水净化低噪无尘便携式磨墙机

李帛昀　彭佳　温馨

随着社会经济的飞速发展，人们对住宅装潢的要求越来越高。装修房子时，在进行墙面喷漆前有一道打磨工序。和刨墙一样，传统的磨墙是一件很耗费人工的事情，需要工人拿着砂纸或者磨墙机不停打磨，既耗时费力，又会产生大量粉尘影响工人健康。

墙面打磨是室内装修必不可少的工序，可由于粉尘多、噪声大，使得从事这个行业的人越来越少，导致供需不平衡。因此，从根本上解决墙面打磨问题，已是建筑装饰行业的一个必然需求。我们研发的这款水净化低噪无尘便携式磨墙机，不仅能提高墙体打磨效率，还能切实改善装修工人因粉尘和噪声损害身体健康的现状。

（一）为什么要做墙面打磨

1. 腻子的主要作用虽然是找平，但只批刮腻子的话，仅仅只完成了一半的找平工作，另外的一半，也是决定最终效果的一半，要通过打磨来解决。

2. 批刮腻子的过程中，难免会出现一些微小的瑕疵，比如腻子交界处的接茬、局部批刮过薄或过厚留下的痕迹、墙面吸水造成的针孔、因腻子的质量问题而产生的砂眼等，这些瑕疵都要通过墙面打磨来解决。

3. 整体打磨后的腻子表面结构更加均匀一致，可以加强乳胶漆的表现效果，而且避免了因表面结构的差异可能引发的一些问题（如色漆局部色差等）。

（二）市场上现有打磨方法和磨墙机存在的缺陷

经过几次到施工现场观摩、请教现场工人，我们了解到现有的打磨方法有两种。

1. 传统手工打磨。这种方法费时费力，无防尘措施，而且效率低下，显然不是大规模、工业化的最好方法。

2. 使用磨墙机打磨。这种方法是现在常用的方法。我们通过多种方式接触了市场上现有的磨墙机产品，并有针对性地进行了分析比较。

我们在市场上见到了两类磨墙机，一类是直接对墙面打磨，无防尘净化装置的磨墙机。这类磨墙机价格低廉，但使用时会产生大量粉尘，且噪声极大，对使用者的身体健康极其有害。

另一类是无尘磨墙机。使用这类磨墙机时，施工人员须背着电机，一手拿磨墙机，一手控制吸尘器。虽然加装了吸尘设备，解决了粉尘严重的问题，但也因增加了吸尘设备和粉尘储存袋，使重量大大增加，因此工人操作起来很耗体力。由于打磨与吸尘不同步，所以有一部分粉尘不能被及时收集，而且清理粉尘袋里的粉尘时，还会产生二次污染，所以除尘效果不佳，不能从根本上解决粉尘影响健康的问题。而且，这种无尘磨墙机噪声过大，大老远都能够听到机器的响声，再加上没有灯光照明，所以施工人员不能很好地观察到墙面的平整情况。

（三）研究思路

基于对现有产品的调查和分析，在指导老师的帮助下，我们形成了基本的研究思路，具体如下：

1. 解决粉尘污染问题

很明显，磨墙机的粉尘污染问题不解决，对工人的身体健康是有极大影响的。上述两类磨墙机处理扬尘时会出现这样的问题：一部分粉尘不能及时被收集，即使粉尘被收集到粉尘袋，清理时依然会有二次污染，除尘效果不佳。我们想：收集干态粉尘效果不佳，那能不能利用水，把粉尘变成湿态的呢？要知道，用水对付扬尘效果可是很好的呢！

于是，我们准备了水，将磨墙机和水管连接起来，对粉尘进行湿法处理。结果发现效果很好，达到了我们的预期，扬尘全部处理干净了，我们太高兴了。只是，我们的担忧也出现了：这样一来，机械的重量增加了许多。这应该是现有的磨墙不使用这个方法处理扬尘的主要原因吧。

2. 研究降低噪声的方法

噪声显然是第二大必须解决的问题。人如果长期工作在高噪声的环境里，听力会明显下降。那怎么降低噪声呢？我们仔细研究了磨墙机的结构，发现它的声音主要是由磨墙机的打磨刀片与墙面摩擦产生的。打磨的时候，刀片旁边有一圈海绵一样的东西，它会贴在墙壁上防止粉尘扬起。这一层东西虽然可以挡住一部分噪声，但还是有大部分的噪声传出来。不过这也给了我们启示：给磨墙机加装一块能覆盖整个机械的隔音板，不就能消除噪声了么？于是，我们找来隔音板装上。之后，再使用磨墙机去打磨墙壁，结果噪声少了大概90%！

