自走式肉羊飼喂機(jī)的設(shè)計(jì)與試驗(yàn)

李景彬，郭慶賀，溫寶琴，謝　凡，尚鳳嬌，坎　雜

(石河子大學(xué) 機(jī)械電氣工程學(xué)院，新疆 石河子　832000)

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自走式肉羊飼喂機(jī)的設(shè)計(jì)與試驗(yàn)

李景彬，郭慶賀，溫寶琴，謝凡，尚鳳嬌，坎雜

(石河子大學(xué) 機(jī)械電氣工程學(xué)院，新疆 石河子832000)

摘要：介紹了自走式肉羊飼喂機(jī)的主要結(jié)構(gòu)組成及工作原理。為研究其工作性能，選取多浪羊?yàn)樵囼?yàn)對(duì)象，采用飼喂機(jī)加工后的全混合日糧進(jìn)行飼喂，以肉羊增重和飼料殘留量為試驗(yàn)指標(biāo)開展試驗(yàn)。試驗(yàn)結(jié)果表明：自走式肉羊飼喂機(jī)加工的全混合日糧變異系數(shù)為8.9%，混合均勻度為91.1%，飼料攪拌混合均勻，滿足肉羊飼料食用要求；對(duì)于肉羊養(yǎng)殖，采用全混合日糧自由采食飼養(yǎng)方式較人工分飼方式增重效果極顯著(P<0.01)；飼料殘留量減少極顯著(P<0.01)。本自走式肉羊飼喂機(jī)的研制滿足了肉羊飼喂的要求，可以提高經(jīng)濟(jì)效益。

關(guān)鍵詞：肉羊；自走式；混合均勻度；增重；殘留量

0引言

近年來，隨著我國(guó)畜牧業(yè)的迅猛發(fā)展，肉羊養(yǎng)殖業(yè)已成為我國(guó)畜牧業(yè)的重要組成部分[1]。傳統(tǒng)粗放型肉羊養(yǎng)殖，致使我國(guó)草場(chǎng)沙化嚴(yán)重，載畜力逐年下降，已不能滿足畜牧業(yè)發(fā)展要求[2]，規(guī)模化肉羊養(yǎng)殖已成趨勢(shì)。

然而，在目前的規(guī)模化養(yǎng)殖生產(chǎn)中，現(xiàn)有的TMR飼喂機(jī)主要用于牛的飼喂，羊用TMR飼喂機(jī)械幾乎空白[3-4]。現(xiàn)有肉羊飼喂的裝備空缺，導(dǎo)致飼喂過程中人工勞動(dòng)強(qiáng)度大及飼喂效率低。針對(duì)規(guī)模化肉羊養(yǎng)殖中出現(xiàn)的問題，筆者研制了一種實(shí)現(xiàn)剪切、揉搓、混合加工及飼喂于一體的自走式肉羊飼喂機(jī)。

1整體結(jié)構(gòu)與工作原理

1.1整體結(jié)構(gòu)

自走式肉羊飼喂機(jī)主要由混料系統(tǒng)、稱重計(jì)量系統(tǒng)和液壓動(dòng)力系統(tǒng)3部分組成。混料系統(tǒng)主要由2根攪龍(水平布置)、定刀、動(dòng)刀及箱體等部分組成；稱重計(jì)量系統(tǒng)由4支橋式稱重傳感器和稱重顯示控制儀組成；動(dòng)力系統(tǒng)包括車體動(dòng)力總成、變速箱取力器、液壓泵、多路換向閥及液壓馬達(dá)。

