樹干石灰水自動(dòng)噴涂機(jī)可行性報(bào)告

1、樹干石灰水自動(dòng)噴涂機(jī)可行性報(bào)告 一、課題背景 為了保護(hù)樹木過(guò)冬，農(nóng)林管理人員在冬天來(lái)臨之前會(huì)給樹干根部至約米高處刷上層石灰水。 樹木上面刷層白色石灰水涂料通常稱之為刷白，它是種石硫合劑生石灰涂白劑或者硫酸銅石 灰涂白劑。刷口可有效地阻止害蟲利用翹裂的樹皮產(chǎn)卵和化蛹，并殺死寄附在樹皮上的害蟲和病 菌，同時(shí)兼有防凍和防日灼的作用。 首先，高齡樹木的樹干裂皮、翹皮比較多，它們往往成為多種病蟲的越冬場(chǎng)所。入冬以前很多害 蟲利用翹裂的樹皮產(chǎn)卵或化蛹，入冬后其幼蟲、成蟲及病菌的菌幺幺、砲r等潛入越冬，裂皮和翹 皮成為害蟲最安全的庇護(hù)所和病菌害依附體。石灰具有定的殺菌、殺蟲作用，可以殺死些在 樹干上越冬的真

2、菌、細(xì)菌和害蟲。 其次，樹干組織的韌性比較差，冬天溫差大容易使樹干組織開裂。生產(chǎn)中人們發(fā)現(xiàn)，在凍害期間， 由于溫差大或溫度前后變幅人，其凍害往往嚴(yán)重。因?yàn)榈蜏貋?lái)臨之前氣溫較高，樹木休眠淺，抗 寒能力差，驟然降溫時(shí)樹體適應(yīng)不過(guò)來(lái)。石灰水是白色的，涂上后能夠反射40%-70%的陽(yáng)光，樹 干在白天和夜間的溫差小，因此不容易開裂。 二、市場(chǎng)調(diào)查() 市場(chǎng)調(diào)研.文獻(xiàn)調(diào)研：總結(jié)現(xiàn)有產(chǎn)品的類型.市場(chǎng)情況.優(yōu)缺點(diǎn) 國(guó)內(nèi)噴涂機(jī)研究現(xiàn)狀及分析 )天注市航人科技發(fā)展有限公司于2011年12月申請(qǐng) 的實(shí)用新型專利中提出了 種農(nóng)林樹木噴涂機(jī)。其結(jié)構(gòu)如圖1所示。 1 種農(nóng)林樹木噴涂機(jī)的結(jié)構(gòu)示意圖。圖該實(shí)用新型所提供的種農(nóng)

3、林樹木噴涂機(jī)包括車獷、 水箱、干粉箱、混合箱、抽水泵、吸粉泵、液漿泵、電機(jī)和機(jī)械臂。水箱、干粉箱和混合箱均設(shè) 于車了后方的車架上，機(jī)械臂升降裝置的頂端設(shè)有由液壓臂驅(qū)動(dòng)開合和前后擺動(dòng)的機(jī)械爪，包括 轉(zhuǎn)臺(tái)、升降裝置和機(jī)械爪，噴嘴通過(guò)軟管與從混合機(jī)械爪的內(nèi)側(cè)設(shè)有若干個(gè)分布均勻的噴嘴，升 降裝置安裝在轉(zhuǎn)臺(tái)上。水轉(zhuǎn)臺(tái)安裝在機(jī)架上，箱中吸取漿液的液漿泵連接。升降裝置和機(jī)械爪位 于混合箱的上方，本實(shí)用新型能夠?qū)崿F(xiàn)樹木噴干粉箱通過(guò)吸粉泵與混合箱連接。箱通過(guò)抽水泵與 混合箱連接，涂作業(yè)機(jī)械自動(dòng)化，在保證了涂白效果的同時(shí)，人人降低了勞動(dòng)強(qiáng)度。這種噴涂 機(jī)具有的優(yōu)點(diǎn)和積極效果是：、通過(guò)轉(zhuǎn)臺(tái)的旋轉(zhuǎn)和升降裝置的升降，可

