飼喂傳送帶換向裝置設計的研究

文/王 波 李小杰

（北京農業(yè)職業(yè)學院機電工程學院）

奶牛飼料作為提供營養(yǎng)、保證牛奶品質的必需投入品，在保障奶業(yè)安全方面起到了至關重要的作用[1]。相應地，奶牛飼喂設備也成為規(guī)?；翀鲅b備的重要組成。近年來，隨著國外先進養(yǎng)殖理念、技術和設備的不斷引入，農業(yè)物聯網技術的興起，加之農業(yè)勞動力的大量轉移，對飼喂裝備提出了自動化、智能化的需求[2，3]。與傳統的牽引式全混合日糧（TMR）飼喂車不同，傳送帶式飼喂系統基于固定式TMR設備，通過集成高度自動化的填料設備、精料塔和多種功能的傳送帶單元，并由飼喂管理系統對各組成設備的工作狀態(tài)進行實時智能化控制，將固定式TMR設備攪拌好的飼料傳送至各牛舍，實現了不同牛舍、不同牛群的多次飼喂[4，5]。作為傳送飼料的重要部件，傳送帶除把飼料運送至牛舍內，還需通過換向推料裝置將飼料推撒到飼喂面，進而實現雙側飼喂，而目前已具備成熟技術的傳送帶設備缺乏適用于飼料分流的有效換向裝置。為此，筆者開發(fā)了一種能夠完成飼料推料工作，同時實現換向動作，進而滿足飼喂通道雙側飼喂需求的飼喂傳送帶換向裝置。

圖1 飼喂傳送帶換向裝置主要結構組成

1 換向裝置結構組成與工作原理

飼喂傳送帶換向裝置主要結構組成如圖1所示。其通過滑動底板搭載在傳送帶上，并由減速電機輸出軸帶動鋼絲繩輪，進而由連接在滑動底板兩端的鋼絲繩牽引而實現往復運動；當需要擋料板換向時，電推桿工作，帶動與電推桿鉸接的擋料板2擺動，擋料固定板使兩塊擋料板達到同步運動，最終實現該裝置的換向操作，如圖2所示。

2 換向裝置關鍵結構設計

由其工作原理可知，飼喂傳送帶換向裝置的運動過程主要包括兩方面：一方面是換向裝置的整體直線往復運動，且其運動完全獨立于傳送帶運動；另一方面是換向動作，在需要換向飼喂的位置，電推桿工作，完成換向。本部分將對以上兩方面的運動驅動機構進行設計。

圖2 飼喂換向裝置工作原理示意圖（以飼料流向為視角）

圖3 換向驅動機構示意圖

2.1 換向裝置直線運動驅動設計

綜合考慮驅動形式、安裝條件、目標載荷等多方面因素，本設計選取了鋼絲繩牽引傳動作為換向裝置直線運動的驅動方式，動力來源為安裝在傳送帶一側的減速電機，輸出軸帶動鋼絲繩輪轉動，鋼絲繩與換向裝置連接，鋼絲繩從動輪位于換向裝置行程終端，并固定在傳送帶另一側，同時帶有鋼絲繩張緊部件。

2.2 換向驅動機構設計

換向動作一般可采用主動式和被動式，被動式需要換向裝置直線運行到固定位置時才能被換向導桿推動擋料板實現換向。為了能夠使換向裝置隨時可根據需求進行換向，本設計使用了主動式步進電機推桿作為換向驅動，其一端與電推桿固定板鉸接（A點），另一端與擋料板2鉸接（C），通過推桿的伸出和回縮，帶動以擋料固定板上B為擺動中心的擋料板擺動而實現換向。其中，電推桿、換向裝置機架（電推桿固定板、擋料固定板）、擋料板形成了擺動導桿結構，如圖3所示。經簡化，擋料板2的兩個擺動極限位置分別為C和C' ，根據AC和BC的距離差值確定了推桿換向行程為52 mm。同時，根據電推桿推力應大于推料板擺動最大靜摩擦力的要求[6]，電推桿推力選取了不低于150 N。

3 結論

3.1 作為傳送帶式飼喂系統的重要工作部件，該換向裝置通過鋼絲繩傳動實現了直線往復運動，以保證飼料撒落于飼喂面不同區(qū)域；通過主動式步進電機推桿驅動，實現了隨時根據需求換向動作。

3.2 電推桿換向行程直接影響換向動作的完成度。通過對電推桿、換向裝置機架（電推桿固定板、擋料固定板）、擋料板形成的擺動導桿結構分析，確定了推桿換向行程為52 mm，以及電推桿推力不低于150 N，據此可選取滿足此參數要求的電推桿。C