墻面拍漿裝置結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

肖學(xué)才 張海軍 金哲益 韓耀強(qiáng) 王依濤

摘要：針對(duì)建筑工程墻面拍漿的需要，首先給出了墻面拍漿裝置的設(shè)計(jì)方案，然后利用Solidworks軟件對(duì)墻面拍漿裝置的具體結(jié)構(gòu)進(jìn)行設(shè)計(jì)，包括絲杠螺母機(jī)構(gòu)和凸輪機(jī)構(gòu)。該設(shè)計(jì)為墻面拍漿裝置的研制提供了必要的設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)，具有重要的借鑒價(jià)值。

Abstract： According to the requirement of the wall beating technology in the constructural engineering， design scheme of the wall beating apparatus is given firstly， then the concrete construction of the wall beating apparatus is made by using the Solidworks software， including the lead-screw-nut mechanism and the planar cam mechanism. The project will provide the design data for the wall beating apparatus development and have a valuable reference.

關(guān)鍵詞：拍漿;Solidworks;結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

Key words： beating;Solidworks;constructural design

中圖分類號(hào)：TU65? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 文章編號(hào)：1006-4311（2020）31-0133-02

0? 引言

近年來，隨著我國基建規(guī)模的日益擴(kuò)大，建筑墻面空鼓現(xiàn)象屢現(xiàn)不止，給使用業(yè)主帶來不便與困擾，對(duì)經(jīng)手的施工企業(yè)品牌與形象也大有影響，更為嚴(yán)重的是，對(duì)使用者的安全也構(gòu)成威脅。為此，深入分析造成空鼓現(xiàn)象的原因，進(jìn)而尋找有效的解決措施，最終從根本上避免墻面空鼓問題，讓建筑施工單位與使用業(yè)主雙雙獲利。造成建筑墻面出現(xiàn)空鼓的原因主要有兩點(diǎn)：

①抹灰施工工藝的原因。抹灰施工的重要性不言而喻，若是抹灰工藝存在問題，則必然會(huì)發(fā)生空鼓問題，降低建筑質(zhì)量。其問題可以從以下三個(gè)方面分析：首先，在進(jìn)行混凝土施工時(shí)，若是未適量使用脫模劑，則墻體表面會(huì)產(chǎn)生隔離層，與此同時(shí)，墻面黏合度也會(huì)大大降低，最終就會(huì)發(fā)生墻體裂開的問題;其次，在進(jìn)行抹灰施工時(shí)，若是為了一時(shí)省力，沒有預(yù)先將墻面潤濕，直接抹灰，也會(huì)使黏合度降低;最后，堆砌墻體時(shí)，無論是施工材料不合規(guī)，還是堆砌方法不合理，都會(huì)引發(fā)空鼓問題。

②混凝土材料的原因。鋼筋混凝土是施工中不可或缺的材料，可以說，沒有混凝土就沒有建筑。而隨著現(xiàn)代建筑技術(shù)的發(fā)展，混凝土的要求也在不斷提高，如果混凝土存在問題，則必然會(huì)產(chǎn)生一系列的施工問題，包括墻面空鼓。例如，在施工中經(jīng)常出現(xiàn)混凝土看似合規(guī)合距的情況，但是若掉以輕心，未細(xì)心處理，則會(huì)出現(xiàn)開裂，還會(huì)導(dǎo)致空鼓問題。此外，混凝土自身具有一定的吸水性能，但是，其滲水性卻相對(duì)不足，導(dǎo)致在進(jìn)行墻體抹灰時(shí)，墻面水分脫水時(shí)間長，抹灰層強(qiáng)度也無法達(dá)到理想狀態(tài)，進(jìn)而會(huì)發(fā)生墻面空鼓。混凝土表面也會(huì)不可避免地沾上污雜之物，尤其是油污，其保溫能力強(qiáng)，因此如果沒有及時(shí)處理油污，那么抹灰層與墻體之間便會(huì)產(chǎn)生一個(gè)隔離層，則會(huì)致使砂漿與墻體之間黏合度降低，也會(huì)引發(fā)空鼓。

