自行走奶牛全混合日糧攪拌車研究

張軍鴻

（安徽安凱金達機械制造有限公司項目部，合肥230051）

0 引言

飼喂一體攪拌車（TMR：Total Mixed Ration）是發展現代化畜牧養殖的高端機械產品，是實現集約型機械化牛場的先進技術及精品畜牧業實現低投入、高產出的重要途徑之一。TMR飼養技術，其內涵就是采用先進的機電聯合加工和控制工藝，把牛只的精飼料和粗飼料的加工調制、攪拌混合、送料、喂料連成一體化技術，實現了針對不同階段牛群飼養的機械化、自動化、定量化、營養均衡化，是實現牛場現代化機械化生產的一個非常重要環節。

1 研究的目的及意義

1）是實現集約型機械化農場操作的需求。現代畜牧業離不開現代先進綜合技術，許多畜牧技術只有通過采用先進的畜牧機械，才能得以實施。發揮機械化的優勢，發展精品畜牧業是實現低收入、高產出的重要途徑。

2）是加快TMR在國內推廣的需求。根據國家積極推進的未來退耕還牧、散養牧場向規模牧場整合政策，未來TMR在中國的市場前景廣闊。

2 自行走TMR攪拌車研究

主要形式為采用成熟中卡二類底盤進行改裝，上裝立式攪拌倉，絞龍減速機采用液壓馬達驅動，液壓泵從卡車變速箱取力。

圖1 總體布置草圖

2.1 二類底盤選擇

1）發動機。發動機型號為朝柴4102BQ工程發動機，低速輸出功率較好；額定功率為88 kW/2 600 r/min；最大扭矩/轉速為 280 N·m/1 700～2 200 r/min。

2）變速箱。型號：LC6T46；各擋速比：Ⅰ擋為6.314，Ⅱ擋為3.913，Ⅲ擋為2.262，Ⅳ擋為1.393，Ⅴ擋為 1.000，Ⅵ擋為0.788，R擋為5.847。

3）取力器。速比為1.007，最大扭矩為230 N·m。

4）后橋。速比為5.375，單級減速、雙曲線圓錐螺旋齒輪。

表1 自走式攪拌車主要參數

2.2 液壓系統參數計算

1）馬達參數。型號：AA2FE160/61W-VSB527；排量：160 mL/r。

2）油泵參數。型號：416.0.90RY；排量：0～90 mL/r。

3）油冷卻器（帶油箱）有關技術參數。型號：4443.089.X00；電壓：24 V；油箱容積：20 L。

2.3 攪拌液壓系統計算

根據2.2節選擇參數為：

油泵：PSM90，排量 q1=90 mL/r，轉速 500～3 050 r/min，最高壓力40 MPa。

馬達：AA2FE160，排量 q2=160 mL/r，轉速 3 600 r/min，最高壓力45 MPa。

減速機：709R2：速比 i=23.5，最大扭矩 18 000 N·m，允許轉速3 800 r/min。

發動機轉速<2 300 r/min，系統壓力p1<30 MPa。

馬達最大輸出扭矩：T1=p1×q2×ηm1/6.28=30×160×0.93÷6.28=711 N·m，則減速機最大輸出扭矩為 711×23.5=16 704 N·m，滿足攪拌需求。

當機器行走撒料時，發動機轉速n1=1 200 r/min，則此時供油流量 Q1=n1×q1×ηv1/1 000=1 200×90×0.93÷1 000=100.4 L/min。

則馬達轉速 n馬達=1 000Q1×ηv2/q2=1 000×100.4×0.95÷160=596 r/min，此時攪拌速度為 596÷23.5=25.4 r/min，滿足撒料要求。

當發動機轉速n1=1 600 r/min，則此時供油流量Q1=n1×q1×ηv1/1 000=1 600×90×0.93÷1 000=134 L/min。

則馬達轉速 n馬達=1 000Q1×ηv2/q2=1 000×134×0.95÷160=795 r/min，此時攪拌速度為 596÷23.5=33.8 r/min，此工況下發動機油耗最經濟，推薦在發動機轉速1 500～1 700 r/min下進行攪拌作業。

調試：系統調試需要調試系統壓力，需要通過調節高壓溢流閥將主油路壓力調節至30 MPa，同時檢測補油壓力。速度方面可通過調節油泵排量來調節。調節范圍為0～90 mL/r，在不需要油泵工作時可以將排量調至0 mL/r。