4、以多角度調(diào)整機(jī)械爪的角 度和高度，使其適1實(shí)現(xiàn)了樹木噴涂作應(yīng)不同高度的樹木的噴涂需求。本實(shí)用新型改變了傳統(tǒng)手 工的涂白方式，業(yè)機(jī)械自動(dòng)化，在保證了涂白效果的同時(shí)，人人降低了勞動(dòng)強(qiáng)度。、可以根據(jù)每 次噴涂用量，用抽水泵將水箱里的水抽進(jìn)混合箱與吸入進(jìn)來(lái)的干粉進(jìn)行2混合再噴涂，有效避 免了 次調(diào)配的漿液量過(guò)多所帶來(lái)的浪費(fèi)。年鄭州大學(xué)機(jī)械工程學(xué)院申請(qǐng)了樹木用2011 (_2) 另類的噴涂設(shè)備采用手動(dòng)方式。所示。石灰水噴涂機(jī)的實(shí)用新型專利。其結(jié)構(gòu)如圖2攪拌罐 體上設(shè)有進(jìn)水口，罐體內(nèi)固定有下支撐和上支撐，這種噴涂機(jī)包括了 個(gè)罐體，攪拌連桿的下端 設(shè)有攪拌連桿上端與攪拌電機(jī)的輸岀軸和連，連桿由下支撐和上支撐

5、限位，攪拌葉輪，罐體內(nèi)設(shè) 有吸水管，吸水管與自吸泵相連，自吸泵通過(guò)出水管與噴涂裝置相連。防止石灰水沉噴霧器匸作 時(shí)，攪拌電機(jī)通過(guò)攪拌連桿帶動(dòng)攪拌葉輪不斷旋轉(zhuǎn)以攪拌石灰水，淀，使得噴涂均勻。噴霧手柄 上的開關(guān)打開時(shí)，自吸泵啟動(dòng)，實(shí)現(xiàn)噴霧。另外，該實(shí)用新型使用時(shí)噴涂手柄夾持在樹木的中部， 石灰水從上往下均勻留下而不會(huì)使很多石灰水流落地上。- 圖2樹木用石灰水噴涂機(jī)結(jié)構(gòu)示意圖。 （三）關(guān)于樹干刷白的自動(dòng)化設(shè)備研究，發(fā)明專利ZL200810061760. 8中捉出了 類樹木涂白機(jī) 器，其利用“上下運(yùn)動(dòng)，邊涂邊刷”的方式實(shí)現(xiàn)樹木涂白工作。但是這種機(jī)器存在著工作死角、 涂刷樹木周向無(wú)法完全覆蓋、涂刷質(zhì)量一

6、般等不足。 2008年05月22日浙江工業(yè)大學(xué)申請(qǐng)了專利，并經(jīng)過(guò)三年左右的時(shí)間，到2011年02月24日重 新申請(qǐng)了專利。其結(jié)構(gòu)如圖3所示。 3 5 圖3樹木涂口結(jié)構(gòu)示意圖. 這種新型樹木涂白機(jī)包括了車架、旋轉(zhuǎn)傳動(dòng)機(jī)構(gòu)、毛刷機(jī)構(gòu)和供液機(jī)構(gòu)。 其中供液機(jī)構(gòu)為間歇供液機(jī)構(gòu)，包括供液瓶和供液瓶固定架，并由凸輪條決定不同的供液量。對(duì) 不同樹種的涂刷，更換凸輪條就可控制不同的供液量，同時(shí)，間歇供液裝置在滿足供液要求的前 捉下，避免了石灰水的浪費(fèi)及對(duì)周邊市容的影響。在涂刷過(guò)程毛刷機(jī)構(gòu)自適應(yīng)調(diào)整毛刷壓縮力、 有效保證涂層質(zhì)量，適合對(duì)不同樹徑大小、樹干不同彎曲度、各類樹干衣皮形狀進(jìn)行涂刷工作。 本發(fā)明采用了旋