3. 光线问题的研究

实验过程中，我们又发现了一个新的问题，那就是屋内光线的强弱会对磨墙效果产生影响。刚好，温馨同学的一个多功能LED照明灯专利才授权不久，她一下子就想到可以用上她的这个专利。行不行？还得实验！实验结果是，使用温馨同学的这个发明专利后，照明的面积增大了很多，光线的强度也很稳定，基本上看不到影子了，像无影灯一样。尤其是温馨同学发明的这个灯还可以自动调节亮度，光线太亮时它会自动关闭，太暗时又会自动打开，真是神奇！

经过实验，我们知道了：通过水净化处理的方式可以有效处理扬尘，避免二次污染；通过加装隔音板能够有效降低90%左右的噪声，实现降噪目标；添加的多功能LED照明灯可以增大有效照射面积，并可根据外界光线的强弱自动改变灯的亮度，提高工人的劳动效率。

我们将这一作品组装到一起，进行测试，又发现了一个问题，那就是用于净化的水增加了机器的重量，虽然影响不是很大，但如果让工人长时间背着这么一个机器，肯定会增加工人的劳动强度，给他们带来不必要的体能消耗。

4. 加装配有万向轮的小推车

为了让施工人员方便操作，为了确保设备有合理的使用范围，我们在净化装置的箱体上安装了滚轮，设计成便携式小推车的样子，这样一来，不用肩背手拿，工人就能够很轻松地推动小推车磨墙。

（一）设计定位

根据市场需要，本设备的设计主要定位于建筑施工单位和家装市场，运用已有实用新型专利多功能LED灯及其他实用技术，围绕人性化和可操作性及实用特点，尽可能使墙面打磨过程更加环保，减少粉尘危害，减少噪声污染，让施工人员操作起来更加得心应手。其具体设计定位表如下：

（二）工作原理

我们的磨墙机包括除尘打磨装置和吸尘净化装置，其中，除尘打磨装置包括外壳、除尘电机、除尘防护罩、LED照明灯和工作盘。除尘打磨装置和吸尘净化装置为分体式，两者之间通过吸尘连接管连接，而且在除尘护罩上设置有吸尘管，吸尘管和吸尘连接管的一端连接。分体式的组成既能尽可能地将粉尘吸入吸尘净化装置内，最大限度地避免粉尘对人体的伤害，又能一次性吸入大量粉尘，直接净化，提高工作效率，避免粉尘二次污染。

如图所示，吸尘净化装置中吸尘风机的吸尘口与吸尘连接管的出口端连接，吸尘风机的出尘口与除尘净化箱连接。吸尘风机和吸尘净化箱均置于一个工作箱内，方便使用者移动施工。在除尘电机和除尘护罩之间安装有降速齿轮组，使用者可以根据实际情况来调整工作盘的转速。工作中除尘电机的转轴在轴承支撑下旋转，并带动散热风扇旋转，达到降温的目的。旋转的转轴经过降速齿轮组降低转速后，带动工作盘旋转，达到打磨的目的。

水净化低噪无尘便携式磨墙机能尽可能地将粉尘吸入吸尘净化装置内，最大限度地降低粉尘对人体的伤害。另外，由于降速齿轮组的作用，我们可以使功率相对较小的除尘电机达到大功率电机的效果，从而可以降低成本并减轻整个除尘打磨装置的重量，延长电机的寿命，增强工作盘的稳定性。

在今后的产品生产过程中，我们将从美观、实用的角度出发，在保留现有功能的基础上，注意方便携带、减轻重量、节约能源等方面的改进，使其更容易被建筑行业及家装人员接受。同时，条件成熟时，我们将对产品进行重新研究和设计，使其成为独立的系统，并进行同类产品的系列开发，以广泛应用于市场。

在产品的研究过程中，我们接触了很多原来“只闻其名，不见其身”的高科技器材和技术，也提高了自学能力，锻炼了动手能力，学会了使用磨墙机等工具，掌握了项目的一般研究过程，懂得了操作相关工具。同时，能将已有的实用新型专利应用于实践，也让我们感到非常高兴。研究过程中，我们得到了很多人的幫助，包括我们的老师、同学及机械工程专家。在此，向他们致以诚挚的谢意！我们定将虚心求教，把产品的优化设计进行到底。

（指导教师 肖荷花 秦有才 编辑 白 鸟）