一種新型自動(dòng)抹灰機(jī)設(shè)計(jì)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(jī)的發(fā)展及工作現(xiàn)狀，發(fā)現(xiàn)并整理了一系列抹灰機(jī)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(shí)間和人工成本，在提高效率的同時(shí)保證高水平的施工質(zhì)量。

關(guān)鍵詞：自動(dòng)抹灰機(jī)；微型振動(dòng)器；萬向輪；抹板

中圖分類號：TU652 文獻(xiàn)標(biāo)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(shí)現(xiàn)，但隨著經(jīng)濟(jì)水平的提高，高等教育的普及，出現(xiàn)了“用工難用工貴”的時(shí)代難題，有專業(yè)技術(shù)的抹灰工人變得稀缺而價(jià)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(dòng)抹灰機(jī)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(jī)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(jī)的發(fā)展現(xiàn)狀與弊端

1.1 傳統(tǒng)抹灰機(jī)的發(fā)展現(xiàn)狀

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

1.1.1 噴涂式抹灰機(jī)

噴涂式抹灰機(jī)是利用輸送泵和增壓裝置，將灰漿從噴頭噴涂到目標(biāo)墻面的墻面抹灰機(jī)械。圖1是這種噴涂式抹灰機(jī)的基本樣式，其屬于手持噴涂式抹灰機(jī)。我國的李永江等人設(shè)計(jì)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(qiáng)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(dá)標(biāo)。

1.1.2 半自動(dòng)抹灰機(jī)

半自動(dòng)抹灰機(jī)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(jī)械。陸龍福等人設(shè)計(jì)了半自動(dòng)抹灰機(jī)，把抹灰頭設(shè)計(jì)成了扇形抹灰刀，它是利用扇狀抹灰刀的旋轉(zhuǎn)來進(jìn)行噴漿的抹涂和壓實(shí)。近年來針對這類抹灰機(jī)的設(shè)計(jì)理念也在不斷發(fā)展，比如傳動(dòng)機(jī)構(gòu)的加壓泵、傳送帶設(shè)計(jì)；抹灰機(jī)構(gòu)的勻速伸縮裝置；移送機(jī)構(gòu)中使用的萬向輪等。

1.1.3 全自動(dòng)抹灰機(jī)

全自動(dòng)抹灰機(jī)的設(shè)計(jì)方案在國內(nèi)外有很多，我國研究人士對傳統(tǒng)抹灰機(jī)進(jìn)行改進(jìn)，逐漸增設(shè)修繕裝置，一方面力求解放雙手，真正實(shí)現(xiàn)全自動(dòng)，使用更方便、更便捷；另一方面追求細(xì)節(jié)，提高機(jī)械作業(yè)的高精準(zhǔn)度。例如孫世哲等人設(shè)計(jì)的全自動(dòng)抹灰機(jī)，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(jī)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(jī)的弊端

目前的抹灰機(jī)在建筑行業(yè)內(nèi)運(yùn)用很多，其經(jīng)歷了噴涂式抹灰機(jī)—半自動(dòng)抹灰機(jī)—全自動(dòng)抹灰機(jī)等階段，在使用中不斷地革新技術(shù)與發(fā)展進(jìn)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(diǎn)，傳統(tǒng)抹灰機(jī)在實(shí)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(jī)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(dāng)抹完第一道灰漿準(zhǔn)備卸壓移動(dòng)到下一道涂抹墻體對象時(shí)，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(zhǔn)備卸壓時(shí)，要人工扶持設(shè)備，并且沿導(dǎo)軌方向向后傾斜移動(dòng)設(shè)備，所以操作極為不便。

1.2.2 導(dǎo)軌

抹灰機(jī)上導(dǎo)軌往往需要幾個(gè)人合作完成，一個(gè)人用杠桿抬起設(shè)備一腳，另一個(gè)人將設(shè)備推向?qū)к墸瑑蓚?cè)都要用同樣的方法，費(fèi)時(shí)費(fèi)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(diǎn)，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(shí)，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(dòng)抹灰機(jī)的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)

2.1 結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

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

（1）外部支撐結(jié)構(gòu)包括固定底座、機(jī)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(jī)構(gòu)由移動(dòng)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(jī)、傳送帶、液壓桿、壓力裝置等組成，移動(dòng)底盤主要由底座、導(dǎo)軌以及滑輪組成。通電后電機(jī)帶動(dòng)傳送帶和內(nèi)部齒輪沿著齒條支干在作業(yè)墻面上下動(dòng)作，抹灰板和抹灰頭貼墻出灰，完成一次涂抹動(dòng)作，然后由移動(dòng)底盤裝置沿導(dǎo)軌移動(dòng)到下一道到墻面，重復(fù)上一步涂抹動(dòng)作。

（3）移動(dòng)機(jī)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(shí)際工作中，工作人員核對具體墻體需要的涂層厚度，然后計(jì)算并調(diào)整抹灰機(jī)到墻體的合理距離，再固定好移動(dòng)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(dòng)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(dòng)抹灰機(jī)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(jī)功率/kW：2.2kW；抹灰厚度/mm：2mm～30mm。

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

3.主要的特征和實(shí)驗(yàn)結(jié)果

此新型自動(dòng)抹灰機(jī)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)墓ぷ鳎逸斔蛶Э梢愿鶕?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(shí)間的固定好機(jī)器，而且底盤不會受到壓力，移動(dòng)機(jī)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(dòng)抹灰機(jī)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(fèi)，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(dòng)器

新型全自動(dòng)抹灰機(jī)的最大特色在于抹板背后的微型振動(dòng)器裝置，在抹灰時(shí)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(dòng)的痕跡，完全避免了傳統(tǒng)抹灰機(jī)會出現(xiàn)空鼓和抓墻力的弊端。傳統(tǒng)的抹灰機(jī)都需要機(jī)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(jī)的微型振動(dòng)器和自動(dòng)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(gè)人工去移動(dòng)抹灰機(jī)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(jī)抹板設(shè)計(jì)特色在于兩方面：

（1）可以改變角度。靈活可變的抹板，上升時(shí)大角度抹墻，下降時(shí)小角度連削帶壓光，因此可以不移動(dòng)抹灰機(jī)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(jī)械抹灰次數(shù)，在能大大節(jié)約時(shí)間的同時(shí)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(dòng)抹粉機(jī)的設(shè)計(jì)考慮到重力前傾的問題，可把重心放在機(jī)器后段，因此即使液壓緩了或者直接要卸壓，新型自動(dòng)抹粉機(jī)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(shí)際實(shí)驗(yàn)結(jié)果

試驗(yàn)結(jié)果顯示，新型自動(dòng)抹粉機(jī)在操作過程中移動(dòng)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)艋业娜毕荩驗(yàn)槲⑿驼駝?dòng)器確實(shí)能夠幫助抹灰板在屋頂壓實(shí)貼緊，整體效果比較平整光滑，沒有墻體空洞現(xiàn)象；抹粉機(jī)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(yàn)中的新型自動(dòng)抹灰機(jī)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(diǎn)，并且根據(jù)研究中發(fā)現(xiàn)的一些小問題進(jìn)行特別設(shè)計(jì)，成功地彌補(bǔ)了這些缺陷。因此，這種新型自動(dòng)抹粉機(jī)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(shí)提高了墻體粉刷的質(zhì)量。筆者認(rèn)為，文中對新型自動(dòng)抹粉機(jī)的設(shè)計(jì)研究如果能夠真正在實(shí)踐中得到運(yùn)用，將會為社會和企業(yè)創(chuàng)造可觀的經(jīng)濟(jì)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(jìn)作用。

參考文獻(xiàn)

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