自走式肉羊飼喂機(jī)的整體結(jié)構(gòu)如圖1所示。

1.發(fā)動(dòng)機(jī)　2.變速箱取力器　3.液壓泵　4.液壓馬達(dá)　5.齒輪箱

1.2工作原理

將肉羊日糧所需的各成分物料以一定配比在稱重計(jì)量系統(tǒng)的輔助作用下裝入料箱箱體(所加入混合飼料體積應(yīng)占料箱容積的60%～70%[5])。攪龍工作時(shí)，配合物料在攪龍螺旋葉片的作用下，從料箱前后側(cè)同時(shí)向飼喂機(jī)箱體中間位置運(yùn)動(dòng)，在軸向水平輸送的同時(shí)也伴隨著圓周方向的翻滾運(yùn)動(dòng)。攪龍葉片上均勻分布的動(dòng)刀片隨攪龍運(yùn)動(dòng)與飼喂機(jī)底部?jī)砂雸A結(jié)合處安裝的定刀相對(duì)運(yùn)動(dòng)形成剪切面，從而很好地對(duì)長(zhǎng)草進(jìn)行剪切和揉搓加工。隨著兩螺旋攪龍的不斷旋轉(zhuǎn)，料廂內(nèi)配合物料在攪龍螺旋葉片的作用下不斷向料箱中部聚集，當(dāng)配合物料在料箱中部堆積到一定高度時(shí)形成落差，物料自身重力克服摩擦力與內(nèi)聚力而自由落下，形成擴(kuò)散；落下的物料又與料箱底部物料混合，從而使粒度、質(zhì)量及含水率差別較大的不同種物料在料箱內(nèi)充分混合。物料在兩螺旋攪龍旋轉(zhuǎn)工作時(shí)能實(shí)現(xiàn)料箱內(nèi)三維空間上的輪回多循環(huán)混合，并可不斷地被剪切、揉搓、擴(kuò)散和攪拌，最終完成符合肉羊食用要求的全混合飼料的加工。

2關(guān)鍵零部件設(shè)計(jì)

2.1臥式螺旋雙攪龍

臥式螺旋雙攪龍是攪拌機(jī)的主要工作部件，其結(jié)構(gòu)采用對(duì)中設(shè)計(jì)，水平布置。攪龍的螺旋套筒上焊接有螺旋葉片，螺旋葉片的每個(gè)導(dǎo)程上均安裝有7個(gè)星型割刀(以下簡(jiǎn)稱“動(dòng)刀片”)，動(dòng)刀片隨螺旋葉片運(yùn)動(dòng)時(shí)可與飼喂機(jī)底部?jī)砂雸A結(jié)合部中心線位置處所安裝的定刀形成剪切面，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)干草和秸稈的剪切加工，使飼料更加蓬松，提高了飼料的適口性，達(dá)到肉羊精度飼喂需求。臥式螺旋雙攪龍如圖2所示。

圖2　雙軸三維建模

2.2料箱

飼喂機(jī)箱體尺寸：長(zhǎng)度3 050mm、底部寬度940mm、頂部寬度1 500mm、高度1 350mm。為了更好地實(shí)現(xiàn)物料沿料箱內(nèi)壁面順利下滑的要求，設(shè)計(jì)料箱壁面與底板夾角為105°，從而有效防止物料結(jié)拱。箱體左、右側(cè)板及底板均由6mm鋼板制成。箱體底部為“W”型，兩側(cè)板和底板焊合處用折成“]”形狀的鋼板加固, 以保證箱體的剛度。料廂無死角，出料過程完畢以后，料廂內(nèi)的飼料剩余量最少。料箱結(jié)構(gòu)如圖3所示。

2.3稱重計(jì)量系統(tǒng)

肉羊飼料配方的稱重由稱重計(jì)量系統(tǒng)來實(shí)現(xiàn)，該系統(tǒng)由四支橋式稱重傳感器和稱重顯示控制儀組成。稱重顯示控制儀可顯示毛重、凈重、峰值及質(zhì)量變動(dòng)輸出零位，從而完成飼料配比和計(jì)量，并具有超載報(bào)警功能。傳感器外圍電路圖如圖4所示。

2.4底盤液壓動(dòng)力系統(tǒng)

底盤動(dòng)力部分由車體動(dòng)力總成、變速箱取力器、液壓泵、多路換向閥及液壓馬達(dá)組成。液壓系統(tǒng)位置設(shè)計(jì)在車體駕駛室與料箱體之間，既滿足從車體發(fā)動(dòng)機(jī)處取力，又可方便與料箱中攪龍進(jìn)行連接，底盤液壓系統(tǒng)設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)如圖5所示。

1.混合室　2.出料口　3.螺旋攪龍　4.星型割刀

圖4　傳感器外圍電路圖

1.蓄能器2.液壓泵　3.油箱4.變速箱取力器5.發(fā)動(dòng)機(jī)

3飼喂機(jī)性能評(píng)價(jià)

3.1混合均勻度試驗(yàn)

3.1.1混合均勻度評(píng)價(jià)指標(biāo)

對(duì)于營(yíng)養(yǎng)均衡的混合飼料，變異系數(shù)(反映示蹤物的離散程度，其離散程度越小說明物料混合越均勻)的大小可以反映混合飼料的均勻程度。對(duì)于反芻動(dòng)物而言，變異系數(shù)小于10%時(shí)則表明混合質(zhì)量較好，變異系數(shù)大于10%且小于20%時(shí)混合質(zhì)量可以接受，但需改進(jìn)[6]。

