王占奎

中海油能源發(fā)展裝備技術(shù)有限公司加工制造分公司，中國·天津 300452

1 引言

隨著制造業(yè)的全面興起，鋼結(jié)構(gòu)制造無處不在，手持打磨機也被稱為角向磨光機，一種手持式的電動工具，其使用交流電或直流電驅(qū)動電機，通過傘狀齒輪高速旋轉(zhuǎn)，從而利用高速旋轉(zhuǎn)的砂輪片或者金屬絲碗刷對金屬表面進行磨削、除銹、拋光作業(yè)的一種工具。如今，角磨機越來越廣泛地應(yīng)用于機械制造、建筑、石油行業(yè)。因其結(jié)構(gòu)合理、體積較小、使用方便等特點，深受市場的需要[1]。但因其距離人體過近，高速旋轉(zhuǎn)所產(chǎn)生的噪聲、打磨產(chǎn)生的飛濺容易對操作者造成傷害等缺點同樣也給使用者帶來了極大的安全隱患，因此對角磨機的改造勢在必行。

2 手持式角磨機在鋼結(jié)構(gòu)行業(yè)中的應(yīng)用現(xiàn)狀

目前，石油、鋼結(jié)構(gòu)行業(yè)在生產(chǎn)中所進行的打磨、拋光作業(yè)全都由工人手持角磨機來進行。由于角磨機使用時高速旋轉(zhuǎn)，轉(zhuǎn)速高達11000r/min,使用不當極易發(fā)生人身安全事故。（如：鋼絲刷脫落飛濺易擊中作業(yè)人員和附近人員）。同時，手持式角磨機在作業(yè)過程中會在一定程度上對人體健康產(chǎn)生危害,如作業(yè)產(chǎn)生的煙塵容易由呼吸系統(tǒng)進入人體，易造成職業(yè)病塵肺，由于角磨機與人體近距離接觸,打磨過程中所產(chǎn)生的火花和噪聲極易對視力和聽力造成不可逆的損傷。若在空間較小的范圍內(nèi)進行作業(yè)時,作業(yè)環(huán)境的適宜性更差，工作效率更低。此項工作不僅費時、費力、還存在安全隱患，加大了安全管理的難度。我們可以使用一種高效、安全、可靠的新型遙控磁力打磨機來降低打磨作業(yè)成本，提高生產(chǎn)效率及打磨精度，進一步提升該公司設(shè)計、建造一體化能力，從而提升企業(yè)競爭力。

3 改造設(shè)計描述

①將市場現(xiàn)有的直磨機通過固定裝置加裝到運動小車上，小車上載有打磨機頭、搖控接收裝置、永磁車輪、電機、渦輪減速箱、遙控器、變壓器、控制盒等機構(gòu)，實現(xiàn)操作人員遠距離操作打磨機，有效避免粉塵和噪聲以及打磨飛濺對操作人員造成的傷害[2]。

②基于此打磨機在使用過程中會應(yīng)用于不同的復(fù)雜環(huán)境，包括對大面積平板水平面的打磨除銹、立式容器的垂直表面打磨除銹、人員不適宜進入打磨的作業(yè)環(huán)境。如何克服在垂直表面的打磨，此打磨機應(yīng)用了永磁式車輪，可吸附于金屬容器表面在驅(qū)動電機的拖動下進行搖控打磨拋光作業(yè)。

4 遙控磁力打磨機結(jié)構(gòu)設(shè)計

圖1為遙控磁力打磨機外觀側(cè)面示意圖。

圖1 遙控磁力打磨機外觀側(cè)面示意圖

圖2為遙控磁力打磨機結(jié)構(gòu)原理示意圖。

圖2 遙控磁力打磨機結(jié)構(gòu)原理示意圖

5 遙控磁力打磨機工作原理描述

①該打磨機使用所使用的電源線通過快速插頭連接于機體尾部，通過變壓器降低為不同的電壓，輸出220V/110V/24V/5V,通過連接于遙控接收裝置。分別給打磨機、小車驅(qū)動電機、調(diào)速控制器和遙控接收裝置提供電源，操作人員通過遙控發(fā)射器發(fā)射信號，遙控接收裝置接收到信號后分別通過內(nèi)部繼電器和調(diào)速元件輸出不同的指令控制打磨機運動方向和打磨速度。

②小車驅(qū)動電機選用KZ 型直流調(diào)速電機通過渦輪減速箱減速后通過兩只永磁主動車輪和兩只永磁從動車輪吸附于鋼板表面進行前進后退作業(yè)。

③安裝于小車前部的兩臺220V/800W/125mm 交流打磨機升降可調(diào),轉(zhuǎn)速可達9000r/min,其頭部安裝有可拆卸的金屬碗刷，承擔板材的打磨除銹。

④遙控器接收器設(shè)計有開關(guān)量輸出和速度模擬量輸出。采用全隔離設(shè)計和調(diào)頻傳輸技術(shù)，抗干擾能努力大幅提升，使遙控器在復(fù)雜的現(xiàn)場作業(yè)環(huán)境中可靠運行。遙控發(fā)射器面板設(shè)計有調(diào)速電位器和液晶顯示板，可實時監(jiān)測調(diào)節(jié)打磨速度。遙控發(fā)射器由兩節(jié)七號充電電池供電，發(fā)送前進、后退、停止、調(diào)速指令，控制打磨機運行。