圖2 液壓系統原理圖

2.4 立式攪拌倉設計

立式TMR飼料攪拌機主要由料箱和一個垂直的錐形螺旋攪龍組成，其結構如圖3所示。

1）攪拌倉容積。本次設計針對500頭奶牛左右的中型牧場，根據奶牛采食量及飼喂效率，料倉設計為8 m3。

圖3 立式攪拌倉示意圖

2）料倉錐度設計。采用國際通常采用的104°，便于混合飼料下滑，及與攪龍配合攪拌、混合、切割。

3）料倉材料選擇。考慮到飼料對倉壁的摩擦，采用Q345B耐磨鋼板，倉壁采用8 mm厚度，倉底則采用20 mm厚度，以避免漏底。

4）使用UG進行參數化設計（如圖4）。

圖4 攪拌倉三維模型

2.5 攪龍設計

1）采用錐心攪龍設計，葉片2.5圈。

2）切割刀片設計。采用5把大刀，11把小刀，鋸齒形。材料選擇65Mn加焊W6，使用壽命2 000 h。

2.6 稱重傳感系統設計（如表3）

3 自行走TMR攪拌車試驗

根據《農業部農機鑒定大綱》DG/T 054-2012，進行攪拌車鑒定試驗，和安徽農業大學擬定試驗計劃。

圖4 絞龍三維數模

圖5 絞龍和箱體裝配數模

表3 稱重傳感參數

圖6 稱重系統構成

3.1 生產性能試驗安排

3.1.1 TMR飼料加工評價

1）稱重系統計量校對；2）攪拌倉有無死角殘留；3）物料剪切長度，觀察揉搓痕跡；4）記錄TMR混合時間、混合順序。

3.1.2 實驗室分析（每組3個樣品，每個樣品100g物料）

1）TMR樣品與紙配方比對；2）顆粒度大小（采集5個樣品，檢查 6～7 cm 長纖維含量，標準 5%～10%）；3）混合均勻度（取10個樣品，進行鹽分含量分析，變異系數10%～20%）；4）感官評價，TMR日糧混合均勻，松散而不分離，色澤均勻，新鮮不發熱、無異味、不結塊。

3.1.3 飼喂效果評價

1）奶牛采食無挑食、打洞現象；2）干物質采食量沒有發生明顯變化；3）奶牛生產性能評價，產奶量、乳品品質正常；4）奶牛反芻生理活動評價，反芻頻率沒有發生變化；5）奶牛體重及體況正常，糞便正常。

3.2 車輛性能試驗

1）行駛穩定，最小穩定時速不超過10 km/h；2）攪拌穩定，攪拌速速符合設計要求；3）油耗符合車輛要求。

4 結語

本文結合中國奶牛養殖TMR技術的發展及推廣應用情況，對比歐美先進技術，結合筆者機械產品研發經驗，成功開發了自行走TMR全混合日糧攪拌車，并在牧場進行機械性能試驗和生產試驗，產品性能穩定，能夠滿足牧場工況及使用要求。自行走TMR奶牛全混合日糧攪拌車是目前TMR技術應用的發展趨勢，一方面為客戶降低了購買和使用成本；另一方面設備穩定性和維護性得到提高。今后的研究方向是在自行走設備的基礎上，研究產品功能的擴展和整合。

［1］ 呂向東，宗會來．我國奶業發展進入調整期面臨的問題及對策探討［J］．農業經濟問題，2008（7）：45-50.

［2］ 李勝利．中國奶牛養殖產業發展現狀及趨勢［J］．中國畜牧雜志，2008，44（10）：45-49.

［3］ 陸海霞，張麗君．中國奶業國內市場需求空間與競爭力研究［J］．中國奶牛，2007（12）：4-6.

［4］ 韓臻．中國奶業消費市場的前景展望［J］．北方經濟，2006（8）：62-64.

［5］ 蔡殉．TMR技術對奶牛生產性能及部分血液生化指標影響的研究［D］．武漢：華中農業大學，2005．

［6］ 鄭國強，武瑞．規模化養奶牛綜合新技術［M］．北京：中國農業出版社，2005．

［7］ 凌寶明，余學蘭，汪漢華，等．奶牛全混合日糧(TMR)飼養技術［J］．飼料工業，2006，27（3）：50-52.

［8］ 劉希鋒，徐冬，譚海林．全混合日糧(TMR)攪拌機的種類與應用［J］．農機化研究，2006（3）：126-127.

［9］ 宋連喜，綦穎．關于我國應用奶牛TMR飼養技術的探討［J］．中國草食動物，2004，14（6）：42-44

［10］ 饒應昌．混合機的混合原理和計算［J］．飼料工業，1983（2）：25-29．

［11］ 姚維禎．垂直攪龍的臨界轉速和最佳參數［J］．飼料工業，1984（4）：4-10.