傅小平（重慶建工第二建設(shè)有限公司，重慶400030）

建筑墻面環(huán)保打磨機研究

傅小平
（重慶建工第二建設(shè)有限公司，重慶400030）

研究效率高且環(huán)保的墻面膩子機電打磨設(shè)備對于保障工人健康、保護環(huán)境、提高作業(yè)效率和打磨質(zhì)量具有重要意義。研制的打磨機樣機采用了獨立風(fēng)機吸塵式、圓盤打磨式、單手T形手持方式和電驅(qū)動。電機采用單項串勵電機，在結(jié)構(gòu)設(shè)計上采用行星減速機構(gòu)傳動。

墻面膩子層；打磨機；環(huán)保

0 引言

打磨膩子層是建筑墻面噴漆或刷漆前的一道關(guān)鍵工序，墻面是否平整美觀很大程度上取決于打磨質(zhì)量。目前建筑裝修中絕大多數(shù)采用傳統(tǒng)手工打磨墻面，即手持砂紙打磨。傳統(tǒng)手工打磨墻面不僅效率低，而且涂裝工人在打磨墻面時灰塵漫天飛揚，盡管他們已經(jīng)全副武裝防護，仍會對其健康造成危害，嚴(yán)重的會導(dǎo)致矽肺病。打磨墻面時灰塵擴散到大氣，對周圍環(huán)境也造成嚴(yán)重污染。此外，因工人技術(shù)水平參差不齊，手工打磨質(zhì)量差異大。因此，研究一種效率高且環(huán)保的機電打磨設(shè)備，對于保障工人健康、保護環(huán)境、提高作業(yè)效率和打磨質(zhì)量具有重要意義。

1 建筑墻面環(huán)保打磨機的研究

要研制成功一臺結(jié)構(gòu)緊湊、體積較小、重量較輕、便于操作的環(huán)保的建筑墻面打磨機，必須對吸塵方式、打磨方式、手持方式和驅(qū)動問題進行深入研究。

1.1 吸塵方式的研究

打磨機可能采用的吸塵方式有兩種：文氏管吸塵式和風(fēng)機吸塵式。

文氏管吸塵式：吸塵效果不理想，需要配備空壓機來提供氣源，增加了成本。

風(fēng)機吸塵式：利用風(fēng)機產(chǎn)生真空吸塵。它的特點是風(fēng)機轉(zhuǎn)速高，可以產(chǎn)生較高的真空度，并可連接較粗的吸塵管，將粉塵快速吸走，從而實現(xiàn)較為理想的吸塵效果?，F(xiàn)在，風(fēng)機吸塵式是利用最多的一種抽吸灰塵方式。風(fēng)機吸塵式可分為整體風(fēng)機吸塵式和獨立風(fēng)機吸塵式。

整體風(fēng)機吸塵式：需選配較大功率的電機，增大了打磨機重量和勞動強度，影響操作的舒適性。

獨立風(fēng)機吸塵式是單獨利用一臺抽風(fēng)機進行抽風(fēng)除塵。單獨配置的風(fēng)機可以有高驅(qū)動轉(zhuǎn)速、大直徑葉片和大直徑吸塵管，因此能產(chǎn)生較大的真空度和流量，達(dá)到良好的吸塵效果。

比較上述各種吸塵方式，從減輕打磨機重量和勞動強度，提高操作舒適性和吸塵效果考慮，獨立風(fēng)機吸塵式為最優(yōu)選擇。

1.2 打磨方式的研究

打磨機采用的打磨方式一般有四種：振動打磨式、滾筒打磨式、砂帶打磨式和圓盤打磨式。

振動打磨式：一般用于家具等較硬器物的打磨。

滾筒打磨式：適用于機械控制滾筒移動。

砂帶打磨式：操作時間勞動強度大，比較適用于較低水平面器物的打磨。此外，砂帶打磨式不適于與吸塵裝置配套使用。

圓盤打磨式：工具較輕，打磨操作方便，具有較好的打磨質(zhì)量；同時，便于與各種吸塵方式配合使用。

墻面膩子打磨機應(yīng)重量輕，操作舒適性好，便于與吸塵裝置配合使用，打磨質(zhì)量好。

比較上述各種打磨方式，圓盤打磨式最適合墻面膩子打磨。

1.3 手持方式的研究[1]

手持方式的選擇取決于電動工具體積和重量。若電動工具體積較小而重量較輕，選擇單手手持；反之則選擇雙手手持。此外，若為了增加電動工具的作業(yè)范圍，也可設(shè)計為長桿手柄，此時應(yīng)采取雙手手持，但這種方式不便于打磨機砂子與墻面保持平行關(guān)系，影響打磨效率和質(zhì)量。

