SP60鏈盤式飼料輸送機(jī)的設(shè)計

■趙明杰 吳德勝 李 輝 秦 田 宋曉旻

（中機(jī)華豐（北京）科技有限公司，北京，100083）

近年來我國的飼料設(shè)備發(fā)展迅速，許多產(chǎn)品的技術(shù)達(dá)到了國際先進(jìn)水平。而將飼料運達(dá)每一個動物飼喂點的自動輸料設(shè)備，作為飼料流動的最后一個環(huán)，其技術(shù)水平和應(yīng)用規(guī)模仍有待提高，為此我們研制了SP60鏈盤式飼料輸送機(jī)。

1 工作原理

鏈盤式輸送機(jī)是一種在封閉的輸料管內(nèi)，借助于運動著的料盤和鏈條連續(xù)輸送粉狀、顆粒等散粒物料的輸送設(shè)備，它是利用散粒物料具有內(nèi)摩擦力以及在封閉管內(nèi)對側(cè)壁產(chǎn)生側(cè)壓力的特性來實現(xiàn)物料連續(xù)輸送的。如圖1所示，鏈盤式飼料輸送機(jī)主要由驅(qū)動單元、料斗、輸料管、轉(zhuǎn)角器和配量器等組成。工作時，驅(qū)動單元驅(qū)動鏈條，鏈條驅(qū)動料盤經(jīng)料斗從料塔取料，通過輸料管將飼料送至系統(tǒng)內(nèi)各配量器，當(dāng)配量器達(dá)到所需要的容量時，開啟自動釋放裝置，將飼料喂入各種類型的食槽。

圖1 鏈盤式飼料輸送機(jī)工作原理

鏈盤式輸送機(jī)的輸送原理類似于埋刮板輸送[1]，水平輸送時，物料受到料盤在運動方向上的推力而被擠壓，物料自重及管內(nèi)壁的約束之下產(chǎn)生內(nèi)摩擦力，它保證了料層之間的穩(wěn)定狀態(tài)，并足以克服物料在料管中移動時受到的外摩擦力，形成連續(xù)整體的料流，隨著鏈條向前輸送。垂直輸送時，物料受到鏈盤施加的在運動方向上的提升力。由于自重以及料管內(nèi)壁的約束，物料中產(chǎn)生橫向側(cè)壓力，形成阻止物料下落的內(nèi)摩擦力。同時，下部的不斷給料也給上部物料施加了連續(xù)不斷的推移力，迫使物料向上運動。當(dāng)這些作用力大于物料和槽壁之間的外摩擦阻力以及物料自身的重力時，物料就會形成連續(xù)整體的料流，從而被提升[2]。

2 關(guān)鍵部件的設(shè)計

鏈盤式飼料輸送機(jī)的關(guān)鍵部件包括輸送裝置、驅(qū)動單元和轉(zhuǎn)角器等。

2.1 輸送裝置（見圖2、圖3）

圖2 滾子鏈和鋼絲繩用做輸送鏈條

圖3 環(huán)鏈用做輸送鏈條

料盤一般選用塑料材質(zhì)，要求無毒，無臭，耐磨，結(jié)合力強(qiáng)，根據(jù)以上要求，初選ABS和尼龍PA1010，兩種材料均無毒無臭。其中，ABS剛度高，尺寸穩(wěn)定性好，強(qiáng)度和耐候性略低，有較好的綜合性能；尼龍PA1010抗拉強(qiáng)度高，有較好的沖擊韌性，耐磨減震性能良好，在機(jī)械行業(yè)應(yīng)用廣泛，通過注塑件拉伸試驗比對發(fā)現(xiàn)，單片尼龍PA1010與鏈條的結(jié)合力達(dá)到2 400 N，明顯高于ABS，綜合考慮以上個因素，選擇尼龍PA1010作為料盤材料。

