王濤

摘? ?要：牛羊舔塊是以粉鹽和多種添加劑混合壓制成的畜牧用型鹽，目前牛羊舔塊的生產(chǎn)機(jī)械化程度低，特別是現(xiàn)有生產(chǎn)設(shè)備的計(jì)量和供料基本為手工操作，影響產(chǎn)品質(zhì)量和生產(chǎn)率。本文提出了牛羊舔塊生產(chǎn)供料系統(tǒng)設(shè)計(jì)方案，使用管式螺旋計(jì)量配比、U型螺旋混合物料并輸送、管式螺旋提升物料以及容積式量杯定量給料，提高了自動(dòng)化供料程度，對(duì)螺旋給料機(jī)、螺旋混料機(jī)、螺旋提升機(jī)和定量給料機(jī)構(gòu)進(jìn)行了選型設(shè)計(jì)，并對(duì)螺旋直徑、螺距和螺旋轉(zhuǎn)速等主要參數(shù)進(jìn)行了分析計(jì)算。

關(guān)鍵詞：牛羊舔塊? 供料系統(tǒng)? 螺旋? 定量給料

中圖分類號(hào)：S816? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 文章編號(hào)：1674-098X（2019）05（a）-0093-02

牛羊舔塊是以粉鹽為主要原料加入微量元素和維生素及其他輔助原料混合均勻，由模具通過加壓制成一定形狀、具有較高密度和強(qiáng)度的塊狀產(chǎn)品，放置在牛羊飼養(yǎng)區(qū)域或棚舍內(nèi)，供牛羊等反芻動(dòng)物舔食，故又通常稱為鹽磚或舔塊，其主要成分是氯化鈉，屬于畜牧用型鹽，為牛羊等反芻動(dòng)物添加鹽及其它微量元素，促進(jìn)牛羊健康生長(zhǎng)。

目前，牛羊舔塊的生產(chǎn)基本半機(jī)械化，混料采用普通拌和機(jī)，壓制采用模具由油壓機(jī)加壓成型，混合加料及往模具里定量注料則是手工操作，物料配比不穩(wěn)定，工人勞動(dòng)強(qiáng)度大，生產(chǎn)效率低，因此，在原有單一壓力機(jī)的基礎(chǔ)上設(shè)計(jì)一套供料系統(tǒng)十分必要。

1? 牛羊舔塊生產(chǎn)過程

牛羊舔塊生產(chǎn)過程基本包含物料混合、定量加料、壓制成型、脫模和裝箱。

物料混合是將48%的干燥后的粉鹽（烘干）、50%的濕鹽（未烘干）和2%的飼料添加劑加入拌和機(jī)混合均勻，倒出堆好待用。

定量加料是以稱量的方式或以定量容積的容器量取一定量的物料，并將物料加入模具內(nèi)的過程。

壓制成型是將裝有物料的模具移到壓力機(jī)的指定位置，在壓力作用下壓制成型，達(dá)到一定的密度，其形狀由模具決定，有圓形和方形兩種。

脫模是將壓制成形的舔塊從模具里取出的過程，一般是由液壓機(jī)構(gòu)將其從模具里頂出。

裝箱是由手工將從模具里頂出來的舔塊裝入紙箱的過程。

2? 牛羊舔塊生產(chǎn)供料系統(tǒng)設(shè)計(jì)方案

2.1 主要設(shè)計(jì)參數(shù)

設(shè)備生產(chǎn)率為4塊/min（5kg/塊），混合均勻后物料的堆積密度γ=0.77t/m3物料的堆積角度α=40°，供料系統(tǒng)生產(chǎn)率Q=1.2t/h。

2.2 供料系統(tǒng)設(shè)計(jì)方案

在牛羊舔塊生產(chǎn)過程中，壓制成型、脫模和裝箱采用原來的壓力機(jī)，保持原來的工作模式不變，所要設(shè)計(jì)的供料系統(tǒng)用于實(shí)現(xiàn)物料混合和定量加料。牛羊舔塊生產(chǎn)供料系統(tǒng)如圖1所示，包括螺旋給料機(jī)、螺旋混料機(jī)、螺旋提升機(jī)、定量給料機(jī)構(gòu)。

