建筑墙面环保打磨机研究

傅小平（重庆建工第二建设有限公司，重庆400030）

建筑墙面环保打磨机研究

傅小平
（重庆建工第二建设有限公司，重庆400030）

研究效率高且环保的墙面腻子机电打磨设备对于保障工人健康、保护环境、提高作业效率和打磨质量具有重要意义。研制的打磨机样机采用了独立风机吸尘式、圆盘打磨式、单手T形手持方式和电驱动。电机采用单项串励电机，在结构设计上采用行星减速机构传动。

墙面腻子层；打磨机；环保

0 引言

打磨腻子层是建筑墙面喷漆或刷漆前的一道关键工序，墙面是否平整美观很大程度上取决于打磨质量。目前建筑装修中绝大多数采用传统手工打磨墙面，即手持砂纸打磨。传统手工打磨墙面不仅效率低，而且涂装工人在打磨墙面时灰尘漫天飞扬，尽管他们已经全副武装防护，仍会对其健康造成危害，严重的会导致矽肺病。打磨墙面时灰尘扩散到大气，对周围环境也造成严重污染。此外，因工人技术水平参差不齐，手工打磨质量差异大。因此，研究一种效率高且环保的机电打磨设备，对于保障工人健康、保护环境、提高作业效率和打磨质量具有重要意义。

1 建筑墙面环保打磨机的研究

要研制成功一台结构紧凑、体积较小、重量较轻、便于操作的环保的建筑墙面打磨机，必须对吸尘方式、打磨方式、手持方式和驱动问题进行深入研究。

1.1 吸尘方式的研究

打磨机可能采用的吸尘方式有两种：文氏管吸尘式和风机吸尘式。

文氏管吸尘式：吸尘效果不理想，需要配备空压机来提供气源，增加了成本。

风机吸尘式：利用风机产生真空吸尘。它的特点是风机转速高，可以产生较高的真空度，并可连接较粗的吸尘管，将粉尘快速吸走，从而实现较为理想的吸尘效果。现在，风机吸尘式是利用最多的一种抽吸灰尘方式。风机吸尘式可分为整体风机吸尘式和独立风机吸尘式。

整体风机吸尘式：需选配较大功率的电机，增大了打磨机重量和劳动强度，影响操作的舒适性。

独立风机吸尘式是单独利用一台抽风机进行抽风除尘。单独配置的风机可以有高驱动转速、大直径叶片和大直径吸尘管，因此能产生较大的真空度和流量，达到良好的吸尘效果。

比较上述各种吸尘方式，从减轻打磨机重量和劳动强度，提高操作舒适性和吸尘效果考虑，独立风机吸尘式为最优选择。

1.2 打磨方式的研究

打磨机采用的打磨方式一般有四种：振动打磨式、滚筒打磨式、砂带打磨式和圆盘打磨式。

振动打磨式：一般用于家具等较硬器物的打磨。

滚筒打磨式：适用于机械控制滚筒移动。

砂带打磨式：操作时间劳动强度大，比较适用于较低水平面器物的打磨。此外，砂带打磨式不适于与吸尘装置配套使用。

圆盘打磨式：工具较轻，打磨操作方便，具有较好的打磨质量；同时，便于与各种吸尘方式配合使用。

墙面腻子打磨机应重量轻，操作舒适性好，便于与吸尘装置配合使用，打磨质量好。

比较上述各种打磨方式，圆盘打磨式最适合墙面腻子打磨。

1.3 手持方式的研究[1]

手持方式的选择取决于电动工具体积和重量。若电动工具体积较小而重量较轻，选择单手手持；反之则选择双手手持。此外，若为了增加电动工具的作业范围，也可设计为长杆手柄，此时应采取双手手持，但这种方式不便于打磨机砂子与墙面保持平行关系，影响打磨效率和质量。

由于打磨机结构较为简单，重量较轻，同时需要保持打磨砂子与墙面的平行关系，还需要手扶控制吸尘管，因此采用单手手持方式最好。

打磨机采用磨盘打磨腻子层时，由于腻子层硬度较小、砂磨量小和转速高，砂子砂磨扭矩小，产生的振动很小，对手部的作用力主要为打磨机重量、推动打磨机在墙面上移动的阻力和施加在墙上的压力的反作用力。为了减轻操作力，手柄应靠近打磨机质心位置，减小打磨机形成的以手腕等为中心的作用力矩。此外，在打磨竖直墙面和墙顶时都应便于操作。因此，选择如图1的单手T形手持方式。

图1 单手T形手持方式

1.4 驱动方式

砂磨机可采用的驱动方式有电驱动和气压驱动两种方式。电驱动是利用电机产生转矩直接或经过减速机构驱动负载。气压驱动的工作介质为压缩空气。气压驱动和电驱动相比，气压驱动效率低，需要配置空压机，且仍需要电源，成本较高，因此选择电驱动。

电机采用单项串励电机。单项串励电机具有转速高、体积小、起动力矩大、过载力强和软的转矩-转速特性，是电动工具中应用最广泛的一种电机。单项串励电机在输出相同功率条件下，转速越高，重量越轻[2]，因此，为减轻设备重量应选择高转速电机。目前最先进的单项串励电机最高空转转速超过35000r/min。在打磨建筑物墙面腻子层等较精细打磨施工中，要求砂磨盘的工作转速较低（打磨墙面腻子层要求砂磨盘旋转线速度在1m/s左右），因此需要在电机输出轴与砂磨盘之间设置减速比较大的减速机构。现有技术中用于较精细打磨施工的砂磨机，通常采用两级直齿齿轮减速，以提高减速比；但这样的砂磨机重量重、体积大，操作使用很不方便。由于行星齿轮传动具有功率分流和各中心轮构成共轴线式的传动以及合理地应用内啮合齿轮副，因此可使其结构紧凑、体积小和重量轻。一般行星齿轮传动的外廓尺寸和重量约为普通齿轮传动的1/2～1/5（在承受相同的载荷条件下）。此外行星齿轮传动的效率也高。因此，采用行星减速机构以使吸尘砂磨机结构紧凑、体积小和重量轻。

2 环保打磨机的设计

打磨机由电机驱动的砂磨机和吸尘机组成，砂磨机用于打磨墙面，吸尘机总成用于抽吸除尘。砂磨机总成为单独设计，吸尘机总成为选配。

2.1 砂磨机

砂磨机由电机总成、行星机构总成和磨盘总成共三部分组成，如图2所示。其中磨盘总成和行星机构总成为单独设计，电机总成为选配。

2.2 吸尘机

吸尘机采用抽风机抽吸，滤袋过滤，如图3所示。

图2 砂磨机结构

图3 吸尘机

3 结束语

打磨样机电机采用单项串励电机，具有转速高、体积小、起动力矩大、过载力强和软的转矩-转速特性，在结构设计上采用行星减速机构传动，其具有减速比大、传动效率高、结构紧凑、体积小和重量轻的优点。打磨机实验和工程应用试验表明，操作方便，打磨效果良好，吸尘率高达98.5%。

[1]吴国梁.局部振动对人体的危害及其控制方法[J].噪声与振动控制，1990（4）：14-18.

[2]李邦协.实用电动工具手册[M].北京：机械工业出版社，2001.

责任编辑：孙苏

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，重庆人，研究生，高级工程师、一级建造师，主要从事施工管理工作。