墻面拍漿裝置結構設計

肖學才 張海軍 金哲益 韓耀強 王依濤

摘要：針對建筑工程墻面拍漿的需要，首先給出了墻面拍漿裝置的設計方案，然后利用Solidworks軟件對墻面拍漿裝置的具體結構進行設計，包括絲杠螺母機構和凸輪機構。該設計為墻面拍漿裝置的研制提供了必要的設計數據，具有重要的借鑒價值。

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.

關鍵詞：拍漿;Solidworks;結構設計

Key words： beating;Solidworks;constructural design

中圖分類號：TU65? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 文獻標識碼：A? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 文章編號：1006-4311（2020）31-0133-02

0? 引言

近年來，隨著我國基建規模的日益擴大，建筑墻面空鼓現象屢現不止，給使用業主帶來不便與困擾，對經手的施工企業品牌與形象也大有影響，更為嚴重的是，對使用者的安全也構成威脅。為此，深入分析造成空鼓現象的原因，進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主雙雙獲利。造成建筑墻面出現空鼓的原因主要有兩點：

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，則必然會發生空鼓問題，降低建筑質量。其問題可以從以下三個方面分析：首先，在進行混凝土施工時，若是未適量使用脫模劑，則墻體表面會產生隔離層，與此同時，墻面黏合度也會大大降低，最終就會發生墻體裂開的問題;其次，在進行抹灰施工時，若是為了一時省力，沒有預先將墻面潤濕，直接抹灰，也會使黏合度降低;最后，堆砌墻體時，無論是施工材料不合規，還是堆砌方法不合理，都會引發空鼓問題。

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。而隨著現代建筑技術的發展，混凝土的要求也在不斷提高，如果混凝土存在問題，則必然會產生一系列的施工問題，包括墻面空鼓。例如，在施工中經常出現混凝土看似合規合距的情況，但是若掉以輕心，未細心處理，則會出現開裂，還會導致空鼓問題。此外，混凝土自身具有一定的吸水性能，但是，其滲水性卻相對不足，導致在進行墻體抹灰時，墻面水分脫水時間長，抹灰層強度也無法達到理想狀態，進而會發生墻面空鼓。混凝土表面也會不可避免地沾上污雜之物，尤其是油污，其保溫能力強，因此如果沒有及時處理油污，那么抹灰層與墻體之間便會產生一個隔離層，則會致使砂漿與墻體之間黏合度降低，也會引發空鼓。

為防止建筑墻面粉刷層空鼓，抹灰前需要對基層進行處理，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，實踐證明，甩漿（噴漿）拉毛質量差，毛刺凹平，間距過大，無法有效控制墻面粉刷層空鼓現象。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，勞動強度大，效率不高，因此迫切需要開發一套墻面拍漿裝置，能夠自動實現墻面拍漿動作。本文根據墻面拍漿工藝原理及特點，給出了墻面拍漿裝置的方案設計，然后利用Solidworks軟件，設計了一套墻面拍漿裝置模型。

1? 墻面拍漿的工藝原理及特點

拍漿是用多次折疊鋼絲網形成的拍子（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量。

拍漿操作的工藝特點如下：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，成型質量更容易控制。③材料的質量容易得到保障。原先界面處理劑的品種多，且需使用各種材料，拍漿所用漿為現場調制，更易根據現場實際情況，控制成型質量。④采用拍漿施工省去高壓氣泵和建筑涂料噴槍，根據現場工作面實際情況，制作拍漿專用拍，易于操作，較好控制。

2? 拍漿裝置方案設計

整個墻面拍漿裝置的設計主要包括三個部分，即平面定位機構的設計、直線往復運動機構的設計和拍打機構的設計，其中拍打機構的設計直接采用工程實際中的拍網裝置，不是本文的研究重點。

2.1 平面定位機構的設計? 要實現整個墻面的拍漿操作，必須一套準確的平面定位機構。拍漿裝置的平面定位機構主要通過滾珠絲杠螺母副部件來實現。滾珠絲杠螺母副將回轉運動轉換為直線運動，它以滾珠的滾動替代絲杠螺母副中的滑動，摩擦力很小，具有良好的傳動性能，廣泛應用于數控機床、高精密的電子設備、醫療器械等領域。

滾珠絲杠螺母副的特點：①驅動力矩小，與滑動絲杠相比，驅動力矩減小2/3;②高精度、高速度實現精確的微進給;③無側隙，剛性高。④摩擦力小，傳動效率高;⑤采用優質合金材料，制造成本高;⑥零件表面經熱處理獲得較高的硬度，壽命長。

2.2 直線往復運動機構的設計? 根據機械原理，墻面拍漿動作屬于往復直線運動機構，能夠實現往復直線運動的機構主要有曲柄滑塊機構和凸輪機構等。

曲柄滑塊機構是一種常用的機械傳動機構，它將曲柄的轉動轉化為滑塊在直線上的往復運動。曲柄滑塊機構的運動副為低副，各元件之間為面接觸，構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，因而在各類機械中得到了廣泛的應用，如自動送料機構、壓氣機、沖床、活塞式水泵和空氣壓縮機等。

曲柄滑塊機構的優點主要有：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，傳遞動力大;②低副易于加工，可獲得較高的傳動精度，成本低;③桿件長度可以設計得較長，用來實現較遠距離的操縱控制運動;④利用連桿，可實現較復雜的運動規律和運動軌跡。曲斌滑塊機構的缺點主要有：①運動副低副中存在間隙，造成運動精度低;②不容易實現精確復雜的運動規律。

凸輪機構是由凸輪、從動件和機架三個基本構件及其高副組成。凸輪機構中，凸輪一般為主動件，凸輪通常具有曲線輪廓或凹槽，作等速回轉運動或者往復直線運動。與凸輪輪廓相接觸，并傳遞動力和實現預定運動規律的構件一般稱為從動件。

凸輪機構的優點主要有：①能夠實現精確的運動規律;②整體設計較簡單。凸輪機構的缺點有：①承載能力低，行程短;②要實現精確的運動規律，凸輪輪廓的加工有較大困難。

綜合比較曲柄滑塊機構和凸輪機構，直線往復運動機構的最終方案選擇為凸輪機構。考慮的主要如下：①墻面拍漿裝置的負載不大，且行程較短（靠近墻面后，連續拍打）;②拍漿裝置實際工作時，拍網到達墻面后，有一個短暫的停留，使灰漿與墻面充分結合。這樣一個停留時間段，通過設計凸輪機構運動行程中的遠休止點時間段來實現。曲柄滑塊機構運動不能實現這樣的短暫停留。

因此，整個墻面拍漿裝置的結構設計實際上就是滾珠絲杠螺母副機構和凸輪機構的結構設計，設計模型如圖3所示，其中凸輪機構模型如圖4所示。圖3中，螺旋升降機構和螺旋水平運動機構組合實現拍漿裝置的平面定位，每一螺旋機構均是通過滾珠絲杠螺母副來實現的。拍漿裝置的拍打動作是利用凸輪機構實現的，凸輪機構每旋轉一周，就實現一次拍漿動作。

3? 結論

基于Solidworks三維建模軟件，完成了墻面拍漿裝置的結構設計，包括墻面定位機構和直線往復運動機構的設計，為下一步墻面拍漿裝置實體模型的制作奠定了基礎。

參考文獻：

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