一種手推式樹干涂白刷樹機(jī)設(shè)計(jì)

李凡 朱紅波 康子輝

摘 要：樹干涂白具有防蟲、殺蟲及美化環(huán)境的作用。傳統(tǒng)的樹干涂白工作一般采用手工涂白的方法完成，但人工涂白工作效率低下，涂白質(zhì)量參差不齊，同時涂白劑的使用對人體存在一定的危害。由此，本文設(shè)計(jì)了一種手推式樹干涂白刷樹機(jī)，它由噴刷圓筒、涂白劑輸送裝置、涂白劑儲液箱等組成，整個裝置放置于手推小車上。整機(jī)具有結(jié)構(gòu)簡單、清潔環(huán)保、移動方便等諸多優(yōu)點(diǎn)。

關(guān)鍵詞：樹干涂白;刷樹機(jī);手推式;升降裝置;涂刷裝置

中圖分類號：S776.28文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A文章編號：1003-5168（2020）34-0064-03

Design of a Hand-Push Type Trunk Whitewashing Machine

LI Fan ZHU Hongbo KANG Zihui

（Karamay Vocational & Technical College，Karamay Xinjiang 834000）

Abstract： It has the function of preventing and killing insects and beautifying the environment. The traditional white painting of tree trunks is usually done by hand， but the efficiency of manual painting is low， and the quality of white coating is uneven. At the same time， the use of whitening agent has certain harm to human body. Therefore， this paper designed a kind of hand-propelled tree brushing machine for trunk painting， which was composed of spray brush cylinder， coating agent conveying device， coating agent liquid storage tank， etc. The whole device is placed on the manual trolley. The whole machine has many advantages， such as simple structure， clean and environmental protection， easy to move and so on.

Keywords： trunk whitewashing;brushing machine;hand push type;lifting device;painting device

1 研究背景

樹木可以凈化空氣，吸收粉塵，吸收二氧化碳釋放氧氣，保持水土，在改善人類環(huán)境方面起著重要作用，但樹木在自然環(huán)境下容易遭受病蟲侵害，而樹干涂白具有防止病菌侵入、殺蟲、防寒以及防日灼等作用[1-2]。傳統(tǒng)的樹干涂白工作一般采用人力利用刷子進(jìn)行涂刷，但人工涂白工作效率低下，涂白質(zhì)量參差不齊，同時涂白劑的配制對人體存在一定的危害。當(dāng)前，國內(nèi)學(xué)者對樹干刷涂刷裝置的研究取得了一定的進(jìn)展。例如，江西理工大學(xué)的陳浩引入模塊化設(shè)計(jì)思路，利用機(jī)械結(jié)構(gòu)創(chuàng)新的方式設(shè)計(jì)了一款新型的集平地行走、轉(zhuǎn)彎及臺階越障多種功能的輪腿式樹木涂白機(jī)。該樹木涂白機(jī)易于控制，具有良好的實(shí)際應(yīng)用能力，適應(yīng)性較強(qiáng)，也解決了人工涂白工作效率低的突出問題，同時能夠使工人避免直接接觸有毒有害液體[3]。蔣小輝等基于SolidWorks開發(fā)了一套自適應(yīng)式智能樹干涂刷裝置，并進(jìn)行受力及強(qiáng)度分析，旨在克服人工樹木涂白中存在的效率低、質(zhì)量差、人體傷害大的缺點(diǎn)。該自適應(yīng)式智能樹干涂刷裝置采用模塊化設(shè)計(jì)，具有較高的穩(wěn)定性和應(yīng)對地面的適應(yīng)性，集成基于PLC的控制系統(tǒng)及儲壓式供液系統(tǒng)，能夠自動完成樹徑測量及智能選夾，完成360°環(huán)抱噴涂的涂刷[4]。

2 結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)與工作原理

2.1 總體設(shè)計(jì)及工作過程

本文設(shè)計(jì)的樹干涂白刷樹機(jī)的結(jié)構(gòu)由四大部分組成（見圖1）：第一部分為噴刷圓筒，其是筒狀的，是刷樹機(jī)的核心結(jié)構(gòu)，包括三個功能模塊，即噴刷裝置、升降裝置、開合抱樹機(jī)構(gòu);第二部分為手推小車，用于整個裝置的固定和移動;第三部分為涂白劑輸送裝置，用于將涂白劑輸送到噴頭，包括輸送泵及其相關(guān)管路;第四部分為涂白劑儲液箱，作用是存儲涂白劑并配有攪拌裝置，防止涂白劑長時間放置出現(xiàn)沉淀問題。

該涂白刷樹機(jī)的主要工作過程為，將涂白劑通過裝料口裝入涂白劑料桶中，啟動攪拌裝置使其充分混合，當(dāng)需要刷樹時，工人利用自帶手推小車將本裝置移動到樹旁，展開噴刷裝置圓筒，讓圓筒抱住大樹，然后利用開合手柄手動將圓筒關(guān)閉，啟動輸送泵，準(zhǔn)備就緒之后，打開開關(guān)，升降裝置通過步進(jìn)電機(jī)帶動噴嘴上下移動將涂白劑噴涂到樹干表面。

