Please wait a minute...
工程设计学报
工程设计学报  2022, Vol. 29 Issue (2): 196-201    DOI: 10.3785/j.issn.1006-754X.2022.00.018
优化设计     
基于钢丝绳传动的自动抹灰机的轻量化设计
廖红玉1(),邓梦洋2,3(),周敏2,3,谢良喜2,3,姚俊夫2,3
1.中国一冶集团有限公司，湖北 武汉 430080
2.武汉科技大学 冶金装备及其控制教育部重点实验室，湖北 武汉 430081
3.武汉科技大学 机械传动与制造工程湖北省重点实验室，湖北 武汉 430081
Lightweight design of automatic plastering machine based on wire rope transmission
Hong-yu LIAO1(),Meng-yang DENG2,3(),Min ZHOU2,3,Liang-xi XIE2,3,Jun-fu YAO2,3
1.China First Metallurgical Group Co. ，Ltd. ，Wuhan 430080，China
2.Key Laboratory of Ministry of Education of Metallurgical Equipment and Control Technology，Wuhan University of Science and Technology，Wuhan 430081，China
3.Hubei Key Laboratory of Mechanical Transmission and Manufacturing Engineering，Wuhan University of Science and Technology，Wuhan 430081，China
 全文: PDF(2194 KB)   HTML
摘要：

针对上一代自动抹灰机“头重脚轻”的问题，基于轻量化设计的理念，设计了一种基于钢丝绳传动的自动抹灰机。该装置主要分为横纵移模块、小车模块和喷涂模块，通过一根封闭的钢丝绳的传动快速高效地完成整个墙面的抹灰工作。对自动抹灰机中的主要承载件——钢丝绳进行了受力分析和计算，计算结果表明，所选择的6*7+IWS钢丝绳符合工况要求。对自动抹灰机的作业成本进行分析并与人工抹灰成本进行比较，表明自动抹灰机作业成本较低，具有良好的市场前景。轻量化的自动抹灰机工作性能好，工作效率高，环保性强，在现代建筑施工中具有很高的应用和推广价值。
关键词： 轻量化设计;  抹灰机;  钢丝绳;  经济效益    
Abstract:

Aiming at the "top-heavy" problem of the previous generation of automatic plastering machine, an automatic plastering machine based on wire rope transmission was designed based on the concept of lightweight design.The device was mainly divided into transverse and longitudinal movement module, trolley module and spraying module. The plastering of the whole wall could be completed quickly and efficiently through the transmission of a closed steel wire rope.The stress analysis and calculation of the main bearing part of the automatic plastering machine—steel wire rope was carried out. The calculation results showed that the selected 6*7+IWS steel wire rope met the requirements of working conditions.The operation cost of automatic plastering machine was analyzed and compared with that of manual plastering, which showed that the operation cost of automatic plastering machine was relatively low and had a good market prospect. With good working performance, high working efficiency and strong environmental protection, lightweight automatic plastering machine has high application and promotion value in modern building construction.
Key words: lightweight design    plastering machine    wire rope    economic benefit
收稿日期: 2020-08-11 出版日期: 2022-05-06
CLC:  TH 122  
基金资助: 国家自然科学基金资助项目(51375352)
通讯作者: 邓梦洋     E-mail: 1010096468@qq.com;812341307@qq.com
作者简介: 廖红玉（1975—），女，湖北武汉人，教授级高级工程师，学士，从事建筑机电等研究，E-mail：1010096468@qq.com
服务　　
把本文推荐给朋友
加入引用管理器
E-mail Alert
RSS
作者相关文章　　
廖红玉
邓梦洋
周敏
谢良喜
姚俊夫

引用本文:

廖红玉,邓梦洋,周敏,谢良喜,姚俊夫. 基于钢丝绳传动的自动抹灰机的轻量化设计[J]. 工程设计学报, 2022, 29(2): 196-201.

Hong-yu LIAO,Meng-yang DENG,Min ZHOU,Liang-xi XIE,Jun-fu YAO. Lightweight design of automatic plastering machine based on wire rope transmission[J]. Chinese Journal of Engineering Design, 2022, 29(2): 196-201.

