多功能箱体树干涂白机的设计及研制

屈世龙,杨瑞青,李清华,叶红艳

(山东华宇工学院 机械工程学院,山东 德州 253000)

0 引言

为了全面加强城乡绿化[1],推进美丽宜居城乡建设,持续开展森林城市、园林城市示范创建,应加强树木的保护管理。森林病虫害、冻害严重危害了树木的健康成长。养护城市行道树木及其他观赏树木时,树干涂白处理是其中的重要环节。树木涂白能够增加植株的美观度,夜晚起到反光作用,提升夜间行车的安全性,为驾驶员提供参照距离,减少道路交通隐患。另外,为树木刷上厚厚的石灰水,可起到防病虫、防冻害、防日灼的作用。

人工粉刷树干工作繁重,如果涂白剂调制失误,将导致液体黏稠度不够,而人力粉刷涂抹不均匀,长时间工作还会导致人体吸入刺激性气味,存在安全隐患。目前,树木涂白主要采用人工涂抹,效率低,成本高,劳动力需求量大,虽然部分采用喷头喷涂,但多数树干涂白机涂白不均匀,环境适用度低,机器笨重不易移动[2],且主要针对人行道两旁树木,无法对一些环境树木进行涂白。虽然也有一些小型机械涂白机,但装置内部机构复杂,涂白液易凝固,涂液量不易控制,操作不便捷,造成用料成本高及资源浪费。本设计采用喷洒式+粉刷式的方式,实现对树木的喷刷涂抹,可减少涂刷的工作盲区,避免树干表面出现漏洞现象,进一步提升刷涂质量。

1 多功能箱体树干涂白机技术路线及流程

三维建模,进行仿真安装、调试。初始时,对多功能箱体树干涂白机零部件进行手动安装,通过目测树干大小调整移动装置,使两组半圆装置能够围绕树干进行涂抹。按照涂白剂剂量比例将配料倒置并加入适量水于储液箱中,打开储液箱内部搅拌装置开关进行搅拌。工作时,打开涂白杆握杆开关,使电动气压泵启动。通过调速器调节喷涂剂量,通过涂白器内部喷雾器喷洒涂白剂,通过铰链连接杆头及涂白器,使刷棒接触树干并挤压来调节高低角度,保持涂白器调制与地面水平,用刷棒均匀涂抹涂白剂。涂抹结束后,用清水清洗储液箱,由涂白器出口流出,进一步对管道内部进行全面清洗。

图1 设计流程

2 总体设计

多功能箱体树干涂白机可实现两种工作模式,即涂白机器便捷携带模式与树干涂白模式。结合使用场景,选择合适的多功能树干涂白便捷携带装备,按照一定比例调制涂白剂,根据树干尺寸大小将涂白器末端连接到伸缩滑台,通过控制器伸展或收缩,内侧附有软质海绵滚筒抵触树干上下滚动,按动涂白杆处按钮对涂白箱增压或抽取,进行喷涂涂抹树干。将多功能箱体树干涂白机设计为4个模块,分别为箱体内部模块、箱体表面模块、涂白杆模块、涂白器模块。

2.1 箱体内部模块

涂白箱内装有搅拌装置、控制装置、调速器等。搅拌装置与调速器分别由两个控制旋转钮进行控制,控制装置由无线遥控控制开关。按照一定比例放入用料,转动旋转钮对物料进行搅拌混合,从而获得涂白剂。涂白剂长久放置会发生沉淀,不易于喷涂,而搅拌装置具有随用随搅拌的功能。通过无线遥控器控制,机器接收指令控制继电器模块运转,令电动气压泵或抽水泵运行,将涂白剂输入涂白器中,转动旋转钮调节电压,从而控制涂白剂量。具体如图2所示。

图2 箱体内部模块

2.2 箱体外部模块

涂白箱表面主要由拉杆、箱口、背带、滚轮、侧面固定器等设备构成(如图3所示)。箱口用于放入物料、水等。对公路两旁树木涂白时,可推拉拉杆在平面地移动或推拉到车上对树木涂白。若在相当规模树林或果园地区,可以背的形式对树木涂白。当涂白机闲置时,可将涂白杆放置在涂白箱侧面固定器上,方便取用。

图3 箱体表面模块

2.3 涂白杆模块

涂白杆杆首与杆尾分别连接涂白器、金属软管(如图4所示)。涂白杆杆首装有铰链,对树木涂白时,通过涂白器对树干挤压进行调制,铰链旋转高低角度,令涂白器与地面保持水平。杆尾装有控制开关,可控制箱内气压泵及移动装置,尾部接口连接金属软管,可防止内部软管划破。

图4 涂白杆模块

2.4 涂白器模块

涂白器模块由两组半圆装置、移动装置、喷洒器、软海绵刷棒组成(如图5所示)。半圆装置末端安装在滑台[3]固定台上,与移动装置同时运行。对树干直径进行测量时,可使用无线控制装置将两组半圆装置向两侧移动,从而达到合适尺寸。涂白器采用喷洒式+粉刷式相结合的方法,可实现全面涂抹,有利于提升涂白剂的快干效果,减少用料成本,避免工作人员长时间使用而吸入刺激性气味。

图5 涂白器模块

2.5 整体结构

该装置采用集多功能于一体的设计,包括储液箱、涂白器、涂白杆、搅拌器、横移装置、滚轮、电动气压泵、喷洒器装置、软海绵滚筒刷棒、电机组、遥控装置等,形成了遥控系统、移动系统、喷洒系统、调制搅拌系统,实现了机器的正常运作。涂白器采用喷洒+粉刷的形式进行树干涂白,移动系统通过控制装置控制位移机构实现滑台的左右移动。多功能箱体树干涂白机的整体结构如图6所示。

图6 整体结构

3 多功能箱体树干涂白机的评价

相比于人工涂白,多功能箱体树干涂白机具有以下优势:①均匀喷刷涂抹,减少用料成本。人工涂白通常采用滚筒刷,使用无规律,导致涂刷次数增加,浪费时间,涂白效率低。多功能箱体树干涂白机以喷洒+粉刷的形式令涂白剂附着更均匀,解决了树干涂白规律性差的问题,减少了无效粉刷次数及用料成本。②操作便捷,省时省力。人力涂白需使用滚筒刷蘸取涂料对树干涂白,增加了滚筒刷重量,且涂刷时需在树干上下来回摆动,下一棵树木涂白时需携带桶料,加大搬运量,耗时耗力。多功能箱体树干涂白机可通过推、拉、背涂白箱代替人力搬运,节省劳动时间。若在公路两旁,该机器可安装在植树车或浇水车上,涂白杆杆首装有铰链,便于涂白。该机器操作便捷,性能强,效率高。③防止吸入刺激性气味。长时间的涂白会吸入刺激性气味,而多功能箱体树干涂白机采用喷洒+粉刷的形式,有利于提升涂白剂的快干效果,从而避免长时间使用而吸入刺激性气味。

4 结束语

设计了一种喷涂与粉刷于一体的多功能箱体树干涂白机,操作便捷,性能强,效率高,能够有效降低工作强度,节省劳动力,减少用料成本,有效消除工作死角,提升涂刷质量,适应性强,可保障作业环境的安全性。