⑤此打磨機有可技術(shù)升級的空間，如加裝充電電池，實現(xiàn)無聲運行；增加打磨機頭數(shù)量；加裝數(shù)字化元件、感應(yīng)元件等，使本機更具有向智能化設(shè)備升級的空間[3]。

6 遙控磁力打磨機使用過程中的安全注意事項

①使用前，要確認打磨機所接電源電壓必須符合銘牌的規(guī)定值。

②接通電源時，打磨機開關(guān)應(yīng)是于“斷開”位置。

③操作使用前，應(yīng)認真檢查砂輪片是否符合規(guī)定使用的增強纖維樹脂砂輪，其安全線速度不得小于80m/s。該砂轉(zhuǎn)的外徑不得超過所用工具規(guī)定的最大規(guī)格。同時應(yīng)用砂輪生片時不應(yīng)有破碎裂紋。若所用砂輪的保存期超過一年，必須先進行回轉(zhuǎn)強度試驗合格后才可使用。

④使用時應(yīng)先將磨光機空載試運行一下后，再接觸被加工的工件，嚴禁在工具已經(jīng)與工件接觸的狀態(tài)下直接啟動工具進行作業(yè)。

⑤使用中應(yīng)自始至終戴妥防護目鏡和穿著合適的工作服。在砂輪防護罩缺失時不得使用本角磨機。

⑥確認砂輪上所標識的轉(zhuǎn)速等于或大于角磨機的額定轉(zhuǎn)速。只能使用額定轉(zhuǎn)速為80m/s 以上的砂輪片。更換與打磨機相匹配的碳刷，更換時必須在斷開電源開關(guān)的狀態(tài)下進行。

7 遙控磁力打磨機優(yōu)越性

①遙控磁力打磨機與傳統(tǒng)打磨機相比，輸出功率是傳統(tǒng)打磨機的兩倍，因其本身帶有兩臺打磨機可以同時工作。其具有的可調(diào)速功能使其作業(yè)效率更高，打磨精度隨板材的銹蝕程度適當調(diào)整速度即可[4]。

②結(jié)構(gòu)簡單，易于維修保養(yǎng)。全機電器原件采用接插件連接，只需常備更換元件即可隨時拆卸安裝。為了解決作業(yè)過程中機體內(nèi)的散熱問題，本機設(shè)計有加了濾網(wǎng)的通風口，使該機在作業(yè)過程中除了有效接收信號外還能讓機體內(nèi)的熱量及時排出，延長電器元件的使用壽命。

③成本控制方面的比較。本機自帶兩臺打磨機，較傳統(tǒng)打磨機人手一臺的作業(yè)效率來講，人工費用支出可降低1/2，安全管理投入費用可降低1/2，由于其安裝的永磁車輪可吸附于垂直作業(yè)面上打磨，（如在壓力容器外表面打磨除銹時），可節(jié)省大量搭設(shè)腳手所需的人力、物力、財力?？捎锌s短施工工期，提高企業(yè)效益。

④安全性能。在安全性方面，因作業(yè)人員與磁力打磨機有一定的距離，防止了打磨過程中設(shè)備與人體由于距離過近對人體造成的直接打擊傷害，同時減少了噪聲對人聽覺的傷害。

8 遙控磁力打磨機所帶來的經(jīng)濟效益和社會效益

8.1 經(jīng)濟效益

遙控磁力打磨機相比于人工手持角磨機打磨，打磨效率是手持式角磨機的3 倍，精度可提高35%。以柴油儲罐維修作業(yè)為例，打磨作業(yè)費用約占工程作業(yè)總額的20%，如果使用遙控磁力打磨機進行打磨拋光作業(yè)，將節(jié)約打磨拋光作業(yè)成本的30%。以用單人單機打磨對柴油儲罐打磨除銹為例，可節(jié)省費用約6000 元。實際施工中所需的打磨工人遠不止一人，因此每臺罐可節(jié)省腳手架費用數(shù)千元[5]。

8.2 社會效益

該產(chǎn)品降低打磨作業(yè)成本，提高生產(chǎn)效率，可在海上平臺、船舶、鋼結(jié)構(gòu)等領(lǐng)域推廣應(yīng)用，特別是在大面積打磨作業(yè)中更有操作人員手持角磨機打磨作業(yè)不可比擬的效率。此成果可進一步提升公司設(shè)計、建造一體化能力，建造效率有了一定的提升，提升了企業(yè)市場競爭力，可將此成果推廣應(yīng)用于不同的行業(yè)。

9 結(jié)語

現(xiàn)代工業(yè)的飛速發(fā)展對鋼結(jié)構(gòu)制造領(lǐng)域提出了新的要求和更高的目標，安全和環(huán)保是生產(chǎn)的前提。研究新型的打磨設(shè)備，拓寬其應(yīng)用領(lǐng)域勢在必行。由于遙控磁力打磨機具有手持式打磨機無法比擬的優(yōu)點，其使用安全性高、對人員的傷害更小、重量輕、體積小、打磨速度快、易維修保養(yǎng)等，因而有一定的市場應(yīng)用空間。