先將48%的干燥后的粉鹽和2%的飼料添加劑加入拌和機(jī)進(jìn)行混合均勻，再與50%的濕鹽同時(shí)加入螺旋給料機(jī)。螺旋給料機(jī)將需要混合的物料按1︰1的比例送入螺旋混料機(jī)，物料在混料機(jī)內(nèi)在充分混合均勻的過程中同時(shí)向前輸送，混合好的物料進(jìn)入螺旋提升機(jī)，將物料提升到一定高度，將物料輸送到儲(chǔ)料斗內(nèi)供定量給料機(jī)構(gòu)量取，物料通過料管送入模具內(nèi)進(jìn)行壓制。螺旋給料機(jī)和螺旋混料機(jī)的安裝高度要適當(dāng)，以方便工人給螺旋給料機(jī)的料斗里添加待混合的物料。

3? 牛羊舔塊生產(chǎn)供料系統(tǒng)機(jī)械裝置設(shè)計(jì)

3.1 定量給料機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)

3.1.1 定量給料機(jī)構(gòu)的結(jié)構(gòu)原理

采用容積式定量給料，其主要結(jié)構(gòu)由料斗、料槽、量杯和液壓控制系統(tǒng)等組成。料槽為長(zhǎng)方形，一端上面是進(jìn)料口并與料斗連接，另一端下面是出料口并與輸料管對(duì)接。量杯的容腔做成圓柱形，上下直通，液壓缸推動(dòng)量杯在料槽內(nèi)作往復(fù)移動(dòng)。當(dāng)量杯移動(dòng)到進(jìn)料口端時(shí)，料斗內(nèi)的物料通過料槽進(jìn)料口進(jìn)入量杯，液壓缸將量杯推到料槽的另一端，量杯內(nèi)的物料經(jīng)料槽下面的出料口落入輸料管內(nèi)，進(jìn)入模具內(nèi)。

3.1.2 主要參數(shù)

（1）量杯。

量杯定量為5kg，根據(jù)堆積密度，可算出散狀物料的容積為6500mL。量杯容腔為圓柱形，圓柱形截面直徑D=170mm，圓柱的高h(yuǎn)=207mm。

（2）料斗。

生產(chǎn)設(shè)備每分鐘需生產(chǎn)出4塊成品，料斗內(nèi)保持有一定的料位高度，保證能充滿量杯，料斗的最大容積定為4塊物料的總?cè)莘e，約為4×6500=26000mL。

3.2 螺旋提升機(jī)設(shè)計(jì)

3.2.1 螺旋提升機(jī)結(jié)構(gòu)原理

螺旋提升機(jī)采用管式螺旋輸送機(jī)，傾斜布置，電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)，物料經(jīng)混料機(jī)混合后進(jìn)入螺旋提升機(jī)下端的進(jìn)料口，經(jīng)由螺旋驅(qū)動(dòng)輸送到上端出料口進(jìn)入定量給料機(jī)的料斗內(nèi)。

3.2.2 主要參數(shù)

螺旋提升機(jī)的布置角度較大，物料基本充滿管體，則螺旋提升機(jī)的生產(chǎn)能力及有關(guān)參數(shù)之間的關(guān)系[1]：

Q=15π（D2-d2）Snρ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? （1）

式中：Q——螺旋給料機(jī)生產(chǎn)能力，t/h;

D——螺旋葉片直徑，m;

d——螺旋軸直徑，m;

S——螺距，m;

n——螺旋轉(zhuǎn)速，r/min;

ρ——物料堆積密度，t/m3。

參考同類機(jī)型，考慮到物料的流動(dòng)性較差，取螺旋轉(zhuǎn)速n=50r/min。螺距與螺旋葉片直徑之間的關(guān)系：S=（0.8-1）D[2]，這里取S=0.8D。螺旋軸直徑與螺旋葉片直徑之間的關(guān)系：d=（0.2-0.35）D[3]，因生產(chǎn)能力要求較小，這里取d=0.35D。根據(jù)Q=1.2t/h，由式（1）計(jì)算得：