2.2 驅(qū)動單元

驅(qū)動單元一般包括驅(qū)動鏈輪，換向鏈輪，電機(jī)和減速機(jī)，張緊裝置，箱體等部件。從整體布局上看，驅(qū)動單元可以采用立式或者臥式布局（如圖4所示）。立式驅(qū)動單元的進(jìn)料端和出料端呈90°，在驅(qū)動的同時實現(xiàn)了鏈條轉(zhuǎn)向，其缺點是結(jié)構(gòu)不緊湊。目前鏈盤式飼料輸送機(jī)往往和螺旋輸送機(jī)配合輸喂料，螺旋輸送機(jī)從料塔取料，鏈盤式輸料機(jī)在舍內(nèi)平面輸料[3]，畜禽舍高度一定的情況下，動力單元的高度尺寸越小越好，臥式布局能較好地滿足這一要求，因此采用臥式驅(qū)動單元。減速裝置采用輸出軸與輸入軸呈90°的錐齒輪減速機(jī)，這樣保證了水平方向的結(jié)構(gòu)緊湊。

圖4 立式驅(qū)動單元和臥式驅(qū)動單元

鏈條布局方面，使鏈條從下方通過導(dǎo)料管引入，在驅(qū)動鏈輪上逆時針纏繞，通過換向鏈輪換向后，緊貼殼體底部引出。這一方案的設(shè)計具有如下特點：①通過驅(qū)動鏈輪和換向鏈輪協(xié)同工作，在驅(qū)動鏈條的同時，并不改變其線速度方向，這是設(shè)備平面布置的必要條件。②驅(qū)動鏈輪和換向鏈輪所在的平面成一定角度，使鏈條前后各段互不干涉。③鏈條從導(dǎo)料管進(jìn)入傳動箱內(nèi)，料盤上附著的物料只落入出料區(qū)，不污染其他區(qū)域，不影響鏈條和驅(qū)動鏈輪的嚙合。④鏈條引出時緊貼殼體，能將出料區(qū)的粉料及時清走。

圖5 臥式驅(qū)動單元中的鏈條布局

輸送裝置通過轉(zhuǎn)角器后能變換輸料方向，借助該功能，可將飼料送至畜禽舍內(nèi)任何一個飼喂點。轉(zhuǎn)角器的主要構(gòu)成件是封閉殼體及殼體內(nèi)的轉(zhuǎn)角輪。隨著轉(zhuǎn)角器殼體內(nèi)連續(xù)進(jìn)料，物料會進(jìn)入殼體中心區(qū)，不及時排出將增大阻力甚至堵機(jī)。因此轉(zhuǎn)角輪除具有導(dǎo)向功能外，還應(yīng)具備出料能力。為此在其幅板上設(shè)置疏料弧板，在接觸面上開疏料槽，隨著轉(zhuǎn)角輪的旋轉(zhuǎn)，弧板自動地將物料甩向疏料槽，經(jīng)輸送裝置導(dǎo)出，以避免堵機(jī)，保證轉(zhuǎn)角器正常運轉(zhuǎn)。

2.3 轉(zhuǎn)角器（見圖6）

圖6 轉(zhuǎn)角器與轉(zhuǎn)角輪結(jié)構(gòu)

3 主要技術(shù)參數(shù)

根據(jù)資料檢索、理論分析和分項試驗探索的結(jié)果，SP60鏈盤式飼料輸送機(jī)的主要技術(shù)參數(shù)確定如表1所示。

表1 SP60鏈盤式飼料輸送機(jī)主要技術(shù)參數(shù)

環(huán)路長度，鏈盤式飼料輸送機(jī)的輸送裝置形成閉環(huán)回路，單純從應(yīng)用的角度看，環(huán)路長度越長越好，但過長將導(dǎo)致無用功增加，因為確定環(huán)路總長度時首先考慮鏈條的破斷拉力，破斷拉力與環(huán)鏈規(guī)格成正比，規(guī)格增大固然能增加輸送距離，但無用功隨之增加，經(jīng)濟(jì)性降低。環(huán)鏈用材一般選擇直徑4 mm圓鋼，經(jīng)試驗驗證，該規(guī)格環(huán)鏈的破斷拉力能達(dá)到13 000 N，當(dāng)配置4個轉(zhuǎn)角器時，環(huán)路總長度可達(dá)300 m。

