牛羊飼料攪拌機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)

王 帥

（遼寧省農(nóng)業(yè)機(jī)械化研究所，沈陽 110161）

隨著畜牧業(yè)的發(fā)展，對飼料數(shù)量和質(zhì)量的要求逐漸趨于嚴(yán)格。攪拌機(jī)構(gòu)是飼料加工中的關(guān)鍵設(shè)備，對飼料的質(zhì)量及經(jīng)濟(jì)性有重要影響。綜合運(yùn)用機(jī)械工程材料、機(jī)械制造工藝和機(jī)械制圖等方面的知識(shí)，針對牛羊飼喂車設(shè)計(jì)雙螺旋飼料攪拌機(jī)構(gòu)，依靠三螺旋攪拌機(jī)構(gòu)的轉(zhuǎn)動(dòng)混合飼料，旨在為牛羊飼料加工提供適用機(jī)具。

1 飼料攪拌機(jī)構(gòu)的總體設(shè)計(jì)

牛羊飼喂車用于畜牧業(yè)和育肥業(yè)，主體由喂料機(jī)構(gòu)和攪拌機(jī)構(gòu)組成。其主要依靠三螺旋攪拌機(jī)構(gòu)的轉(zhuǎn)動(dòng)，使飼料混合均勻。

按混合室結(jié)構(gòu)，飼料攪拌機(jī)構(gòu)分為臥式和立式兩大類。經(jīng)過反復(fù)研究和討論，選用立式雙螺攪拌機(jī)構(gòu)，其具有成本低、結(jié)構(gòu)簡單、操作簡便、清潔方便的特點(diǎn)。攪拌機(jī)構(gòu)主要由混料室、傳動(dòng)部分、動(dòng)力部分、雙螺旋攪拌機(jī)構(gòu)等組成，詳見圖1。

圖1 飼料攪拌機(jī)構(gòu)示意圖Figure 1 Diagram of feed mixing mechanism

打開上罩蓋，人工將不同類型的原料倒入混室，飼料在螺旋軸的攪拌下充分混合。螺旋軸位于混料室中央，軸上裝有內(nèi)、外兩層環(huán)帶型的螺旋，旋向彼此相反。物料和預(yù)混合料分別從機(jī)蓋上口進(jìn)入混料室。螺旋軸由電機(jī)帶動(dòng)，并攜帶物料翻動(dòng)，同時(shí)右旋葉片將物料沿內(nèi)圈推向一端，左旋葉片則使物料沿外圈推向另一端。通過不斷地翻動(dòng)、對流和剪切，實(shí)現(xiàn)物料的均勻混合。

2 飼料攪拌機(jī)構(gòu)的主要技術(shù)參數(shù)

飼料攪拌機(jī)構(gòu)的主要技術(shù)參數(shù)見表1。

表1 飼料攪拌機(jī)構(gòu)主要的技術(shù)參數(shù)Table 1 Main technical parameters of feed mixing mechanism

3 飼料攪拌機(jī)構(gòu)關(guān)鍵部件設(shè)計(jì)

3.1 料箱

料箱是饅頭攪拌機(jī)構(gòu)的重要附件之一，主要特點(diǎn)為結(jié)構(gòu)簡單、緊湊，可滿足圈舍內(nèi)牛羊數(shù)量變動(dòng)的需求。料箱無死角，箱內(nèi)飼料殘留率較少。

3.1.1 容積 規(guī)?；蛏岬拈L度為60～80 m， 寬度為2.30～2.75 m，肉羊口糧所需混合飼料容重為 180 kg，每批次混合物料體積為2.67 m3。由于飼料一般只占混合攪拌機(jī)體積的60%～70%，所以料箱體積為3.81～4.45 L，設(shè)計(jì)的料箱容積為 3～5 m3。

3.1.2 殼體 根據(jù)物料特性試驗(yàn)可知，混合物料摩擦角為42°，體止角為58°。為使物料沿料箱壁面順利下滑，將料箱箱體壁面與水平面夾角設(shè)計(jì)為75°。料箱兩側(cè)壁鋼板與箱體底面焊合處鋼板折為“∪”形狀，以保證箱體剛度。從橫斷面看，料箱整體呈“W”雙槽形。

3.1.3 結(jié)構(gòu)尺寸 飼料混合攪拌機(jī)為雙攪龍螺旋葉片對中設(shè)計(jì)，因此料箱整體形狀為“w”雙槽形，料廂無死角。肉羊圈舍一般寬度為2.5 m，為使飼料攪拌車自由出入羊舍，料箱尺寸設(shè)計(jì)為：長度2 600 mm，上邊寬度1 400 mm，高度1 350 mm，底邊寬度940 mm，豎直邊高度300 mm，底部半圓半徑320 mm。

