吊篮式高层建筑外墙喷涂机主机设计

1、首钢工学院成教学院毕业设计（论文）吊篮式高层建筑外墙喷涂机主机设计摘 要本次毕业设计源于实际生活中的高空喷涂问题。由于人工搭乘高空吊篮进行喷涂具有较高危险性，设计了一种吊篮式高层建筑外墙喷涂机。此喷涂机主要由楼顶的伺服悬吊系统及吊篮上的喷涂部件系统组成。本设计主要针对吊篮喷涂主机进行设计。吊篮上铺设纵横向导轨实现X、Y向运动，并且采用真空吸附装置实现吊篮相对于墙面的定位，实现平稳喷涂。喷涂部件采用在现有喷枪产品基础上进行改进的方法，将其喷嘴改为矩形，使其喷涂范围形成一个矩形区域，有效的改善喷涂重叠面不均的问题。另外，采用喷涂部件上的两个反向的丝杠传动结构来调整三个喷枪的距离，改变重叠区域的范围，来适应多种喷涂距离和不同浓度的涂料。设计主要使用CAXA电子图板绘制吊篮式喷涂主机的二维装配图，以及部件、零件图，并对一些重要零部件进行计算和校核。关键词： 吊篮式喷涂主机 导轨式移动装置 真空吸附 目录第一章 绪论11.1 选题的意义11.2 喷涂设备的发展概况21.3 高空吊篮的发展现状3第二章 设计总体方案确定52.1 吊篮式喷涂机的技术要求及性能要求52.2 总体方案的构思及选择5第三章

2、 具体结构的设计93.1 吊篮结构设计93.2 真空吸盘的设计113.3 真空发生器的选定143.4 吸盘组结构设计163.5 喷涂泵的选型173.6 气压回路的设计18第四章 机械传动系统的设计与计算214.1 滚珠丝杠副的设计计算214.2 直线滚动导轨副的设计与选型234.3 电机的选择244.4 轴承的选择264.5 联轴器的选择294.6 键的选择与校核29第五章 使用和维护315.1 涂装前的准备工作315.2 涂装操作315.3 涂装后收尾工作32致 谢33参考文献34第一章 绪论1.1 选题的意义随着社会的发展，在现代都市中高层建筑越来越多，各种各样的摩天大楼成为现代都市中一道亮丽的风景。近年来，城市市容环境整顿工作越来越引起人们的重视。作为城市面貌的建筑物外表面清理和装饰工作已成为城市环境整顿的工作重点。传统的高层建筑物喷涂工作均是由人工完成的，然而，人工喷涂是相当危险的，高空强气流致使人难以平衡，工作环境相当恶劣，伤亡事故时有发生，而且效率低下。同时，需要工人在高温、高压、有毒的艰险恶劣的环境中完成复杂作业，这无疑对工人的健康和生命安全造成巨大的威胁。在我国高空作业

3、初始的方法是建脚手架，工人手工依次进行作业，完毕后再拆除脚手架。很显然，这种方式费工、费时，需要大量的辅助材料来搭建脚手架。尤其对于高层建筑外墙的喷涂成本更高，而且效率太低。目前我国对高层建筑外墙的喷涂主要是人工作业，基本有两种形式。一是用专门的载人提升设备，将工人及喷涂工具、喷涂材料等依次悬吊于墙面附近，喷涂工人手工依次对墙面进行喷涂。这种方法使用的设备简单，工人手持喷枪对墙面进行喷涂。二是对于高层建筑外墙比较规整的表面，在高层建筑的顶部预先安装吊篮提升设备，可供工人站在吊篮上进行手工喷涂，其喷涂方法与前一种方法基本相同。吊篮提升设备可同时站立多名工人在吊篮上工作，工人的工作条件有所改善，效率有所提高，但为保证喷涂作业的质量问题，在喷涂过程中最好由一名工人完成，这就另喷涂效率大大的降低，而且加大了工人的劳动强度。另外，采用手工喷涂的涂层质量受人为控制的因素影响较大，如运枪的速度、喷涂的距离、喷涂量、采用的喷涂方法和工人的技术水平等。高层建筑物的壁面喷涂是一项量大面广的作业，迄今为止，国内外基本上还停留在人工喷涂阶段，整个作业过程中需要工人搭乘高空吊篮进行危险的高空作业，这对作业人员来

