徐仁豪 葉澤成 王公海 姚赟峰

（嘉興學(xué)院南湖學(xué)院，嘉興 314000）

目前國(guó)內(nèi)尚無(wú)完全適用于混凝土地面的自行式光整加工設(shè)備，現(xiàn)有混凝土地面研磨機(jī)僅是去除原有的混凝土表層或涂層，為二次涂抹新的表層做準(zhǔn)備[1-2]，研磨之后整個(gè)表面不平整、不光滑。有些是將石材翻新機(jī)用于混凝土地面磨削，但混凝土地坪在處理時(shí)，需要去除的厚度一般都比石材地坪要大得多。對(duì)于混凝土地面的拋光，這些設(shè)備存在以下幾個(gè)問(wèn)題：（1）手推式行進(jìn)會(huì)造成研磨機(jī)行進(jìn)速度不穩(wěn)定，直接導(dǎo)致研磨不均勻，造成整個(gè)表面不平整，且勞動(dòng)強(qiáng)度大，工人需要較大的力量來(lái)推動(dòng)；（2）加工效率低，現(xiàn)有的混凝土地面研磨機(jī)或石材翻新機(jī)的每次研磨的寬度不足1m，不適用于大面積混凝土地面的拋光工作，如對(duì)于大型車間而言，其加工面積大，這樣的加工效率顯然不足；（3）更換磨片不方便，需要用力使機(jī)器傾斜一個(gè)角度才能獲得更換所需的操作空間，加大了工人的勞動(dòng)強(qiáng)度；（4）吸塵效果差，在磨削混凝土的過(guò)程中，會(huì)造成很大的灰塵，而現(xiàn)有的吸塵裝置不能有效吸塵，工作環(huán)境很差。

為解決目前市場(chǎng)上這些設(shè)備存在的問(wèn)題，設(shè)計(jì)一種能夠自己行走、拋光效率高、容易更換磨片且?guī)в形鼔m裝置的完全針對(duì)混凝土地面拋光的設(shè)備非常必要。

1 自行式混凝土地面拋光機(jī)的總體結(jié)構(gòu)

圖1 自行式混凝土地面拋光機(jī)的總體結(jié)構(gòu)圖

自行式混凝土地面拋光機(jī)的總體結(jié)構(gòu)圖如圖1所示。這種拋光機(jī)以電驅(qū)車體為主體[2]，通過(guò)驅(qū)動(dòng)裝置推動(dòng)磨頭行走并進(jìn)行拋光作業(yè)，通過(guò)液壓驅(qū)動(dòng)帶動(dòng)液壓缸工作，使磨頭能夠旋轉(zhuǎn)出足夠的空間來(lái)更換磨片，通過(guò)吸塵裝置來(lái)完成吸塵工作。此種結(jié)構(gòu)將各功能部件有機(jī)地結(jié)合起來(lái)，使地面拋光作業(yè)可以高效率、高質(zhì)量地進(jìn)行。

自行式混凝土地面拋光機(jī)的工作過(guò)程如下：根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)環(huán)境加工效率要求拼裝磨頭，將各單元磨頭的電源線連在電源接口上；同時(shí)將各單元磨頭上的吸塵接頭連接到吸塵轉(zhuǎn)換接口上，使磨頭處在固定位置，然后驅(qū)動(dòng)車體，從而帶動(dòng)磨頭開(kāi)始磨削；當(dāng)需要更換磨片時(shí)，停止磨頭旋轉(zhuǎn)，通過(guò)液壓控制系統(tǒng)讓油缸推動(dòng)磨頭旋轉(zhuǎn)一定的角度，即可更換磨片，換好后，油缸將磨頭拉回到起始位置；然后磨頭通電繼續(xù)磨削。磨頭工作時(shí)，開(kāi)動(dòng)吸塵裝置進(jìn)行吸塵作業(yè)。

2 自行式混凝土地面拋光機(jī)的各部分結(jié)構(gòu)

2.1 模塊化磨頭結(jié)構(gòu)及工作原理

2.1.1 單元磨頭的結(jié)構(gòu)布局

自行式混凝土地面拋光機(jī)的單元磨頭結(jié)構(gòu)布局示意圖如圖2所示，每個(gè)磨頭是一個(gè)獨(dú)立單元，一次磨削加工寬度在950mm左右，可以將多個(gè)磨頭拼裝起來(lái)以獲得更寬的加工面積[3-8]。一般可以拼裝2～3個(gè)磨頭，可以根據(jù)實(shí)際工期拼裝磨頭，獲得所需的加工效率。每個(gè)磨頭都采用電機(jī)帶動(dòng)，經(jīng)過(guò)齒輪傳動(dòng)帶動(dòng)三組磨頭同時(shí)進(jìn)行磨削，每組磨頭上裝有3個(gè)磨片，且沿磨頭的中心作旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)進(jìn)行磨削加工。三組磨頭呈等腰三角形配置，每組磨頭的磨削軌跡有20mm的寬度相互重合，以此保證一次加工寬度上所有地方都磨削到位。每個(gè)單元磨頭設(shè)計(jì)有聯(lián)接接頭用于單元之間的拼裝。磨頭所需電源由車體前面的電源接口提供。