7、轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)與上下進(jìn)給運(yùn)動(dòng)復(fù)合的傳動(dòng)機(jī)構(gòu)，實(shí)現(xiàn)對(duì)樹干的旋轉(zhuǎn)涂刷，能減少涂刷的 工作廳區(qū)，避免樹干農(nóng)而的“漏洞”現(xiàn)象，同時(shí)刷圖質(zhì)量得到進(jìn)步的改善的技術(shù)。- 此發(fā)明主要解決了如下幾個(gè)問(wèn)題：1、有效消除了工作死角、扌是升了涂刷質(zhì)量：2、適應(yīng)性強(qiáng)：3、 有效節(jié)約石灰水、降低成本。 （四）針對(duì)已有技術(shù)存在的缺陷,上海人學(xué)申請(qǐng)的實(shí)用新型專利中捉出了 種高環(huán)保的樹涂白機(jī), 使用機(jī)器代替人工勞動(dòng)，實(shí)現(xiàn)自動(dòng)、均勻、精確地給樹涂白，降低工人勞動(dòng)強(qiáng)度。 該設(shè)計(jì)包括機(jī)架、升降驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)、縱向調(diào)整機(jī)構(gòu)、噴涂機(jī)構(gòu)。機(jī)架固定在機(jī)架上，機(jī)架底部安放 電機(jī)，電機(jī)通過(guò)齒輪和鏈帶傳動(dòng)實(shí)現(xiàn)機(jī)架的上下往復(fù)運(yùn)動(dòng)。噴涂機(jī)構(gòu)上安裝導(dǎo)向輪以根據(jù)樹的直

8、 徑人小來(lái)調(diào)整兩邊噴嘴架的距離，噴嘴上安裝對(duì)射傳感器用來(lái)檢測(cè)是否對(duì)準(zhǔn)樹干，從而楮確均勻 地實(shí)現(xiàn)對(duì)樹的涂白。本實(shí)用新型機(jī)構(gòu)簡(jiǎn)單，制造成本低，操作智能，環(huán)保低能，可靠性高。其結(jié) 構(gòu)如圖4所示。 4咼環(huán)保樹涂I I機(jī)圖 分鐘，5經(jīng)測(cè)算，名普通園林人工刷棵人小的樹至少需3分鐘，而該設(shè)計(jì)僅需要0. 效率可以至少捉高五倍。國(guó)內(nèi)仿形裝置的研究與設(shè)計(jì)中捉出了 種果樹仿形噴華南 農(nóng)業(yè)人學(xué)工程學(xué)院發(fā)農(nóng)的仿形噴霧裝置的設(shè)計(jì)及分析霧裝置。設(shè)計(jì)出種從實(shí)現(xiàn)仿形運(yùn)動(dòng)的角度，該文將工業(yè)機(jī)械臂的結(jié)構(gòu)形式引入到果樹噴霧中，使機(jī)構(gòu)能夠根據(jù)果樹外形該系統(tǒng)通過(guò) 單片機(jī)控制各關(guān)節(jié)的步進(jìn)電動(dòng)機(jī)，果樹仿形噴霧系統(tǒng)。啟動(dòng)噴霧并按照靶標(biāo)的形狀調(diào)

9、節(jié)噴頭的位 置，當(dāng)噴頭運(yùn)動(dòng)到合適的位置時(shí)，產(chǎn)生仿形運(yùn)動(dòng)，閥門對(duì)果樹進(jìn)行噴藥，實(shí)現(xiàn)與靶標(biāo)相仿形狀 下的精確噴霧。 圖1仿形機(jī)械系統(tǒng) 結(jié)構(gòu)示意圖 圖2仿形機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)簡(jiǎn)圖 該裝置基木上能根據(jù)果樹通過(guò)對(duì)仿形機(jī)械臂，特別是噴頭的運(yùn)動(dòng)分析和數(shù)值仿真農(nóng)明，果樹仿形 噴霧系統(tǒng)的普遍適但山于果樹樹冠形狀的差異和人小的不同，外形產(chǎn)生仿形運(yùn)動(dòng)。例如果還需要其他輔助設(shè)備，用性仍存在很多問(wèn)題，同時(shí)耍真正能進(jìn)行果樹仿形噴霧作業(yè)，樹外形探測(cè)、測(cè) 距設(shè)備以及復(fù)雜的控制系統(tǒng)等。調(diào)查，總結(jié)但并且在不同時(shí)間階段攻克了相應(yīng)的技術(shù)難點(diǎn)， 以上所述樹木噴涂機(jī)自動(dòng)化越來(lái)越高，特別是樹木傾斜度的自動(dòng)檢測(cè)技術(shù)和噴涂機(jī)機(jī)高效率的解 決噴涂工作。是