3.1.4 出料門 出料門由液壓油缸、支座、滑動(dòng)擋板等構(gòu)成。出料滑動(dòng)擋板隨液壓油缸作往復(fù)運(yùn)動(dòng)。通過液壓控制閥控制料口大小，實(shí)現(xiàn)飼料出料量的控制。出料擋板外側(cè)安裝高強(qiáng)度磁板，用來去除飼料中的雜質(zhì)。出料門的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)如圖2所示。

圖2 出料口示意圖Figure 2 Diagram of discharge hole

3.2 螺旋攪龍

螺旋攪龍是飼料混合的關(guān)鍵部件。螺旋式攪拌器應(yīng)具有結(jié)構(gòu)簡單、混合效果好、能耗低、混合速度快、功耗低、摩擦熱少和操作維護(hù)方便等特點(diǎn)。

3.2.1 螺旋體 螺旋體是實(shí)現(xiàn)物料輸送的主要構(gòu)件，由螺旋葉片和螺旋軸構(gòu)成。按葉片在軸上的盤繞方向，可分為右旋和左旋兩種（逆時(shí)針盤繞為左旋，順時(shí)針盤繞為右旋）。同一螺旋體上如有2種旋向的葉片，可實(shí)現(xiàn)2個(gè)不同方向物料的輸送。螺旋軸采用直徑30～70 mm的空心鋼管制成。

螺旋葉片由厚4～8 mm的薄鋼板沖壓而成，互相焊接或鉚接到軸上。帶式螺旋利用徑向桿柱把螺旋帶固定在軸上。

3.2.2 螺旋機(jī)殼 機(jī)殼由3～8 mm厚的薄鋼板制成。水平慢速螺旋輸送機(jī)的機(jī)殼用2～4 mm厚的薄鋼板制成。橫斷面兩側(cè)壁垂直，底部為半圓形。機(jī)殼的內(nèi)直徑要稍大于螺旋直徑，使兩者之間有一間隙。

3.2.3 攪龍轉(zhuǎn)速 根據(jù)物料的物理特性和螺旋攪龍的極限轉(zhuǎn)速，攪龍轉(zhuǎn)速取 n＝35～41 r/min

3.3 出料口

3.3.1 尺寸 進(jìn)料口、出料口根據(jù)用戶需求開設(shè)，一般應(yīng)從尾部進(jìn)料、頭部出料，也可以從頭部進(jìn)料尾部出料。牛羊飼喂車沒有進(jìn)料口。由于攪拌機(jī)構(gòu)的一次加工量為5 m3，加工量很大，所以需要設(shè)計(jì)自動(dòng)出料口。根據(jù)立式攪拌機(jī)的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，只需要在料倉底部開一個(gè)自動(dòng)出料口，物料就可以在攪龍的帶動(dòng)下由出料口飛出。料倉底部出料口的設(shè)計(jì)如圖3所示。

圖3 料倉門結(jié)構(gòu)示意圖Figure 3 Structural diagram of warehouse door

3.3.2 橫截面 輸送量為 8.8 t/h， 物料容重為 0.8 t/m3，輸送量轉(zhuǎn)換為11 m3/h。根據(jù)計(jì)算，出料口橫截面要大于 0.033 m2。

3.4 電動(dòng)機(jī)

按照給定的機(jī)械系統(tǒng)要求，對動(dòng)力傳動(dòng)機(jī)構(gòu)和執(zhí)行機(jī)構(gòu)進(jìn)行選擇。對比幾種常用電動(dòng)機(jī)的功能，鑒于立式混合機(jī)的特點(diǎn)，最終確定采用小型三相異步電動(dòng)機(jī)（封閉式）。查閱《機(jī)械設(shè)計(jì)手冊》，選取Y132S-8型電動(dòng)機(jī)，其額定功率4 kW，額定電壓380 V，頻率50 Hz，滿載轉(zhuǎn)速720 r/min。根據(jù)設(shè)計(jì)功率Pd和電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速，查《機(jī)械設(shè)計(jì)》確定選用A型帶。

4 結(jié)論

針對牛羊飼喂車設(shè)計(jì)一種攪拌機(jī)構(gòu)，采用2個(gè)方向相反的螺旋結(jié)構(gòu)使飼料充分?jǐn)嚢?，選用小型三相異步電動(dòng)機(jī)提供動(dòng)力，傳動(dòng)比為1，螺旋葉片轉(zhuǎn)速35 r/min。攪拌機(jī)設(shè)計(jì)合理，具有結(jié)構(gòu)簡單、能耗低、維護(hù)方便的優(yōu)點(diǎn)。