一種室內(nèi)膩子噴涂裝置的設(shè)計

劉國浩 李 棟

（聊城大學 東昌學院，聊城 252000）

噴涂機以其噴涂范圍廣、施工效率高、可操控性強等優(yōu)點，廣泛應(yīng)用于各行業(yè)噴涂作業(yè)中[1]。建筑行業(yè)中室內(nèi)刮膩子，以人工作業(yè)為主，工人勞動強度大，施工效率低[2-3]。少部分以噴涂機作業(yè)，工人手持噴涂桿，控制噴涂的位置和厚度，工人操作的隨意性較大，熟練程度不同，噴涂質(zhì)量參差不齊，給后續(xù)刮平膩子造成較大困難。本文研究一種基于噴涂機的膩子噴涂裝置，其施工效率高，噴涂厚度可控，噴涂質(zhì)量可靠，而且能夠減少后續(xù)膩子刮平工作，節(jié)省人力，降低作業(yè)難度。

1 膩子噴涂裝置的工作原理

本文研究的膩子噴涂裝置主要包含移動底座、膩子攪拌器、噴涂機、自動繞管器、絲杠傳送機構(gòu)和噴涂機構(gòu)。在使用時，首先根據(jù)所需噴涂的高度，選取合適的絲杠傳送機構(gòu)，然后將噴涂機構(gòu)與絲杠傳送機構(gòu)組裝在一起，最后將絲杠傳送機構(gòu)安裝在移動底座上，完整的膩子噴涂裝置結(jié)構(gòu)如圖1所示。

圖1 膩子噴涂裝置結(jié)構(gòu)

本文研究的膩子噴涂裝置的工作原理是，首先使用膩子攪拌器將膩子粉和水按照一定比例攪拌均勻，確保符合噴涂機使用的黏稠度；噴涂機吸取膩子攪拌器中膩子漿，通過隔膜泵增壓送到噴嘴（噴嘴與室內(nèi)墻面垂直）形成霧狀黏附在內(nèi)墻上，可以通過手動開關(guān)控制噴涂機出料口的通斷；絲杠傳送機構(gòu)可以控制噴涂機構(gòu)的高度；自動繞管器隨時控制高壓管的長度，確保噴涂機構(gòu)能夠跟隨絲杠傳送機構(gòu)自由上下運動；噴涂機構(gòu)可以調(diào)節(jié)噴嘴的噴射角度，當噴涂機構(gòu)運行至絲杠傳送機構(gòu)最低端時，噴嘴向下方旋轉(zhuǎn)一定角度，使膩子噴涂至室內(nèi)墻面根部，然后反方向旋轉(zhuǎn)至與室內(nèi)墻面垂直的方向；當噴涂機構(gòu)運行至絲杠傳送機構(gòu)最頂端時，噴嘴向上旋轉(zhuǎn)一定角度，使膩子噴涂至室內(nèi)墻面頂部，然后反向旋轉(zhuǎn)至室內(nèi)墻面垂直的方向；移動底座可以實現(xiàn)噴涂裝置的左右移動，實現(xiàn)膩子噴涂的連續(xù)作業(yè)。

2 膩子噴涂裝置的關(guān)鍵部件設(shè)計

根據(jù)膩子噴涂裝置的工作原理，結(jié)合實際噴涂作業(yè)需求，攪拌均勻的膩子漿經(jīng)過噴嘴形成霧狀黏附在墻面上，要求使用的噴涂機必須能夠產(chǎn)生足夠的壓力值。同時，為了保證施工效率，噴涂流量應(yīng)該滿足實際使用要求。根據(jù)相關(guān)要求選取某型號噴涂機，其關(guān)鍵參數(shù)如表1所示。

表1 噴涂機關(guān)鍵參數(shù)

在施工過程中，噴嘴跟隨噴涂機構(gòu)將沿絲杠上下運動，高壓管的布置是一個值得考慮的問題。合理的高壓管收放裝置是安全施工的重要保證，結(jié)合室內(nèi)墻面噴涂的一般高度為2.8m，確定高壓管可移動長度不超過10m，選取合適的自動繞管器。

膩子攪拌器采用通用的18L油漆桶作為膩子漿儲存裝置，基本尺寸為：直徑350mm，高度480mm，配備一個簡易自動攪拌機，即可實現(xiàn)膩子與水按比例充分融合。

絲杠傳送機構(gòu)主要完成噴涂機構(gòu)的上下運動，由兩根帶有滑道的立柱、一根中心絲杠及頂部固定板組成，具體高度由室內(nèi)噴涂高度和移動底座高度決定（常用樓房層高2.8m），使用時需固定在移動底座上，并由移動底座上固定電機驅(qū)動絲杠旋轉(zhuǎn)。

移動底座由支架、兩個轉(zhuǎn)向輪及兩個定向輪組成，主要用于固定噴涂機、自動繞管器、膩子攪拌器、絲杠傳動機構(gòu)以及驅(qū)動電機和控制器，可以實現(xiàn)噴涂裝置的左右移動。

噴涂機構(gòu)采用直角鋼板左右兩側(cè)分別固定兩個高壓噴嘴，并在一側(cè)安裝步進電機控制噴嘴的噴射方向，兩個噴嘴通過一個三通閥經(jīng)高壓管直接連接到噴涂機出料口。噴嘴選用噴幅為300～350mm，噴射角度為60°。由于噴涂高度較高，噴涂機構(gòu)應(yīng)盡可能接近絲杠傳動機構(gòu)，以減少絲杠因受力產(chǎn)生的彎曲變形。增加高壓管導向桿，使高壓管按規(guī)定線路布置，減少高壓管對絲杠傳動機構(gòu)造成干擾。噴涂機構(gòu)如圖2所示。

3 膩子噴涂裝置的三維設(shè)計

本文結(jié)合選用設(shè)備的相關(guān)參數(shù)以及相關(guān)結(jié)構(gòu)的設(shè)計參數(shù)，使用UG NX軟件實現(xiàn)膩子噴涂裝置各部件的三維建模，通過其裝配模塊，添加裝配約束關(guān)系，實現(xiàn)膩子噴涂裝置三維裝配，其結(jié)果如圖3所示。

圖2 噴涂機構(gòu)示意圖

圖3 噴涂裝置三維模型

4 結(jié)論

本文設(shè)計的膩子噴涂裝置能夠完成建筑室內(nèi)垂直墻面的膩子噴涂工作，且噴涂厚度可控、噴涂均勻、施工作業(yè)效率高，減少后期膩子刮平、打磨工作量。通過調(diào)節(jié)絲杠傳動機構(gòu)安裝形式，人們可以實現(xiàn)噴涂高度的自動調(diào)節(jié)；通過添加位移傳感器，可以實現(xiàn)門窗位置的自動檢測；通過優(yōu)化移動底座運動軌跡算法，可以實現(xiàn)膩子噴涂裝置的自動轉(zhuǎn)向；通過優(yōu)化噴涂機構(gòu)結(jié)構(gòu)，可以實現(xiàn)室內(nèi)頂部墻面的噴涂作業(yè)；通過增加視覺傳感器及其相應(yīng)控制算法，可以實現(xiàn)膩子噴涂裝置噴涂空間三維識別與自動噴涂。