集尘装置与打磨小车流体仿真分析结果如图2、图3所示。
整体式集尘装置最大气流量约43m/s，系统风阻约3016Pa。图2中打磨小车集尘罩局部气流分布较小，且集尘装置过滤仓位置气流易集中于箱体底部，导致集积灰箱中沉积粉尘扬起，影响系统过滤效率。
2分体式集尘装置设计
2.1分体式集尘装置结构布局
基于整体式集尘装置结构布局及功能特点，集尘装置改进为分体式滤筒集尘装置。其结构布局如图4所示。每台打磨装置的集尘装置由两套性能基本一致的集尘装置01与集尘装置02组成，中间设置过道，可供人员通行。采用每套打磨小车集尘滤筒数量可增至8组，相对于整体式集尘装置，分体式集尘装置能有效提高打磨作业粉尘收集量，粉尘处理总风量可达11000m?/h，其中出风口粉尘按浓度≤5mg/m?设计[2]。
每套集尘装置由进风管、火花冷却器、箱体等结构件组成，如图5所示。集尘装置采用顶部进风布局，箱體下部设置螺旋输送机清灰装置，及时输送沉积粉尘，利于清灰作业。
集尘装置与车体、车架采用一体式焊接，如图6所示，有利于车体整体强度及整车重量控制。
分体式集尘装置优化后优化了进风管设计长度，同时管路设置水循环式火花冷却器，降低粉尘中火花温度，减小火花进入过滤仓损坏滤筒风险[3]。
2.2分体式集尘装置仿真分析
分体式集尘装置仿真分析主要输入参数见表2。
根据打磨小车集尘罩等参数设定进风口相关数。分体式集尘装置与打磨小车集尘罩仿真分析结果如图7、图8所示。
分体式集尘装置系统最大气流量约56m/s，系统风阻约4018Pa。图7中打磨小车集尘罩局部气流分布较均匀，有利于作业粉尘收集，同时集尘箱底部气流分布较少，可避免二次扬尘，提高系统粉尘处理效率。
3结论
通过对集尘装置结构布局优化，地铁钢轨打磨车在作业过程中集尘装置单位时间内粉尘风量处理能力提升约37.5%，提高了打磨作业环保性。
进风管路优化后布局了水循环粉尘火花冷却器，可降低滤筒损坏风险，提高系统安全性。
分体式集尘装置在增加积灰箱容积的基础上采用螺旋输送机清灰，可提高作业粉尘清理的便捷性。
参考文献
[1]张殿印，申丽.工业除尘设备设计手册[M].北京：化学工业出版社，2012.
[2]王鹰.连续输送机械设计手册[M].北京：中国铁道工业出版社，2001.
[3]胡坤，胡婷婷，马海峰，顾中浩.ANSYS Flent 实例详解[M].北京：机械工业出版社，2018.
收稿日期：2021-02-05
作者简介：徐贵善（1987—），男，云南文山人，本科，工程师，研究方向：养路机械。
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