4、说不仅存在生命安全问题，而且喷涂所用物料本身含有大量有害物质，长期接触亦会对工人的健康造成威胁。所以高层建筑壁面喷涂自动化问题亟待解决。解决这个问题的最好方法是用机器人代替工人进行高空作业，这将是高空作业的发展方向。但就目前来说，喷涂机器人的研究还不很成熟，不能普遍推广和使用。所以可以考虑在吊篮基础上，放置喷涂工具，由人工控制，代替工人作业，实现喷涂的半自动化。这样可以在很大程度上降低工人的劳动强度，提高喷涂效率及质量。1.2 喷涂设备的发展概况就目前为止，国内使用的喷涂设备有高压无气喷涂机和专用喷涂设备。 1.2.1高压无气喷涂设备高压无气喷涂的设备主要包括加压泵和喷枪，油漆，此外还有蓄压器，漆料过滤器，高压软管等，涂料较为关键的设备是喷枪，高压无气喷涂的原理是喷枪将涂料形成雾状，喷射于被涂物的表面，加压泵提供高压，使涂料可高速喷出。蓄压器的作用是使涂料液压稳定，减少漆路堵塞。高压无气喷涂设备按照驱动力方式分为启动型、电动型、内燃机型。目前，采用较多的是气动型高压无气喷涂设备，采用压缩空气驱动泵，通过减压阀调整空气来控制涂料的输出压力。根据泵的设计，涂料压力可达输入气压的几十倍高压，

5、涂料压力与气压之比成为压力比。喷枪是高压无气喷涂法的主要工具，由枪身，喷嘴，过滤网和连接部件组成，要求能耐50Mpa的高压，耐各种介质作用，并具有良好的密封和耐磨性，不泄露高压涂料，扳机要灵活，设有安全保险装置，保险装饰锁住后扣动扳机喷枪不应开启。当使用涂料粘度不变，输入的压缩空气压力一定时，喷涂压力和流量之间的关系为流量增大、喷涂压力降低。当输入的压缩空气的压力升高时，喷涂压力和流量便相应增加，涂料粘度与喷涂压力，不同类型的涂料粘度不同，高固体成分涂料的粘度尤其大，粘度越高，施工时需要的喷涂压力越大，但不能一味增大喷涂的压力，喷涂高粘度时，还应考虑更换大口径的喷嘴。喷嘴的选择，在进行高压无气喷涂前，根据所使用的涂料和喷涂对象，应选择一定孔径和形状的喷嘴，喷嘴的孔径决定了流量的大小，喷嘴的形状则又决定喷雾的的幅度，对于粘度较高的涂料应选择大喷嘴。1.2.2专用喷涂设备喷涂机是采用高压无气喷涂技术的专用喷涂设备。高压无气喷涂机，也称无气喷涂，它使用高压柱塞泵，直接将油漆加压。形成高压力的喷涂，喷出枪口形成雾化气流作用于物体表面（墙体或木器面）。相对于有气喷涂而言，漆面均匀，无颗粒感，由于

6、与空气隔绝，油漆干燥干净。无气喷涂可用于高粘度油漆的施工，而且边缘清晰，甚至可用于一些有边界要求的喷涂项目，视机械类型，也分为气动式无气喷涂机、电动式无气喷涂机、内燃式无气喷喷涂机等多种。下面以德国瓦格纳尔（WAGNER）PS系列电动柱塞泵无气喷涂机为例简要介绍喷涂机的性能特点及主要功能。1) 性能特点：行业首创的无电刷电机，确保电机永不磨损，终身免维护。WAGNERPS系列这款机型小巧灵活，它是钢结构防锈、防腐蚀喷涂，建筑喷涂和日常维护的理想工具。2) 主要功能：实际工作压力显示:可显示当前泵体输出压力和涂料输出压力，一般两者相差1-3（公斤）压力，数据越小证明电机越稳定。液晶显示数控喷涂系统：可随时随地查看喷涂量及复位归零重新计量，从而有效地提高喷涂操作人员的作业水平，同时也是节省油漆成本的一大利器。智能型压力盲区感应控制：可以设定四种不同工况的工作压力，系统会自动记录设定好的压力。在相应工况作业时，只需简单操作，即可选用设定好的工作压力，无须烦琐的反复选择、调整。缺料低速运行功能：当涂料桶缺料时，系统将自动转为低速运行，减少泵体在非工作状态下的磨损。脉冲清洗：作业完毕后清洗时，该