链接本文:

https://www.zjujournals.com/gcsjxb/CN/10.3785/j.issn.1006-754X.2022.00.018    或    https://www.zjujournals.com/gcsjxb/CN/Y2022/V29/I2/196

图1  自动抹灰机的结构1—纵移电机；2—卷扬机；3—导轨；4—车上连接板；5—小车；6—滑块；7—滑块连接板；8—斜支撑腿；9—纵移外支撑型材；10—定滑轮；11—合页锁扣；12—平移小车；13—喷嘴；14—喷嘴底座；15—传感器安装支架；16—纵移导轨；17—纵移支撑钢板；18—桁架；19—连接板；20—外支撑架；21—内支撑架；22—丝杆螺母。
图2  自动抹灰机的工作流程
图3  喷嘴横移运动原理示意1—喷嘴：2—钢丝绳；3—定滑轮；4—卷筒。
图4  喷嘴纵移运动原理示意1—喷嘴；2—钢丝绳；3—定滑轮；4—卷筒；5—丝杠；6—纵移电机；7—小车机架；8—双排滑轮组。
选择系数K1K2K3
数值0.3590.3870.359
表1  6*7+IWS钢丝绳的选择系数
比较项人工施工采用自动抹灰机施工备注
每小时施工面积/(m2/h）530根据抹灰工人的平均工作效率计算
每天施工面积/（m2/d）40240按每天工作8 h计算
施工人数102按行业惯例，人工施工通常需6名抹灰工并配备4名辅助工，采用抹灰机施工则需2名工人
一名工人的平均人工费/（元/d）260400日薪标准:抹灰大工不低于300元/d；辅助工，200元/d；抹灰机操作工人，400元/d
自动抹灰机的折旧费/(元/d)83.33一台自动抹灰机售价为10万元，年折旧率为25%，按每年工作300 d计算
一天施工所需总人力成本/（元/d）2 600883.33
表2  人工施工与采用自动抹灰机施工每天的施工面积和成本比较
1 薛奎.新型半自动多功能抹灰机的设计［J］.工程建设与设计，2002（3）：62-63. doi：10.3969/j.issn.1007-9467.2002.03.027
XUE Kui. Design of a new type of semi-automatic multifunctional plastering machine［J］. Engineering Construction and Design， 2002（3）： 62-63.
doi: 10.3969/j.issn.1007-9467.2002.03.027
2 刘延俊，赵敬伟，孔祥臻.半自动抹灰机的气动系统设计［J］.机床与液压，2004 （11）：107-107，172. doi：10.3969/j.issn.1001-3881.2004.11.040
LIU Yan-jun， ZHAO Jing-wei， KONG Xiang-zhen. The pneumatic system design of semi-automatic plastering machine［J］. Machine Tool & Hydraulics， 2004（11）： 107-107， 127.
doi: 10.3969/j.issn.1001-3881.2004.11.040
3 杨振宇，巩传根，刘芝霞，等.新型抹灰机的设计［J］.建筑机械，2007，27（8）：84-85，89. doi：10.3969/j.issn.1001-554X.2007.08.026
YANG Zhen-yu， GONG Chuan-gen， LIU Zhi-xia， et al. Design of a new plastering machine［J］. Construction Machinery， 2007， 27（8）： 84-85， 89.
doi: 10.3969/j.issn.1001-554X.2007.08.026
4 陈万强，周小勇.基于产品功能的房体表层抹灰机结构设计［J］.新技术 新工艺，2012（10）：42-44. doi：10.3969/j.issn.1003-5311.2012.10.013
CHEN Wan-qiang， ZHOU Xiao-yong. Structural design of house surface plastering machine based on product function［J］. New Technology and New Process， 2012（10）： 42-44.
doi: 10.3969/j.issn.1003-5311.2012.10.013
5 王莹，谢守勇，王靖.一种新型抹灰机的设计和仿真［J］.西南师范大学学报（自然科学版），2012，37（11）： 112-115. doi：10.3969/j.issn.1000-5471.2012.11.022
WANG Ying， XIE Shou-yong， WANG Jing. Design and simulation of a new plastering machine［J］. Journal of Southwest China Normal University （Natural Science Edition）， 2012， 37（11）： 112-115.
doi: 10.3969/j.issn.1000-5471.2012.11.022
6 冯爱华，范春起.室内墙壁用差动抹灰机研究［J］.施工技术，2014（9）：95-98. doi：10.7672/sgjs2014090095
