便攜式水電開槽機改進

趙紅坡,逄明華

（河南科技學院,河南 新鄉(xiāng) 453003）

便攜式水電開槽機改進

趙紅坡,逄明華

（河南科技學院,河南 新鄉(xiāng) 453003）

針對水電開槽機加工質(zhì)量和除塵效果不能滿足客戶需求及實際施工標準,提出組合刀具結(jié)構(gòu)模式,除塵方面采用顆粒分類除塵.實驗數(shù)據(jù)表明,改造后的水電開槽機在開槽質(zhì)量和除塵效果等方面都得到明顯改善,提升了產(chǎn)品性能，滿足客戶需求和實際工程標準,對水電開槽機的應(yīng)用與推廣有著重要意義.

水電開槽機；除塵；組合刀具；顆粒分類

隨著社會發(fā)展和國家城市化建設(shè)的推進,城市人口急劇增加,現(xiàn)有的城市容量已經(jīng)不能滿足要求.很多城市都在原有基礎(chǔ)上進行整體規(guī)劃和建設(shè),樓房建設(shè)項目大量增加[1].在水電安裝和家裝行業(yè)中,最令人頭痛也最耗時的就是墻壁開槽.傳統(tǒng)的墻面切槽要先割出線縫后再用電錘鑿出線槽,這種方法操作復(fù)雜、效率低、費工費時；另外,這種切割加電錘、電鎬進行輔助開槽作業(yè),工作噪音大、灰塵多,長期從事這種作業(yè)的人員很容易造成聽力下降,“塵肺”、“矽肺”象毒品一樣讓無數(shù)健康的工人最后喪失了勞動能力[2].近幾年國內(nèi)雖有不少水電開槽機探市,但大多照搬歐洲國家（墻面材質(zhì)為輕質(zhì)磚）的產(chǎn)品和技術(shù),而國內(nèi)的墻壁普遍為實心磚和老火磚,甚至是高標號的混凝土澆筑墻,其硬度遠遠高于歐洲國家的用磚標準,所以產(chǎn)品無法滿足國內(nèi)墻壁開槽的實際需求,墻體開槽機沒有被廣泛的推廣與應(yīng)用[3],因此設(shè)計一種能夠滿足客戶需求和實際工程需要的水電開槽機就變得非常重要.本文針對水電開槽機的不足和國內(nèi)現(xiàn)有墻體的硬度標準,改進了水電開槽機的刀具材料,提出組合刀具結(jié)構(gòu)模式,除塵方面引用顆粒分類方法除塵,通過改進設(shè)計,提高了水電開槽機的性能,適應(yīng)了國內(nèi)市場的需求,具有重要的應(yīng)用和推廣價值.

1 現(xiàn)有水電開槽機性能分析

國內(nèi)廠家推出多款水電開槽機,其加工效率和加工質(zhì)量比傳統(tǒng)的開槽作業(yè)有一定提高,然在實際的使用中也發(fā)現(xiàn)很多不足的地方,主要體現(xiàn)在兩點：一個是刀具的結(jié)構(gòu)和材料；另一個為除塵效果[3].國內(nèi)刀具材料普遍選用合金鋼,加工國內(nèi)的實心磚和老火磚及承重墻體時,刀具磨損特別快,壽命很短.在刀具結(jié)構(gòu)上均采用單刀形式,如：單刃、雙刃、雙列切割片式、多列切割片式、弧面刀輪式、空心傾斜鉆頭式等類型,其結(jié)構(gòu)如圖1所示.這種結(jié)構(gòu)樣式的刀在加工硬度大的墻體時,加工出的槽體邊緣粗糙,加工速度很慢或無法加工.其次,由于國內(nèi)水電槽尺寸規(guī)格沒有規(guī)范,施工中經(jīng)常需要加工不同寬度的槽體,水電開槽機需要調(diào)換刀具或反復(fù)加工,效率很低,因此經(jīng)常要攜帶很多規(guī)格的刀片,增加了加工成本.

圖1 水電開槽機刀片結(jié)構(gòu)Fig.1 Structure of hydropower grooving machine blade

現(xiàn)有水電開槽機在整體機構(gòu)可根據(jù)刀具是否裸露在外分為刀具外露型和刀具隱蔽型.外露型水電開槽機由于刀具是裸露在外邊,除塵根本無法實現(xiàn),灰塵很大,噪音大,如圖2（a）（b）所示；刀具隱蔽型水電開槽機灰塵主要集中在刀具保護罩中,灰塵污染較輕,噪音偏低.一般可外接除塵設(shè)備進一步降低灰塵污染,如圖2（c）（d）所示.刀具隱蔽型開槽機雖能實現(xiàn)一定的除塵效果,但由于除塵管路經(jīng)常發(fā)生堵塞而出現(xiàn)除塵器無法正常使用的情況.

