一種新型自動抹灰機設(shè)計與創(chuàng)新研究

張孝文　潘首劍　周廣縣

摘 要：本文通過分析目前國內(nèi)傳統(tǒng)墻面抹灰機的發(fā)展及工作現(xiàn)狀，發(fā)現(xiàn)并整理了一系列抹灰機的技術(shù)缺陷，并且針對這些技術(shù)問題提出相應(yīng)的解決方案，以減少作業(yè)時間和人工成本，在提高效率的同時保證高水平的施工質(zhì)量。

關(guān)鍵詞：自動抹灰機；微型振動器；萬向輪；抹板

中圖分類號：TU652 文獻標識碼：A

在建筑行業(yè)中，墻體抹灰這道工序一直由人工操作來實現(xiàn)，但隨著經(jīng)濟水平的提高，高等教育的普及，出現(xiàn)了“用工難用工貴”的時代難題，有專業(yè)技術(shù)的抹灰工人變得稀缺而價高，導(dǎo)致這道工序的成本逐年走高卻難保質(zhì)量。因此，使用自動抹灰機能大大提高工作效率，節(jié)約施工成本。然而，已經(jīng)發(fā)展形成較為完善的體系的墻體抹灰裝備依舊存在很多技術(shù)缺陷。因此，本文分析傳統(tǒng)抹灰機的發(fā)展現(xiàn)狀與弊端，試圖尋找這些弊端的解決方案。

1.傳統(tǒng)抹灰機的發(fā)展現(xiàn)狀與弊端

1.1 傳統(tǒng)抹灰機的發(fā)展現(xiàn)狀

目前的抹灰機主要有3類：噴涂式抹灰機、半自動抹灰機以及全自動抹灰機。為了具體了解抹灰機的性能和特點，本文主要選取以下幾種具有典型代表性的抹灰機樣式進行分析：

1.1.1 噴涂式抹灰機

噴涂式抹灰機是利用輸送泵和增壓裝置，將灰漿從噴頭噴涂到目標墻面的墻面抹灰機械。圖1是這種噴涂式抹灰機的基本樣式，其屬于手持噴涂式抹灰機。我國的李永江等人設(shè)計了一款噴涂式抹灰，在手持噴頭的基礎(chǔ)上增設(shè)了支架、鋼絲繩以及手工卷筒，減少了由于強壓而不易控制的噴頭，減輕了操作難度，也更加省力。但是由于存在噴射灰漿厚薄不均或灰漿質(zhì)量原因造成的質(zhì)量問題，往往轉(zhuǎn)角墻體的噴涂不能達標。

1.1.2 半自動抹灰機

半自動抹灰機是把灰漿通過輸送管輸送到抹灰頭，然后由工作人員手持抹灰頭完成墻面抹涂作業(yè)的抹灰機械。陸龍福等人設(shè)計了半自動抹灰機，把抹灰頭設(shè)計成了扇形抹灰刀，它是利用扇狀抹灰刀的旋轉(zhuǎn)來進行噴漿的抹涂和壓實。近年來針對這類抹灰機的設(shè)計理念也在不斷發(fā)展，比如傳動機構(gòu)的加壓泵、傳送帶設(shè)計；抹灰機構(gòu)的勻速伸縮裝置；移送機構(gòu)中使用的萬向輪等。

1.1.3 全自動抹灰機

全自動抹灰機的設(shè)計方案在國內(nèi)外有很多，我國研究人士對傳統(tǒng)抹灰機進行改進，逐漸增設(shè)修繕裝置，一方面力求解放雙手，真正實現(xiàn)全自動，使用更方便、更便捷；另一方面追求細節(jié)，提高機械作業(yè)的高精準度。例如孫世哲等人設(shè)計的全自動抹灰機，其主要利用了反轉(zhuǎn)抹灰刀頭設(shè)備。而翻轉(zhuǎn)抹灰刀頭是一種復(fù)合式抹灰機構(gòu)，它加大了對灰漿和墻面的壓力，能讓墻面灰漿更加均勻，更加貼合墻面，減少意外脫落等現(xiàn)象。