FENG Ai-hua， FAN Chun-qi. Research on differential plastering machine for indoor wall［J］. Construction Technology， 2014 （9）： 95-98.
doi: 10.7672/sgjs2014090095
7 孟宪举，王凯，张莹，等.抹灰机抹灰装置的设计与动力仿真分析［J］.建筑技术，2015，46（增）： 85-87. doi：10.3969/j.issn.1000-4726.2015.z1.025
MENG Xian-ju， WANG Kai， ZHANG Ying， et al. Design and dynamic simulation analysis of plastering device of plastering machine［J］. Building Technology， 2015， 46（）： 85-87.
doi: 10.3969/j.issn.1000-4726.2015.z1.025
8 阮学云，马强强，李红伟，等.一种气动内墙智能抹灰机设计与研究［J］.机床与液压，2017，45（9）：29-31. doi：10.3969/j.issn.1001-3881.2017.09.008
RUAN Xue-yun， MA Qiang-qiang， LI Hong-wei， et al. Design and research of a pneumatic interior wall intelligent plastering machine［J］. Machine Tool & Hydraulics， 2017， 45（9）： 29-31.
doi: 10.3969/j.issn.1001-3881.2017.09.008
9 龙腾，李恩，方灶军，等.智能墙面抹灰机的类型及关键技术研究进展［J］.山东建筑大学学报，2015（1）： 65-70. doi：10.3969/j.issn.1673-7644.2015.01.012
LONG Teng， LI En， FANG Zao-jun， et al. Research progress on the types and key technologies of intelligent wall plastering machines［J］. Journal of Shandong Jianzhu University， 2015 （1）： 65-70.
doi: 10.3969/j.issn.1673-7644.2015.01.012
10 李铁，孙俊鸽.现代机械设计方法研究及其创新［J］.中国设备工程，2019（6）：124-125. doi：10.3969/j.issn.1671-0711.2019.06.073
LI Tie， SUN Jun-ge. Research and innovation of modern mechanical design methods［J］. China Equipment Engineering， 2019（6）： 124-125.
doi: 10.3969/j.issn.1671-0711.2019.06.073
11 李祖钜.提升钢丝绳选择与应用技术［M］.北京：冶金工业出版社，2018：70-77.
LI Zu-ju. Selection and application technology of hoisting wire ropes［M］. Beijing： Metallurgical Industry Press， 2018： 70-77.
12 中国钢铁工业协会. 重要用途钢丝绳： ［S］.北京：中国标准出版社，2006：1-12. doi：10.3969/j.issn.1672-5115.2021.05.001
China Iron and Steel Association. Steel wire ropes for important purposes： ［S］. 2006： 1-12.
doi: 10.3969/j.issn.1672-5115.2021.05.001
[1] 陈洪月,蔡明航,杨辛未,戴忠桓. 更换电铲钢丝绳专用机械臂架的结构及动力学分析[J]. 工程设计学报, 2023, 30(5): 590-600.
[2] 倪维宇, 张横, 姚胜卫. 基于多工况的汽车座椅骨架轻量化设计[J]. 工程设计学报, 2021, 28(6): 729-736.
[3] 魏雅君, 邱国梁, 丁广和, 杨亮, 刘桁. 一种重载码垛机器人结构优化设计方法[J]. 工程设计学报, 2020, 27(3): 332-339.
[4] 王杰, 钱利勤, 陈新龙, 孙巧雷, 邓自强, 冯定. 自动猫道起升系统动力学模型与分析[J]. 工程设计学报, 2016, 23(5): 437-443,460.
[5] 陈子龙, 景文川, 余容, 何朝明. 基于杠杆增力机构的货运索道小车研究[J]. 工程设计学报, 2016, 23(3): 271-275.
[6] 刘媛媛，张 氢，秦仙蓉，孙远韬. 双折线卷筒岸桥起升系统动态特性研究[J]. 工程设计学报, 2015, 22(5): 359-364.
[7] 刘媛媛，张 氢，秦仙蓉，孙远韬. 双折线卷筒岸桥起升系统动态特性研究[J]. 工程设计学报, 2015, 22(4): 359-364.
[8] 卜英勇, 王金羽, 朱李斌. 单线循环式货运索道钢丝绳振动分析[J]. 工程设计学报, 2011, 18(1): 67-70.