建筑墙壁除灰工程多功能一体化机械装置研究

詹 科

（浙江广厦建设职业技术大学，东阳 322100）

随着人们生活水平的提高，人们对房屋改造尤其是墙面翻新的需求越来越大[1]。在建筑墙面翻新的过程中，老旧墙体的墙皮需要先铲除、刮平、磨光才能进行墙面的二次装修工作。目前，多数建筑墙壁除灰工程仍然采用人力，即先用铲刀铲除老旧墙皮，再用刮刀进行刮平，最后用砂纸或者打磨机进行墙面磨光[2]。这种施工方式操作步骤较多，占用了大量劳动力，且施工周期长，劳动效率较低[3]。为了改善这一现状，研究一种能简化或者替代人工操作的机械装置显得格外重要。目前，市场上已经有不少建筑墙壁除灰装置，但一种装置能同时实现墙皮铲除、刮平、磨光一体化的功能还存在大量问题[4]。因此，对于此类多功能一体化机器的研究十分必要。

通过对机械结构特别是建筑机械结构的研究，借鉴国内外的先进机械产品，运用机械设计、自动控制等技术，设计了一种建筑墙壁除灰工程多功能一体化机械装置。这种装置技术较为先进，生产成本低，具有较好的市场竞争优势和推广应用价值。

1 主要构造

1.1 5大模块

该装置主要分为5个模块，见图1。模块1为刮平部分，用于墙皮铲除后的刮平施工；模块2为连接部分，连接铲除、刮平、打磨3大操作模块；模块4为磨光部分，用于墙面刮平后的打磨施工；模块5为装置固定部分，实现装置在各种墙面上的固定、转动；模块6为铲除部分，用于老旧墙皮的软化、铲除。5大模块详细构造如图1所示。

图1 建筑墙壁除灰工程多功能一体化机械装置结构

装置的刮平部分（1）包括平板、滑动块、平条、螺纹轴、螺母、滑针和刮刀。平板的下侧设置有多个刮刀，两个刮刀为一组相对设置。同一组两个刮刀的下部相互靠近倾斜，平板的上侧中部固定连接有螺纹轴，螺纹轴上竖向滑动连接有平条，螺纹轴上套接有压缩弹簧Ⅰ，压缩弹簧Ⅰ位于平条和平板之间。螺纹轴的上部通过螺纹连接有螺母，平条的左右两端均固定连接有滑动块，两个滑动块均竖向滑动连接在平板上。两个滑动块的下侧均固定连接有多个滑针。

装置的连接部分（2）还包括紧固螺钉Ⅰ、固定座、横向臂、斜连杆、转盘和电机Ⅰ。平板的上侧左端固定连接有固定座，横向臂在左右方向上滑动连接在固定座上，固定座上通过螺纹连接有紧固螺钉Ⅰ，紧固螺钉Ⅰ顶在横向臂上，横向臂上固定连接有电机Ⅰ，电机Ⅰ的输出轴上固定连接有转盘，转盘的偏心位置铰接连接有斜连杆，斜连杆的另一端铰接连接在固定座上。

装置的磨光部分（4）包括竖柱、手把杆、挡块和紧固螺钉Ⅱ。横向臂的左端在竖向滑动连接在竖柱上，竖柱的上端固定连接有手把杆，竖柱的上部滑动连接有挡块，挡块上通过螺纹连接有紧固螺钉Ⅱ。紧固螺钉Ⅱ顶在竖柱上，竖柱上套接有压缩弹簧Ⅱ。压缩弹簧Ⅱ位于横向臂和挡块之间。

装置的固定部分（5）包括挡销、圆柱、圆磨盘、转板和方磨盘。竖柱的下端固定连接有圆柱，圆柱的下端固定连接有圆磨盘，转板转动连接在圆柱上，转板位于圆磨盘的上侧。圆柱上固定连接有挡销，挡销位于转板的上侧，转板的前后两端均固定连接有方磨盘。

装置的铲除部分（6）包括滑槽、竖轨杆、电动推杆、升降片、滑凸板、擦块和等长杆。平板的右侧设置有滑槽，平板的右端固定连接有竖轨杆，竖轨杆上滑动连接有升降片。电动推杆的一端固定连接在升降片上，电动推杆的另一端固定连接在竖轨杆的上部。升降片的右侧铰接连接有两个等长杆。擦块前后设置有两个，两个擦块的左侧均固定连接有滑凸板，两个滑凸板均滑动连接在滑槽上，两个等长杆的另一端分别铰接连接在两个擦块上。

1.2 附属构造

该装置还包括实心柱、电机Ⅱ、齿轮和齿环。竖柱的后侧固定连接有实心柱，实心柱位于横向臂和圆柱之间。实心柱上固定连接有电机Ⅱ，电机Ⅱ的输出轴上固定连接有齿轮。转板的上侧固定连接有齿环，齿轮与齿环的内侧啮合传动。

