文/王 波 李小杰

（北京農(nóng)業(yè)職業(yè)學(xué)院機(jī)電工程學(xué)院）

奶牛飼料作為提供營(yíng)養(yǎng)、保證牛奶品質(zhì)的必需投入品，在保障奶業(yè)安全方面起到了至關(guān)重要的作用[1]。相應(yīng)地，奶牛飼喂設(shè)備也成為規(guī)?；翀?chǎng)裝備的重要組成。近年來(lái)，隨著國(guó)外先進(jìn)養(yǎng)殖理念、技術(shù)和設(shè)備的不斷引入，農(nóng)業(yè)物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的興起，加之農(nóng)業(yè)勞動(dòng)力的大量轉(zhuǎn)移，對(duì)飼喂裝備提出了自動(dòng)化、智能化的需求[2，3]。與傳統(tǒng)的牽引式全混合日糧（TMR）飼喂車不同，傳送帶式飼喂系統(tǒng)基于固定式TMR設(shè)備，通過(guò)集成高度自動(dòng)化的填料設(shè)備、精料塔和多種功能的傳送帶單元，并由飼喂管理系統(tǒng)對(duì)各組成設(shè)備的工作狀態(tài)進(jìn)行實(shí)時(shí)智能化控制，將固定式TMR設(shè)備攪拌好的飼料傳送至各牛舍，實(shí)現(xiàn)了不同牛舍、不同牛群的多次飼喂[4，5]。作為傳送飼料的重要部件，傳送帶除把飼料運(yùn)送至牛舍內(nèi)，還需通過(guò)換向推料裝置將飼料推撒到飼喂面，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)雙側(cè)飼喂，而目前已具備成熟技術(shù)的傳送帶設(shè)備缺乏適用于飼料分流的有效換向裝置。為此，筆者開(kāi)發(fā)了一種能夠完成飼料推料工作，同時(shí)實(shí)現(xiàn)換向動(dòng)作，進(jìn)而滿足飼喂通道雙側(cè)飼喂需求的飼喂傳送帶換向裝置。

圖1 飼喂傳送帶換向裝置主要結(jié)構(gòu)組成

1 換向裝置結(jié)構(gòu)組成與工作原理

飼喂傳送帶換向裝置主要結(jié)構(gòu)組成如圖1所示。其通過(guò)滑動(dòng)底板搭載在傳送帶上，并由減速電機(jī)輸出軸帶動(dòng)鋼絲繩輪，進(jìn)而由連接在滑動(dòng)底板兩端的鋼絲繩牽引而實(shí)現(xiàn)往復(fù)運(yùn)動(dòng)；當(dāng)需要擋料板換向時(shí)，電推桿工作，帶動(dòng)與電推桿鉸接的擋料板2擺動(dòng)，擋料固定板使兩塊擋料板達(dá)到同步運(yùn)動(dòng)，最終實(shí)現(xiàn)該裝置的換向操作，如圖2所示。

2 換向裝置關(guān)鍵結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

由其工作原理可知，飼喂傳送帶換向裝置的運(yùn)動(dòng)過(guò)程主要包括兩方面：一方面是換向裝置的整體直線往復(fù)運(yùn)動(dòng)，且其運(yùn)動(dòng)完全獨(dú)立于傳送帶運(yùn)動(dòng)；另一方面是換向動(dòng)作，在需要換向飼喂的位置，電推桿工作，完成換向。本部分將對(duì)以上兩方面的運(yùn)動(dòng)驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)進(jìn)行設(shè)計(jì)。

圖2 飼喂換向裝置工作原理示意圖（以飼料流向?yàn)橐暯牵?/p>

圖3 換向驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)示意圖

2.1 換向裝置直線運(yùn)動(dòng)驅(qū)動(dòng)設(shè)計(jì)

綜合考慮驅(qū)動(dòng)形式、安裝條件、目標(biāo)載荷等多方面因素，本設(shè)計(jì)選取了鋼絲繩牽引傳動(dòng)作為換向裝置直線運(yùn)動(dòng)的驅(qū)動(dòng)方式，動(dòng)力來(lái)源為安裝在傳送帶一側(cè)的減速電機(jī)，輸出軸帶動(dòng)鋼絲繩輪轉(zhuǎn)動(dòng)，鋼絲繩與換向裝置連接，鋼絲繩從動(dòng)輪位于換向裝置行程終端，并固定在傳送帶另一側(cè)，同時(shí)帶有鋼絲繩張緊部件。

2.2 換向驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)

換向動(dòng)作一般可采用主動(dòng)式和被動(dòng)式，被動(dòng)式需要換向裝置直線運(yùn)行到固定位置時(shí)才能被換向?qū)U推動(dòng)擋料板實(shí)現(xiàn)換向。為了能夠使換向裝置隨時(shí)可根據(jù)需求進(jìn)行換向，本設(shè)計(jì)使用了主動(dòng)式步進(jìn)電機(jī)推桿作為換向驅(qū)動(dòng)，其一端與電推桿固定板鉸接（A點(diǎn)），另一端與擋料板2鉸接（C），通過(guò)推桿的伸出和回縮，帶動(dòng)以擋料固定板上B為擺動(dòng)中心的擋料板擺動(dòng)而實(shí)現(xiàn)換向。其中，電推桿、換向裝置機(jī)架（電推桿固定板、擋料固定板）、擋料板形成了擺動(dòng)導(dǎo)桿結(jié)構(gòu)，如圖3所示。經(jīng)簡(jiǎn)化，擋料板2的兩個(gè)擺動(dòng)極限位置分別為C和C' ，根據(jù)AC和BC的距離差值確定了推桿換向行程為52 mm。同時(shí)，根據(jù)電推桿推力應(yīng)大于推料板擺動(dòng)最大靜摩擦力的要求[6]，電推桿推力選取了不低于150 N。

3 結(jié)論

3.1 作為傳送帶式飼喂系統(tǒng)的重要工作部件，該換向裝置通過(guò)鋼絲繩傳動(dòng)實(shí)現(xiàn)了直線往復(fù)運(yùn)動(dòng)，以保證飼料撒落于飼喂面不同區(qū)域；通過(guò)主動(dòng)式步進(jìn)電機(jī)推桿驅(qū)動(dòng)，實(shí)現(xiàn)了隨時(shí)根據(jù)需求換向動(dòng)作。

3.2 電推桿換向行程直接影響換向動(dòng)作的完成度。通過(guò)對(duì)電推桿、換向裝置機(jī)架（電推桿固定板、擋料固定板）、擋料板形成的擺動(dòng)導(dǎo)桿結(jié)構(gòu)分析，確定了推桿換向行程為52 mm，以及電推桿推力不低于150 N，據(jù)此可選取滿足此參數(shù)要求的電推桿。C