基本信息
- 项目名称：
- 新型自行式多功能喷涂机
- 来源：
- 第十一届“挑战杯”国赛作品
- 小类：
- 机械与控制
- 大类：
- 科技发明制作B类
- 简介：
- 现今全国各城市，尤其是交通繁忙的大型城市的道路上都设有公路分隔栏。公路护栏需要定期清洁和油漆翻新维护，然而如今的护栏维护工作仍然依靠落后的人手操作，导致环境污染、阻塞交通、危害人员健康和浪费油漆等问题。基于这种现状，本小组设计了一组具有油漆气雾回收、劳动强度轻、占地面积小、密封喷涂等特点的模块化工作机器组代替落后的手工作业，以解决人手作业的多种问题。
- 详细介绍：
- 目前，车道分隔铁栏及高速路护栏涂饰维护作业工程仍以手工为主，劳动强度大、操作工序多、生产效率低、涂层厚度不均匀、既浪费涂料又难以保证工程质量，往往还需围闭道路施工而导致交通拥堵。长年参与油漆工作的工人还会因此患上职业病----油漆中包含的TVOC 总挥发性有机化合物，VOC ，Votatile Organic Compound的缩写， TVOC包括苯、甲苯、乙酸丁酯、乙苯、对（间）二甲苯、苯乙烯、邻二甲苯、十一烷等。研究表明，即使室内空气中单个VOC含量都低于其限含量，但多种VOC的混合存在及其相互作用，就使危害强度增大。 TVOC表现出毒性、刺激性，能引起机体免疫水平失调，影响中枢神经系统功能，出现头晕、头痛、嗜睡、无力、胸闷等症状，还可能影响消化系统，出现食欲不振、恶心等，严重时可损伤肝脏和造血系统，甚至引起死亡。 鉴于国内对于公路栏杆的喷涂只能依赖于低效率的人手喷涂。然而喷涂技术无论是在国内与国外都处于一个先进的领域，对于公路护栏的机械喷涂差的就是一种连接喷涂技术与栏杆喷涂的媒介式的机械设备，因此本小组研发一种新型自行式多功能喷涂机,可对护栏进行喷漆及漆料回收，实现节省油漆，减轻油漆气雾对空气的污染、降低工人的劳动强度及因此罹患职业病的机会。同时避免封路对交通所带来的影响，减少维护成本等。
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作品专业信息
设计、发明的目的和基本思路、创新点、技术关键和主要技术指标
- 设计目的 发明一种自动喷涂机组完成喷涂的打磨、清洁、喷漆和烘干四种工序，以机械作业代替落后的手工作业现状。 研究的基本思路： 通过对公路栏杆的结构分析，喷涂机必须能包封栏杆达到密封效果、喷头能自由的在X轴与Y轴运动、对喷头与杆定位、数杆系统探知不同长度的栏杆。因此机体主要由密封机体、喷头动作运动件、定位系统数杆系统、喷漆系统、机体和喷头控制系统。密封机体可以用容易使漆料脱落的材料制作而成。 1、喷头动作运动件：喷头动作有X轴与Y轴的运动，利用丝杆的传动动力和转动部件实现两轴的运动。 2、数杆系统：思路来源于工厂成品的数件系统，利用红外线对射器、继电器和单片机联动就可以制作出数杆系统，为后面的动作设定制造基础 3、机体和喷头控制系统：由单片机、继电器和电机组成。单片机程序控制电流的通断、利用继电器设计成的电机正反转电路而组成控制系统。 创新点： 其主要创新之处如下： 1、自行式密封喷涂，全程喷涂在密封工作箱内 进行 2、油漆气雾回收，避免喷漆过程污染环境； 3、智能控制系统实现喷涂自动化，包括：自动定位，喷涂装置姿态控制等； 4、设备占地面积小，喷涂过程无需围闭道路，对交通无影响
科学性、先进性
- 由于交通压力不断上升，为解决交通问题广州市等城市设立公路护栏，作为后续工作的护栏维护翻新工作是必须的。然而护栏的翻新油漆主要靠人手工作，人手翻新的经济性和效率不能满足护栏大量使用的现状，故一种机电一体化的喷漆机器的需求就需要解决。本作品的科学性、先进性及独特之处在于： 一、本作品利用红外线对射器、单片机组成控制系统对喷漆机的行走于喷漆动作进行控制定位。有了智能控制系统定位的准确性得到了保证。体现出作品的科学性 二、喷涂机启动后是自动式工作，相比现有的人手翻新油漆有明显的技术进步。在经济（请参考使用说明一部分）和效率方面都有很大的优越，这是作品的先进之处。 三、作品的独特性是将栏杆分段成多段喷涂工作，利用红外线对射器作探测，确定每次工作范围。对栏杆的节点处自动选择长行程喷涂，实现对栏杆全面喷涂。
获奖情况及鉴定结果
- 2009年5月23日 在 第十届“挑战杯”广东大学生课外学术科技作品竞赛 比赛中获二等奖
作品所处阶段
- 实验室阶段
技术转让方式
- 无
作品可展示的形式
- 实物、现场演示、图片
使用说明,技术特点和优势,适应范围,推广前景的技术性说明,市场分析,经济效益预测
- 技术特点： 一、通过密封式可移动工作箱防止多余油漆外泄 二、根据栏杆特点自动选择喷涂行程 三、对喷头与栏杆相对位置定位 推广:向效率方面推广，增加喷枪机构，效率提高 效益比较: 喷涂机： 制作成本5000元；每年维修费用2000元；使用年限10年 十年内总支出50000+2000×10=70,000元 人工维护： 工人薪金2元/每平方米；每年维护栏杆总长 100,000米；工作年数10年 十年内总支出2×100,000×10=2,000,000元 在不计算漆料费用下和工作量只有100000每年的情况下，在一台喷漆机的工作年限内，采用喷涂机维护就可以省下1930,000元。
同类课题研究水平概述
- 目前的公路护栏翻新维护主要以手工为主，设备多为单(双) 喷嘴小型喷涂机或手持式喷斗，效率低下，劳动强度高，油漆利用率不高，油漆气雾无法控制，还没出现有自动化喷漆机器。当前国内公路护栏喷漆机上没有前例，而在室内粉刷上有安徽理工大学机械工程系的王成军、蒋红梅和刘萍制作的室内粉刷自动喷漆机。粉刷机是靠墙行走，速度可调，对于一个工作面需要来回多次粉刷喷涂，而来回行走是需要人来判断的，当工人在场工作必须时刻留意粉刷机的工作情况，当工人判断走到需要回走的时候按下回转按钮，为工作带来不便。喷涂量需要和喷涂速度配合，行走过慢则涂层厚，易形成挂流，行走过快则涂层薄，甚至无法覆盖。实际操作时应结合涂喷涂料和空气量的压力、流量调节情况具体确定 , 不同粘度的涂料情况不尽相同 , 最终应以形成满意的涂层为准。 本作品对护栏分成多个工作区域，每次完成的工作区域由红外线对射器来探测，红外线对射器与单片机组合成的控制系统有很好的可靠性。在工作的时候工人只需固定喷漆机与栏杆的相对位置后启动按钮就可以了。无需太过于繁琐的工序，也不需要工人时刻关注喷漆机的工作。只需要在出现异常情况时工人来处理。 鉴于现时的油漆喷头和空压机技术已经非常成熟，为喷漆机提供了很好的工作条件。以广州市为例，公路护栏覆盖率非常高，这为喷漆机的使用提供了广阔的使用环境，喷涂机的实用性自然高。我们力求作品的使用性，为解决当前落后的人工作业，提高工作效率，减少经济损失
