屈世龍,楊瑞青,李清華,葉紅艷

(山東華宇工學(xué)院 機(jī)械工程學(xué)院,山東 德州 253000)

0 引言

為了全面加強(qiáng)城鄉(xiāng)綠化[1],推進(jìn)美麗宜居城鄉(xiāng)建設(shè),持續(xù)開展森林城市、園林城市示范創(chuàng)建,應(yīng)加強(qiáng)樹木的保護(hù)管理。森林病蟲害、凍害嚴(yán)重危害了樹木的健康成長(zhǎng)。養(yǎng)護(hù)城市行道樹木及其他觀賞樹木時(shí),樹干涂白處理是其中的重要環(huán)節(jié)。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(diào)制失誤,將導(dǎo)致液體黏稠度不夠,而人力粉刷涂抹不均勻,長(zhǎng)時(shí)間工作還會(huì)導(dǎo)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(dòng)力需求量大,雖然部分采用噴頭噴涂,但多數(shù)樹干涂白機(jī)涂白不均勻,環(huán)境適用度低,機(jī)器笨重不易移動(dòng)[2],且主要針對(duì)人行道兩旁樹木,無(wú)法對(duì)一些環(huán)境樹木進(jìn)行涂白。雖然也有一些小型機(jī)械涂白機(jī),但裝置內(nèi)部機(jī)構(gòu)復(fù)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(fèi)。本設(shè)計(jì)采用噴灑式+粉刷式的方式,實(shí)現(xiàn)對(duì)樹木的噴刷涂抹,可減少涂刷的工作盲區(qū),避免樹干表面出現(xiàn)漏洞現(xiàn)象,進(jìn)一步提升刷涂質(zhì)量。

1 多功能箱體樹干涂白機(jī)技術(shù)路線及流程

三維建模,進(jìn)行仿真安裝、調(diào)試。初始時(shí),對(duì)多功能箱體樹干涂白機(jī)零部件進(jìn)行手動(dòng)安裝,通過(guò)目測(cè)樹干大小調(diào)整移動(dòng)裝置,使兩組半圓裝置能夠圍繞樹干進(jìn)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(chǔ)液箱中,打開儲(chǔ)液箱內(nèi)部攪拌裝置開關(guān)進(jìn)行攪拌。工作時(shí),打開涂白桿握桿開關(guān),使電動(dòng)氣壓泵啟動(dòng)。通過(guò)調(diào)速器調(diào)節(jié)噴涂劑量,通過(guò)涂白器內(nèi)部噴霧器噴灑涂白劑,通過(guò)鉸鏈連接桿頭及涂白器,使刷棒接觸樹干并擠壓來(lái)調(diào)節(jié)高低角度,保持涂白器調(diào)制與地面水平,用刷棒均勻涂抹涂白劑。涂抹結(jié)束后,用清水清洗儲(chǔ)液箱,由涂白器出口流出,進(jìn)一步對(duì)管道內(nèi)部進(jìn)行全面清洗。

圖1 設(shè)計(jì)流程

2 總體設(shè)計(jì)

多功能箱體樹干涂白機(jī)可實(shí)現(xiàn)兩種工作模式,即涂白機(jī)器便捷攜帶模式與樹干涂白模式。結(jié)合使用場(chǎng)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(diào)制涂白劑,根據(jù)樹干尺寸大小將涂白器末端連接到伸縮滑臺(tái),通過(guò)控制器伸展或收縮,內(nèi)側(cè)附有軟質(zhì)海綿滾筒抵觸樹干上下滾動(dòng),按動(dòng)涂白桿處按鈕對(duì)涂白箱增壓或抽取,進(jìn)行噴涂涂抹樹干。將多功能箱體樹干涂白機(jī)設(shè)計(jì)為4個(gè)模塊,分別為箱體內(nèi)部模塊、箱體表面模塊、涂白桿模塊、涂白器模塊。

2.1 箱體內(nèi)部模塊

涂白箱內(nèi)裝有攪拌裝置、控制裝置、調(diào)速器等。攪拌裝置與調(diào)速器分別由兩個(gè)控制旋轉(zhuǎn)鈕進(jìn)行控制,控制裝置由無(wú)線遙控控制開關(guān)。按照一定比例放入用料,轉(zhuǎn)動(dòng)旋轉(zhuǎn)鈕對(duì)物料進(jìn)行攪拌混合,從而獲得涂白劑。涂白劑長(zhǎng)久放置會(huì)發(fā)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(guò)無(wú)線遙控器控制,機(jī)器接收指令控制繼電器模塊運(yùn)轉(zhuǎn),令電動(dòng)氣壓泵或抽水泵運(yùn)行,將涂白劑輸入涂白器中,轉(zhuǎn)動(dòng)旋轉(zhuǎn)鈕調(diào)節(jié)電壓,從而控制涂白劑量。具體如圖2所示。