為防止建筑墻面粉刷層空鼓，抹灰前需要對(duì)基層進(jìn)行處理，近幾年來在工程中普遍采用了拍漿和甩漿的界面處理方法，實(shí)踐證明，甩漿（噴漿）拉毛質(zhì)量差，毛刺凹平，間距過大，無法有效控制墻面粉刷層空鼓現(xiàn)象。因此，工程中常采用了拍漿的界面處理方法。與以往采用的普通界面處理方法相比，這種方法的質(zhì)量更容易控制，效果也比較好。

然而，建筑墻面拍漿操作大都是人工操作完成的，勞動(dòng)強(qiáng)度大，效率不高，因此迫切需要開發(fā)一套墻面拍漿裝置，能夠自動(dòng)實(shí)現(xiàn)墻面拍漿動(dòng)作。本文根據(jù)墻面拍漿工藝原理及特點(diǎn)，給出了墻面拍漿裝置的方案設(shè)計(jì)，然后利用Solidworks軟件，設(shè)計(jì)了一套墻面拍漿裝置模型。

1? 墻面拍漿的工藝原理及特點(diǎn)

拍漿是用多次折疊鋼絲網(wǎng)形成的拍子（圖1所示）代替噴漿所需要的高壓氣泵、建筑涂料噴槍和甩漿所需要的小掃把工具，用拍子蘸取漿體，利用人力重拍快拉，形成底粗上尖的刺狀毛面（圖2所示），使基層處理達(dá)到均勻牢固的目的，基本上避免了因基層處理原因而造成的粉刷層空鼓和開裂等缺陷，從而大大提高了粉刷工程的質(zhì)量。

拍漿操作的工藝特點(diǎn)如下：①因采用人工拍漿，需具備一定熟練度的操作工人。②拍漿施工效果好。與噴漿和甩漿相比較，成型質(zhì)量更容易控制。③材料的質(zhì)量容易得到保障。原先界面處理劑的品種多，且需使用各種材料，拍漿所用漿為現(xiàn)場(chǎng)調(diào)制，更易根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際情況，控制成型質(zhì)量。④采用拍漿施工省去高壓氣泵和建筑涂料噴槍，根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)工作面實(shí)際情況，制作拍漿專用拍，易于操作，較好控制。

2? 拍漿裝置方案設(shè)計(jì)

整個(gè)墻面拍漿裝置的設(shè)計(jì)主要包括三個(gè)部分，即平面定位機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)、直線往復(fù)運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)和拍打機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)，其中拍打機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)直接采用工程實(shí)際中的拍網(wǎng)裝置，不是本文的研究重點(diǎn)。

2.1 平面定位機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)? 要實(shí)現(xiàn)整個(gè)墻面的拍漿操作，必須一套準(zhǔn)確的平面定位機(jī)構(gòu)。拍漿裝置的平面定位機(jī)構(gòu)主要通過滾珠絲杠螺母副部件來實(shí)現(xiàn)。滾珠絲杠螺母副將回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)轉(zhuǎn)換為直線運(yùn)動(dòng)，它以滾珠的滾動(dòng)替代絲杠螺母副中的滑動(dòng)，摩擦力很小，具有良好的傳動(dòng)性能，廣泛應(yīng)用于數(shù)控機(jī)床、高精密的電子設(shè)備、醫(yī)療器械等領(lǐng)域。

滾珠絲杠螺母副的特點(diǎn)：①驅(qū)動(dòng)力矩小，與滑動(dòng)絲杠相比，驅(qū)動(dòng)力矩減小2/3;②高精度、高速度實(shí)現(xiàn)精確的微進(jìn)給;③無側(cè)隙，剛性高。④摩擦力小，傳動(dòng)效率高;⑤采用優(yōu)質(zhì)合金材料，制造成本高;⑥零件表面經(jīng)熱處理獲得較高的硬度，壽命長。

2.2 直線往復(fù)運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)? 根據(jù)機(jī)械原理，墻面拍漿動(dòng)作屬于往復(fù)直線運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)，能夠?qū)崿F(xiàn)往復(fù)直線運(yùn)動(dòng)的機(jī)構(gòu)主要有曲柄滑塊機(jī)構(gòu)和凸輪機(jī)構(gòu)等。