圖2 水電開槽機整體外形結(jié)構(gòu)Fig.2 Overall structure of hydropower grooving machine

對現(xiàn)有的水電開槽機整體性能進行對比,以便選擇出最適合改進的結(jié)構(gòu)樣式,在此基礎(chǔ)上進行刀具系統(tǒng)和除塵系統(tǒng)的改進,得到質(zhì)量更加優(yōu)越的水電開槽機.現(xiàn)有水電開槽機的性能對比見表1.

表1 水電開槽機性能對比Tab.1 Comparison on performance of hydropower grooving machine

由表1可知,能夠加工出高質(zhì)量槽體的水電開槽機有雙列和多列切割片式水電開槽機,但這種刀具的水電開槽機需要二次作業(yè),加工效率比較低.單刃式槽體加工質(zhì)量比較低,但一次成型,效率高.在除塵效果上刀具隱蔽型灰塵比較小,可以通過外加除塵裝備來實現(xiàn)除塵的效果,有較大的改進空間.本文選擇隱蔽型水電開槽機為改進模型進行整體改進.

2 水電開槽機的改進

2.1 刀具改進

現(xiàn)有水電開槽機刀具材料選用硬度為HRC50左右的合金鋼,在加工國內(nèi)的實心磚、老火磚及承重水泥墻體時刀具磨損很快,壽命短[4-5],說明刀具材料選用硬度為HRC50左右合金鋼不適合實心磚、老火磚及承重墻體的加工需求.刀具的加工質(zhì)量及壽命取決于材料硬度,金剛石硬度都在HRC60以上,很多巖石的鉆孔設(shè)備都采用人造金剛石作為鉆頭材料[6].

結(jié)合國內(nèi)墻體的硬度和施工標準,將水電開槽機的刀具材料改進為硬度高于HRC60的金剛石.考慮到金剛石的價格偏高,在制作刀具時只將刀具的切割邊緣用金剛石的材料制造,降低材料的成本,在墻體切削上也完全滿足要求,具體結(jié)構(gòu)如圖3示.由表1知水電槽的切割質(zhì)量主要取決于刀具形式,一般切片式刀具要比普通刀具加工質(zhì)量高,不足之處是切割片式需要進行二次施工,效率很低.針對這種情況本文將單刀式結(jié)構(gòu)改進為組合式刀具.這種刀具兩側(cè)為切割片,保證槽體的切割質(zhì)量平整美觀；中間為雙刃單刀體,該刀體主要完成切割片之間的需要去除的墻體材料.由于兩側(cè)切割片已完成切削,所以刀體對中間材料的切削不會影響到槽體邊緣質(zhì)量,又不需要進行二次作業(yè),大大提高了施工效率.對不同寬度的槽體只需要調(diào)整切割片與刀體之間的套筒尺寸就可以完成,避免了不同槽體寬度需要采用多種規(guī)格刀具的問題,減少了刀具的數(shù)量,降低了成本.改進組合刀具結(jié)構(gòu)如圖4所示.

圖3 金剛石刀片結(jié)構(gòu)尺寸Fig.3 Structure size of diamond blade

圖4 組合刀具結(jié)構(gòu)Fig.4 Structure of combination tool

2.2 除塵系統(tǒng)改進

水電開槽機是灰塵非常大的一種工程設(shè)備,如果不采取任何的除塵設(shè)施將對環(huán)境和操作工人產(chǎn)生嚴重的影響.現(xiàn)有的水電開槽機大多數(shù)都沒有任何的除塵措施,只有多列切割片式水電開槽機配有相應(yīng)的除塵設(shè)備.其除塵設(shè)計只是外加了一個除塵器,灰塵通過管道進入除塵器進行灰塵去除.此方法雖然起到了一定的除塵效果,但沒有考慮顆粒大小不均勻問題,在使用中經(jīng)常出現(xiàn)吸塵器無法工作的現(xiàn)象.究其原因是小顆粒由于質(zhì)量輕去除容易,但大顆粒碎屑因為質(zhì)量較大不能在管道中順利流動,造成通道堵塞,吸塵器無法正常吸氣,不能進行除塵工作.

針對這一問題,本文采用了顆粒分類方法,將顆粒按照直徑大小先進行分離,分離后的小顆粒灰塵隨氣流折轉(zhuǎn)向上進入除塵器的箱體,當通過內(nèi)部裝有金屬骨架的濾袋時,粉塵被阻留在濾袋的外表面.凈化后的氣體進入濾袋上部的清潔室匯集到出風管排出[7].分離后的大顆粒無法通過過濾網(wǎng)而停留在刀具罩里面,由于刀具慣性力的作用向下通過水電開槽機的下部端口排除.為了避免大顆粒在排除的過程中有一定量的灰塵帶出,在水電開槽機的上端有一個接口,可以直接連自來水管,端頭有噴頭,利用自來水的壓力形成噴淋,直接作用在大顆粒的表面,降低灰塵污染.結(jié)構(gòu)如圖5所示.