圖2 箱體內(nèi)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(cè)面固定器等設(shè)備構(gòu)成(如圖3所示)。箱口用于放入物料、水等。對(duì)公路兩旁樹木涂白時(shí),可推拉拉桿在平面地移動(dòng)或推拉到車上對(duì)樹木涂白。若在相當(dāng)規(guī)模樹林或果園地區(qū),可以背的形式對(duì)樹木涂白。當(dāng)涂白機(jī)閑置時(shí),可將涂白桿放置在涂白箱側(cè)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(duì)樹木涂白時(shí),通過(guò)涂白器對(duì)樹干擠壓進(jìn)行調(diào)制,鉸鏈旋轉(zhuǎn)高低角度,令涂白器與地面保持水平。桿尾裝有控制開關(guān),可控制箱內(nèi)氣壓泵及移動(dòng)裝置,尾部接口連接金屬軟管,可防止內(nèi)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(dòng)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(tái)[3]固定臺(tái)上,與移動(dòng)裝置同時(shí)運(yùn)行。對(duì)樹干直徑進(jìn)行測(cè)量時(shí),可使用無(wú)線控制裝置將兩組半圓裝置向兩側(cè)移動(dòng),從而達(dá)到合適尺寸。涂白器采用噴灑式+粉刷式相結(jié)合的方法,可實(shí)現(xiàn)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(zhǎng)時(shí)間使用而吸入刺激性氣味。

圖5 涂白器模塊

2.5 整體結(jié)構(gòu)

該裝置采用集多功能于一體的設(shè)計(jì),包括儲(chǔ)液箱、涂白器、涂白桿、攪拌器、橫移裝置、滾輪、電動(dòng)氣壓泵、噴灑器裝置、軟海綿滾筒刷棒、電機(jī)組、遙控裝置等,形成了遙控系統(tǒng)、移動(dòng)系統(tǒng)、噴灑系統(tǒng)、調(diào)制攪拌系統(tǒng),實(shí)現(xiàn)了機(jī)器的正常運(yùn)作。涂白器采用噴灑+粉刷的形式進(jìn)行樹干涂白,移動(dòng)系統(tǒng)通過(guò)控制裝置控制位移機(jī)構(gòu)實(shí)現(xiàn)滑臺(tái)的左右移動(dòng)。多功能箱體樹干涂白機(jī)的整體結(jié)構(gòu)如圖6所示。

圖6 整體結(jié)構(gòu)

3 多功能箱體樹干涂白機(jī)的評(píng)價(jià)

相比于人工涂白,多功能箱體樹干涂白機(jī)具有以下優(yōu)勢(shì):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(wú)規(guī)律,導(dǎo)致涂刷次數(shù)增加,浪費(fèi)時(shí)間,涂白效率低。多功能箱體樹干涂白機(jī)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(guī)律性差的問(wèn)題,減少了無(wú)效粉刷次數(shù)及用料成本。②操作便捷,省時(shí)省力。人力涂白需使用滾筒刷蘸取涂料對(duì)樹干涂白,增加了滾筒刷重量,且涂刷時(shí)需在樹干上下來(lái)回?cái)[動(dòng),下一棵樹木涂白時(shí)需攜帶桶料,加大搬運(yùn)量,耗時(shí)耗力。多功能箱體樹干涂白機(jī)可通過(guò)推、拉、背涂白箱代替人力搬運(yùn),節(jié)省勞動(dòng)時(shí)間。若在公路兩旁,該機(jī)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(jī)器操作便捷,性能強(qiáng),效率高。③防止吸入刺激性氣味。長(zhǎng)時(shí)間的涂白會(huì)吸入刺激性氣味,而多功能箱體樹干涂白機(jī)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(zhǎng)時(shí)間使用而吸入刺激性氣味。

4 結(jié)束語(yǔ)

設(shè)計(jì)了一種噴涂與粉刷于一體的多功能箱體樹干涂白機(jī),操作便捷,性能強(qiáng),效率高,能夠有效降低工作強(qiáng)度,節(jié)省勞動(dòng)力,減少用料成本,有效消除工作死角,提升涂刷質(zhì)量,適應(yīng)性強(qiáng),可保障作業(yè)環(huán)境的安全性。