多功能箱體樹干涂白機的設計及研制

屈世龍,楊瑞青,李清華,葉紅艷

(山東華宇工學院 機械工程學院,山東 德州 253000)

0 引言

為了全面加強城鄉綠化[1],推進美麗宜居城鄉建設,持續開展森林城市、園林城市示范創建,應加強樹木的保護管理。森林病蟲害、凍害嚴重危害了樹木的健康成長。養護城市行道樹木及其他觀賞樹木時,樹干涂白處理是其中的重要環節。樹木涂白能夠增加植株的美觀度,夜晚起到反光作用,提升夜間行車的安全性,為駕駛員提供參照距離,減少道路交通隱患。另外,為樹木刷上厚厚的石灰水,可起到防病蟲、防凍害、防日灼的作用。

人工粉刷樹干工作繁重,如果涂白劑調制失誤,將導致液體黏稠度不夠,而人力粉刷涂抹不均勻,長時間工作還會導致人體吸入刺激性氣味,存在安全隱患。目前,樹木涂白主要采用人工涂抹,效率低,成本高,勞動力需求量大,雖然部分采用噴頭噴涂,但多數樹干涂白機涂白不均勻,環境適用度低,機器笨重不易移動[2],且主要針對人行道兩旁樹木,無法對一些環境樹木進行涂白。雖然也有一些小型機械涂白機,但裝置內部機構復雜,涂白液易凝固,涂液量不易控制,操作不便捷,造成用料成本高及資源浪費。本設計采用噴灑式+粉刷式的方式,實現對樹木的噴刷涂抹,可減少涂刷的工作盲區,避免樹干表面出現漏洞現象,進一步提升刷涂質量。

1 多功能箱體樹干涂白機技術路線及流程

三維建模,進行仿真安裝、調試。初始時,對多功能箱體樹干涂白機零部件進行手動安裝,通過目測樹干大小調整移動裝置,使兩組半圓裝置能夠圍繞樹干進行涂抹。按照涂白劑劑量比例將配料倒置并加入適量水于儲液箱中,打開儲液箱內部攪拌裝置開關進行攪拌。工作時,打開涂白桿握桿開關,使電動氣壓泵啟動。通過調速器調節噴涂劑量,通過涂白器內部噴霧器噴灑涂白劑,通過鉸鏈連接桿頭及涂白器,使刷棒接觸樹干并擠壓來調節高低角度,保持涂白器調制與地面水平,用刷棒均勻涂抹涂白劑。涂抹結束后,用清水清洗儲液箱,由涂白器出口流出,進一步對管道內部進行全面清洗。

圖1 設計流程

2 總體設計

多功能箱體樹干涂白機可實現兩種工作模式,即涂白機器便捷攜帶模式與樹干涂白模式。結合使用場景,選擇合適的多功能樹干涂白便捷攜帶裝備,按照一定比例調制涂白劑,根據樹干尺寸大小將涂白器末端連接到伸縮滑臺,通過控制器伸展或收縮,內側附有軟質海綿滾筒抵觸樹干上下滾動,按動涂白桿處按鈕對涂白箱增壓或抽取,進行噴涂涂抹樹干。將多功能箱體樹干涂白機設計為4個模塊,分別為箱體內部模塊、箱體表面模塊、涂白桿模塊、涂白器模塊。

2.1 箱體內部模塊

涂白箱內裝有攪拌裝置、控制裝置、調速器等。攪拌裝置與調速器分別由兩個控制旋轉鈕進行控制,控制裝置由無線遙控控制開關。按照一定比例放入用料,轉動旋轉鈕對物料進行攪拌混合,從而獲得涂白劑。涂白劑長久放置會發生沉淀,不易于噴涂,而攪拌裝置具有隨用隨攪拌的功能。通過無線遙控器控制,機器接收指令控制繼電器模塊運轉,令電動氣壓泵或抽水泵運行,將涂白劑輸入涂白器中,轉動旋轉鈕調節電壓,從而控制涂白劑量。具體如圖2所示。

