一種新型自動抹灰機設計與創新研究

張孝文　潘首劍　周廣縣

摘 要：本文通過分析目前國內傳統墻面抹灰機的發展及工作現狀，發現并整理了一系列抹灰機的技術缺陷，并且針對這些技術問題提出相應的解決方案，以減少作業時間和人工成本，在提高效率的同時保證高水平的施工質量。

關鍵詞：自動抹灰機；微型振動器；萬向輪；抹板

中圖分類號：TU652 文獻標識碼：A

在建筑行業中，墻體抹灰這道工序一直由人工操作來實現，但隨著經濟水平的提高，高等教育的普及，出現了“用工難用工貴”的時代難題，有專業技術的抹灰工人變得稀缺而價高，導致這道工序的成本逐年走高卻難保質量。因此，使用自動抹灰機能大大提高工作效率，節約施工成本。然而，已經發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缺陷。因此，本文分析傳統抹灰機的發展現狀與弊端，試圖尋找這些弊端的解決方案。

1.傳統抹灰機的發展現狀與弊端

1.1 傳統抹灰機的發展現狀

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

1.1.1 噴涂式抹灰機

噴涂式抹灰機是利用輸送泵和增壓裝置，將灰漿從噴頭噴涂到目標墻面的墻面抹灰機械。圖1是這種噴涂式抹灰機的基本樣式，其屬于手持噴涂式抹灰機。我國的李永江等人設計了一款噴涂式抹灰，在手持噴頭的基礎上增設了支架、鋼絲繩以及手工卷筒，減少了由于強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量原因造成的質量問題，往往轉角墻體的噴涂不能達標。

1.1.2 半自動抹灰機

半自動抹灰機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的抹灰機械。陸龍福等人設計了半自動抹灰機，把抹灰頭設計成了扇形抹灰刀，它是利用扇狀抹灰刀的旋轉來進行噴漿的抹涂和壓實。近年來針對這類抹灰機的設計理念也在不斷發展，比如傳動機構的加壓泵、傳送帶設計；抹灰機構的勻速伸縮裝置；移送機構中使用的萬向輪等。

1.1.3 全自動抹灰機

全自動抹灰機的設計方案在國內外有很多，我國研究人士對傳統抹灰機進行改進，逐漸增設修繕裝置，一方面力求解放雙手，真正實現全自動，使用更方便、更便捷；另一方面追求細節，提高機械作業的高精準度。例如孫世哲等人設計的全自動抹灰機，其主要利用了反轉抹灰刀頭設備。而翻轉抹灰刀頭是一種復合式抹灰機構，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，減少意外脫落等現象。

1.2 傳統抹灰機的弊端

目前的抹灰機在建筑行業內運用很多，其經歷了噴涂式抹灰機—半自動抹灰機—全自動抹灰機等階段，在使用中不斷地革新技術與發展進步，基本上形成了較為完善抹灰裝備體系。但是，基于建筑行業操作環境的復雜性、多變性等特點，傳統抹灰機在實際使用中還是不可避免地出現多種問題。

1.2.1 墻體涂層壓痕

抹灰機設備重心在前，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，但是當抹完第一道灰漿準備卸壓移動到下一道涂抹墻體對象時，設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備卸壓時，要人工扶持設備，并且沿導軌方向向后傾斜移動設備，所以操作極為不便。

1.2.2 導軌

抹灰機上導軌往往需要幾個人合作完成，一個人用杠桿抬起設備一腳，另一個人將設備推向導軌，兩側都要用同樣的方法，費時費力，操作較為不便。

1.2.3 抹灰效果

抹灰過程中，由于抹灰板兩側的阻擋和灰漿本身具有的黏性特點，灰漿從抹灰頭到墻上十分的不順利，經常堵在兩側不出灰漿，導致墻面抹灰面兩側缺灰，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，重力和灰漿本身特性讓出灰塵更加不順暢，因此經常出現掉灰現象。