2.2 噴刷圓筒

噴刷圓筒為該設(shè)備的核心裝置，它放置于手推小車支架上，主要由圓筒外殼、升降裝置、開合機(jī)構(gòu)和噴刷裝置組成（見圖2）。整個噴刷裝置由鐵皮圓筒覆蓋，避免噴刷過程中涂白劑飛濺污染環(huán)境。

2.2.1 升降裝置結(jié)構(gòu)。升降裝置由如圖3所示的兩組升降機(jī)組成，由升降裝置控制噴刷上下移動，從而完成噴刷任務(wù)。升降裝置由步進(jìn)電機(jī)通過同步帶帶動U型滑塊在導(dǎo)軌上移動，步進(jìn)電機(jī)由控制系統(tǒng)控制，可以調(diào)節(jié)噴涂的速度。同步帶與U型滑塊連接，U型滑塊通過4個滾輪限制在導(dǎo)軌上，使其只能上下移動，下端同步帶通過固定帶輪張緊，通過調(diào)節(jié)下固定塊可以張緊同步帶。升降裝置上下設(shè)置限位開關(guān)，限制U型滑塊在圓筒范圍內(nèi)移動。

2.2.2 噴刷裝置。如圖4所示，噴刷裝置設(shè)有支架，支架上安裝有環(huán)形中空管道，管道上有噴嘴和毛刷，可將涂白劑引入環(huán)形管道從噴頭噴出。同時，支架上固定有滾輪，滾輪可以同樹干接觸，當(dāng)在涂刷作業(yè)時，可以保證噴頭與樹干之間始終保持一定的距離，不會碰觸到樹干，而毛刷可以接觸到樹干。這樣既可以避免碰撞噴頭，也可以充分實(shí)現(xiàn)毛刷的作用。

2.2.3 圓筒開合機(jī)構(gòu)。開合機(jī)構(gòu)示意圖如圖5所示。開合機(jī)構(gòu)位于圓筒上部，手動推拉推拉桿，通過連桿機(jī)構(gòu)完成圓筒的開合。工作時，當(dāng)手推車將圓筒移動到樹干旁邊時，用手拉動推拉桿，打開圓筒，使圓筒抱住樹干后，使勁向里面推動推拉桿，從而將圓筒關(guān)閉，完成抱樹工作。

2.3 涂白劑儲液與輸送部分

涂白劑儲存和輸送主要由涂白劑儲液箱、輸送泵和輸送管道組成。涂白劑儲液箱位于小車后方下部，用于盛裝涂白劑，設(shè)有攪拌裝置，攪拌裝置通過小電機(jī)驅(qū)動，由換向減速齒輪組將電機(jī)水平軸旋轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)換成豎直旋轉(zhuǎn)，豎軸上安裝有4組葉片進(jìn)行攪拌。盛裝桶上還設(shè)置有加料口箱蓋，用于加注涂白劑。涂白劑儲液箱如圖6所示。

輸送泵位于小推車上部把手下方，其使用小型離心泵。由于離心泵可以在流量為零時工作，因此，可以在涂白換樹間隙一直開著，使用時打開閥門控制開關(guān)即可噴涂。輸送泵通過輸送管道將涂白劑輸送到噴嘴，然后噴涂到樹干表面。整個裝置的供電由外接發(fā)電機(jī)來提供動力。手推小車及輸送管道如圖7所示。

2.4 移動手推車結(jié)構(gòu)

噴刷圓筒、儲液箱、輸送泵都放置于移動手推車上，推車設(shè)有三個輪子，兩個大輪，一個萬向輪，方便轉(zhuǎn)彎和三點(diǎn)放置。推車通過人力移動，可推可拉，移動方便。

3 結(jié)論

樹干涂白是根據(jù)防治目的和樹種的不同，選用不同的配方制成涂白劑涂抹在樹干基部的一種防治方法[5]。本文針對樹干涂白的需要，設(shè)計(jì)了一種手推式樹干涂白裝置，它由噴刷圓筒（包括噴刷裝置、升降裝置、開合機(jī)構(gòu)）及涂白劑儲液箱、輸送泵及相關(guān)管路組成，整個裝置放置于手推小車上，裝置設(shè)計(jì)合理，結(jié)構(gòu)簡單，清潔環(huán)保，移動方便。

參考文獻(xiàn)：

[1]武文斌.探析樹木涂白實(shí)用技術(shù)[J].現(xiàn)代園藝，2014（20）：46.

[2]付秀，辛穎，谷周澎.一種基于人機(jī)交互的樹干智能涂白裝置結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)[J].森林工程，2016（5）：55-58.

[3]陳浩.樹木涂白機(jī)的設(shè)計(jì)及研制[D].贛州：江西理工大學(xué)，2015：45.

[4]蔣小輝，胡川，張官祥，等.基于SolidWorks的自適應(yīng)式智能樹干涂刷裝置系統(tǒng)研制與開發(fā)[J].制造業(yè)自動化，2020（8）：103-105.

[5]常青青.樹干涂白法防止病蟲害[J].落葉果實(shí)，2015（3）：64.