由于打磨機結(jié)構(gòu)較為簡單，重量較輕，同時需要保持打磨砂子與墻面的平行關(guān)系，還需要手扶控制吸塵管，因此采用單手手持方式最好。

打磨機采用磨盤打磨膩子層時，由于膩子層硬度較小、砂磨量小和轉(zhuǎn)速高，砂子砂磨扭矩小，產(chǎn)生的振動很小，對手部的作用力主要為打磨機重量、推動打磨機在墻面上移動的阻力和施加在墻上的壓力的反作用力。為了減輕操作力，手柄應(yīng)靠近打磨機質(zhì)心位置，減小打磨機形成的以手腕等為中心的作用力矩。此外，在打磨豎直墻面和墻頂時都應(yīng)便于操作。因此，選擇如圖1的單手T形手持方式。

圖1 單手T形手持方式

1.4 驅(qū)動方式

砂磨機可采用的驅(qū)動方式有電驅(qū)動和氣壓驅(qū)動兩種方式。電驅(qū)動是利用電機產(chǎn)生轉(zhuǎn)矩直接或經(jīng)過減速機構(gòu)驅(qū)動負(fù)載。氣壓驅(qū)動的工作介質(zhì)為壓縮空氣。氣壓驅(qū)動和電驅(qū)動相比，氣壓驅(qū)動效率低，需要配置空壓機，且仍需要電源，成本較高，因此選擇電驅(qū)動。

電機采用單項串勵電機。單項串勵電機具有轉(zhuǎn)速高、體積小、起動力矩大、過載力強和軟的轉(zhuǎn)矩-轉(zhuǎn)速特性，是電動工具中應(yīng)用最廣泛的一種電機。單項串勵電機在輸出相同功率條件下，轉(zhuǎn)速越高，重量越輕[2]，因此，為減輕設(shè)備重量應(yīng)選擇高轉(zhuǎn)速電機。目前最先進的單項串勵電機最高空轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)速超過35000r/min。在打磨建筑物墻面膩子層等較精細(xì)打磨施工中，要求砂磨盤的工作轉(zhuǎn)速較低（打磨墻面膩子層要求砂磨盤旋轉(zhuǎn)線速度在1m/s左右），因此需要在電機輸出軸與砂磨盤之間設(shè)置減速比較大的減速機構(gòu)?，F(xiàn)有技術(shù)中用于較精細(xì)打磨施工的砂磨機，通常采用兩級直齒齒輪減速，以提高減速比；但這樣的砂磨機重量重、體積大，操作使用很不方便。由于行星齒輪傳動具有功率分流和各中心輪構(gòu)成共軸線式的傳動以及合理地應(yīng)用內(nèi)嚙合齒輪副，因此可使其結(jié)構(gòu)緊湊、體積小和重量輕。一般行星齒輪傳動的外廓尺寸和重量約為普通齒輪傳動的1/2～1/5（在承受相同的載荷條件下）。此外行星齒輪傳動的效率也高。因此，采用行星減速機構(gòu)以使吸塵砂磨機結(jié)構(gòu)緊湊、體積小和重量輕。

2 環(huán)保打磨機的設(shè)計

打磨機由電機驅(qū)動的砂磨機和吸塵機組成，砂磨機用于打磨墻面，吸塵機總成用于抽吸除塵。砂磨機總成為單獨設(shè)計，吸塵機總成為選配。

2.1 砂磨機

砂磨機由電機總成、行星機構(gòu)總成和磨盤總成共三部分組成，如圖2所示。其中磨盤總成和行星機構(gòu)總成為單獨設(shè)計，電機總成為選配。

2.2 吸塵機

吸塵機采用抽風(fēng)機抽吸，濾袋過濾，如圖3所示。

圖2 砂磨機結(jié)構(gòu)

圖3 吸塵機

3 結(jié)束語

打磨樣機電機采用單項串勵電機，具有轉(zhuǎn)速高、體積小、起動力矩大、過載力強和軟的轉(zhuǎn)矩-轉(zhuǎn)速特性，在結(jié)構(gòu)設(shè)計上采用行星減速機構(gòu)傳動，其具有減速比大、傳動效率高、結(jié)構(gòu)緊湊、體積小和重量輕的優(yōu)點。打磨機實驗和工程應(yīng)用試驗表明，操作方便，打磨效果良好，吸塵率高達(dá)98.5%。

[1]吳國梁.局部振動對人體的危害及其控制方法[J].噪聲與振動控制，1990（4）：14-18.

[2]李邦協(xié).實用電動工具手冊[M].北京：機械工業(yè)出版社，2001.

責(zé)任編輯：孫蘇

Study on Environmental Sander For Building Wall

To study efficient and environmental electrical wall putty grinding equipment is quite significative to secure workers'health,protect environment,improve efficiency and grinding quality.The developed sander prototype adopts independent fan suction type,disc grinding type,single hand T handle mode and electro-driving type.The sander uses single series motor and planetary speed reduction mechanism in transmission.

wall putty layer;sander;environmental

TU69

A

1671-9107（2012）12-0048-02

10.3969／j.issn.1671-9107.2012.12.048

2012-10-09

傅小平（1972-），男，重慶人，研究生，高級工程師、一級建造師，主要從事施工管理工作。