10、仍然不能高精度，控制等軟件方面械手臂仿形的難題，單從硬件方而設(shè)計(jì)難以從 根本上解決，還應(yīng)該在檢測(cè)、著手，這造成其設(shè)計(jì)過(guò)于復(fù)雜或者成本過(guò)高。噴涂目前制約樹木 噴涂機(jī)發(fā)展的原因主要是樹木傾斜度檢測(cè)不準(zhǔn)，樹木分叉難以扌|:除，連續(xù)作業(yè)較低。因此，迫切 需要研制出噴涂精度高、綜合性能好的自動(dòng)仿形噴涂楕度不崗，高效機(jī)。而機(jī)械手臂的仿形是樹 木噴涂機(jī)的重要組成部分，同時(shí)也是能否實(shí)現(xiàn)樹木高精度、樹木自動(dòng)噴涂控制系統(tǒng)的硏究主要包 括樹木高度的自動(dòng)檢測(cè)技術(shù)和噴涂機(jī)械率噴涂的關(guān)鍵。手普升降的自動(dòng)控制技術(shù)這兩個(gè)方面。 連續(xù)作業(yè)等都對(duì)押:除樹木分叉，檢測(cè)樹木傾斜度，目前樹木噴涂機(jī)的研究還處于初級(jí)階段，不 能很好的完成

11、，因此迫切需要研制岀自動(dòng)仿形噴涂機(jī)。 () 三、需求分析分析在的問(wèn)題，提出柿應(yīng)的島求(功能、性能根據(jù)樹干石 灰水噴涂實(shí)現(xiàn)方式的不同，可以將其分為人工粉刷和機(jī)器噴涂。 作業(yè)方式 具體操作 優(yōu)缺點(diǎn) 人工粉刷 工人拿著刷墻的刷了，從石 灰水桶中稚取液體，然后圉 繞著粉刷樹干。 這種方法的優(yōu)點(diǎn)是可以粉刷濃度和粘稠度較高的涂 料，粉刷到任何地方，操作靈活。缺點(diǎn)是確取的量不 好控制，而且勞動(dòng)量犬，耗費(fèi)時(shí)間，效率低下。 機(jī)器噴涂 利用壓縮或壓力機(jī)器捉供 種流體噴涂方式的優(yōu)點(diǎn)是節(jié)省人量的勞動(dòng)力、可連 的壓力和動(dòng)力將涂料噴射 在需要噴涂的衣面。 續(xù)不間斷操作、高效簡(jiǎn)單。缺點(diǎn)是對(duì)環(huán)境有定程度 的污染，噴涂烏粘稠度

12、的液體時(shí)，易堵塞噴頭。 作業(yè)據(jù)我小組調(diào)査，現(xiàn)在農(nóng)林管埋人員在給樹木刷白時(shí)絕人部分采用手工粉刷的方法。工作效率 低而且而且還要繞樹干圈，不僅勞動(dòng)強(qiáng)度人、工人拿著刷了沿著樹干上起下蹲，針在噴涂過(guò)程 中有大部分石灰水曬落地上，石灰水的利用率比較低。所涂的石灰層不均勻，有少數(shù)裝置因?yàn)樵O(shè) 備制造成本高、對(duì)這種情況，目前國(guó)內(nèi)市場(chǎng)上還沒(méi)有和對(duì)有效的機(jī)械裝置，體積人、操作繁瑣、 耗能較大以及不適合城市擁堵的環(huán)境等種種原因而不能彼推廣。 四、研究目的本次產(chǎn)品設(shè)計(jì)主要為解決當(dāng)前樹木在噴涂石灰水過(guò)程中效率低下、材料 浪費(fèi)嚴(yán)重的狀況，捉供種效率高、成本低、石灰水利用率高、噴涂均勻的樹木用石灰水自動(dòng)噴 涂機(jī)。為此我們?cè)O(shè)