圖2 箱體內部模塊

2.2 箱體外部模塊

涂白箱表面主要由拉桿、箱口、背帶、滾輪、側面固定器等設備構成(如圖3所示)。箱口用于放入物料、水等。對公路兩旁樹木涂白時,可推拉拉桿在平面地移動或推拉到車上對樹木涂白。若在相當規模樹林或果園地區,可以背的形式對樹木涂白。當涂白機閑置時,可將涂白桿放置在涂白箱側面固定器上,方便取用。

圖3 箱體表面模塊

2.3 涂白桿模塊

涂白桿桿首與桿尾分別連接涂白器、金屬軟管(如圖4所示)。涂白桿桿首裝有鉸鏈,對樹木涂白時,通過涂白器對樹干擠壓進行調制,鉸鏈旋轉高低角度,令涂白器與地面保持水平。桿尾裝有控制開關,可控制箱內氣壓泵及移動裝置,尾部接口連接金屬軟管,可防止內部軟管劃破。

圖4 涂白桿模塊

2.4 涂白器模塊

涂白器模塊由兩組半圓裝置、移動裝置、噴灑器、軟海綿刷棒組成(如圖5所示)。半圓裝置末端安裝在滑臺[3]固定臺上,與移動裝置同時運行。對樹干直徑進行測量時,可使用無線控制裝置將兩組半圓裝置向兩側移動,從而達到合適尺寸。涂白器采用噴灑式+粉刷式相結合的方法,可實現全面涂抹,有利于提升涂白劑的快干效果,減少用料成本,避免工作人員長時間使用而吸入刺激性氣味。

圖5 涂白器模塊

2.5 整體結構

該裝置采用集多功能于一體的設計,包括儲液箱、涂白器、涂白桿、攪拌器、橫移裝置、滾輪、電動氣壓泵、噴灑器裝置、軟海綿滾筒刷棒、電機組、遙控裝置等,形成了遙控系統、移動系統、噴灑系統、調制攪拌系統,實現了機器的正常運作。涂白器采用噴灑+粉刷的形式進行樹干涂白,移動系統通過控制裝置控制位移機構實現滑臺的左右移動。多功能箱體樹干涂白機的整體結構如圖6所示。

圖6 整體結構

3 多功能箱體樹干涂白機的評價

相比于人工涂白,多功能箱體樹干涂白機具有以下優勢:①均勻噴刷涂抹,減少用料成本。人工涂白通常采用滾筒刷,使用無規律,導致涂刷次數增加,浪費時間,涂白效率低。多功能箱體樹干涂白機以噴灑+粉刷的形式令涂白劑附著更均勻,解決了樹干涂白規律性差的問題,減少了無效粉刷次數及用料成本。②操作便捷,省時省力。人力涂白需使用滾筒刷蘸取涂料對樹干涂白,增加了滾筒刷重量,且涂刷時需在樹干上下來回擺動,下一棵樹木涂白時需攜帶桶料,加大搬運量,耗時耗力。多功能箱體樹干涂白機可通過推、拉、背涂白箱代替人力搬運,節省勞動時間。若在公路兩旁,該機器可安裝在植樹車或澆水車上,涂白桿桿首裝有鉸鏈,便于涂白。該機器操作便捷,性能強,效率高。③防止吸入刺激性氣味。長時間的涂白會吸入刺激性氣味,而多功能箱體樹干涂白機采用噴灑+粉刷的形式,有利于提升涂白劑的快干效果,從而避免長時間使用而吸入刺激性氣味。

4 結束語

設計了一種噴涂與粉刷于一體的多功能箱體樹干涂白機,操作便捷,性能強,效率高,能夠有效降低工作強度,節省勞動力,減少用料成本,有效消除工作死角,提升涂刷質量,適應性強,可保障作業環境的安全性。