曲柄滑塊機(jī)構(gòu)是一種常用的機(jī)械傳動(dòng)機(jī)構(gòu)，它將曲柄的轉(zhuǎn)動(dòng)轉(zhuǎn)化為滑塊在直線上的往復(fù)運(yùn)動(dòng)。曲柄滑塊機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)副為低副，各元件之間為面接觸，構(gòu)成低副的兩元件幾何形狀比較簡單，加工方便，易于得到較高的制造精度，因而在各類機(jī)械中得到了廣泛的應(yīng)用，如自動(dòng)送料機(jī)構(gòu)、壓氣機(jī)、沖床、活塞式水泵和空氣壓縮機(jī)等。

曲柄滑塊機(jī)構(gòu)的優(yōu)點(diǎn)主要有：①各元件之間面接觸，屬于低副，壓力小，便于潤滑、磨損少，壽命長，傳遞動(dòng)力大;②低副易于加工，可獲得較高的傳動(dòng)精度，成本低;③桿件長度可以設(shè)計(jì)得較長，用來實(shí)現(xiàn)較遠(yuǎn)距離的操縱控制運(yùn)動(dòng);④利用連桿，可實(shí)現(xiàn)較復(fù)雜的運(yùn)動(dòng)規(guī)律和運(yùn)動(dòng)軌跡。曲斌滑塊機(jī)構(gòu)的缺點(diǎn)主要有：①運(yùn)動(dòng)副低副中存在間隙，造成運(yùn)動(dòng)精度低;②不容易實(shí)現(xiàn)精確復(fù)雜的運(yùn)動(dòng)規(guī)律。

凸輪機(jī)構(gòu)是由凸輪、從動(dòng)件和機(jī)架三個(gè)基本構(gòu)件及其高副組成。凸輪機(jī)構(gòu)中，凸輪一般為主動(dòng)件，凸輪通常具有曲線輪廓或凹槽，作等速回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)或者往復(fù)直線運(yùn)動(dòng)。與凸輪輪廓相接觸，并傳遞動(dòng)力和實(shí)現(xiàn)預(yù)定運(yùn)動(dòng)規(guī)律的構(gòu)件一般稱為從動(dòng)件。

凸輪機(jī)構(gòu)的優(yōu)點(diǎn)主要有：①能夠?qū)崿F(xiàn)精確的運(yùn)動(dòng)規(guī)律;②整體設(shè)計(jì)較簡單。凸輪機(jī)構(gòu)的缺點(diǎn)有：①承載能力低，行程短;②要實(shí)現(xiàn)精確的運(yùn)動(dòng)規(guī)律，凸輪輪廓的加工有較大困難。

綜合比較曲柄滑塊機(jī)構(gòu)和凸輪機(jī)構(gòu)，直線往復(fù)運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)的最終方案選擇為凸輪機(jī)構(gòu)。考慮的主要如下：①墻面拍漿裝置的負(fù)載不大，且行程較短（靠近墻面后，連續(xù)拍打）;②拍漿裝置實(shí)際工作時(shí)，拍網(wǎng)到達(dá)墻面后，有一個(gè)短暫的停留，使灰漿與墻面充分結(jié)合。這樣一個(gè)停留時(shí)間段，通過設(shè)計(jì)凸輪機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)行程中的遠(yuǎn)休止點(diǎn)時(shí)間段來實(shí)現(xiàn)。曲柄滑塊機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)不能實(shí)現(xiàn)這樣的短暫停留。

因此，整個(gè)墻面拍漿裝置的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)實(shí)際上就是滾珠絲杠螺母副機(jī)構(gòu)和凸輪機(jī)構(gòu)的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，設(shè)計(jì)模型如圖3所示，其中凸輪機(jī)構(gòu)模型如圖4所示。圖3中，螺旋升降機(jī)構(gòu)和螺旋水平運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)組合實(shí)現(xiàn)拍漿裝置的平面定位，每一螺旋機(jī)構(gòu)均是通過滾珠絲杠螺母副來實(shí)現(xiàn)的。拍漿裝置的拍打動(dòng)作是利用凸輪機(jī)構(gòu)實(shí)現(xiàn)的，凸輪機(jī)構(gòu)每旋轉(zhuǎn)一周，就實(shí)現(xiàn)一次拍漿動(dòng)作。

3? 結(jié)論

基于Solidworks三維建模軟件，完成了墻面拍漿裝置的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，包括墻面定位機(jī)構(gòu)和直線往復(fù)運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)，為下一步墻面拍漿裝置實(shí)體模型的制作奠定了基礎(chǔ)。

參考文獻(xiàn)：

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