2.自動抹灰機的系統結構

2.1 結構設計

抹灰系統主要由3部分組成：外部支撐結構、移動機構以及抹灰機構。

（1）外部支撐結構包括固定底座、機體支架結構、梁架以及支架頂部的伸縮桿，可以用于接觸較高的屋頂等。

（2）抹灰機構由移動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、傳送帶、液壓桿、壓力裝置等組成，移動底盤主要由底座、導軌以及滑輪組成。通電后電機帶動傳送帶和內部齒輪沿著齒條支干在作業墻面上下動作，抹灰板和抹灰頭貼墻出灰，完成一次涂抹動作，然后由移動底盤裝置沿導軌移動到下一道到墻面，重復上一步涂抹動作。

（3）移動機構是由齒輪、齒條、連接桿以及齒條導軌組成。

2.2 工作原理

在實際工作中，工作人員核對具體墻體需要的涂層厚度，然后計算并調整抹灰機到墻體的合理距離，再固定好移動底座，緊接著將抹灰板貼向墻體，開始輸送灰漿并施壓，然后利用齒輪移動抹灰板的位置完成操作。

2.3 主要性能參數

作為本次研究的新型自動抹灰機主要性能參數如下：

抹灰高度/m：≤3m；抹灰板抹灰寬度/mm：830；抹灰機功率/kW：2.2kW；抹灰厚度/mm：2mm～30mm。

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

3.主要的特征和實驗結果

此新型自動抹灰機主要是利用傳送帶向上輸送灰漿，可以完成完全抹到屋頂的工作，而且輸送帶可以根據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間的固定好機器，而且底盤不會受到壓力，移動機器只要一放開，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，該新型自動抹灰機模擬人工抹粉，將噴漿式抹粉變成直接抹灰，減少了灰漿材料的浪費，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 關鍵技術剖析

3.1.1 微型振動器

新型全自動抹灰機的最大特色在于抹板背后的微型振動器裝置，在抹灰時可讓灰漿跟墻面完美貼合。另外該設備卸壓輕松，不會留下移動的痕跡，完全避免了傳統抹灰機會出現空鼓和抓墻力的弊端。傳統的抹灰機都需要機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，而新型抹灰機的微型振動器和自動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

增設萬向輪以后，人們不用再像以往那樣幾個人工去移動抹灰機的位置，而且定位更加精確，靈活度大大提高，更加節省人力。

3.1.3 抹板

抹灰機抹板設計特色在于兩方面：

（1）可以改變角度。靈活可變的抹板，上升時大角度抹墻，下降時小角度連削帶壓光，因此可以不移動抹灰機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整封擋，減少機械抹灰次數，在能大大節約時間的同時也保證了一道作業面的統一厚度和平整光潔。

3.1.4 重力

新型自動抹粉機的設計考慮到重力前傾的問題，可把重心放在機器后段，因此即使液壓緩了或者直接要卸壓，新型自動抹粉機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 實際實驗結果

試驗結果顯示，新型自動抹粉機在操作過程中移動很方便，萬向輪可以隨意轉換工作場地，墻體轉角轉換非常靈活，能夠適用于各種建筑場景；抹墻的工程中并沒有出現房頂掉灰的缺陷，因為微型振動器確實能夠幫助抹灰板在屋頂壓實貼緊，整體效果比較平整光滑，沒有墻體空洞現象；抹粉機從第一道墻面到第二道墻面的切換卸壓中并沒有出現重心后移等現象，因此并不會出現卸壓后的壓痕問題。

結語

本文試驗中的新型自動抹灰機具有結構精簡、占地面積小、靈活輕便、效率高、能耗小等特點，并且根據研究中發現的一些小問題進行特別設計，成功地彌補了這些缺陷。因此，這種新型自動抹粉機能夠在大多數建筑中使用，為建筑行業減少了人力成本，改變人力粉刷作業的現狀，同時提高了墻體粉刷的質量。筆者認為，文中對新型自動抹粉機的設計研究如果能夠真正在實踐中得到運用，將會為社會和企業創造可觀的經濟效益，對建筑行業的規范與發展也會起到巨大的促進作用。

參考文獻

[1]陸龍福，陳超.新型自動抹灰機設計與創新研究[J].機械工程與自動化，2013（5）：91+100.

[2]龍騰，李恩，方灶軍，等.智能墻面抹灰機的類型及關鍵技術研究進展[J].山東建筑大學學報，2015（1）：65-70.