飼料攪拌機研制

張小剛

摘 要： 從提高中小型養殖場效益、節省人工出發，改良飼料混合工序，利用工程設計原理研制了飼料攪拌機，在確定總體設計思路和工作原理后，進行了總裝設計和關鍵部件設計，試驗驗證了飼料攪拌機的適用性。結果表明，在攪拌時間為100 s 時，混合料均勻度變異系數CV 為7%。飼料攪拌機的成功研制可提高中小型養殖場經濟效益，對促進農業現代化發展具有一定意義。

關鍵詞：飼料攪拌機；主軸系統；不銹鋼葉片；電氣系統；變異系數

中圖分類號：S817.124文獻標識碼：A文章編號：2095-1795（2023）08-0113-04

DOI：10.19998/j.cnki.2095-1795.2023.08.019

0 引言

進入21 世紀以來，中、小型養殖場（多為農戶）既是我國養殖業的主體，也是我國實現鄉村振興的關鍵力量，為了降低養殖場的養殖成本，占其成本70%的飼料成為養殖場盈利與否的關鍵。在這種情況下，中、小型養殖場采用自配混合飼料是必然的。

中、小型養殖場中飼料加工設備比較簡單，但同樣應重視整個加工過程[1]。對于粉碎工序，應根據加工不同品種的飼料而采用不同的粉碎粒度；混合時，要達到規定的混合時間[2]。對于微量成分如多種維生素、微量元素、藥物和合成氨基酸等應進行梯度稀釋后再進行添加。

本研究針對飼料加工過程的混合工序，研發適用于中小型養殖場的飼料攪拌機。

1 總體設計

1.1 總體結構

經過調研、工藝分析、總體設計、樣機設計、兩輪試制和試驗等環節，研發設計了一種適用于中、小型畜禽養殖場的飼料攪拌機，該攪拌機采用臥式結構，由動力裝置、運轉裝置（主軸系統）、殼體系統、門系統（主要活塞式氣缸和門臂組成）、電氣系統及輔助裝置（包括1 臺空壓機）組成，如圖1 所示[3-4]。其基本參數： 外形尺寸1 726 mm×1 697 mm×1 550 mm，單次可混合原料500 kg，功率為11 kW。

1.2 工作原理

飼料配制需用的原料種類繁多，而且數量大，只靠單一的人工勞動很難混合均勻，如果飼料中的營養成分分布不均，很可能造成畜禽中毒事故，所以飼料配制時要借助外力，即飼料攪拌機，比較常見的有立式飼料攪拌機和臥式飼料攪拌機兩種，本研究設計的設備為臥式飼料攪拌機[5]。

該飼料攪拌機主要由不銹鋼、碳鋼兩種材質制造而成，機倉密封性好，而且攪拌完畢后沒有殘留物。工作原理：待混合物料由攪拌機的進料口進入到混合倉內，由轉子帶動攪拌葉片對物料進行攪拌，使所有的物料也不間斷地被翻動、剪切、對流擴散，從而達到均勻混合的目的[6]。

1.3 技術方案

本研究旨在改良中、小型養殖場飼料加工的飼料混合工序，為中小型養殖場提供一種經濟、耐用、操作簡單的飼料攪拌機，替代繁重低效的人工勞動。綜合調研情況和中、小型養殖場飼料加工工藝確定技術路線為進料口—自動輸送—進入混合倉—葉片高速旋轉攪拌—開倉—出料口打包。

根據單次攪拌量500 kg， 經設計計算， 選用Y160 m-4 型三相異步電動機，將其安裝在設計好的電機架上，電機架用型號為12.6 的熱軋槽鋼和Q235 的鋼板拼焊而成，如圖2 所示。

2 關鍵部件設計

2.1 主軸系統

攪拌機采用單軸設計，由電動機通過膠帶傳動帶動主軸系統進行攪拌混合，主軸系統是直接工作部件，包括主軸、滾動軸承系統、槳葉座、葉片和膠帶輪等部件，如圖3 所示[7]。主軸用45#鋼制作，為了延長工作部件的使用壽命和增強部件的抗腐蝕性能，葉片采用不銹鋼制作。

2.2 殼體

主殼體是原料混合的主場所，上部留有進料口，下部留有出料口，出料口為門式結構，由活塞式氣缸帶動。殼體由Q235 鋼板和型鋼焊接而成，結構如圖4所示。

2.3 電氣及自動控制

將飼料攪拌機的所有操作工序通過PLC 可編程控制程序集成到觸摸屏上，直接利用自動控制觸摸屏來進行生產試驗操作：自動進料、停止進料后自動啟動攪拌機開始工作、自動卸料和利用活塞式氣缸震倉清除倉內余料等工序，并自動控制攪拌時間。在實際生產中，可利用PLC 可編程控制程序，實現該攪拌機與養殖場飼料生產線自控系統的無縫銜接。

3 試驗

3.1 試驗前檢查

（1）使用前應仔細檢查機器各部分有無松動，特別是主軸葉片部分必須牢固可靠。

（2）軸承的潤滑采用高溫潤滑脂裝入油杯，每工作8 h 將油杯旋轉2～3 圈即可，機器正常軸承溫度不得超過90 °C，如繼續升溫，應找出原因設法解決。

（3）混合的原料必須仔細清選，嚴防混入金屬物品和較大石塊打壞機器。

3.2 試驗過程及結果

利用研制的飼料攪拌機做原料混合試驗，如圖5所示。試驗中原料進入攪拌倉之前，攪拌機是靜止狀態。飼料原料選擇已經粉碎的玉米、豆粕及預混料做攪拌試驗。3 者按照一定的比例分別通過上料口進入攪拌倉內，單次攪拌試驗3 者進料總質量不能超過500 kg，共進行10 次試驗，備料3 t。

飼料混合均勻度通過變異系數CV 來測定，CV 值越小，混合均勻度越好，理想狀態下CV 值為0[8]。CV值的測定委托專業檢測機構（山西沃佳檢測有限責任公司）按照GB/T 5918—2008《飼料產品混合均勻度的測定》的要求進行測定，每次試驗時由專業檢測人員將示蹤物與添加劑一起預先混合于飼料中[9]。攪拌試驗時間從攪拌機開始運作時計算，根據以往經驗，試驗時間不宜太長，超長的混合時間對混合效果沒有很明顯的影響，每次試驗取攪拌時間為100s[10]。

經過專業人員測定飼料原料混合度均勻系數CV 值為7%。

根據GB/T 5915—2020《仔豬、生長育肥豬配合飼料》要求，全價料的CV 值≤10% 為合格，說明本次飼料攪拌機的研制是成功的。在后期通過鑒定機構的定型鑒定和推廣鑒定后可以向社會面推廣。

4 結束語

從提高中、小型養殖場的效益，改善其混合工序出發，根據生產實踐，利用工程設計原理開發研制了飼料攪拌機，通過試驗得到如下結論。

（1）飼料原料混合度均勻系數CV 值為7%，根據相關依據判定為合格。

（2）研制的飼料攪拌機攪拌時間短、攪拌質量高及攪拌倉內幾乎無殘留，攪拌后的混合料可直接飼養牲畜。

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