張小剛

摘 要： 從提高中小型養(yǎng)殖場效益、節(jié)省人工出發(fā)，改良飼料混合工序，利用工程設(shè)計(jì)原理研制了飼料攪拌機(jī)，在確定總體設(shè)計(jì)思路和工作原理后，進(jìn)行了總裝設(shè)計(jì)和關(guān)鍵部件設(shè)計(jì)，試驗(yàn)驗(yàn)證了飼料攪拌機(jī)的適用性。結(jié)果表明，在攪拌時間為100 s 時，混合料均勻度變異系數(shù)CV 為7%。飼料攪拌機(jī)的成功研制可提高中小型養(yǎng)殖場經(jīng)濟(jì)效益，對促進(jìn)農(nóng)業(yè)現(xiàn)代化發(fā)展具有一定意義。

關(guān)鍵詞：飼料攪拌機(jī)；主軸系統(tǒng)；不銹鋼葉片；電氣系統(tǒng)；變異系數(shù)

中圖分類號：S817.124文獻(xiàn)標(biāo)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(jìn)入21 世紀(jì)以來，中、小型養(yǎng)殖場（多為農(nóng)戶）既是我國養(yǎng)殖業(yè)的主體，也是我國實(shí)現(xiàn)鄉(xiāng)村振興的關(guān)鍵力量，為了降低養(yǎng)殖場的養(yǎng)殖成本，占其成本70%的飼料成為養(yǎng)殖場盈利與否的關(guān)鍵。在這種情況下，中、小型養(yǎng)殖場采用自配混合飼料是必然的。

中、小型養(yǎng)殖場中飼料加工設(shè)備比較簡單，但同樣應(yīng)重視整個加工過程[1]。對于粉碎工序，應(yīng)根據(jù)加工不同品種的飼料而采用不同的粉碎粒度；混合時，要達(dá)到規(guī)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(yīng)進(jìn)行梯度稀釋后再進(jìn)行添加。

本研究針對飼料加工過程的混合工序，研發(fā)適用于中小型養(yǎng)殖場的飼料攪拌機(jī)。

1 總體設(shè)計(jì)

1.1 總體結(jié)構(gòu)

經(jīng)過調(diào)研、工藝分析、總體設(shè)計(jì)、樣機(jī)設(shè)計(jì)、兩輪試制和試驗(yàn)等環(huán)節(jié)，研發(fā)設(shè)計(jì)了一種適用于中、小型畜禽養(yǎng)殖場的飼料攪拌機(jī)，該攪拌機(jī)采用臥式結(jié)構(gòu)，由動力裝置、運(yùn)轉(zhuǎn)裝置（主軸系統(tǒng)）、殼體系統(tǒng)、門系統(tǒng)（主要活塞式氣缸和門臂組成）、電氣系統(tǒng)及輔助裝置（包括1 臺空壓機(jī)）組成，如圖1 所示[3-4]。其基本參數(shù)： 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(shù)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(yǎng)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(jī)，比較常見的有立式飼料攪拌機(jī)和臥式飼料攪拌機(jī)兩種，本研究設(shè)計(jì)的設(shè)備為臥式飼料攪拌機(jī)[5]。

該飼料攪拌機(jī)主要由不銹鋼、碳鋼兩種材質(zhì)制造而成，機(jī)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(jī)的進(jìn)料口進(jìn)入到混合倉內(nèi)，由轉(zhuǎn)子帶動攪拌葉片對物料進(jìn)行攪拌，使所有的物料也不間斷地被翻動、剪切、對流擴(kuò)散，從而達(dá)到均勻混合的目的[6]。

1.3 技術(shù)方案

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

根據(jù)單次攪拌量500 kg， 經(jīng)設(shè)計(jì)計(jì)算， 選用Y160 m-4 型三相異步電動機(jī)，將其安裝在設(shè)計(jì)好的電機(jī)架上，電機(jī)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(guān)鍵部件設(shè)計(jì)

2.1 主軸系統(tǒng)

攪拌機(jī)采用單軸設(shè)計(jì)，由電動機(jī)通過膠帶傳動帶動主軸系統(tǒng)進(jìn)行攪拌混合，主軸系統(tǒng)是直接工作部件，包括主軸、滾動軸承系統(tǒng)、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(qiáng)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(jìn)料口，下部留有出料口，出料口為門式結(jié)構(gòu)，由活塞式氣缸帶動。殼體由Q235 鋼板和型鋼焊接而成，結(jié)構(gòu)如圖4所示。

2.3 電氣及自動控制

將飼料攪拌機(jī)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(jìn)行生產(chǎn)試驗(yàn)操作：自動進(jìn)料、停止進(jìn)料后自動啟動攪拌機(jī)開始工作、自動卸料和利用活塞式氣缸震倉清除倉內(nèi)余料等工序，并自動控制攪拌時間。在實(shí)際生產(chǎn)中，可利用PLC 可編程控制程序，實(shí)現(xiàn)該攪拌機(jī)與養(yǎng)殖場飼料生產(chǎn)線自控系統(tǒng)的無縫銜接。

3 試驗(yàn)

3.1 試驗(yàn)前檢查

（1）使用前應(yīng)仔細(xì)檢查機(jī)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(zhuǎn)2～3 圈即可，機(jī)器正常軸承溫度不得超過90 °C，如繼續(xù)升溫，應(yīng)找出原因設(shè)法解決。

（3）混合的原料必須仔細(xì)清選，嚴(yán)防混入金屬物品和較大石塊打壞機(jī)器。

3.2 試驗(yàn)過程及結(jié)果

利用研制的飼料攪拌機(jī)做原料混合試驗(yàn)，如圖5所示。試驗(yàn)中原料進(jìn)入攪拌倉之前，攪拌機(jī)是靜止?fàn)顟B(tài)。飼料原料選擇已經(jīng)粉碎的玉米、豆粕及預(yù)混料做攪拌試驗(yàn)。3 者按照一定的比例分別通過上料口進(jìn)入攪拌倉內(nèi)，單次攪拌試驗(yàn)3 者進(jìn)料總質(zhì)量不能超過500 kg，共進(jìn)行10 次試驗(yàn)，備料3 t。

飼料混合均勻度通過變異系數(shù)CV 來測定，CV 值越小，混合均勻度越好，理想狀態(tài)下CV 值為0[8]。CV值的測定委托專業(yè)檢測機(jī)構(gòu)（山西沃佳檢測有限責(zé)任公司）按照GB/T 5918—2008《飼料產(chǎn)品混合均勻度的測定》的要求進(jìn)行測定，每次試驗(yàn)時由專業(yè)檢測人員將示蹤物與添加劑一起預(yù)先混合于飼料中[9]。攪拌試驗(yàn)時間從攪拌機(jī)開始運(yùn)作時計(jì)算，根據(jù)以往經(jīng)驗(yàn)，試驗(yàn)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(yàn)取攪拌時間為100s[10]。

經(jīng)過專業(yè)人員測定飼料原料混合度均勻系數(shù)CV 值為7%。

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

4 結(jié)束語

從提高中、小型養(yǎng)殖場的效益，改善其混合工序出發(fā)，根據(jù)生產(chǎn)實(shí)踐，利用工程設(shè)計(jì)原理開發(fā)研制了飼料攪拌機(jī)，通過試驗(yàn)得到如下結(jié)論。

（1）飼料原料混合度均勻系數(shù)CV 值為7%，根據(jù)相關(guān)依據(jù)判定為合格。

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

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