带有自动启停功能的全日粮饲料制备机的设计

李正仁

(黑龙江省农业机械工程科学研究院 牡丹江分院,黑龙江 牡丹江 157000)

0 引言

目前，规模较大的养殖场用到的饲料制备机主要有立式饲料制备机和卧式饲料制备机。立式饲料制备机优点是动力消耗少，而且价格较低，缺点是饲料设备混合均匀度较低，混合周期长、生产效率低，卸料不完全，造成浪费。卧式饲料制备机相对于立式饲料制备机的优点是饲料混合程度高，混合时间短生产效率高，卸料快，卸料干净；缺点是价格偏高，操作麻烦[1]。

当进料过多时，现有饲料制备机不能解决副搅拌轴容易出现弯曲、变形等问题，影响饲料混合程度，降低生产效率，饲料品质不能达到要求，同时物料过多，混合不均匀，主搅拌轴容易发生卡死、变形等情况，损害电机，直接影响机器使用寿命。本文提出一种带有自动启停功能的全日粮饲料制备机，结构简单，省去皮带装置，不仅能够将饲料搅拌均匀，还能解决主搅拌轴、副搅拌轴变形、卡死问题。

1 总体结构与工作原理

1.1 总体结构

一种带有自动启停功能的全日粮饲料制备机，主要包括减速电机、安全离合器总成、饲料制备机箱体、机架、配电箱、主动链轮、从动链轮、出料口、喷水管等(图1)。

1.减速电机；2.安全离合器总成；3.饲料制备机箱体；4.机架；5.配电箱；6.主动链轮；7.从动链轮；8.出料口；9.喷水管

1.2 主要技术参数

配套动力：15 kW；

搅龙转速：12～15 r·min-1；

容积：5 m3；

生产率：2 800～3 400 kg·h-1；

整机重量：2 420 kg；

外形尺寸(长×宽×高)：3 800 mm×1 855 mm×2 040 mm。

1.3 工作原理

启动后，减速电机带动减速电机轴套法兰盘转动，减速电机轴套法兰盘带动离合器主动端转动，两者通过螺栓连接，在弹簧的推力下使两盘的滚珠互相交错压紧，整个滚珠安全离合器转动，连接套左端与连接盘焊合，连接盘通过螺栓与离合器从动端连接，连接套右端与主动链轮焊合，主动链轮右侧与前端轴承座连接，主动链轮带动主搅拌轴转动，主搅拌轴后端固定安装在后端轴承座上，主动链轮通过链条将动力传给从动链轮，从动链轮带动副搅拌轴搅动。

在搅拌时物料从底部通过主搅拌轴从后方推动到前方旋切搅拌，物料堆积在前方，堆积到一定量后，物料从箱体下方挤向上方，再被上方的两套副搅拌轴从前方推动到后方，主搅拌轴的搅龙装有动刀片，作切割动作，箱体上边缘处设有一圈喷水管，喷水管与外接水管相连接，使搅拌效果更佳且不产生粉尘，通过搅拌机的观察口可观察物料的搅拌效果，搅拌均匀后打开自动出料口，完成整个饲料搅拌过程。

如果出现物料堆积卡住主搅拌轴时，减速电机控制按钮不易控制机器的过载保护，若设置过载保护值过大，会直接损害减速电机，若设置过载保护值过小，机器可能频繁断电，影响工作效率。当滚珠安全离合器扭矩超过许用值时，离合器弹簧被过大的轴向分力压缩，使离合器从动端向右移动，滚珠相互滑过，此时主动端空转，滚珠安全离合器会自动断开。当载荷恢复正常时，又可重新传递扭矩，滚珠安全离合器重新工作。

2 主要工作部件设计

2.1 机架设计

全日粮饲料制备机机架主要起到支撑作用，其他工作部件安装在机架上，形成一个完整的机型。

全日粮饲料制备机的机架是由型材方钢焊接形成框架，上面铺设型材钢板，机架上面设置有减速电机、饲料制备机箱体等装置，各部件连接一起，形成一套完整的全日粮饲料制备机。

2.2 安全离合器总成设计

安全离合器总成主要包括离合器主动端、离合器从动端、连接盘、连接套，以及前、后端轴承座等(图2)。

1.减速电机轴套法兰盘；2.离合器主动端；3.离合器从动端；4.连接盘；5.连接套；6.后端轴承座；7.箱体；8.主搅拌轴；9.前端轴承座

滚珠安全离合器扭矩超过许用值时，离合器弹簧被过大的轴向分力压缩，使离合器从动端向右移动，滚珠相互滑过，此时主动端空转，滚珠安全离合器会自动断开[2]。当载荷恢复正常时，又可重新传递扭矩，滚珠安全离合器重新工作。

2.3 搅拌轴设计

搅拌轴主要包括主搅拌轴、副搅拌轴(图3)。该机副搅拌轴为通轴，副搅拌轴上的搅龙绕中轴线均匀分布且不是满轴排列，该方式不会出现物料堆积，使饲料混合度更均匀。主搅拌轴的绞龙装有动刀片，作切割动作，使饲料切割更细碎。

1.主搅拌轴；2.副搅拌轴

2.4 主搅拌轴上刀片设计

主搅拌轴和两个副搅拌轴之间设议为倒三角结构，当物料进入主搅拌轴和副搅拌轴之间的三角区域时，使物料在三角区域内快速形成堆积与挤压，对物料进行持续推进搅拌和混合，通过花型刀片和扇形刀片的设置(图4)，有效提升了物料的粉碎程度。

1.花型刀片；2.扇形刀片

3 效益分析

全混合日粮是一种粗料、精料、矿物质、微生物和其他添加剂充分混合，能够提供足够的营养以满足奶牛需要。这种饲养技术能够保证奶牛采食的每一口日粮都是精粗比例稳定、营养浓度一致的日粮，是奶牛饲养方式的一大变革。

喂养全混合日粮的奶牛产奶量显著提高，与传统饲养方式相比，日均产奶量提高0.9 kg；增加奶牛干物质的采食量，可以排除奶牛对某一特殊饲料的选择性(挑食)。同时全混合日粮是按日粮中规定的比例完全混合的，减少了偶然发生的微量元素、维生素的缺乏或中毒现象；提高牛奶质量；降低奶牛疾病发生率；提高奶牛繁殖率；节省饲料成本；显著节约劳力时间，提高经济效益。

该机可以直接将青贮饲料及各种草捆、秸秆等纤维性饲料投入搅拌机内切碎、混合，搅拌速度快，每批饲料切割搅拌时间为30 min左右。根据箱体容积不同，每台饲料搅拌机每天可供200～2 000头奶牛饲养，可替代20名左右工人的工作，减轻工人劳动强度，提高了饲喂效率。

4 结论

通过生产试验表明该机具有作业效率高、作业质量好和劳动强度低的特点。本研究带有安全离合器的全日粮饲料制备机,带有安全离合器装置，出现物料堆积、主搅拌轴卡死等情况，安全离合器装置会自动断开，主搅拌轴失去动力，保护主搅拌轴，进而保护减速电机，提高整机使用寿命。另外该机采用通轴式副搅拌轴，不会出现悬臂式副搅拌轴变形情况，提高生产效率，降低操作人员工作强度，适用性强。主、副搅拌轴之间的三角区域能使物料快速形成堆积与挤压，对物料进行持续推进搅拌和混合，通过花型刀片和扇形刀片设置，有效提升了物料的粉碎程度。

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