圖5 開槽機整體改進結(jié)構(gòu)Fig.5 Overall improvement structure of grooving machine

3 改造前后的技術(shù)參數(shù)對比

為了驗證改進后的水電開槽機的實際使用效果,將改進后的樣機與改進前的水電開槽機進行對比實驗.實驗主要內(nèi)容為槽體的加工質(zhì)量、除塵效果和不同規(guī)格的槽體加工速度等幾個方面.實驗地點在多層的住宅樓房進行,加工的墻體材料為硬度大的實心磚混結(jié)構(gòu),加工槽體尺寸有兩種規(guī)格,一種是寬30 mm、深30 mm的電線槽體；另一規(guī)格是寬度40 mm、深30 mm的單排水管槽體.加工長度相同,分別用改進前后的水電開槽機進行加工.操作人員為現(xiàn)場的裝修工人,為了保證數(shù)據(jù)更為準確,實驗由一人全部完成.表2為現(xiàn)場觀測結(jié)果,槽體整體效果見圖6.

表2 實驗結(jié)果對比Tab.2 Experimental results contrast

圖6 改造前后槽體質(zhì)量對比Fig.6 Comparison of trough quality of before and after the reconstruction

由表2和圖6可以看出,改造后的水電開槽機在除塵效果方面提高了10個百分點,降低了灰塵對環(huán)境和操作工人的污染,實驗期間沒有出現(xiàn)除塵器不工作的現(xiàn)象；刀具材料的改進使加工速度提高了近30%,壽命提高約50%.在槽體加工質(zhì)量方面,改進前加工的槽體邊緣凸凹不平,直線度很差,影響美觀,改造后槽體非常規(guī)整,水平度很好.另外,在不同寬度槽體加工方面,改進后的水電開槽機調(diào)整十分方便,效率也高于改造前.說明水電開槽機的整體改進設(shè)計是成功的,滿足實際工程的需要.

4 小結(jié)

水電開槽機是建筑行業(yè)應(yīng)用廣泛的一種設(shè)備,傳統(tǒng)水電開槽機刀具損耗快、加工的水電槽質(zhì)量差、加工過程中灰塵大,不能滿足廣大客戶的需求,很難推廣應(yīng)用.本文主要針對這些缺點進行了改進,使用了金剛石作為刀具的材料,并把刀具改進成組合刀具,提高了槽的加工質(zhì)量和效率；對除塵系統(tǒng)進行改進,引入了顆粒分類方法對灰塵進行去除,大顆粒可以實現(xiàn)直接排除,小顆?；覊m利用除塵器進行除塵,避免了大小顆粒由除塵器統(tǒng)一除塵造成管道堵塞的現(xiàn)象,增加了噴頭,通過噴淋降低了灰塵的散播.改進后的水電開槽機性能提升效果明顯,為水電開槽機的應(yīng)用與推廣起到重要作用.

[1] 王家庭.城市化快速發(fā)展與我國的城市建設(shè)[J].河南科技大學學報：社會科學版,2006,24（4）：78-81.

[2] 東方亮.一分鐘打動市場威克森萬能墻槽機問市[J].現(xiàn)代營銷：創(chuàng)富信息版,2012（5）：15.

[3] 田土普.力王中國水電無塵開槽王[J].商界城鄉(xiāng)致富,2010（7）：74.

[4] 劉廣志.連續(xù)墻開槽機的發(fā)展歷程[J].國外地質(zhì)勘探技術(shù),1995（2）：37-42.

[5] 田靈燕.旋轉(zhuǎn)式成槽機[J].中國水資源資訊,2010（10）：67-68.

[6] 黃克飛,王宏智,王明權(quán),等.空氣自動開槽劃片機設(shè)計[J].電子工業(yè)專用設(shè)備,1996,25（2）：16-24.

[7] 韓彥良.基于TRIZ理論袋式除塵技術(shù)的發(fā)展研究[J].煤礦機械.2012,33（6）：76-78.

（責任編輯：盧奇）

Improvement of portable hydropower grooving machine

Zhao Hongpo,Pang Minghua
（Henan Institute of Science and Technology,Xinxiang 453003,China）

Combination tool structure mode and dust particle classification，dust removal method were put forward according to hydropower grooving machine disadvantage in dust extraction effect，machining quality and actual construction need.The effect of hydropower grooving machine in machining quality and dust extraction were improved obviously after improvement through the reformand experiment contrast.It was important significance for hydropower grooving machine application and promotion.

hydropower grooving machine；dust extraction；composite cutting tool；particles classification

TB21

A

1008-7516（2012）06-0054-05

10.3969/j.issn.1008-7516.2012.06.012

2012-10-18

河南科技學院大學生課外科技活動創(chuàng)新基金資助項目（20110316）

趙紅坡（1991-）,男,河南葉縣人,本科.

逄明華（1977-）,男,山東沂水人,碩士,講師.主要從事參數(shù)化設(shè)計與現(xiàn)代設(shè)計方法研究.