輸料管內(nèi)徑，輸料管是料流的通道，管內(nèi)的填充系數(shù)為0.8時，料流暢通，能耗與輸送量達(dá)到較好的結(jié)合點。在該填充率下，配合破斷拉力13 000 N鏈條，通過試驗驗證，選擇料管內(nèi)徑為57 mm的鍍鋅鋼管，能達(dá)到流暢的輸料效果。

鏈條線速度，傳統(tǒng)埋刮板輸送機(jī)輸送生物質(zhì)類顆粒物料時，速度分布在 12～30 m/min[2]，在試驗系統(tǒng)上采用變頻器改變鏈條線速度，在該范圍內(nèi)選擇，當(dāng)速度為27 m/min時，系統(tǒng)輸送流暢，輸送效率達(dá)到最高。

部分縣由于財政困難，原招商協(xié)議中承諾的補(bǔ)助和獎勵未按時足額兌現(xiàn)，一些基礎(chǔ)設(shè)施未建或未能按期交付使用。部分縣為招攬投資，違反相關(guān)法律法規(guī)規(guī)定隨意承諾減免投資者本應(yīng)必須履行的法定程序和義務(wù)，但最終無法兌現(xiàn)，嚴(yán)重影響了政府的形象和投資者的積極性。

輸送能力，在以上參數(shù)確定后，輸送能力基本確定，建立數(shù)學(xué)模型并進(jìn)行估算如下：

式中：Q——輸送能力(t/h)；

D——料管內(nèi)徑(m)；

d——環(huán)鏈圓鋼直徑(m)；

v——鏈條線速度(m/h)；

t——填充度；

其中：填充度取0.8，飼料容重取0.5，計算結(jié)果為1.64 t/m3。理論計算一般難以精準(zhǔn)反映現(xiàn)實情況，諸如料盤與輸料管間隙，料盤和鏈條體積等因素均減弱輸送量，試驗過程中實測輸送量一般在1.4～1.6 t/m3范圍內(nèi)。

功率，功率主要消耗在系統(tǒng)阻力和傳動單元的機(jī)械損耗等方面。系統(tǒng)阻力主要包括料盤在輸料管中運行的摩擦阻力，飼料與輸料管內(nèi)壁的摩擦阻力，經(jīng)試驗檢測，系統(tǒng)需求功率分布在0.8～1.1 kW內(nèi)，考慮功率儲備等因素，選配1.5 kW電機(jī)，和匹配相應(yīng)扭矩的減速機(jī)[1]。

4 應(yīng)用實例

經(jīng)過設(shè)計團(tuán)隊的改進(jìn)與完善，SP60鏈盤式飼料輸送機(jī)已經(jīng)形成產(chǎn)品，并在北京某種豬場成功應(yīng)用。該場存欄母豬600頭，其中妊娠舍有3棟，設(shè)計欄位450個，妊娠舍內(nèi)采用了3套SP60鏈盤式飼料輸送機(jī)，輸送機(jī)采用平面4轉(zhuǎn)角器布置，由螺旋輸料機(jī)從料塔取料并為系統(tǒng)供料，鏈盤式飼料輸送機(jī)的輸料管上連接配量器和自動落料系統(tǒng)，實現(xiàn)定時定量自動喂料。設(shè)備已正常運行超過1年，據(jù)用戶反映，該機(jī)性能穩(wěn)定，清潔方便，提高了飼喂效率，較好地滿足了飼喂要求。

5 結(jié)語

SP60鏈盤式飼料輸送機(jī)解決了飼料流動最后一環(huán)的自動輸喂料問題，其應(yīng)用顯著降低了勞動強(qiáng)度，避免了鼠、蠅對飼料的污染，提升了豬場生物安全水平，減少了豬群應(yīng)激，有利于提高豬場生產(chǎn)成績。隨著養(yǎng)豬的集約化、規(guī)?；M(jìn)程加速，招工難問題顯現(xiàn)，自動飼喂需求迫切，飼料輸料喂料設(shè)備具有廣闊的推廣前景。