水凈化低噪無塵便攜式磨墻機

李帛昀　彭佳　溫馨

隨著社會經(jīng)濟的飛速發(fā)展，人們對住宅裝潢的要求越來越高。裝修房子時，在進行墻面噴漆前有一道打磨工序。和刨墻一樣，傳統(tǒng)的磨墻是一件很耗費人工的事情，需要工人拿著砂紙或者磨墻機不停打磨，既耗時費力，又會產(chǎn)生大量粉塵影響工人健康。

墻面打磨是室內(nèi)裝修必不可少的工序，可由于粉塵多、噪聲大，使得從事這個行業(yè)的人越來越少，導致供需不平衡。因此，從根本上解決墻面打磨問題，已是建筑裝飾行業(yè)的一個必然需求。我們研發(fā)的這款水凈化低噪無塵便攜式磨墻機，不僅能提高墻體打磨效率，還能切實改善裝修工人因粉塵和噪聲損害身體健康的現(xiàn)狀。

（一）為什么要做墻面打磨

1. 膩子的主要作用雖然是找平，但只批刮膩子的話，僅僅只完成了一半的找平工作，另外的一半，也是決定最終效果的一半，要通過打磨來解決。

2. 批刮膩子的過程中，難免會出現(xiàn)一些微小的瑕疵，比如膩子交界處的接茬、局部批刮過薄或過厚留下的痕跡、墻面吸水造成的針孔、因膩子的質(zhì)量問題而產(chǎn)生的砂眼等，這些瑕疵都要通過墻面打磨來解決。

3. 整體打磨后的膩子表面結構更加均勻一致，可以加強乳膠漆的表現(xiàn)效果，而且避免了因表面結構的差異可能引發(fā)的一些問題（如色漆局部色差等）。

（二）市場上現(xiàn)有打磨方法和磨墻機存在的缺陷

經(jīng)過幾次到施工現(xiàn)場觀摩、請教現(xiàn)場工人，我們了解到現(xiàn)有的打磨方法有兩種。

1. 傳統(tǒng)手工打磨。這種方法費時費力，無防塵措施，而且效率低下，顯然不是大規(guī)模、工業(yè)化的最好方法。

2. 使用磨墻機打磨。這種方法是現(xiàn)在常用的方法。我們通過多種方式接觸了市場上現(xiàn)有的磨墻機產(chǎn)品，并有針對性地進行了分析比較。

我們在市場上見到了兩類磨墻機，一類是直接對墻面打磨，無防塵凈化裝置的磨墻機。這類磨墻機價格低廉，但使用時會產(chǎn)生大量粉塵，且噪聲極大，對使用者的身體健康極其有害。

另一類是無塵磨墻機。使用這類磨墻機時，施工人員須背著電機，一手拿磨墻機，一手控制吸塵器。雖然加裝了吸塵設備，解決了粉塵嚴重的問題，但也因增加了吸塵設備和粉塵儲存袋，使重量大大增加，因此工人操作起來很耗體力。由于打磨與吸塵不同步，所以有一部分粉塵不能被及時收集，而且清理粉塵袋里的粉塵時，還會產(chǎn)生二次污染，所以除塵效果不佳，不能從根本上解決粉塵影響健康的問題。而且，這種無塵磨墻機噪聲過大，大老遠都能夠聽到機器的響聲，再加上沒有燈光照明，所以施工人員不能很好地觀察到墻面的平整情況。

（三）研究思路

基于對現(xiàn)有產(chǎn)品的調(diào)查和分析，在指導老師的幫助下，我們形成了基本的研究思路，具體如下：

1. 解決粉塵污染問題

很明顯，磨墻機的粉塵污染問題不解決，對工人的身體健康是有極大影響的。上述兩類磨墻機處理揚塵時會出現(xiàn)這樣的問題：一部分粉塵不能及時被收集，即使粉塵被收集到粉塵袋，清理時依然會有二次污染，除塵效果不佳。我們想：收集干態(tài)粉塵效果不佳，那能不能利用水，把粉塵變成濕態(tài)的呢？要知道，用水對付揚塵效果可是很好的呢！

于是，我們準備了水，將磨墻機和水管連接起來，對粉塵進行濕法處理。結果發(fā)現(xiàn)效果很好，達到了我們的預期，揚塵全部處理干凈了，我們太高興了。只是，我們的擔憂也出現(xiàn)了：這樣一來，機械的重量增加了許多。這應該是現(xiàn)有的磨墻不使用這個方法處理揚塵的主要原因吧。

2. 研究降低噪聲的方法

噪聲顯然是第二大必須解決的問題。人如果長期工作在高噪聲的環(huán)境里，聽力會明顯下降。那怎么降低噪聲呢？我們仔細研究了磨墻機的結構，發(fā)現(xiàn)它的聲音主要是由磨墻機的打磨刀片與墻面摩擦產(chǎn)生的。打磨的時候，刀片旁邊有一圈海綿一樣的東西，它會貼在墻壁上防止粉塵揚起。這一層東西雖然可以擋住一部分噪聲，但還是有大部分的噪聲傳出來。不過這也給了我們啟示：給磨墻機加裝一塊能覆蓋整個機械的隔音板，不就能消除噪聲了么？于是，我們找來隔音板裝上。之后，再使用磨墻機去打磨墻壁，結果噪聲少了大概90%！

