牛羊飼料攪拌機構的設計

王 帥

（遼寧省農業機械化研究所，沈陽 110161）

隨著畜牧業的發展，對飼料數量和質量的要求逐漸趨于嚴格。攪拌機構是飼料加工中的關鍵設備，對飼料的質量及經濟性有重要影響。綜合運用機械工程材料、機械制造工藝和機械制圖等方面的知識，針對牛羊飼喂車設計雙螺旋飼料攪拌機構，依靠三螺旋攪拌機構的轉動混合飼料，旨在為牛羊飼料加工提供適用機具。

1 飼料攪拌機構的總體設計

牛羊飼喂車用于畜牧業和育肥業，主體由喂料機構和攪拌機構組成。其主要依靠三螺旋攪拌機構的轉動，使飼料混合均勻。

按混合室結構，飼料攪拌機構分為臥式和立式兩大類。經過反復研究和討論，選用立式雙螺攪拌機構，其具有成本低、結構簡單、操作簡便、清潔方便的特點。攪拌機構主要由混料室、傳動部分、動力部分、雙螺旋攪拌機構等組成，詳見圖1。

圖1 飼料攪拌機構示意圖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、外兩層環帶型的螺旋，旋向彼此相反。物料和預混合料分別從機蓋上口進入混料室。螺旋軸由電機帶動，并攜帶物料翻動，同時右旋葉片將物料沿內圈推向一端，左旋葉片則使物料沿外圈推向另一端。通過不斷地翻動、對流和剪切，實現物料的均勻混合。

2 飼料攪拌機構的主要技術參數

飼料攪拌機構的主要技術參數見表1。

表1 飼料攪拌機構主要的技術參數Table 1 Main technical parameters of feed mixing mechanism

3 飼料攪拌機構關鍵部件設計

3.1 料箱

料箱是饅頭攪拌機構的重要附件之一，主要特點為結構簡單、緊湊，可滿足圈舍內牛羊數量變動的需求。料箱無死角，箱內飼料殘留率較少。

3.1.1 容積 規模化羊舍的長度為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體積的60%～70%，所以料箱體積為3.81～4.45 L，設計的料箱容積為 3～5 m3。

3.1.2 殼體 根據物料特性試驗可知，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計為75°。料箱兩側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 結構尺寸 飼料混合攪拌機為雙攪龍螺旋葉片對中設計，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，料箱尺寸設計為：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、滑動擋板等構成。出料滑動擋板隨液壓油缸作往復運動。通過液壓控制閥控制料口大小，實現飼料出料量的控制。出料擋板外側安裝高強度磁板，用來去除飼料中的雜質。出料門的結構設計如圖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鍵部件。螺旋式攪拌器應具有結構簡單、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方便等特點。

3.2.1 螺旋體 螺旋體是實現物料輸送的主要構件，由螺旋葉片和螺旋軸構成。按葉片在軸上的盤繞方向，可分為右旋和左旋兩種（逆時針盤繞為左旋，順時針盤繞為右旋）。同一螺旋體上如有2種旋向的葉片，可實現2個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 螺旋機殼 機殼由3～8 mm厚的薄鋼板制成。水平慢速螺旋輸送機的機殼用2～4 mm厚的薄鋼板制成。橫斷面兩側壁垂直，底部為半圓形。機殼的內直徑要稍大于螺旋直徑，使兩者之間有一間隙。

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

3.3 出料口

3.3.1 尺寸 進料口、出料口根據用戶需求開設，一般應從尾部進料、頭部出料，也可以從頭部進料尾部出料。牛羊飼喂車沒有進料口。由于攪拌機構的一次加工量為5 m3，加工量很大，所以需要設計自動出料口。根據立式攪拌機的結構特點，只需要在料倉底部開一個自動出料口，物料就可以在攪龍的帶動下由出料口飛出。料倉底部出料口的設計如圖3所示。

圖3 料倉門結構示意圖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，輸送量轉換為11 m3/h。根據計算，出料口橫截面要大于 0.033 m2。

3.4 電動機

按照給定的機械系統要求，對動力傳動機構和執行機構進行選擇。對比幾種常用電動機的功能，鑒于立式混合機的特點，最終確定采用小型三相異步電動機（封閉式）。查閱《機械設計手冊》，選取Y132S-8型電動機，其額定功率4 kW，額定電壓380 V，頻率50 Hz，滿載轉速720 r/min。根據設計功率Pd和電動機轉速，查《機械設計》確定選用A型帶。

4 結論

針對牛羊飼喂車設計一種攪拌機構，采用2個方向相反的螺旋結構使飼料充分攪拌，選用小型三相異步電動機提供動力，傳動比為1，螺旋葉片轉速35 r/min。攪拌機設計合理，具有結構簡單、能耗低、維護方便的優點。