一种手推式树干涂白刷树机设计

李凡 朱红波 康子辉

摘 要：树干涂白具有防虫、杀虫及美化环境的作用。传统的树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，涂白质量参差不齐，同时涂白剂的使用对人体存在一定的危害。由此，本文设计了一种手推式树干涂白刷树机，它由喷刷圆筒、涂白剂输送装置、涂白剂储液箱等组成，整个装置放置于手推小车上。整机具有结构简单、清洁环保、移动方便等诸多优点。

关键词：树干涂白;刷树机;手推式;升降装置;涂刷装置

中图分类号：S776.28文献标识码：A文章编号：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

树木可以净化空气，吸收粉尘，吸收二氧化碳释放氧气，保持水土，在改善人类环境方面起着重要作用，但树木在自然环境下容易遭受病虫侵害，而树干涂白具有防止病菌侵入、杀虫、防寒以及防日灼等作用[1-2]。传统的树干涂白工作一般采用人力利用刷子进行涂刷，但人工涂白工作效率低下，涂白质量参差不齐，同时涂白剂的配制对人体存在一定的危害。当前，国内学者对树干刷涂刷装置的研究取得了一定的进展。例如，江西理工大学的陈浩引入模块化设计思路，利用机械结构创新的方式设计了一款新型的集平地行走、转弯及台阶越障多种功能的轮腿式树木涂白机。该树木涂白机易于控制，具有良好的实际应用能力，适应性较强，也解决了人工涂白工作效率低的突出问题，同时能够使工人避免直接接触有毒有害液体[3]。蒋小辉等基于SolidWorks开发了一套自适应式智能树干涂刷装置，并进行受力及强度分析，旨在克服人工树木涂白中存在的效率低、质量差、人体伤害大的缺点。该自适应式智能树干涂刷装置采用模块化设计，具有较高的稳定性和应对地面的适应性，集成基于PLC的控制系统及储压式供液系统，能够自动完成树径测量及智能选夹，完成360°环抱喷涂的涂刷[4]。

2 结构设计与工作原理

2.1 总体设计及工作过程

本文设计的树干涂白刷树机的结构由四大部分组成（见图1）：第一部分为喷刷圆筒，其是筒状的，是刷树机的核心结构，包括三个功能模块，即喷刷装置、升降装置、开合抱树机构;第二部分为手推小车，用于整个装置的固定和移动;第三部分为涂白剂输送装置，用于将涂白剂输送到喷头，包括输送泵及其相关管路;第四部分为涂白剂储液箱，作用是存储涂白剂并配有搅拌装置，防止涂白剂长时间放置出现沉淀问题。

该涂白刷树机的主要工作过程为，将涂白剂通过装料口装入涂白剂料桶中，启动搅拌装置使其充分混合，当需要刷树时，工人利用自带手推小车将本装置移动到树旁，展开喷刷装置圆筒，让圆筒抱住大树，然后利用开合手柄手动将圆筒关闭，启动输送泵，准备就绪之后，打开开关，升降装置通过步进电机带动喷嘴上下移动将涂白剂喷涂到树干表面。

2.2 喷刷圆筒

喷刷圆筒为该设备的核心装置，它放置于手推小车支架上，主要由圆筒外壳、升降装置、开合机構和喷刷装置组成（见图2）。整个喷刷装置由铁皮圆筒覆盖，避免喷刷过程中涂白剂飞溅污染环境。

2.2.1 升降装置结构。升降装置由如图3所示的两组升降机组成，由升降装置控制喷刷上下移动，从而完成喷刷任务。升降装置由步进电机通过同步带带动U型滑块在导轨上移动，步进电机由控制系统控制，可以调节喷涂的速度。同步带与U型滑块连接，U型滑块通过4个滚轮限制在导轨上，使其只能上下移动，下端同步带通过固定带轮张紧，通过调节下固定块可以张紧同步带。升降装置上下设置限位开关，限制U型滑块在圆筒范围内移动。

2.2.2 喷刷装置。如图4所示，喷刷装置设有支架，支架上安装有环形中空管道，管道上有喷嘴和毛刷，可将涂白剂引入环形管道从喷头喷出。同时，支架上固定有滚轮，滚轮可以同树干接触，当在涂刷作业时，可以保证喷头与树干之间始终保持一定的距離，不会碰触到树干，而毛刷可以接触到树干。这样既可以避免碰撞喷头，也可以充分实现毛刷的作用。

2.2.3 圆筒开合机构。开合机构示意图如图5所示。开合机构位于圆筒上部，手动推拉推拉杆，通过连杆机构完成圆筒的开合。工作时，当手推车将圆筒移动到树干旁边时，用手拉动推拉杆，打开圆筒，使圆筒抱住树干后，使劲向里面推动推拉杆，从而将圆筒关闭，完成抱树工作。

2.3 涂白剂储液与输送部分

涂白剂储存和输送主要由涂白剂储液箱、输送泵和输送管道组成。涂白剂储液箱位于小车后方下部，用于盛装涂白剂，设有搅拌装置，搅拌装置通过小电机驱动，由换向减速齿轮组将电机水平轴旋转转换成竖直旋转，竖轴上安装有4组叶片进行搅拌。盛装桶上还设置有加料口箱盖，用于加注涂白剂。涂白剂储液箱如图6所示。

输送泵位于小推车上部把手下方，其使用小型离心泵。由于离心泵可以在流量为零时工作，因此，可以在涂白换树间隙一直开着，使用时打开阀门控制开关即可喷涂。输送泵通过输送管道将涂白剂输送到喷嘴，然后喷涂到树干表面。整个装置的供电由外接发电机来提供动力。手推小车及输送管道如图7所示。

2.4 移动手推车结构

喷刷圆筒、储液箱、输送泵都放置于移动手推车上，推车设有三个轮子，两个大轮，一个万向轮，方便转弯和三点放置。推车通过人力移动，可推可拉，移动方便。

3 结论

树干涂白是根据防治目的和树种的不同，选用不同的配方制成涂白剂涂抹在树干基部的一种防治方法[5]。本文针对树干涂白的需要，设计了一种手推式树干涂白装置，它由喷刷圆筒（包括喷刷装置、升降装置、开合机构）及涂白剂储液箱、输送泵及相关管路组成，整个装置放置于手推小车上，装置设计合理，结构简单，清洁环保，移动方便。

参考文献：

[1]武文斌.探析树木涂白实用技术[J].现代园艺，2014（20）：46.

[2]付秀，辛颖，谷周澎.一种基于人机交互的树干智能涂白装置结构设计[J].森林工程，2016（5）：55-58.

[3]陈浩.树木涂白机的设计及研制[D].赣州：江西理工大学，2015：45.

[4]蒋小辉，胡川，张官祥，等.基于SolidWorks的自适应式智能树干涂刷装置系统研制与开发[J].制造业自动化，2020（8）：103-105.

[5]常青青.树干涂白法防止病虫害[J].落叶果实，2015（3）：64.