7、功能将提供清洗效率，有效减少泵体磨损，使泵体寿命延长，降低维修成本。多功能电子稳压压力调节器：除了选定的四种压力工况之外，还可以对工作压力进行机械式无级调整。这款机适合喷涂各种色漆、腊克、瓷漆、乳胶漆、内外墙涂料，高粘度涂料等，油性、水性均可。1.3 高空吊篮的发展现状随着国内高层建筑的大量兴建，城市环境美化要求的提高，高空作业电动吊篮普及迅速。建筑外墙装饰是一项繁重的综合性工程，施工量大，工期长，使用劳动力多，经济效益低。在国外发达国家，推广使用高处作业电动吊篮已有40年历史，技术先进，质量可靠，使用安全。我国从八十年代开始参照国外技术，进行国产化设计，逐步投入批量化生产。传统的施工方法有：a、采用简易建筑吊篮施工。从建筑物顶部悬挂钢丝绳，配置吊船，上下移动用手搬葫芦，机具简陋，使用不便，无安全保障，劳动强度大，效率低。b、沿建筑物立面搭设脚手架。此方法费工、费时，占地面积大，需要钢材多，价格高，运输量大。 高空吊篮的使用克服了上述施工存在的缺点，安装方便，电动升降，作业效率高，占地面积小，配置有工作绳和安全绳，使用安全可靠，适合各种复杂施工环境。在大城市高层建筑、楼房密集区的施工作

8、业，住宅小区的维修粉刷，更能显示其经济、方便、安全、高效的优越性。如建筑物外墙施工作业和维修装饰作业。电动吊篮在我国的相关行业已经得到广泛的应用，也有了很大的发展和提高。但在技术上，制造材料以及加工工艺上还有再前进一步的空间。如提升机，提升重量与自重之比能否再大些。尤其800kg的提升机比630kg提升机的提升能力仅增加了85kg，自重却增加了近一倍。目前，工地上的吊篮工作平台部分多数是以2mm的薄壁管焊接而成。此种结构经多年的使用，证明质量是可靠的。但其中存在的一些问题也应引起重视：其一是管壁太薄，组合平台时方管连接部位的螺栓不能拧紧，有的厂家虽然配上了大直径平垫，考虑到目前操作人员的素质，此种方式有待改进。其二是底板部分的连接，为了安装时穿螺栓方便，使用了长型孔。M12的螺栓配以14x20的长孔即使加上平垫，做为用于高空作业的机械设备来说，也是不可取的。在电器电路上能否增加一些过载保护和防止误操作功能。这些在塔式起重机上早已是必备的设施。电动吊篮从引进、推广、到今天在建筑业的广泛应用，使我国在这一领域的机械化程度和施工的文明程度都有了一个极大的提高。从推广初期的不认识，不理解，不使

9、用到今天在大中城市的建筑业中成了不可缺少的必备机具，对业内人士的思想上和认识上是一个很大提高；在建筑施工工艺水平上和以往的脚手架相比，是一个空前的飞跃。第二章 设计总体方案确定2.1 吊篮式喷涂机的技术要求及性能要求经过一段时间的调研和考察，仔细阅读了通过检索得到的资料，认真分析了目前现有的各种类型的喷涂机及吊篮的各方面的优缺点，并结合现实情况，提出了以下具体的技术性能及要求。1、使用性能1) 高层建筑外墙喷涂实现人工控制；2) 喷涂效率810m2 /min,喷涂宽度800mm1000mm；3) 适于喷涂较大平面；4) 喷涂幅面可调节；5) 保证图层均匀，平稳喷涂；2、装配及可维修性机体装配式应根据图纸要求简单容易的装配，维修容易，不需要专门工具。3、加工尽量使用标准件，对非标准件，应尽可能工艺简单，加工容易。2.2 总体方案的构思及选择在拟定方案的时候，经过多方考察查阅资料。集思广益，自由阐述的方式，充分讨论了设计方案，经过多方比较，全方位考虑，最终将设计优点集合在一起，确定了设计方案。吊篮式高层建筑外墙喷涂机主要包括伺服悬吊系统和吊篮式喷涂主机两大部分。吊篮式喷涂主机可分为移动机构、吸附机构和喷涂机构三大设计部分，下面分别从这三个方面选择及确定设计方案。2.2.1 移动机构方案的确定若要实现喷涂机构相对于墙面在一定范围内的喷涂，需要设计一个移动机构，将喷涂部件置于移动机构上，由移动机构带动喷涂部件实现在一定范围内的喷涂作业。移动机构的设计借鉴上次课程设计中设计的数控二维工作台，将X-Y工作台置于吊篮体上，作为整个喷涂部件的移动机构，实现横向及纵向的移动。具体的结构设计如下图：吊篮纵向移动机构横向移动机构图2-1 移动部件的具体结构如上图所示，整个移动部件与吊篮体采用高强度结构螺栓连接，主要有横向和纵向两个方向的移动机构组成。横向移

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