13、計(jì)了樹干石灰水噴涂機(jī)，它是-種機(jī)械化的樹干石灰水仿形噴涂機(jī)。五、 樹干涂白劑類型 （）石硫合劑生石灰涂白劑公斤、成分比例：石硫合劑原液（市 場(chǎng)購(gòu)買或自己配制，自配方法如下：生石灰11公斤，先將生石灰用少雖水化解后，再加水調(diào)成 糊狀，慢慢加入硫礦公斤、水10硫磺粉2粉，充分混勻，然后加足水量。加熱點(diǎn)沸，邊點(diǎn)邊攪， 并不斷用開水補(bǔ)充蒸發(fā)掉的水分。大分鐘左右，待藥液呈深紅色時(shí)【渣宰呈黃綠色】即成。冷后 用粗布過(guò)濾即為原液）40約煮公50. 2公斤、動(dòng)（植）物油脂0.1公斤、水1. 50. 250. 25公 斤、食鹽公斤、生石灰斤。加入油脂攪拌（要濾去殘?jiān)推渌w粒等雜物2、配制方法：將生 石灰加水充

14、分熟化，- 后，再加水制成石灰乳，最后將石硫合劑原液和充分溶解鹽水倒入，充分?jǐn)嚢杓闯伞?（二）硫酸銅石灰涂白劑 1、成分比例：硫酸銅0.5公斤、生石灰10公斤、水30一40公斤（或以硫酸銅、生石灰、水 以1： 20： 6080的比例配制）。 2、配制方法：用少量開水將硫酸銅充分溶解，再加用水量的2/3的水加以稀釋；將生石灰 加另1/3水慢慢熟化調(diào)成濃石灰乳：等兩液充分溶解且溫度相同后將硫酸銅倒入石灰乳中，并 不斷攪拌均勻即成涂白劑 六、方案設(shè)計(jì) 我們?cè)O(shè)計(jì)的樹木石灰水噴涂機(jī)的基本功能和設(shè)計(jì)思路：根據(jù)所需要完成的任務(wù)和動(dòng)作，結(jié)合石灰 水噴涂機(jī)的實(shí)際要求，綜合運(yùn)用所學(xué)的基本理論、基本知識(shí)和相關(guān)的機(jī)械

15、設(shè)計(jì)專業(yè)知識(shí)，完成符 合市場(chǎng)需求的低成本高技術(shù)含量的石灰水噴涂機(jī)的創(chuàng)新設(shè)計(jì)（見下而黑箱圖）。其中包括機(jī)器裝 置的原理方案構(gòu)思和擬定；原理方案的實(shí)現(xiàn)、傳動(dòng)方案的設(shè)計(jì)；PLC控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)：運(yùn)用3D 設(shè)計(jì)軟件PR0/E進(jìn)行邊構(gòu)思邊設(shè)計(jì)，完成產(chǎn)品的外觀設(shè)計(jì)和各個(gè)零部件的仿真造型，再對(duì)整體進(jìn) 行虛擬裝配，從而能夠在整體設(shè)計(jì)的基礎(chǔ)上全面的考慮各個(gè)細(xì)節(jié)的處理，使得整個(gè)設(shè)計(jì)更加的合 理，科學(xué)。完成虛擬裝配后，在PR0/E軟件的虛擬環(huán)境下對(duì)產(chǎn)品進(jìn)行運(yùn)動(dòng)仿真和運(yùn)動(dòng)干涉檢測(cè)， 完成質(zhì)量，重心以及受力分析，在此基礎(chǔ)上可以完成比傳統(tǒng)設(shè)計(jì)更為精確和可靠的靜力學(xué)運(yùn)算及 校核。在完全仿真的虛擬設(shè)計(jì)環(huán)境里，設(shè)計(jì)出最優(yōu)的方案。