3. 光線問題的研究

實驗過程中，我們又發(fā)現(xiàn)了一個新的問題，那就是屋內(nèi)光線的強弱會對磨墻效果產(chǎn)生影響。剛好，溫馨同學的一個多功能LED照明燈專利才授權不久，她一下子就想到可以用上她的這個專利。行不行？還得實驗！實驗結果是，使用溫馨同學的這個發(fā)明專利后，照明的面積增大了很多，光線的強度也很穩(wěn)定，基本上看不到影子了，像無影燈一樣。尤其是溫馨同學發(fā)明的這個燈還可以自動調(diào)節(jié)亮度，光線太亮時它會自動關閉，太暗時又會自動打開，真是神奇！

經(jīng)過實驗，我們知道了：通過水凈化處理的方式可以有效處理揚塵，避免二次污染；通過加裝隔音板能夠有效降低90%左右的噪聲，實現(xiàn)降噪目標；添加的多功能LED照明燈可以增大有效照射面積，并可根據(jù)外界光線的強弱自動改變燈的亮度，提高工人的勞動效率。

我們將這一作品組裝到一起，進行測試，又發(fā)現(xiàn)了一個問題，那就是用于凈化的水增加了機器的重量，雖然影響不是很大，但如果讓工人長時間背著這么一個機器，肯定會增加工人的勞動強度，給他們帶來不必要的體能消耗。

4. 加裝配有萬向輪的小推車

為了讓施工人員方便操作，為了確保設備有合理的使用范圍，我們在凈化裝置的箱體上安裝了滾輪，設計成便攜式小推車的樣子，這樣一來，不用肩背手拿，工人就能夠很輕松地推動小推車磨墻。

（一）設計定位

根據(jù)市場需要，本設備的設計主要定位于建筑施工單位和家裝市場，運用已有實用新型專利多功能LED燈及其他實用技術，圍繞人性化和可操作性及實用特點，盡可能使墻面打磨過程更加環(huán)保，減少粉塵危害，減少噪聲污染，讓施工人員操作起來更加得心應手。其具體設計定位表如下：

（二）工作原理

我們的磨墻機包括除塵打磨裝置和吸塵凈化裝置，其中，除塵打磨裝置包括外殼、除塵電機、除塵防護罩、LED照明燈和工作盤。除塵打磨裝置和吸塵凈化裝置為分體式，兩者之間通過吸塵連接管連接，而且在除塵護罩上設置有吸塵管，吸塵管和吸塵連接管的一端連接。分體式的組成既能盡可能地將粉塵吸入吸塵凈化裝置內(nèi)，最大限度地避免粉塵對人體的傷害，又能一次性吸入大量粉塵，直接凈化，提高工作效率，避免粉塵二次污染。

如圖所示，吸塵凈化裝置中吸塵風機的吸塵口與吸塵連接管的出口端連接，吸塵風機的出塵口與除塵凈化箱連接。吸塵風機和吸塵凈化箱均置于一個工作箱內(nèi)，方便使用者移動施工。在除塵電機和除塵護罩之間安裝有降速齒輪組，使用者可以根據(jù)實際情況來調(diào)整工作盤的轉速。工作中除塵電機的轉軸在軸承支撐下旋轉，并帶動散熱風扇旋轉，達到降溫的目的。旋轉的轉軸經(jīng)過降速齒輪組降低轉速后，帶動工作盤旋轉，達到打磨的目的。

水凈化低噪無塵便攜式磨墻機能盡可能地將粉塵吸入吸塵凈化裝置內(nèi)，最大限度地降低粉塵對人體的傷害。另外，由于降速齒輪組的作用，我們可以使功率相對較小的除塵電機達到大功率電機的效果，從而可以降低成本并減輕整個除塵打磨裝置的重量，延長電機的壽命，增強工作盤的穩(wěn)定性。

在今后的產(chǎn)品生產(chǎn)過程中，我們將從美觀、實用的角度出發(fā)，在保留現(xiàn)有功能的基礎上，注意方便攜帶、減輕重量、節(jié)約能源等方面的改進，使其更容易被建筑行業(yè)及家裝人員接受。同時，條件成熟時，我們將對產(chǎn)品進行重新研究和設計，使其成為獨立的系統(tǒng)，并進行同類產(chǎn)品的系列開發(fā)，以廣泛應用于市場。

在產(chǎn)品的研究過程中，我們接觸了很多原來“只聞其名，不見其身”的高科技器材和技術，也提高了自學能力，鍛煉了動手能力，學會了使用磨墻機等工具，掌握了項目的一般研究過程，懂得了操作相關工具。同時，能將已有的實用新型專利應用于實踐，也讓我們感到非常高興。研究過程中，我們得到了很多人的幫助，包括我們的老師、同學及機械工程專家。在此，向他們致以誠摯的謝意！我們定將虛心求教，把產(chǎn)品的優(yōu)化設計進行到底。

（指導教師 肖荷花 秦有才 編輯 白 鳥）