1.2 傳統(tǒng)抹灰機的弊端

目前的抹灰機在建筑行業(yè)內(nèi)運用很多，其經(jīng)歷了噴涂式抹灰機—半自動抹灰機—全自動抹灰機等階段，在使用中不斷地革新技術(shù)與發(fā)展進步，基本上形成了較為完善抹灰裝備體系。但是，基于建筑行業(yè)操作環(huán)境的復(fù)雜性、多變性等特點，傳統(tǒng)抹灰機在實際使用中還是不可避免地出現(xiàn)多種問題。

1.2.1 墻體涂層壓痕

抹灰機設(shè)備重心在前，并且向墻體傾斜，雖然讓墻體感受到壓力后，灰漿會更加貼合墻面，但是當抹完第一道灰漿準備卸壓移動到下一道涂抹墻體對象時，設(shè)備前傾會在涂抹完成后的墻體上留下壓痕。目前的常見解決方案是：上一道灰抹好之后準備卸壓時，要人工扶持設(shè)備，并且沿導(dǎo)軌方向向后傾斜移動設(shè)備，所以操作極為不便。

1.2.2 導(dǎo)軌

抹灰機上導(dǎo)軌往往需要幾個人合作完成，一個人用杠桿抬起設(shè)備一腳，另一個人將設(shè)備推向?qū)к墸瑑蓚?cè)都要用同樣的方法，費時費力，操作較為不便。

1.2.3 抹灰效果

抹灰過程中，由于抹灰板兩側(cè)的阻擋和灰漿本身具有的黏性特點，灰漿從抹灰頭到墻上十分的不順利，經(jīng)常堵在兩側(cè)不出灰漿，導(dǎo)致墻面抹灰面兩側(cè)缺灰，因此每次抹灰效果都有所不同，具有很多偶然性。而且給墻頂抹灰時，重力和灰漿本身特性讓出灰塵更加不順暢，因此經(jīng)常出現(xiàn)掉灰現(xiàn)象。

2.自動抹灰機的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)

2.1 結(jié)構(gòu)設(shè)計

抹灰系統(tǒng)主要由3部分組成：外部支撐結(jié)構(gòu)、移動機構(gòu)以及抹灰機構(gòu)。

（1）外部支撐結(jié)構(gòu)包括固定底座、機體支架結(jié)構(gòu)、梁架以及支架頂部的伸縮桿，可以用于接觸較高的屋頂?shù)取?/p>

（2）抹灰機構(gòu)由移動底盤和抹灰裝置組成。其中抹灰裝置又由抹灰板，抹灰頭、電機、傳送帶、液壓桿、壓力裝置等組成，移動底盤主要由底座、導(dǎo)軌以及滑輪組成。通電后電機帶動傳送帶和內(nèi)部齒輪沿著齒條支干在作業(yè)墻面上下動作，抹灰板和抹灰頭貼墻出灰，完成一次涂抹動作，然后由移動底盤裝置沿導(dǎo)軌移動到下一道到墻面，重復(fù)上一步涂抹動作。

（3）移動機構(gòu)是由齒輪、齒條、連接桿以及齒條導(dǎo)軌組成。

2.2 工作原理

在實際工作中，工作人員核對具體墻體需要的涂層厚度，然后計算并調(diào)整抹灰機到墻體的合理距離，再固定好移動底座，緊接著將抹灰板貼向墻體，開始輸送灰漿并施壓，然后利用齒輪移動抹灰板的位置完成操作。

2.3 主要性能參數(shù)

作為本次研究的新型自動抹灰機主要性能參數(shù)如下：

抹灰高度/m：≤3m；抹灰板抹灰寬度/mm：830；抹灰機功率/kW：2.2kW；抹灰厚度/mm：2mm～30mm。

抹灰效率：450m2/8h；電壓：380V/220V；整機重量：110kg。

3.主要的特征和實驗結(jié)果

此新型自動抹灰機主要是利用傳送帶向上輸送灰漿，可以完成完全抹到屋頂?shù)墓ぷ?，而且輸送帶可以根?jù)具體位置和抹涂需要來手控停止和供灰，能夠完全無障礙地跳過門窗；此外，利用液壓伸縮桿可以短時間的固定好機器，而且底盤不會受到壓力，移動機器只要一放開，主干就會靠自重收縮下來，也不會在墻面留下卸壓的痕跡；其次，該新型自動抹灰機模擬人工抹粉，將噴漿式抹粉變成直接抹灰，減少了灰漿材料的浪費，提高了原材料使用效率，自下而上的抹粉方式也改成了自上而下的抹粉方式，有效地防止了粉漿從上墻面掉下來影響下面已涂墻體的光潔工整度，減少了人工返工的幾率。