16、然后，根據(jù)虛擬設(shè)計(jì)的模型用AUTOCAD 繪制裝配圖和必要的零部件圖，方便產(chǎn)品的加工和裝配。 工作原理：噴涂機(jī)運(yùn)行到所需要噴涂的樹木后。開始進(jìn)行工作，首先負(fù)責(zé)前后移動(dòng)的導(dǎo)軌（齒輪 齒條）前后移動(dòng)，當(dāng)距離樹干5cm之后，感應(yīng)器感應(yīng)到，液壓泵開始11作，夾持機(jī)構(gòu)自動(dòng)鎖死， 開始對(duì)樹木進(jìn)行噴涂，由電動(dòng)機(jī)負(fù)責(zé)上下方向的移動(dòng)，當(dāng)樹木沿噴涂機(jī)運(yùn)動(dòng)方向有定的傾斜角 度時(shí)，靠左右方向的齒輪齒條通過(guò)PLC控制來(lái)實(shí)現(xiàn)，這樣的話就實(shí)現(xiàn)了對(duì)不同傾斜角度樹木的噴 涂 系統(tǒng)對(duì)環(huán)境的影響：1、美化環(huán)境2.石硫合劑對(duì)環(huán)境的污染 X樹木的傾斜度輸入：1 2、樹木的直徑輸出：1、涂料 技術(shù)系統(tǒng)3、樹木的位置2.導(dǎo)軌的運(yùn)動(dòng) 、電機(jī)

17、4 環(huán)境對(duì)系統(tǒng)的影響：1、石灰水沉淀2.石灰水放熱 .塑料管的塑性和耐熱性3 七、任務(wù)分解 張剛（組長(zhǎng)）：主要負(fù)責(zé)整個(gè)項(xiàng)目的進(jìn)程安扌札 任務(wù)分解，監(jiān)替，以及三維建模 屈鵬飛：每次討論會(huì)議的記錄，方案的總體設(shè)計(jì)和分析 滕 月：市場(chǎng)調(diào)研，需求分析，三維建模 羅成志：市場(chǎng)調(diào)研，可行性分析，以及二維圖的繪制 初君偉：撰寫相關(guān)報(bào)告，以及二維圖的繪制 柯陽(yáng)虹：風(fēng)險(xiǎn)分析，功能分析以及撰寫相關(guān)報(bào)告以及PPT 除此之外，每名小組成員都會(huì)選擇相關(guān)典型零件進(jìn)行工藝設(shè)計(jì)，以及參加小組討論，丿I、 成本預(yù)測(cè) 八、市場(chǎng)前景 -臺(tái)小小的機(jī)器，使樹木涂白工作變得簡(jiǎn)單高效，這就是我們?cè)O(shè)計(jì)的樹木制動(dòng)噴涂機(jī)，與 普通人工相比，同樣

18、是涂刷株胸徑20厘米的樹木，人工需要3分鐘至5分鐘，而機(jī)械涂口手 只需要20秒至30秒，人人提高了效率。1、我們?cè)O(shè)計(jì)的這款樹干石灰水噴涂機(jī)所采用的材料都冇很好的通 用性.在啟期推廣過(guò)程屮可以征保證可靠性的情況下很據(jù)實(shí)際情況更換材料.使得成本撤低化。2、樹干石灰水噴涂機(jī) 對(duì)加匸的匸藝耍求不高.這降低/企業(yè)生產(chǎn)這種噴涂機(jī)的門檻，3、它的成本不鬲.而且節(jié)省勞動(dòng)力以及提髙J效率. 針對(duì)大而積推廣有很好的的可行性。4、這款樹干石灰水噴涂機(jī)相比其他有更好的經(jīng)濟(jì)性 九、項(xiàng)目計(jì)劃制定 第-調(diào)： 12. 25選組長(zhǎng)，小組討論，確定項(xiàng)目研究方向：通過(guò)小組集體討論的形式制定項(xiàng)目課題，并確 定項(xiàng)目的大概方案。 12. 26 12. 27搜索資料，進(jìn)行方案分析，確定可行性的結(jié)構(gòu)；進(jìn)行小組成員任務(wù)分配，分工合 作搜集資料，集