肖学才 张海军 金哲益 韩耀强 王依涛

摘要：针对建筑工程墙面拍浆的需要，首先给出了墙面拍浆装置的设计方案，然后利用Solidworks软件对墙面拍浆装置的具体结构进行设计，包括丝杠螺母机构和凸轮机构。该设计为墙面拍浆装置的研制提供了必要的设计数据，具有重要的借鉴价值。

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.

關键词：拍浆;Solidworks;结构设计

Key words： beating;Solidworks;constructural design

中图分类号：TU65                                        文献标识码：A                                  文章编号：1006-4311（2020）31-0133-02

0  引言

近年来，随着我国基建规模的日益扩大，建筑墙面空鼓现象屡现不止，给使用业主带来不便与困扰，对经手的施工企业品牌与形象也大有影响，更为严重的是，对使用者的安全也构成威胁。为此，深入分析造成空鼓现象的原因，进而寻找有效的解决措施，最终从根本上避免墙面空鼓问题，让建筑施工单位与使用业主双双获利。造成建筑墙面出现空鼓的原因主要有两点：

①抹灰施工工艺的原因。抹灰施工的重要性不言而喻，若是抹灰工艺存在问题，则必然会发生空鼓问题，降低建筑质量。其问题可以从以下三个方面分析：首先，在进行混凝土施工时，若是未适量使用脱模剂，则墙体表面会产生隔离层，与此同时，墙面黏合度也会大大降低，最终就会发生墙体裂开的问题;其次，在进行抹灰施工时，若是为了一时省力，没有预先将墙面润湿，直接抹灰，也会使黏合度降低;最后，堆砌墙体时，无论是施工材料不合规，还是堆砌方法不合理，都会引发空鼓问题。

②混凝土材料的原因。钢筋混凝土是施工中不可或缺的材料，可以说，没有混凝土就没有建筑。而随着现代建筑技术的发展，混凝土的要求也在不断提高，如果混凝土存在问题，则必然会产生一系列的施工问题，包括墙面空鼓。例如，在施工中经常出现混凝土看似合规合距的情况，但是若掉以轻心，未细心处理，则会出现开裂，还会导致空鼓问题。此外，混凝土自身具有一定的吸水性能，但是，其渗水性却相对不足，导致在进行墙体抹灰时，墙面水分脱水时间长，抹灰层强度也无法达到理想状态，进而会发生墙面空鼓。混凝土表面也会不可避免地沾上污杂之物，尤其是油污，其保温能力强，因此如果没有及时处理油污，那么抹灰层与墙体之间便会产生一个隔离层，则会致使砂浆与墙体之间黏合度降低，也会引发空鼓。

为防止建筑墙面粉刷层空鼓，抹灰前需要对基层进行处理，近几年来在工程中普遍采用了拍浆和甩浆的界面处理方法，实践证明，甩浆（喷浆）拉毛质量差，毛刺凹平，间距过大，无法有效控制墙面粉刷层空鼓现象。因此，工程中常采用了拍浆的界面处理方法。与以往采用的普通界面处理方法相比，这种方法的质量更容易控制，效果也比较好。

然而，建筑墙面拍浆操作大都是人工操作完成的，劳动强度大，效率不高，因此迫切需要开发一套墙面拍浆装置，能够自动实现墙面拍浆动作。本文根据墙面拍浆工艺原理及特点，给出了墙面拍浆装置的方案设计，然后利用Solidworks软件，设计了一套墙面拍浆装置模型。

1  墙面拍浆的工艺原理及特点

拍浆是用多次折叠钢丝网形成的拍子（图1所示）代替喷浆所需要的高压气泵、建筑涂料喷枪和甩浆所需要的小扫把工具，用拍子蘸取浆体，利用人力重拍快拉，形成底粗上尖的刺状毛面（图2所示），使基层处理达到均匀牢固的目的，基本上避免了因基层处理原因而造成的粉刷层空鼓和开裂等缺陷，从而大大提高了粉刷工程的质量。

拍浆操作的工艺特点如下：①因采用人工拍浆，需具备一定熟练度的操作工人。②拍浆施工效果好。与喷浆和甩浆相比较，成型质量更容易控制。③材料的质量容易得到保障。原先界面处理剂的品种多，且需使用各种材料，拍浆所用浆为现场调制，更易根据现场实际情况，控制成型质量。④采用拍浆施工省去高压气泵和建筑涂料喷枪，根据现场工作面实际情况，制作拍浆专用拍，易于操作，较好控制。