该装置还包括竖轴、空心柱和紧固螺钉Ⅲ。竖轴的下端为尖状，竖轴的前侧固定连接有空心柱，实心柱滑动连接在空心柱上，空心柱上通过螺纹连接有紧固螺钉Ⅲ，紧固螺钉Ⅲ顶在实心柱上。

该装置还包括固定盘、支腿、电机Ⅲ、齿轮Ⅱ、手把架、齿轮Ⅲ和限位环。固定盘的下侧呈环形均布有4个支腿，竖轴转动连接在固定盘的中心，竖轴的下部固定连接有限位环。空心柱和限位环分别位于固定盘的上下两侧，竖轴的上端固定连接有齿轮Ⅲ。固定盘的上侧固定连接有电机Ⅲ，电机Ⅲ的输出轴上固定连接有齿轮Ⅱ，齿轮Ⅱ与齿轮Ⅲ啮合传动。固定盘的后侧固定连接有手把架。

2 工作原理

本装置的平板、横向臂和竖柱、转板、固定盘以及竖轨杆的结构及其工作原理如图2所示。将平板1放置在墙壁老化墙皮位置，左右移动平板1，带动平板1下侧的多组刮刀108左右移动。由于相邻的两个刮刀108的倾斜方向相反，平板1左右移动时均有一半的刮刀108会刮下老化的墙皮，从而将墙壁刮平。在使用刮刀108刮平墙壁之前，旋动螺母106向下移动，带动平条102和两个滑动块101向下滑动，最终带动两个滑动块101上的滑针107伸出，使得滑针107先在老化墙皮位置进行摩擦，先粗略清理老化的墙皮，避免老化墙皮过多造成刮刀108工作不畅。

图2 装置工作原理

可以通过调整挡块302的上下位置，调整压缩弹簧Ⅱ的压缩程度，调整压缩弹簧Ⅱ给予多组刮刀108的压力，以适应不同硬度的老化墙皮将其刮平。转板4在圆柱308上以圆柱308的轴线为轴转动时，可以带动两个方磨盘402以圆柱308的轴线为轴转动，以对刮平后的墙壁进行高速磨光。电机305可以带动齿轮306转动，齿轮306转动时带动齿环401转动，带动转板4在圆柱308上以圆柱308的轴线为轴转动，进而带动两个方磨盘402以圆柱308的轴线为轴转动，实现对刮平后的墙壁进行高速磨光。

需要手动控制平板1左右移动时，可以通过旋动紧固螺钉I104将横向臂2固定在固定座105上。压缩弹簧Ⅱ始终给予横向臂2向下的力，进而平板1和刮刀108也始终受到向下的力，使得刮刀108压在墙面上，便于刮刀108紧贴在墙面上对墙面进行刮平。当刮刀108遇到硬物时可以弹起避开硬物，避免刮刀108被破坏。

需要进行大面积墙壁老化墙皮刮平时，可以将竖轴507的下端尖端抵在墙壁上，使得平板1以竖轴507的轴线为轴转动，使得平板1扫过一个扇形区域，对大面积的墙面进行刮平。可以通过实心柱304在空心柱508内滑动，调节平板1转动时的半径，旋动紧固螺钉Ⅱ509可以将实心柱304固定在空心柱508内。使用时，按压手把架505，使得固定盘5下部的4个支腿501压在墙壁上，并且使得竖轴507的下端尖端抵在墙壁上。这时电机Ⅱ502正向逆向转动，可以带动齿轮Ⅱ503正向逆向转动，进而带动竖轴507正向逆向转动，最终使得空心柱508左右摆动，带动平板1扫过一个扇形区域，对大面积的墙面进行刮平。两个擦块604下侧的海绵垫对老化位置进行摩擦，软化老化墙皮，便于刮刀108的工作。

电动推杆601伸缩时可以带动升降片602在竖轨杆6上竖直滑动。升降片602竖直滑动时可以带动两个擦块604相互靠近和远离，进而在刮墙皮之前可以先用两个擦块604对老化位置进行摩擦，将老化墙皮软化，便于刮刀108的工作。电机203的输出轴转动时可以带动转盘202转动。转盘202转动时，可以通过斜连杆201带动固定座105在横向臂2上左右往复滑动，进而带动平板1和平板1下侧的刮刀108左右往复滑动，对老化墙皮位置进行刮平。

3 结语

我国的建筑业正逐渐向集成化和机械化方向发展，而室内装修是目前行业发展的重点[5]。在室内装修中，建筑墙面的翻新工作涉及千家万户，因此设计这种造价低廉、操作难度低的多功能一体化机械装置意义重大。