變異系數(shù)的計(jì)算公式[7]為

(1)

通過變異系數(shù)Cv計(jì)算混合均勻度M，有

M=1-Cv

(2)

其中，M為物料混合均勻度；Cv為變異系數(shù)。

3.1.2材料與方法

1)試驗(yàn)時(shí)間與地點(diǎn)：2013年9月新疆生產(chǎn)建設(shè)兵團(tuán)第三師東風(fēng)農(nóng)場(chǎng)。

2)試驗(yàn)設(shè)備：采用自行設(shè)計(jì)的 9WJBZ-5型自走式肉羊飼喂機(jī)。

3)試驗(yàn)材料：①粗料為苜蓿52kg、青貯飼料300kg；②精料為棉殼11kg、籽皮45kg、玉米粉12kg。

4)標(biāo)示物：以攪拌過程不發(fā)生溶解變形且不易粘附于含水率較高的青貯等物料的大米作為標(biāo)示物，添加比例為1∶80。

5)取樣方法：飼料機(jī)勻速行進(jìn)卸料后，在料堆中間隔取樣。

6)測(cè)試方法：按照配合飼料混合均勻度的測(cè)定方法進(jìn)行測(cè)試，采用式(1)計(jì)算其配合飼料的變異系數(shù)。

3.1.3試驗(yàn)結(jié)果及分析

由表1試驗(yàn)數(shù)據(jù)及式(1)、式(2)可知：經(jīng)9WJBZ-5型自走式肉羊飼喂機(jī)混合加工后的配合飼料的變異系數(shù)為8.9%，混合均勻度為91.1%；飼料攪拌混合均勻，滿足肉羊飼料食用要求。

3.2增重試驗(yàn)與飼料殘留量測(cè)定

3.2.1材料與方法

1)試驗(yàn)時(shí)間與地點(diǎn)：2013年9月新疆生產(chǎn)建設(shè)兵團(tuán)第三師東風(fēng)農(nóng)場(chǎng)。

2)試驗(yàn)設(shè)備：采用自行設(shè)計(jì)的 9WJBZ-5型自走式肉羊飼喂機(jī)。增重期稱重采用XK3190-A7型數(shù)顯式電子秤(最大稱重300kg，精度10g)稱測(cè)。

3)試驗(yàn)材料：參試多浪羊選自新疆生產(chǎn)建設(shè)兵團(tuán)第三師東風(fēng)農(nóng)場(chǎng)；參試飼料采用自走式肉羊飼喂機(jī)加工后的全混合日糧和常規(guī)人工精、粗分飼飼料兩種。

4)試驗(yàn)方法：① 選取2～3月齡體重、體尺相近的健康多浪羊30只，隨機(jī)分為對(duì)照組和試驗(yàn)組，每組15只。② 正試期階段，對(duì)照組定時(shí)上槽,1天喂食3次,按以往人工飼喂投料順序進(jìn)行飼喂。試驗(yàn)組24h自由采食全混合日糧。③ 預(yù)試期(10天)結(jié)束后于次日清晨空腹稱測(cè)羊只體重并記錄，并于正試期開始后每天清晨空腹稱測(cè)并記錄。④ 進(jìn)入正試期以后，每天待羊只進(jìn)食結(jié)束后，收集各組食槽中所剩余的飼料，對(duì)其各組成成分分別進(jìn)行稱測(cè)并記錄。⑤ 進(jìn)入正試期后，收集每日肉羊進(jìn)食結(jié)束后食槽中所剩余的飼料，隨機(jī)抽取6日殘留飼料進(jìn)行稱測(cè)，并記錄。⑥ 運(yùn)用SPSS19.0統(tǒng)計(jì)分析軟件進(jìn)行方差分析。

5)飼喂期管理：羊只在突然改變飼喂模式的情況下，可能出現(xiàn)厭食等現(xiàn)象。因此，無論是成年羊只還是羔羊，在改變飼喂模式時(shí)都應(yīng)設(shè)置預(yù)試期。

試驗(yàn)組前2～4天只飼喂青貯和干草；5～7天適當(dāng)增加全混合飼料；8～10天完全過渡到全混合飼料。肉羊在運(yùn)動(dòng)場(chǎng)自由飲水和運(yùn)動(dòng)，做好日常防疫和驅(qū)蟲。

表1　自走式肉羊飼喂機(jī)混合均勻度結(jié)果

3.2.2增重試驗(yàn)結(jié)果及分析

由表2可知：多浪羊試驗(yàn)組(24h自由采食全混合日糧)和對(duì)照組(常規(guī)人工精、粗分飼飼料)在相同飼喂期內(nèi)，增重差異極顯著(P<0.01)。

