一種手推式樹干涂白刷樹機設計

李凡 朱紅波 康子輝

摘 要：樹干涂白具有防蟲、殺蟲及美化環境的作用。傳統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，本文設計了一種手推式樹干涂白刷樹機，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。整機具有結構簡單、清潔環保、移動方便等諸多優點。

關鍵詞：樹干涂白;刷樹機;手推式;升降裝置;涂刷裝置

中圖分類號：S776.28文獻標識碼：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，在改善人類環境方面起著重要作用，但樹木在自然環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]。傳統的樹干涂白工作一般采用人力利用刷子進行涂刷，但人工涂白工作效率低下，涂白質量參差不齊，同時涂白劑的配制對人體存在一定的危害。當前，國內學者對樹干刷涂刷裝置的研究取得了一定的進展。例如，江西理工大學的陳浩引入模塊化設計思路，利用機械結構創新的方式設計了一款新型的集平地行走、轉彎及臺階越障多種功能的輪腿式樹木涂白機。該樹木涂白機易于控制，具有良好的實際應用能力，適應性較強，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開發了一套自適應式智能樹干涂刷裝置，并進行受力及強度分析，旨在克服人工樹木涂白中存在的效率低、質量差、人體傷害大的缺點。該自適應式智能樹干涂刷裝置采用模塊化設計，具有較高的穩定性和應對地面的適應性，集成基于PLC的控制系統及儲壓式供液系統，能夠自動完成樹徑測量及智能選夾，完成360°環抱噴涂的涂刷[4]。

2 結構設計與工作原理

2.1 總體設計及工作過程

本文設計的樹干涂白刷樹機的結構由四大部分組成（見圖1）：第一部分為噴刷圓筒，其是筒狀的，是刷樹機的核心結構，包括三個功能模塊，即噴刷裝置、升降裝置、開合抱樹機構;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沉淀問題。

該涂白刷樹機的主要工作過程為，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閉，啟動輸送泵，準備就緒之后，打開開關，升降裝置通過步進電機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、開合機構和噴刷裝置組成（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境。

2.2.1 升降裝置結構。升降裝置由如圖3所示的兩組升降機組成，由升降裝置控制噴刷上下移動，從而完成噴刷任務。升降裝置由步進電機通過同步帶帶動U型滑塊在導軌上移動，步進電機由控制系統控制，可以調節噴涂的速度。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，通過調節下固定塊可以張緊同步帶。升降裝置上下設置限位開關，限制U型滑塊在圓筒范圍內移動。

2.2.2 噴刷裝置。如圖4所示，噴刷裝置設有支架，支架上安裝有環形中空管道，管道上有噴嘴和毛刷，可將涂白劑引入環形管道從噴頭噴出。同時，支架上固定有滾輪，滾輪可以同樹干接觸，當在涂刷作業時，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，也可以充分實現毛刷的作用。

2.2.3 圓筒開合機構。開合機構示意圖如圖5所示。開合機構位于圓筒上部，手動推拉推拉桿，通過連桿機構完成圓筒的開合。工作時，當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，設有攪拌裝置，攪拌裝置通過小電機驅動，由換向減速齒輪組將電機水平軸旋轉轉換成豎直旋轉，豎軸上安裝有4組葉片進行攪拌。盛裝桶上還設置有加料口箱蓋，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電機來提供動力。手推小車及輸送管道如圖7所示。

2.4 移動手推車結構

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

3 結論

樹干涂白是根據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，設計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、開合機構）及涂白劑儲液箱、輸送泵及相關管路組成，整個裝置放置于手推小車上，裝置設計合理，結構簡單，清潔環保，移動方便。

參考文獻：

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

[2]付秀，辛穎，谷周澎.一種基于人機交互的樹干智能涂白裝置結構設計[J].森林工程，2016（5）：55-58.

[3]陳浩.樹木涂白機的設計及研制[D].贛州：江西理工大學，2015：45.

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

[5]常青青.樹干涂白法防止病蟲害[J].落葉果實，2015（3）：64.