3.1 關(guān)鍵技術(shù)剖析

3.1.1 微型振動器

新型全自動抹灰機的最大特色在于抹板背后的微型振動器裝置，在抹灰時可讓灰漿跟墻面完美貼合。另外該設(shè)備卸壓輕松，不會留下移動的痕跡，完全避免了傳統(tǒng)抹灰機會出現(xiàn)空鼓和抓墻力的弊端。傳統(tǒng)的抹灰機都需要機械施壓然后放松固定離開墻面，不能保證已抹墻面的平整光滑，而新型抹灰機的微型振動器和自動液壓伸縮桿的配合就完美地解決了前文提到的掉灰問題。

3.1.2 萬向輪

增設(shè)萬向輪以后，人們不用再像以往那樣幾個人工去移動抹灰機的位置，而且定位更加精確，靈活度大大提高，更加節(jié)省人力。

3.1.3 抹板

抹灰機抹板設(shè)計特色在于兩方面：

（1）可以改變角度。靈活可變的抹板，上升時大角度抹墻，下降時小角度連削帶壓光，因此可以不移動抹灰機位置就能照顧到上下豎直墻面。

（2）抹板寬度大。大寬度的抹板在一般的小建筑墻面基本不需要調(diào)整封擋，減少機械抹灰次數(shù)，在能大大節(jié)約時間的同時也保證了一道作業(yè)面的統(tǒng)一厚度和平整光潔。

3.1.4 重力

新型自動抹粉機的設(shè)計考慮到重力前傾的問題，可把重心放在機器后段，因此即使液壓緩了或者直接要卸壓，新型自動抹粉機也不會馬上向墻面傾斜，也不會向后倒，確保不會對上道墻面造成破壞。

3.2 實際實驗結(jié)果

試驗結(jié)果顯示，新型自動抹粉機在操作過程中移動很方便，萬向輪可以隨意轉(zhuǎn)換工作場地，墻體轉(zhuǎn)角轉(zhuǎn)換非常靈活，能夠適用于各種建筑場景；抹墻的工程中并沒有出現(xiàn)房頂?shù)艋业娜毕?，因為微型振動器確實能夠幫助抹灰板在屋頂壓實貼緊，整體效果比較平整光滑，沒有墻體空洞現(xiàn)象；抹粉機從第一道墻面到第二道墻面的切換卸壓中并沒有出現(xiàn)重心后移等現(xiàn)象，因此并不會出現(xiàn)卸壓后的壓痕問題。

結(jié)語

本文試驗中的新型自動抹灰機具有結(jié)構(gòu)精簡、占地面積小、靈活輕便、效率高、能耗小等特點，并且根據(jù)研究中發(fā)現(xiàn)的一些小問題進行特別設(shè)計，成功地彌補了這些缺陷。因此，這種新型自動抹粉機能夠在大多數(shù)建筑中使用，為建筑行業(yè)減少了人力成本，改變?nèi)肆Ψ鬯⒆鳂I(yè)的現(xiàn)狀，同時提高了墻體粉刷的質(zhì)量。筆者認為，文中對新型自動抹粉機的設(shè)計研究如果能夠真正在實踐中得到運用，將會為社會和企業(yè)創(chuàng)造可觀的經(jīng)濟效益，對建筑行業(yè)的規(guī)范與發(fā)展也會起到巨大的促進作用。

參考文獻

[1]陸龍福，陳超.新型自動抹灰機設(shè)計與創(chuàng)新研究[J].機械工程與自動化，2013（5）：91+100.

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