表2　全混合日糧育肥羊增重結(jié)果

同行不同大寫字母表示差異極顯著(P<0.01)，不同小寫字母表示差異顯著(P<0.05)，有相同大或小寫字母表示差異不顯著(P>0.05)，下同。

3.2.3飼料殘留量測(cè)定結(jié)果及分析

由表3可知：多浪羊日均飼料殘留量，試驗(yàn)組比對(duì)照組差異極顯著(P<0.01)。

表3　連續(xù)6天料槽飼料剩余量

4結(jié)束語

1)采用車體動(dòng)力總成與液壓系統(tǒng)相結(jié)合的方式應(yīng)用于肉羊機(jī)械化飼喂過程，填補(bǔ)了肉羊機(jī)械化飼喂養(yǎng)殖空白。該飼喂車為自走式，操縱方便且相對(duì)行走容易，降低了對(duì)羊舍的布局要求。

2)全新的雙攪龍螺旋葉片對(duì)中設(shè)計(jì)，使配合飼料實(shí)現(xiàn)充分滑移、擴(kuò)散和滲透；動(dòng)、定刀片相結(jié)合的方式形成剪切面，有效地對(duì)長(zhǎng)草進(jìn)行剪切和揉搓，提高了飼草的適口性，滿足肉羊精度飼喂需求。

3)采用自走式肉羊飼喂機(jī)加工的全混合日糧飼喂，增重效果極顯著，飼料殘留量少，可有效提高飼料利用率率及經(jīng)濟(jì)效益。

參考文獻(xiàn)：

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[2]丁麗娜.中國(guó)羊肉市場(chǎng)供求現(xiàn)狀及未來趨勢(shì)研究[D].北京：中國(guó)農(nóng)業(yè)大學(xué)，2014.

[3]謝凡,坎雜,李景彬,等.臥式飼料混合攪拌機(jī)混合原理及其攪龍參數(shù)的設(shè)計(jì)[J].農(nóng)機(jī)化研究,2014,36(3):74-77.

[4]劉希鋒,徐冬,譚海林.全混合日糧(TMR)攪拌機(jī)的種類與應(yīng)用[J].農(nóng)機(jī)化研究,2006(2):126-127.

[5]閆景鳳，劉希鋒，張海春. 9JLT-10型臥式攪拌機(jī)結(jié)構(gòu)解析[J].農(nóng)機(jī)化研究，2010，32(5)：64-66.

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[7]全國(guó)飼料工作辦公室.配合飼料混合均勻度的測(cè)定[S].GB/T5918-1997.飼料工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)匯編[S].北京: 中國(guó)標(biāo)準(zhǔn)出版社,2002：67-69.

Design and Test of the Self-propelled Machine of Sheep Feeding

Li Jingbin, Guo Qinghe, Wen Baoqin, Xie Fan, Shang Fengjiao, Kan Za

(College of Mechanical and Electronic Engineering, Shihezi University, Shihezi 832000, China)

Abstract：This article describes mainly structural composition and working principle of the self-propelled machine sheep fed. To study the performance of its work, we choose Duolang sheep for test subjects, using total mixed ration feeding after machining were fed to sheep weight gain and feed residues of test targets to carry out tests.After the end of the trial period, the results showed that self-propelled total mixed ration coefficient of variation formula feeding sheep machined 8.9% to 91.1% of the mix, feed mixing evenly, feed consumption to meet the requirements of sheep; for sheep farming, the use of total mixed ration ad libitum feeding method is more artificial feeding points the way weight gain was significantly (P <0.01); the residual amount of feed to reduce significantly (P <0.01). Self-propelled machine designed to meet the sheep feeding sheep feeding requirements, you can increase economic efficiency.

Key words：sheep; self-propelled; mixing uniformity; weight gain; residues

文章編號(hào)：1003-188X(2016)03-0218-04

中圖分類號(hào)：S817.3

文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A

作者簡(jiǎn)介：李景彬(1980-),男，河南淮陽人，副教授，碩士生導(dǎo)師，(E-mail)ljb8095@163.com。通訊作者：坎雜(1963-)，男，新疆精河人，教授，碩士生導(dǎo)師，(E-mail)kz-shz@163.com。

基金項(xiàng)目：成果轉(zhuǎn)化引導(dǎo)資金專項(xiàng)(201202CGZH)

收稿日期：2015-03-10