D=0.097m，取整數(shù)：D=100mm。那么，d=35mm，S=80mm。

3.3 螺旋混料機(jī)設(shè)計(jì)

3.3.1 螺旋混料機(jī)結(jié)構(gòu)原理

螺旋混料機(jī)采用U型螺旋，20度傾斜布置，電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)。物料經(jīng)螺旋給料機(jī)出料口進(jìn)入螺旋混料機(jī)一端的進(jìn)料口，在螺旋混料機(jī)內(nèi)充分混合，同時(shí)輸送到另一端的出料口而進(jìn)入螺旋提升機(jī)。

3.3.2 主要參數(shù)

螺旋混料機(jī)的主要作用是混合物料，根據(jù)螺距與螺旋葉片直徑之間的比例對(duì)物料運(yùn)動(dòng)的影響，這里取S=1.0D[4]，填充系數(shù)φ=0.35，物料綜合系統(tǒng)K=0.0415，傾斜輸送系數(shù)ε=0.88，則螺旋給料機(jī)的生產(chǎn)能力及有關(guān)參數(shù)之間的關(guān)系[3]：

Q=47D2Snφρε? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?（2）

式中：ε——傾斜輸送系數(shù)，

由式（2）可得：

D3n=0.083? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? （3）

又物料輸送的最大轉(zhuǎn)速：

（4）

式中：K——物料綜合系數(shù)，

g——重力加速度，m/s2。

取S=D=0.12m，根據(jù)式（3）計(jì)算得到螺旋轉(zhuǎn)速n=48r/min，由（4）計(jì)算得nmax=216.6r/min，n遠(yuǎn)小于nmax，為保證物料混合均勻，在螺旋葉片上加裝爪片，并適當(dāng)加長(zhǎng)螺旋混料機(jī)的長(zhǎng)度，取L=1.5m。

3.4 螺旋給料機(jī)設(shè)計(jì)

3.4.1 螺旋給料機(jī)的結(jié)構(gòu)原理

螺旋給料機(jī)要將濕鹽和干鹽按1︰1的比例送入螺旋混料機(jī)，需要實(shí)現(xiàn)定量輸送，故選擇管螺旋輸送機(jī)，采用雙旋向的螺旋葉片，在兩端開設(shè)加料口并配置一定容量的料斗，一個(gè)料斗填裝預(yù)混好的干鹽，另一個(gè)料斗填裝濕鹽;在螺旋給料機(jī)的中部下方開一出料口，物料從兩端進(jìn)入，在螺旋葉片的推進(jìn)作用下移動(dòng)到中部出料口，物料落下進(jìn)入螺旋混料機(jī)。

3.4.2 主要參數(shù)

螺旋給料機(jī)實(shí)質(zhì)要定量給料，在料斗內(nèi)的物料保持在一定范圍內(nèi)使料槽充滿物料，螺旋軸水平放置，則螺旋給料機(jī)的生產(chǎn)能力要與螺旋混料機(jī)和螺旋提升機(jī)一致，參照螺旋提升機(jī)，螺旋給料機(jī)的參數(shù)取為：D=100mm，S=80mm，d=35mm，n=25r/min，L=0.8*2=1.6m。

4? 結(jié)語

牛羊舔塊這類畜牧用型鹽，因其粉鹽、添加劑的性狀變化，混合后物料的物理特性也會(huì)改變，在確定螺旋輸送機(jī)的各主要參數(shù)時(shí)，要根據(jù)物料的具體情況或通過實(shí)驗(yàn)獲得物料的具體性能參數(shù)，才能正確選擇。本文對(duì)牛羊舔塊生產(chǎn)供料系統(tǒng)進(jìn)行了設(shè)計(jì)方案分析，對(duì)主要機(jī)械裝置的參數(shù)進(jìn)行了分析討論，為其它型鹽生產(chǎn)設(shè)備的設(shè)計(jì)提供參考。

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