圖2 單元磨頭結(jié)構(gòu)布局示意圖

2.1.2 單元磨頭的傳動(dòng)過(guò)程

單元磨頭傳動(dòng)裝置示意圖如圖3所示，由電源接口分出電源到各磨頭電機(jī)，電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)通過(guò)斜齒輪傳動(dòng)機(jī)構(gòu)帶動(dòng)金剛石磨盤來(lái)拋光地面，磨頭與動(dòng)力輸出之間的連接軸處需設(shè)計(jì)橡膠緩沖墊，目的是使金剛石磨削時(shí)有柔性，保護(hù)傳動(dòng)機(jī)構(gòu)。

圖3 單元磨頭傳動(dòng)裝置示意圖

2.1.3 單元磨頭的拼裝方式

自行式混凝土地面拋光機(jī)的兩個(gè)單元磨頭用連接桿拼裝后的示意圖如圖4所示，可以根據(jù)實(shí)際磨削要求，用更長(zhǎng)的連接桿連接3個(gè)單元磨頭，提高單次行進(jìn)的磨削效率。

圖4 單元磨頭拼裝裝置示意圖

2.2 磨頭與立柱的連接部分

磨頭拼裝后，需要與驅(qū)動(dòng)車體連接，從而驅(qū)動(dòng)磨頭前進(jìn)。磨頭與立柱的連接示意圖如圖5所示，磨頭與立柱之間設(shè)計(jì)兩根桿，上橫桿連接立柱，磨頭連接桿連接磨頭。上橫桿與磨頭連接桿之間用板簧連接，目的是實(shí)現(xiàn)減振。磨頭連接個(gè)數(shù)不同對(duì)應(yīng)的連接裝置不同。

圖5 磨頭與立柱的連接示意圖

2.3 自行式部分

行走部分及固定裝置示意圖如圖6所示。以四輪式電驅(qū)車體為基礎(chǔ)，在車體前面兩側(cè)安裝上下兩根支撐桿，磨頭懸掛于兩支撐桿的結(jié)合處，在車體的前面底部設(shè)計(jì)兩個(gè)彈簧扣合件來(lái)固定磨頭部分，使磨頭避免在快速移動(dòng)時(shí)出現(xiàn)搖擺現(xiàn)象，同時(shí)可以使車體的驅(qū)動(dòng)力更有效地傳到磨頭。

圖6 行走部分及固定裝置示意圖

2.4 磨片更換裝置

磨片更換裝置示意圖如圖7所示。在下支撐桿與磨頭的連桿上鉸接兩根活動(dòng)連桿，兩根活動(dòng)連桿的接頭處聯(lián)接一個(gè)油缸[4]，油缸的伸縮會(huì)使活動(dòng)連桿之間的夾角變化，從而使磨頭傾斜一個(gè)角度，獲得更換磨片的空間，如圖7（b）所示，然后操作人員手工更換磨片。

磨頭更換裝置動(dòng)作過(guò)程如圖7所示，在圖7（a）所示的磨片磨削拋光工作狀態(tài)中，油缸加壓時(shí)，活塞桿伸出，首先克服底部?jī)煽酆蠅K的約束力，然后推動(dòng)兩活動(dòng)連桿收縮。這樣磨頭必然會(huì)做旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，轉(zhuǎn)過(guò)一定角度，就獲得了更換金剛石磨盤所需空間，如圖7（b）所示。換好后，活塞桿收縮，拉動(dòng)活動(dòng)連桿收縮，磨頭克服底部?jī)蓮椈煽▔K的約束力，進(jìn)入到原來(lái)位置，即可繼續(xù)進(jìn)行磨削加工。

圖7 磨片更換裝置示意圖

2.5 吸塵部分

在磨削拋光過(guò)程中會(huì)產(chǎn)生大量灰塵，故拋光機(jī)需要安裝吸塵裝置，如圖8所示的是真空吸塵裝置，采用吸塵袋收集灰塵。每個(gè)磨頭上開(kāi)設(shè)有3個(gè)吸塵口，用PVC塑料管連接，再用一個(gè)吸塵管接頭將3根PVC塑料管連接起來(lái)，這樣每個(gè)單元磨頭就變成一個(gè)接口，同時(shí)在兩上支撐桿上連接一橫桿，如圖8所示，在其上面上固定一個(gè)吸塵管轉(zhuǎn)換接口，可以設(shè)置多個(gè)接口。通過(guò)軟吸塵管把各個(gè)單元磨頭上的吸塵管接頭同吸塵管轉(zhuǎn)換接口連上，最后通過(guò)真空吸塵裝 置吸塵。

圖8 吸塵裝置示意圖

3 結(jié)語(yǔ)

本文所述的自行式混凝土地面拋光機(jī)特別適合需要大面積拋光的場(chǎng)合。與現(xiàn)有設(shè)備相比，通過(guò)采用可拼裝磨頭提高了加工效率，通過(guò)魔頭旋轉(zhuǎn)裝置可以獲得更換磨盤的空間，便于更換磨盤。與電驅(qū)式車體相結(jié)合，使拋光過(guò)程能機(jī)械化行走，無(wú)需人力推動(dòng)，減少了工人的勞動(dòng)強(qiáng)度。采用緩沖裝置，可以有效減少傳動(dòng)機(jī)構(gòu)以及其他部件因加工時(shí)的振動(dòng)而失效。這為混凝土地面拋光加工提供了一種新型高效的 加工設(shè)備。