2  拍浆装置方案设计

整个墙面拍浆装置的设计主要包括三个部分，即平面定位机构的设计、直线往复运动机构的设计和拍打机构的设计，其中拍打机构的设计直接采用工程实际中的拍网装置，不是本文的研究重点。

2.1 平面定位机构的设计  要实现整个墙面的拍浆操作，必须一套准确的平面定位机构。拍浆装置的平面定位机构主要通过滚珠丝杠螺母副部件来实现。滚珠丝杠螺母副将回转运动转换为直线运动，它以滚珠的滚动替代丝杠螺母副中的滑动，摩擦力很小，具有良好的传动性能，广泛应用于数控机床、高精密的电子设备、医疗器械等领域。

滚珠丝杠螺母副的特点：①驱动力矩小，与滑动丝杠相比，驱动力矩减小2/3;②高精度、高速度实现精确的微进给;③无侧隙，刚性高。④摩擦力小，传动效率高;⑤采用优质合金材料，制造成本高;⑥零件表面经热处理获得较高的硬度，寿命长。

2.2 直線往复运动机构的设计  根据机械原理，墙面拍浆动作属于往复直线运动机构，能够实现往复直线运动的机构主要有曲柄滑块机构和凸轮机构等。

曲柄滑块机构是一种常用的机械传动机构，它将曲柄的转动转化为滑块在直线上的往复运动。曲柄滑块机构的运动副为低副，各元件之间为面接触，构成低副的两元件几何形状比较简单，加工方便，易于得到较高的制造精度，因而在各类机械中得到了广泛的应用，如自动送料机构、压气机、冲床、活塞式水泵和空气压缩机等。

曲柄滑块机构的优点主要有：①各元件之间面接触，属于低副，压力小，便于润滑、磨损少，寿命长，传递动力大;②低副易于加工，可获得较高的传动精度，成本低;③杆件长度可以设计得较长，用来实现较远距离的操纵控制运动;④利用连杆，可实现较复杂的运动规律和运动轨迹。曲斌滑块机构的缺点主要有：①运动副低副中存在间隙，造成运动精度低;②不容易实现精确复杂的运动规律。

凸轮机构是由凸轮、从动件和机架三个基本构件及其高副组成。凸轮机构中，凸轮一般为主动件，凸轮通常具有曲线轮廓或凹槽，作等速回转运动或者往复直线运动。与凸轮轮廓相接触，并传递动力和实现预定运动规律的构件一般称为从动件。

凸轮机构的优点主要有：①能够实现精确的运动规律;②整体设计较简单。凸轮机构的缺点有：①承载能力低，行程短;②要实现精确的运动规律，凸轮轮廓的加工有较大困难。

综合比较曲柄滑块机构和凸轮机构，直线往复运动机构的最终方案选择为凸轮机构。考虑的主要如下：①墙面拍浆装置的负载不大，且行程较短（靠近墙面后，连续拍打）;②拍浆装置实际工作时，拍网到达墙面后，有一个短暂的停留，使灰浆与墙面充分结合。这样一个停留时间段，通过设计凸轮机构运动行程中的远休止点时间段来实现。曲柄滑块机构运动不能实现这样的短暂停留。

因此，整个墙面拍浆装置的结构设计实际上就是滚珠丝杠螺母副机构和凸轮机构的结构设计，设计模型如图3所示，其中凸轮机构模型如图4所示。图3中，螺旋升降机构和螺旋水平运动机构组合实现拍浆装置的平面定位，每一螺旋机构均是通过滚珠丝杠螺母副来实现的。拍浆装置的拍打动作是利用凸轮机构实现的，凸轮机构每旋转一周，就实现一次拍浆动作。

3  结论

基于Solidworks三维建模软件，完成了墙面拍浆装置的结构设计，包括墙面定位机构和直线往复运动机构的设计，为下一步墙面拍浆装置实体模型的制作奠定了基础。

参考文献：

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[2]田艳鹏.建筑施工墙面空鼓成因及防治措施研究[J].四川水泥，2018（11）：267.

[3]孙桓，陈作模，葛文杰.机械原理[M].高等教育出版社，2013.